DE202005008111U1

DE202005008111U1 - Surge arrester has varistor block mounted between two end armatures, block being mounted in tube with tubular supports at ends

Info

Publication number: DE202005008111U1
Application number: DE200520008111
Authority: DE
Original assignee: Tridelta Ueberspannungsableiter GmbH
Current assignee: Tridelta Ueberspannungsableiter GmbH
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2015-05-25

Abstract

Surge arrester has a varistor block mounted between two end armatures (3). The block is mounted in a tube (13) with tubular supports (17) at the ends.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter, insbesondere einen Metalloxid-Überspannungsableiter ohne Funkenstrecke und mit einem Kunststoffgehäuse, wie er in 1 gezeigt ist. Überspannungsableiter werden bei Stromversorgungssystemen zwischen stromführenden Leitungen und Masse geschaltet, um im Fall einer Überspannung in der Leitung diese zur Masse abzuleiten und so andere Bauteile des Stromnetzes zu schützen.The invention relates to a surge arrester, in particular a metal oxide surge without spark gap and with a plastic housing, as in 1 is shown. Surge arresters are connected in power supply systems between live lines and ground to derive in the event of an overvoltage in the line this to ground and to protect other components of the power grid.

Bei einem derartigen Überspannungsableiter, wie er in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Stapel spannungsabhängiger Widerstände, sogenannte Varistorblöcke 1 (variable resistors), zwischen zwei Endarmaturen 3 angeordnet. Die Varistorblöcke 1 sind üblicherweise Metalloxid-Varistorblöcke, beispielsweise Zinkoxid-Varistoren. Sie haben die Eigenschaft, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Spannung gute Isolatoren sind, aber oberhalb dieser Spannung als gute elektrische Leiter arbeiten. Die Endarmaturen 3 sind aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Edelstahl.In such a surge arrester, as in 1 and 2 is a stack of voltage-dependent resistors, so-called varistor blocks 1 (variable resistors), between two end fittings 3 arranged. The varistor blocks 1 are usually metal oxide varistor blocks, for example zinc oxide varistors. They have the property of being good insulators below a predetermined voltage, but working above this voltage as good electrical conductors. The final fittings 3 are made of metal, such as aluminum or stainless steel.

Die Anordnung aus Varistorblöcken 1 und Endarmaturen 3 ist von einen Rohr 13 umgeben, beispielsweise von einem GFK-Rohr (glasfaserverstärktem Rohr), und ein Gehäuse 5, etwa ausgestaltet als Silikonhülle ist auf dem Rohr 13 vorgesehen. Zusätzlich können Schirme 7, ebenfalls aus Silikon, am Gehäuse 5 ausgebildet sein.The arrangement of varistor blocks 1 and end fittings 3 is from a pipe 13 surrounded, for example by a GRP pipe (glass fiber reinforced pipe), and a housing 5 , designed as a silicone sleeve is on the tube 13 intended. In addition, umbrellas can 7 , also made of silicone, on the case 5 be educated.

Das Rohr 13 und das Gehäuse 5 sind üblicherweise mit den Endarmaturen 3 durch eine Schrumpfklebung verbunden. Die Endarmaturen 3 sind flanschartig ausgebildet und weisen eine im Querschnitt zu dem Außendurchmesser des GFK-Rohrs 13 passende Öffnung bzw. Aussparung auf, in die das GFK-Rohr 13 eingeführt wird. Das Gehäuse 5 liegt auf dem Rand der Endarmatur 3 auf.The pipe 13 and the case 5 are usually with the end fittings 3 connected by a shrink bonding. The final fittings 3 are formed flange and have a cross section to the outer diameter of the GRP pipe 13 matching opening or recess in which the GRP pipe 13 is introduced. The housing 5 lies on the edge of the end fitting 3 on.

Zwischen den Varistorblöcken 1 und dem GFK-Rohr 13 verbleibt zumindest in einem Teil des Umfangs der Varistorblöcke 1 ein Spalt 9, der sich über die gesamte Länge des Gehäuses 5 erstreckt. Die Endarmaturen 3 sind mit Gasauslässen bzw. Abblasöffnungen 11 versehen, die von einer nicht gezeigten Membran verschlossen sind. Diese Gasauslässe 11 stehen in Verbindung mit dem Spalt 9.Between the varistor blocks 1 and the GRP pipe 13 remains at least in part of the circumference of the varistor blocks 1 A gap 9 that extends over the entire length of the case 5 extends. The final fittings 3 are with gas outlets or blow-off openings 11 provided, which are closed by a membrane, not shown. These gas outlets 11 stand in connection with the gap 9 ,

Ein derartiger Überspannungsableiter wird als eine Überspannungsableiter mit Rohr-Design bezeichnet.One such surge arrester is called a surge arrester denoted by tube design.

Im Überlastungsfall entwickelt sich innerhalb des Rohrs 13 ein Plasma, das sich über den Spalt 9 schnell und ungehindert ausbreiten kann, die Membranen an den Gasauslässen 11 durchschlägt und als heißes stark ionisiertes Gas aus dem Gehäuse 5 abgeführt wird. Durch diese Plasma wird ein Außenkurzschluss eingeleitet, so dass weitergehende Beschädigungen des Überspannungsableiters vermieden werden können.In case of overload develops inside the pipe 13 a plasma that spreads across the gap 9 spread quickly and unhindered, the membranes at the gas outlets 11 breaks through and as a hot strongly ionized gas from the housing 5 is dissipated. This plasma initiates an external short circuit, so that further damage to the surge arrester can be avoided.

Überspannungsableiter mit Rohr-Design werden in beachtlichen Längen hergestellt. Ein Überspannungsableiter dieser Bauart mit einer Bemessungsspannung von 200 kV erreicht eine Länge von ca. 2 m. Da diese Überspannungsableiter im Freien eingesetzt werden, sind sie auch großen mechanischen Belastungen durch Wind und/oder die angeschlossenen Leitungen ausgesetzt. Insbesondere wird eine sehr hohe mechanische Biegefestigkeit gefordert.Surge arresters with tube design are manufactured in considerable lengths. A surge arrester this type with a rated voltage of 200 kV reaches one Length of approx. 2 m. Because these surge arresters Used outdoors, they are also great mechanical loads exposed by wind and / or the connected lines. In particular, will a very high mechanical bending strength required.

Aufgabe der Erfindung ist es, die mechanische Festigkeit eines Überspannungsableiters mit Rohr-Design zu verbessern. Die Aufgabe wird durch einen Überspannungsableiter nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.task The invention is the mechanical strength of a surge arrester to improve with tube design. The task is done by a surge arrester solved according to claim 1. The dependent ones claims relate to further advantageous aspects of the invention.

Im weiteren wird ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben, in denen zeigen:in the Another is an inventive surge arrester described in detail with reference to the figures, in which demonstrate:

1 eine Gesamtansicht eines Überspannungsableiters mit Rohr-Design; 1 an overall view of a surge arrester with tube design;

2 eine Detailansicht der Verbindung zwischen dem Rohr, dem Gehäuse und einer Endarmatur beim herkömmlichen Überspannungsableiter; 2 a detailed view of the connection between the tube, the housing and an end fitting in the conventional surge arrester;

3 eine Detailansicht der Verbindung zwischen dem Rohr, dem Gehäuse und einer Endarmatur bei einem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter. 3 a detailed view of the connection between the tube, the housing and an end fitting in a surge arrester according to the invention.

Wie in 2 gezeigt ist, ist ein herkömmlicher Überspannungsableiter mit einer Vielzahl von Varistorblock 1 ausgestattet, die als Stapel zwischen zwei Endarmaturen gehalten werden.As in 2 is a conventional surge arrester with a plurality of varistor block 1 equipped, which are held as a stack between two end fittings.

Ein Rohr 13 umgibt den Stapel der Varistorblöcke, wobei zumindest an einem Teil des Umfangs des Stapels, zwischen Stapel und Rohr 13, ein Spalt 9 verbleibt, der sich über die gesamte Länge des Überspannungsableiters erstreckt. Das Rohr 13 ist mit den Endarmaturen 3 fest verbunden, so dass es die Endarmaturen unter Zug zusammenhalten kann, wobei ein vorbestimmtes Anpressmoment auf den Stapel der Varistorblöcke 1 ausgeübt wird, um die sichere elektrische Kontaktierung diese Blöcke 1 zu gewährleisten.A pipe 13 surrounds the stack of Varistorblöcke, wherein at least a portion of the circumference of the stack, between the stack and tube 13 , A gap 9 remains, which extends over the entire length of the surge arrester. The pipe 13 is with the end fittings 3 firmly connected so that it can hold the end fittings under train, with a predetermined Anpressmoment on the stack of Varistorblöcke 1 is exercised to secure electrical contacting these blocks 1 to ensure.

Wie in 2 gezeigt ist außerdem an der Endarmatur 3 ein äußerer Kragen ausgebildet, in den das Rohr 13 eingepasst ist, so dass ein erster Überlappungsbereich 15 gebildet wird. Dort ist das Rohr beispielsweise durch Klebung fest mit der Endarmatur 3 verbunden.As in 2 is also shown on the end fitting 3 formed an outer collar into which the tube 13 is fitted, leaving a first overlap area 15 is formed. There is the pipe for example, by gluing firmly to the end fitting 3 connected.

Bei einer Biegebelastung des Überspannungsableiters besteht die Gefahr, dass sich in diesem relativ kurzen ersten Überlappungsbereich 15 die Kräfte konzentrieren und so groß werden, dass es zu einer Beschädigung des Kunststoffgehäuses kommt. Es wurde erkannt, dass viele durch übermäßige mechanische Beanspruchung auftretende Beschädigungen bei Überspannungsableitern mit Rohr-Design im Bereich der Verbindung des Kunststoffgehäuses mit einer der beiden Endarmaturen auftreten.At a bending load of the surge arrester there is a risk that in this relatively short first overlap area 15 concentrate the forces and become so large that damage to the plastic housing occurs. It has been found that many damage due to excessive mechanical stress on surge arresters with tube design in the area of the connection of the plastic housing with one of the two end fittings occur.

3 zeigt eine 2 entsprechende Detailansicht einer erfindungsgemäße Ausführungsform eines Überspannungsableiters dieser Bauart. 3 shows one 2 corresponding detail view of an embodiment according to the invention of a surge arrester of this type.

In 3 ragt ein Stützelement 17 zumindest bei einer Endarmatur 3 in das Rohr 13 hinein und liegt an der Innenwand des Rohres 13 an. Dieses Stützelement erstreckt sich über den ersten Überlappungsbereich 15 hinaus, so dass ein zweiter Überlappungsbereich 19 zwischen dem Stützelement 17 und dem Rohr 13 gebildet wird. Die Länge des zweiten Überlappungsbereichs ist nicht besonders beschränkt, allerdings – da das Stützelement 17 vorzugsweise aus dem Material der Endarmatur 3 gebildet ist und daher elektrisch gut leitet, sollte er möglichst kurz sein.In 3 protrudes a support element 17 at least at an end fitting 3 in the pipe 13 in and lies on the inner wall of the tube 13 at. This support element extends over the first overlapping area 15 out, leaving a second overlap area 19 between the support element 17 and the tube 13 is formed. The length of the second overlapping area is not particularly limited, however - since the supporting element 17 preferably from the material of the end fitting 3 is formed and therefore electrically good conduction, it should be as short as possible.

Das Stützelement 17 kann als rohrförmiges Element einstückig mit der Endarmatur 3 ausgebildet sein.The support element 17 can as a tubular element integral with the end fitting 3 be educated.

Das Rohr 13 ist vorzugsweise ein GFK-Rohr 13 und wird zwischen dem äußeren Rand der Endarmaturen 3 und dem Stützelement 17 eingefasst und durch Klebung festgehalten.The pipe 13 is preferably a GRP pipe 13 and is between the outer edge of the end fittings 3 and the support element 17 bordered and held by gluing.

Mit dieser Bauweise lässt sich die Biegefestigkeit des Überspannungsableiters deutlich erhöhen, und auch längere Bauweisen, über 2 m hinaus, sind möglich.With this construction leaves the flexural strength of the surge arrester increase significantly and longer Construction methods, about 2 m out, are possible.

In der Ausführungsform aus 3 ist das GFK-Rohr 13 durch Klebung mit der Endarmatur 3 verbunden. Dies ist nicht zwingend. Auch andere Verbindungsformen sind möglich, beispielsweise kann das GFK-Rohr 13 auch durch verpressen oder mittels Schrauben an der Endarmatur 3 gehalten werden. Zu beachten ist dabei allerdings, das eine gasdichte Verbindung entsteht, die sicherstellen kann, dass keine Gase in bzw. aus dem Überspannungsableiter gelangen. Insbesondere Feuchtigkeit der Umgebungsluft würde die Funktionsfähigkeit des Überspannungsableiters beeinträchtigen. Bei manchen Ausführungsformen ist der Spalt 9 auch mit einem gut isolierenden Gas gefüllt, und ein Austreten dieses Gases ist zu vermeiden.In the embodiment of 3 is the fiberglass pipe 13 by gluing with the end fitting 3 connected. This is not mandatory. Other forms of connection are possible, for example, the GRP pipe 13 also by pressing or by screws on the end fitting 3 being held. It should be noted, however, that a gas-tight connection is created, which can ensure that no gases get into or out of the surge arrester. In particular, moisture in the ambient air would impair the functioning of the surge arrester. In some embodiments, the gap is 9 also filled with a good insulating gas, and leakage of this gas is to be avoided.

Auch ist darauf zu achten, dass die Verbindung zwischen dem Rohr 13 und den beiden Endarmaturen 3 so stark ist, dass eine hinreichende Kraft auf die Varistorblöcke 1 ausgeübt werden kann, wenn diese – etwa mittels einer nicht gezeigten Spannschraube – zwischen den Endarmaturen 3 eingepresst werden.Also, make sure that the connection between the pipe 13 and the two end fittings 3 so strong is that a sufficient force on the varistor blocks 1 can be exercised when this - for example by means of a clamping screw, not shown - between the end fittings 3 be pressed.

Das Stützelement 17 ist vorzugsweise als Rohrelement ausgestaltet. Andere Bauweisen, etwa Rohrsegmente oder einzelne Stützstäbe sind ebenfalls denkbar, wobei ein im Querschnitt kreisförmiges Rohr die besten Ergebnisse liefert.The support element 17 is preferably designed as a tubular element. Other constructions, such as pipe segments or individual support rods are also conceivable, with a cross-sectionally circular tube provides the best results.

Um sicherzustellen, dass die Druckentlastung im elektrischen Überlastungsfall über die Gasauslässe 11 arbeitet, ist darauf zu achten, dass entlang des gesamten zweiten Überlappungsbereich 19 ein hinreichend großer Spalt 9 zwischen dem Stützelement 17 und den Varistorblöcken 1 bzw. den Endarmaturen 3 verbleibt, zumindest über einen Teil des Umfangs der Varistorblöcke 1.To ensure that the pressure relief in case of electrical overload via the gas outlets 11 working, care should be taken along the entire second overlap area 19 a sufficiently large gap 9 between the support element 17 and the varistor blocks 1 or the end fittings 3 remains, at least over part of the circumference of the varistor blocks 1 ,

Es ist möglich im zweiten Überlappungsbereich 19 anstelle von Varistorblöcken 1 auch einfache Metallblöcke, vorzugsweise Aluminiumblöcke zu verwenden. Obwohl dies die Länge des Überspannungsableiters erhöht, kann so sichergestellt werden, dass es nicht zu Teilentladungen zwischen den Varistorblöcken 1 und dem Stützelement 17 in diesem Bereich kommt.It is possible in the second overlap area 19 instead of varistor blocks 1 also simple metal blocks, preferably to use aluminum blocks. Although this increases the length of the surge arrester, it can be ensured that there are no partial discharges between the varistor blocks 1 and the support element 17 comes in this area.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement 17 einstückig mit der Endarmatur 3 ausgebildet. Beispielsweise kann die gesamte Endarmatur 3 mit dem Stützelement 17 als Aluminium-Gussteil gefertigt werden. Es ist alternativ möglich, das Stützelement 17 als eigenständiges Stützrohr auszubilden, was die Herstellung und Montage des Überspannungsableiters erleichtern kann.In the preferred embodiment, the support element 17 integral with the end fitting 3 educated. For example, the entire end fitting 3 with the support element 17 be manufactured as an aluminum casting. It is alternatively possible, the support element 17 form as an independent support tube, which can facilitate the manufacture and installation of the surge arrester.

Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Überspannungsableiters können auch noch um den Stapel der Varistorblöcke 1 herum einzelne Stäbe vorgesehen sein, die sich über die gesamte Länge des Überspannungsableiters erstrecken und an beiden Endarmaturen in bekannter Art verankert sind. Diese Stäbe werden vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet.to Further improvement of the mechanical properties of the surge arrester can also still provided around the stack of Varistorblöcke 1 around individual rods be over the entire length the surge arrester extend and anchored to two end fittings in a known manner are. These bars are preferably formed from a glass fiber reinforced plastic material.

Bei dem in 3 gezeigten Überspannungsableiter sind das Rohr 13 und das Gehäuse 5 mit den Schirmen 7 als zwei separate Teile gezeigt. Dies ist nicht zwingend. Es ist auch möglich, die Schirme getrennt von dem Gehäuse auszubilden oder – falls gewünscht – ganz darauf zu verzichten. Auch ist es möglich, das Rohr 13 und das Gehäuse 5 einstückig – gleich mit den Schirmen 7 – auszubilden.At the in 3 shown surge arresters are the tube 13 and the case 5 with the umbrellas 7 shown as two separate parts. This is not mandatory. It is also possible to form the screens separately from the housing or - if desired - completely renounce. Also it is possible the pipe 13 and the case 5 in one piece - same with the umbrellas 7 - train.

11: Varistorblöckevaristor
33: Endarmaturenend fittings
55: Gehäusecasing
77: Schirmeumbrellas
99: Spaltgap
1111: Gasauslassgas outlet
1313: GFK-RohrGRP pipe
1515: erster Überlappungsbereichfirst overlap area
1717: Stützelementsupport element
1919: zweiter Überlappungsbereichsecond overlap area

Claims

Surge arrester with: at least one varistor block ( 1 ), two end fittings ( 3 ) between which the varistor block ( 1 ) and a pipe 13 containing the varistor block ( 1 ) and with the end fittings ( 3 ), characterized by a support element ( 17 ), which in the area of an end fitting ( 3 ) in the pipe ( 13 ) and on the inner wall of the tube ( 13 ) is present.

Surge arrester according to Claim 1, characterized in that the varistor block ( 1 ) is formed of a metal oxide, preferably ZnO.

Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the end fittings ( 3 ) made of metal, preferably aluminum, are formed.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that the surge arrester comprises a housing ( 5 ) with umbrellas ( 7 ) having.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 13 ) a GRP pipe ( 13 ).

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 5 ) as a silicone shell on the tube ( 13 ) is trained.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that the GRP tube ( 13 ) with the end fittings ( 3 ) is connected by a Schrumpfklebung.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that the end fittings ( 3 ) in cross section to the outer diameter of the tube ( 13 ) have appropriate opening or recess into which the pipe ( 13 ) protrudes.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized in that a gap ( 9 ) over the entire length and at least part of the circumference of the varistor block ( 1 ), between the varistor block ( 1 ) and the pipe ( 13 ), wherein the gap ( 9 ) in connection with at least one discharge opening ( 11 ) stands on one of the end fittings.