KR20150004875A

KR20150004875A - 전기 과전압을 방전하는 장치

Info

Publication number: KR20150004875A
Application number: KR1020147032684A
Authority: KR
Inventors: 토마스 클라인; 미카엘 제레르; 고트프리드 레온하르드트
Original assignee: 피스테러 콘탁트시스템 게엠베하
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2015-01-13
Also published as: CA2870746A1; PL2842138T3; CA2870746C; SI2842138T1; DE102012008484A1; EP2842138A1; KR102149156B1; CN104335296B; US9209607B2; WO2013159871A1; CN104335296A; TR201901577T4; EP2842138B1; US20150036255A1

Abstract

본 발명은 적어도 부분적으로 비선형 전류/전압 특성을 갖는 과전압 방전 유닛(10)을 갖는 전기 과전압을 방전하는 장치(1)로서, 상기 과전압 방전 유닛(10)의 제 1 단자 전극(16)은 상기 장치(1)의 고전압 단자(18)에 연결되고 상기 과전압 방전 유닛(10)의 제 2 단자 전극(22)은 상기 장치(1)의 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고, 상기 과전압 방전 유닛(10)은 적어도 부분적으로 절연체(20)에 의해 둘러싸이고, 상기 장치(1)는 상기 장치(1)의 상기 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고 상기 장치(1)의 고전압 부분에 가깝게, 특히 상기 과전압 방출 유닛(10)의 고전압 부분에 가깝게 배열되는 절단 요소(40)를 갖고, 절단 요소는 상기 장치(1)의 전기 과부하의 결과로서 팽창되는 상기 절연체(20)의 경우에 상기 절연체(20)를 절단하고, 따라서 아크가 상기 고전압 부분과 상기 절단 요소(40) 사이에서 스파크되고 안정화되는 것을 특징으로 하는 장치(1)에 관한 것이다.

Description

전기 과전압을 방전하는 장치{DEVICE FOR DISCHARGING AN ELECTRICAL OVERVOLTAGE}

본 발명은 전기 과전압을 방전하는 장치, 특히 고체 절연체를 갖는 플러그형 과전압 어레스터(arrester)에 관한 것이다.

전기 고전압 에너지 공급 네트워크들은 끊임없이 존재하는 작동 전압뿐만 아니라 상기 에너지 공급 네트워크들이 조건부로 격리되는 과전압에 노출된다. 따라서 과도 과전압을, 특히, 작동 수단의 절연에 대해 유해한 값들로 제한하는 과전압 어레스터들이 보통 사용된다. 이러한 과전압 어레스터들의 사용은 이 작동 수단이 비용 집중적이고, 따라서 손상이 가능하다면 예방되어야 하기 때문에, 그리고 과전압으로 초래된 손상이 정전을 야기할 수 있기 때문에, 예를 들어, GIS(gas-insulated switchgear)의 변압기들 또는 버스바들(busbar)을 보호하기 위해서 특히 중요하다.

DE 38 15 666 C2로부터 알려진 것과 같은 플러그형 과전압 어레스터들은 예를 들어, 중간 전압 시스템들에서 이미 사용되어 왔다. 매우 가압된 절연 가스, 예를 들어, 헥사플루오라이드(SF6)에 의해 캡슐화되고 충전되는 어레스터들은 50kV 초과의 작동 전압을 갖는 고전압 용례들에 대해 어느 정도까지 사용되어 왔다.

본 발명에 의해 논의되는 문제는 고전압 에너지 공급 시스템들에서 사용될 때에도 높은 작동 신뢰성을 갖는 논의가 되고 있는 유형의 장치를 제공하는 것이고, 특히, 위험과 손상은 또한 장치의 전기 과부하의 경우에 또한 최소이어야 한다.

이 문제는 청구항 1에서 결정된 장치에 의해 해결된다. 본 발명의 특정한 실시예들은 인용항들에서 결정된다.

하나의 실시예에서, 문제는 적어도 부분적으로 비선형 전류/전압 특성을 갖는 과전압 방전 유닛을 포함하는 전기 과전압을 방전하는 장치에 의해 해결되고, 상기 과전압 방전 유닛의 제 1 단자 전극은 상기 장치의 고전압 단자에 연결되고 상기 과전압 방전 유닛의 제 2 단자 전극은 상기 장치의 저전압 또는 접지 단자에 연결되고, 상기 과전압 방전 유닛은 적어도 부분적으로 절연체에 의해 둘러싸이고, 상기 장치는 상기 장치의 상기 저전압 또는 접지 단자에 연결되고 상기 장치의 고전압 부분에 가깝게, 특히 상기 과전압 방출 유닛의 고전압 부분에 가깝게 배치되는 절단 요소를 갖고, 절단 유닛은 상기 장치의 전기 과부하의 결과로서 팽창되는 상기 절연체의 경우에 상기 절연체를 절단하고, 따라서 아크가 상기 고전압 부분과 상기 절단 요소 사이에서 스파크되고 안정화되고, 특히 전기 전압 과부하가 장치로부터 개별적으로 제공된 전기 연결 해제 장치에 의해 차단될 때까지 상기 고전압 부분과 차단 요소 사이의 영역에서 안정화된다. 따라서 안정화된 아크의 길이는 절단 요소의 직경 미만, 특히 절단 요소의 절단 에지를 둘러싸는 바람직하게는 원의 직경 미만, 바람직하게는 이 직경의 80% 미만 또는 심지어 70% 미만일 수 있다.

하나의 실시예에서, 절연체는 실리콘 고무로 구성되고, 특히, 과전압 방출 유닛을 수용하기 위해 길이 방향으로 바람직하게 중심으로 연속적인 개구를 갖고, 원통형이거나 또는 특히, 저전압 측면 상의 단부를 향해 테이퍼지는, 절연체의 외면 상의 외형을 가질 수 있는, 탄성 변형 가능한 절연체이다. 절연체의 내부 측면 상에서, 절연체는 예를 들어, 필드 제어 요소를 형성하기 위해, 영역들, 특히, 과전압 방출 유닛의 고전압 측면에 대해 전용인 부분에서 전기 전도성을 가질 수 있다. 절연체는 절연체가 절연체의 탄성 변형의 결과로서 과전압 방전 유닛에 대해 단단히 지탱하도록 과전압 방출 유닛들의 외경 미만의 과전압 방출 유닛을 수용하기 위해 영역에서 내부 폭을 가질 수 있다.

장치가 플러그형일 수 있고, 절연체는 또한 장치의 플러그를 꽂을 때, 내장된 부분이 연관된 소켓 몸체에 대해 단단히 지탱하게 되고 소켓 몸체와의 전기 고품질 조인트를 형성하도록 내장된 부분을 가질 수 있다. 장치는 50kV 초과, 특히 70kV 초과, 바람직하게는 120kV 초과의 작동 전압에 대해 사용될 수 있다.

과전압 방출 유닛은 전압 의존적인 레지스터, 소위 배리스터에 의해 형성될 수 있고, 그 전기 저항은 전압 의존적이고 특히 임계 전압에서 시작해서, 결과로 초래된 전류 흐름이 과전압이 감소되도록 하는 정도까지 감소된다. 하나의 실시예에서, 과전압 방전 유닛은 직렬로 연결된 복수의 배리스터들을 포함하고, 예를 들어, 바람직하게 스택을 형성하기 위해 섬유 강화, 특히 유리 섬유 강화 플라스틱 로드들(rod)에 의해 고정되는 디스크 형태의 금속 산화물 배리스터들은 바람직하게 실린더 형태로 배열되고, 특히 경화가능, 액체 실리콘 절연 물질로 충전되고 공기 포켓들 없이 캡슐화된다.

방전 장치의 신뢰할 수 있는 작동을 보장하기 위해서, 이 방전 장치가 분리된 전기 연결 해제 장치가 결합될 때까지 발생하는 과전압을 견디는 것이 필수적이다. 이러한 높은 에너지 과전압이 발생하는 경우에, 절연 몸체는 장치의 전기 과부하의 결과로서 팽창할 수 있다. 특히, 높은 에너지 과전압으로부터 기인한 열 과부하는 개별 배리스터들의 전압 특성에서의 변화를 초래할 수 있고, 이는 따라서 영구적으로 전도성을 띄거나 또는 단락된다. 아크는 결과로 초래된 단락 전류 경로에서 형성되고, 이는 절연체가 결과로 초래된 가스 압력에 기인하여 팽창하도록 야기한다. 공지된 장치들에서, 이것은 전체 장치가 벌컥 열리도록 야기할 수 있고 비교적 길고 따라서 높은 에너지 아크의 제어되지 않은 형성을 초래할 수 있고, 이는 시스템의 주변 부품들에 대한 손상을 야기할 수 있다. 본 발명에 따른 해결책에서, 절단 요소는 절연체를 절단하고, 필요하면, 절연체를 절단한다. 절단 요소가 장치의 고전압 부분에 가깝게 배치되는 것을 고려하면, 장치의 기하학적 구조에 의해 사전결정되는 위치에서 또한 발생하는, 상대적으로 낮은 에너지를 갖는 비교적 짧은 아크가 형성된다. 바람직하게 환형으로 배치되는 절단 에지는 팽창된 절연체가 절개될 수 있고 그리고 접지 측면 상의 아크의 루트가 안정화될 수 있는 금속 소모 전극이 제공될 수 있는 팁을 형성한다. 그렇게 함으로써, 사람들을 위험에 빠뜨리거나 또는 시스템의 주변 부품들에 대한 손상을 야기하는, 전체 장치가 벌컥 열리는 것을 확실하게 예방하는 것이 가능하다.

하나의 실시예에서, 절단 요소는 60° 미만, 특히 45° 미만, 바람직하게는 30° 미만의 절단 각을 갖는 절단 에지를 갖는다. 절단 에지는 실질적으로 원형일 수 있고 전체 절연체를 둘러쌀 수 있다. 절단 에지는 예각으로 절연체의 방향으로 서로를 향해 연장하는 2개의 절단 플랭크들(flank)에 의해 셩성될 수 있다. 2개의 절단 플랭크들 중 하나는 절단 요소의 길이 방향 축에 대해 직각으로 배향될 수 있고, 절단 요소의 길이 방향 축은 과전압 방전 유닛의 길이 방향 축 및/또는 장치의 길이 방향 축과 일치할 수 있다. 제 2 절단 플랭크는 곡선을 이룰 수 있고, 예를 들어, 구면의 형태를 갖는다.

하나의 실시예에서, 절단 요소, 특히, 절단 요소의 절단 에지는 장치의 정상 작동 상태에서 절연체로부터 이격될 수 있다. 결과적으로, 절연체는 설치 시에 절단 에지에 의해 손상되는 것으로부터 확실하게 예방된다. 결과적으로 절단 에지가 고속으로 절연체의 외면을 절단하기 때문에, 오작동의 경우에 절연체를 절단하거나 또는 자르는 것이 또한 더 쉬워진다.

하나의 실시예에서, 절단 요소의 절단 에지는 과전압 방전 유닛의 영역에서, 특히, 고압측 상의 과전압 방전 유닛의 단부 영역에서, 장치의 길이 방향 축에 대해 배치된다. 절단 에지가 직접 고전압측 상의 과전압 방전 유닛의 단부가 아닌, 방전 유닛의 직경의 20 및 500% 사이, 특히 40 및 300% 사이 및 바람직하게는 50 및 200% 사이에 대응하는 그로부터의 축 거리 또는 복수의 배리스터 요소들 중 하나의 축 길이에 거의 대응하는 거리에 배치된다면 특히 유리하다고 입증되어 왔다. 결과적으로, 오작동의 경우에, 규정된 위치 및 길이를 갖는 아크가 형성된다.

하나의 실시예에서, 절단 요소는 또한 절연체를 둘러싸는 절연 튜브를 수용하기 위해 바람직하게 일체로 형성된 플랜지 소켓을 포함한다. 플랜지 소켓은 절연 튜브가 절단 요소와 결합될 수 있는 주름을 가질 수 있다. 플랜지 소켓의 영역 내의 내부 폭은 절단 요소의 내부 폭보다 크고, 예를 들어, 내부 폭은 절단 에지의 영역에서 절단 요소의 내부 폭의 120 및 250% 사이에 있을 수 있다.

절연 튜브는 장치의 하우징의 일부를 형성한다. 절연 튜브는 절연체가 하우징 없이 전기 과부하의 경우에 그리고 특히, 장치의 절연 튜브가 벌컥 열리고 사람들 또는 시스템의 주변 부품들을 위험에 빠뜨리는 경우에 팽창할 수 있는, 장치의 내부 내의 절연 튜브 및 절연체 사이에 공동이 유지되도록 절연체로부터 방사상 이격될 수 있다. 절연 튜브는 전기 절연 물질, 특히 플라스틱, 바람직하게는 섬유 강화 및 특히 유리 섬유 강화 플라스틱으로 형성된다.

하나의 실시예에서, 장치는 고전압 단부 맞은편의 단부 상에 압력 완화 장치를 포함한다. 전기 과부하의 경우에 장치 내부에 생성된 가스 압력이 압력 완화 장치를 통해 새어나갈 수 있고, 이에 따라 절연 튜브가 온전하게 유지될 수 있는 것을 보장한다. 압력 완화 장치는 장치의 길이 방향에 따라 축 방향으로 처음에 이동하고 바람직하게는 저전압측 상의 장치의 단부에서 나오는, 가스 흐름에 의해 압력을 완화한다. 이에 의해 또한 특히 장치가 장착되는 시스템의 부품에 대한 손상이 확실히 방지된다.

하나의 실시예에서, 압력 완화 장치는 특정 크기보다 큰 입자들이 장치에서 나가는 것을 막기 위해 유지 요소를 포함한다. 유지 요소는 예를 들어, 축 방향에서 장치의 하우징을 둘러싸는 천공된 판에 의해 형성될 수 있다. 천공된 판은 특히 축 방향으로 절연 튜브를 둘러쌀 수 있다. 유지 요소는 바람직하게 중앙에, 예를 들어, 저전압측 상의 방전 유닛의 연결을 위한 전기 통로를 포함하는 과전압 방전 유닛에 대한 지지부를 포함할 수 있다. 압력 완화 장치는 전기 과부하의 경우에 벌컥 열릴 수 있는 폐쇄 요소, 예를 들어, 유지 요소에 대해 지지하는 멤브레인, 특히 표준 작동 동안 수분이 장치에 들어가는 것을 확실히 막는 금속 멤브레인을 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 장치는 장치의 전기 과부하의 경우에 하우징으로부터 나오는 가스 흐름이 명시할 수 있는 방향으로 방향을 바꿀 수 있는 방향 변경 장치를 포함한다. 방향 변경 장치는 장치의 하우징 상에, 특히, 압력 완화 장치 상에, 예를 들어, 압력 완화 장치의 축 단부 상에 장착될 수 있고, 예를 들어, 방사상 출구 개구를 갖는 후드의 형태로 설계될 수 있다. 오작동의 경우에 장치로부터 나오는 가스 흐름의 방향은 방향 변경 장치의 선택된 회전 위치에 의해 규정될 수 있다.

하나의 실시예에서, 장치의 고전압 단자 및 저전압 또는 접지 단자는 공통 축 측면 상에 배치된다. 이것 때문에, 과전압 방전 유닛의 제 2 단자 전극은 장치의 길이 방향으로 연장하는 접지선에 의해 장치의 저전압 또는 접지 단자에 연결되고, 저전압 또는 접지 단자는 고전압 단자와 동일한 장치의 축 단부에 배치되거나 또는 장치의 축 단부와 근접 배치된다. 접지선은 전기 과부하의 경우에 또한 녹을 수 있는 접지 레일의 형태로 하우징을 따라 연장할 수 있고, 장치 상에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 추가의 전기 유닛은 과전압 방전 유닛의 저전압 단자 및 접지선, 예를 들어, 발생하는 과전압의 경우를 세는 펄스 카운터 사이에서 연결되거나 또는 상호연결될 수 있다.

하나의 실시예에서, 장치는 체결 수단, 특히 장치 상에 탈착 가능하게 장착되는, 특히 절단 요소에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는, 예를 들어 중간에 설치된 연결 요소를 갖는, 체결 플랜지를 포함한다. 결과적으로, 장치는 단순한 모듈식 방식으로 전기 시스템의 다양한 구조적 상세 사항들에 대해 구성될 수 있다. 또한, 장치가 전기 과부하의 결과로서 과전압 방전 유닛의 영역에서 손상되는 경우에, 결함이 있는 구성 요소들만이 교체될 필요가 있고, 특히 여전히 남아 있는 임의의 온전한 구성 요소들은 계속해서 사용될 수 있다.

본 발명의 추가의 이점들, 특징들 및 상세 사항들은 복수의 예들이 도면들을 참조하여 상세히 설명되는 인용항 및 설명서로부터 분명해질 것이다. 청구항들 및 설명서 내에서 언급되는 특징들은 개별적으로 또는 임의로 조합하여 본 발명에서 중요할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 제 1 예시적인 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 장치를 통한 길이 방향에서 본 도면.
도 3은 확대된 도면으로서 도 2의 단면도.
도 4는 확대된 도면으로서 도 2의 추가의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 제 2 예시적인 실시예의 사시도.
도 6은 도 5의 장치를 통한 길이 방향에서 본 도면.
도 7은 확대된 도면으로서 도 6의 단면도.
도 8은 확대된 도면으로서 도 6의 추가의 단면도.

도 1은 본 발명에 따른 장치(1)의 제 1 예시적인 실시예의 시사도를 나타내고, 도 2는 비선형 전류/전압 특성을 갖고, 예시적인 실시예에서, 금속 산화물 물질로 형성되고, 다른 것 뒤에 하나가 배치되고, 직렬로 전기 연결되고, 디스크 또는 원형-원통형 몸체로서 형성되는 복수의 배리스터들(12)로 형성되는, 과전압 방전 유닛(10)을 포함하는 전기 과전압을 방전하는 장치(1)를 통한 길이 방향에서 본 도면을 나타낸다. 배리스터들은 단자 전극들(16, 22) 사이에 중앙에 배치되고 서로에 대해 기계적으로 실리도록, 부드럽고 둥근 표면을 바람직하게 갖는 절연 실린더(14) 내에 적층되고, 공기 갭 없이 캡슐화된다. 과전압 방전 유닛(10)의 제 1 단자 전극(16)은 장치(1)의 고전압 단자(18)에 연결된다. 과전압 방전 유닛(10)의 제 2 단자 전극(22)은 장치(1)의 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결된다. 장치(1)의 저전압 또는 접지 단자(24) 및 과전압 방전 유닛(10)의 제 2 단자 전극(22) 사이의 전기 연결은 그 중에서도 장치(1)의 외부측을 따라 그리고 장치의 길이 방향 축(2)에 평행하게 연장하는 접지선(26)에 의해 구현된다. 결과적으로, 장치(1)의 고전압 단자(18) 및 저전압 또는 접지 단자(24)는 장치(1)의 공통 축 측면 상에 배치되고, 특히, 장치(1)의 접지 단자(24)는 연결될 시스템 부분 상의 장치(1)의 기계적 고정에 의해 구현될 수 있다.

도시된 예시적인 실시예에서, 과전압 방전 유닛(10)은 절연체(20)에 의해 적어도 부분적으로 거의 완전히 둘러싸이게 된다. 절연체(20)는 탄성 변형 가능한 실리콘 고무로 형성되고 관통 개구를 포함하고, 관통 개구의 내부 폭은 과전압 방전 유닛(10)의 외경보다 과전압 방전 유닛(10)의 영역에서 약간 작고, 특히 절연 실린더(14)의 외경보다 약간 작고, 따라서 절연체(20)는 과전압 방전 유닛(10)에 대해 단단히 지지한다.

제 1 단자 전극(16)의 전기 접촉은 절연체(20)의 관통 개구가 감소된 직경을 갖고 유사하게 프레스 연결부(28)에 대해 단단히 지지하는 영역에서, 프레스 연결부(28)에 의해 구현된다. 단자는 바람직하게 스트랜드형 케이블(32)을 통해 절연체(20)로부터의 루트를 정하고(route), 예를 들어, 스트랜드형 케이블(32)의 영역에서 외부 주변 표면 상에 멀티 라인 접촉부(36)를 갖는, 접촉 링(34)에 의해 거기에 수용되고, 절연체(20)는 플러그 인 접촉부와 연관된 소켓 몸체(도시되지 않음)에 대해 단단하게 지지될 수 있고, 절연체(20)의 탄성 변형의 결과로서 고전압 저항, 전기 고품질 조인트를 형성하는, 외부 콘(30)을 갖는다.

고전압측 상의 과전압 방전 유닛(10)의 단부 영역에서, 절연체(20)는 절연체의 내부 측면 상에, 과전압 방전 유닛(10) 상에 전기적으로 설치될 수 있고, 예를 들어, 전기 전도성 입자들에 따라서 실리콘 고무를 풍부하게 하여 생성되고, 이 영역에서 필드 강도 피크를 예방하는 기능의 역할을 하는, 전기 전도성 부분(38)을 포함한다.

전기 전도성 부분(38)의 영역에서, 장치(1)는 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고 장치(1)의 고전압 부분에 가깝게, 특히 과전압 방출 유닛(10)의 고전압 부분에 가깝게 배치되는, 절단 요소(40)를 포함하고, 절단 유닛은 장치(1)의 전기 과부하의 결과로서 팽창되는 절연체(20)의 경우에 절연체(20)를 절단하고, 따라서 아크가 고전압 부분, 예를 들어, 제 1 단자 전극(16)과 절단 요소(40) 사이에서 스파크되고 안정화된다.

장치(1)는 고전압 단자 맞은편의 장치의 축 단부 상의 압력 완화 장치(50)를 포함한다. 절단 요소(40)뿐만 아니라 압력 완화 장치(50) 각각은 플랜지 소켓의 형태인 부분을 포함하고, 유리 섬유 강화 플라스틱으로 생성된 중공형 실린더형 절연 튜브(52)는 2개의 플랜지 소켓형 부분들 사이에 배치되고, 절연 튜브는 장치(1)의 하우징의 실린더형 자켓을 형성하고 외부를 향해 절연체(20)를 덮는다. 하우징은 멤브레인(54), 특히 이 예시적인 실시예에서 천공된 판의 형태인 유지 요소(56)가 압력 완화 장치(50)의 구성 요소인, 금속 멤브레인에 의해 단부들에서 밀봉된다. 정상 작동 상태에서 절연 튜브(52)로부터 이격되는, 절연체(20)의 결과로 생긴 팽창 및 장치(1)의 전기 과부하의 경우에, 형성되는 과압은 멤브레인(54)이 터지는 사실 때문에 축 방향으로 새어 나가고, 유지 요소(56)는 예를 들어, 15mm의 명시할 수 있는 치수를 초과하는 입자들을 유지한다.

방향 변경 장치(60)는 장치(1)의 단부 상에 배치되고, 상기 방향 변경 장치는 과부하의 경우에 나오는 가스 흐름이 장치(1)의 길이 방향 축(2)에 대해 방향을 바꿀 수 있는 출구 개구(62)를 갖는다.

제 2 단자 전극(22)의 전기 접촉은 방향 변경 장치(60)의 영역에서 전기 케이블이 또한 유지 요소(56)를 통해 루트를 정하게 되고, 또한 장치(1)의 자켓 표면 상에서 방사상 외향으로 그리고 저전압측 상의 장치로부터 절연 튜브(52)를 따라 단자(24)로 또한 루트를 정하게 되는, 중앙 절연 슬리브(58) 내의 전기 케이블을 통해 구현된다.

장치(1)의 저전압 또는 접지 단자(24) 및/또는 접지선(26)의 단면은 특히 용해 또는 용낙(burning-through)을 통해 중단되어, 특히, 배리스터들(12)의 열 과부하 때문에 단락 전류가 발생한다면, 전류 흐름을 방해하도록 치수 설정된다. 중단을 유발하는 단락 전류의 값은 예를 들어, 저전압 또는 접지 단자(24) 및/또는 접지 케이블(26)의 물질 및/또는 기하학적 치수에 기초하여 사전 결정될 수 있다. 특히, 접지 케이블(26)이 심각한 상태이기 때문에, 그리고 특히, 절연 하우징(52)과의 상호 작용에서, 제 2 단자 전극(22)의 접지 연결의 중단의 결과로서, 절단 요소(40) 상에서 스파크되는 짧은 아크는 절단 요소(40)의 영역에서만 안정화될 수 있고, 특히, 배리스터들(12)의 스택을 따라 전파될 수 없다.

접지선(26)은 또한 필요하면, 기계적 및 전기적 방식으로 절단 요소(40)에 탈착가능하게 연결될 수 있다. 연관된 전기 연결점 및/또는 연결점에 인접하거나 또는 연결점에 붙어있는 접지선(26)의 부분은 예를 들어, 접지선(26)의 단면의 국소적 감소를 통해 구성될 수 있어, 과부하의 경우에, 접지 연결의 중단이 이 영역에서 발생하고, 이에 의해, 접지 전위가 절단 요소(40)의 축 단부까지에만 실질적으로 존재하여, 아크가 거기서만 안정화될 수 있고, 특히, 배리스터들(12)의 스택을 따라 전파될 수 없다.

도 3은 과전압 방전 유닛(10)의 제 1 단자 전극(16)의 영역에서 장치(1)를 통해 길이 방향에서 본 확대도를 나타낸다. 도시되는 정상 작동 상태에서, 절단 요소(40)의 절단 에지(42)는 절연체(20)로부터 방사상으로 이격되어 있다. 절단 에지(42)는 환형 연장을 한다. 제 1 절단 플랭크(44) 및 제 2 절단 플랭크(46)가 만나는 절단 에지(42)가 형성된다. 제 1 절단 플랭크(44)는 또한 장치(1)의 길이 방향 축인, 과전압 방전 유닛(10)의 길이 방향 축(2)에 대해 직각으로 연장한다. 제 2 절단 플랭크(46)는 제 1 단자 전극(16)에 더 가깝게 위치되고 구형이다. 결과적으로, 절단 에지(42)는 예시적인 실시예에서 30° 미만의 절단 각을 갖는다.

절단 요소(40)는 제 2 단자 전극(22)을 마주보는 절단 요소의 측면 상에, 특히, 절단 요소의 축 단부 상에, 절연 튜브(52)가 형태 맞춤(form fit) 및 긍정적이지 않은(non-positive) 방식으로 결합되는, 길이 방향 축에 대해 가로지르는 주름을 갖는 플랜지 소켓 형태의 부분을 갖는다. 제 1 단자 전극(16)을 마주보는 절단 요소의 축 단부 상에서, 절단 요소(40)는 또한 더 작은 직경을 갖는 플랜지 소켓 형태의 부분을 포함하지만, 상기 부분은 튜브 플랜지(48) 내에 삽입될 수 있거나 또는 스크류(screw)될 수 있고 기계적으로 고정될 수 있고 나삿니 핀들(66)에 의해 튜브 플랜지(48)에 전기 연결될 수 있다. 관형 요소(68)는 절연체(20)를 부착하고 절연체(20)가 절단 에지(42)로부터 방사상으로 분리되는 것을 보장하도록 절단 요소(40)의 축 단부 상에 삽입된다.

절단 요소(40) 맞은편의 절단 요소의 축 단부 상에서, 튜브 플랜지(48)는 튜브 플랜지(48) 및 따라서 장치(1)가 전기 시스템 부분에 대해 단단히 장착될 수 있는, 밀봉 요소(72)에 대한 수용 개구를 형성한다. 장착 목적들을 위해, 튜브 플랜지(48)는 체결 나사들(74)에 대한 관통 개구들을 갖는다.

도 4는 제 2 단자 전극(22)의 영역에서 장치(1)를 길이 방향으로 본 확대도를 나타낸다. 압력 완화 장치(50)의 단부 캡(70)은 장치(1)의 축 단부 상에서 나사로 고정되고, 상기 단부 캡은 또한 축 관통 개구들(76)과 함께 유지 요소(56)를 또한 일체로 형성할 수 있다. 도시되는 정상 작동 상태에서, 절연 튜브(52)에 의해 둘러싸인 장치(1)의 내부는 유지 요소(56) 상에 놓이고 에지에서 단부 캡(70)에 단단히 연결되는 멤브레인(54)에 의해 축 단부들에서 폐쇄된다. 전기 과부하의 경우에, 절연 튜브(52) 내에 둘러싸인 과압력은 멤브레인(54)이 터진다는 사실 때문에 방사상 외향으로 배향될 수 있고, 나오는 가스 흐름은 단부 상의 방향 변경 장치(60)에 의해 그리고 상기 방향 변경 장치의 하나의 측면 상에 위치된 출구 개구(62)에 의해 방사 방향으로 방향을 바꿀 수 있다. 멤브레인(54)은 나사들(78)에 의해 단부 캡(70) 상에 체결된 링 요소(80)에 의해 고정되고 필요하면 교체될 수 있다. 방향 변경 장치(60)의 방향 변경 후드(82)는 또한 나사들(84)에 의해 장치(1) 상에 탈착 가능하게 장착될 수 있고, 방향 변경 후드(82)는 나오는 가스 흐름의 방향이 장치(1)의 설치 상태에서도 조정될 수 있도록 다른 배향으로 링 요소(80) 상에 장착될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 장치(101)의 제 2 예시적인 실시예의 사시도를 나타내고, 도 6은 제 2 예시적인 실시예를 통해 길이 방향으로 본 도면을 나타낸다. 도 7은 제 1 단자 전극(116)의 영역 내의 도 6의 길이 방향에서 본 도면의 부분을 확대한 도면을 나타내고, 도 8은 제 2 단자 전극(122)의 영역 내의 도 6의 길이 방향에서 본 부분을 확대한 도면을 나타낸다. 도 5 내지 도 8의 제 2 예시적인 실시예 및 도 1 내지 도 4의 제 1 예시적인 실시예 사이의 상당한 유사성에 대해, 이 유사성에 대한 설명이 참조되고, 100만큼 증가된 도면 부호들은 도 5 내지 도 8에 그에 맞춰 사용된다.

도 1 내지 도 4에 따른 제 1 예시적인 실시예와 비교할 때 도 5 내지 도 8에 따른 제 2 예시적인 실시예의 하나의 차이점은 절단 요소(140)의 형태이다. 제 1 예시적인 실시예의 절단 요소(40)가 절연 튜브(52)에 대한 튜브 플랜지를 일체로 형성하고 튜브 플랜즈(48) 내에서 플랜지 소켓 부분을 통해 결합하는 반면, 제 2 예시적인 실시예의 절단 요소(140)는 절단 에지(142)를 형성하는 부분 내에서 실질적으로 슬리브 형태이고, 제 1 절단 플랭크(144)는 바람직하게는 90° 미만, 특히 70 및 88° 사이의 길이 방향 축(102)에 대한 예각을 형성한다. 제 2 절단 플랭크(146)는 구면에 의해 형성된다. 절단 에지(142) 맞은편의 축 단부 상에서, 절단 요소(140)는 플랜지 방식으로 넓어지고, 플랜지 영역에서, 네크 부분(186)의 내부 플랜지에 연결되고, 특히 그 위에서 나사로 고정된다. 네크 부분(146)은 절연 튜브(152)의 축 단부 상의 외부 나사산과 함께 나사로 고정될 수 있는 내부 나사산을 갖는다. 절단 요소(140)는 절연체(120)에 대해 견딜 수 있는, 중앙 요소(188)에 내부에서 방사상으로 연결된다. 튜브 플랜지(148)는 축 다부 상의 네크 부분(186) 및 절단 요소(140)의 상호 연결부 상에서 나사로 고정되고, 상기 튜브 플랜지는 밀봉 요소(172)를 위한 수용 개구를 갖고 체결 나사들(174)에 의해 전기 시스템 부품 상에 장착될 수 있다.

제 2 예시적인 실시예의 다른 차이점은 전기 케이블(164)이 장치(101)의 저전압 또는 접지 단자에 제 2 단자 전극(122)을 연결하도록 방향 변경 후드(182)를 통해 축 방향 및 중심으로 루트를 정하고, 거기서부터 절연 튜브(152)의 주변의 레벨로 처음에 실질적으로 방사상 외향으로 경로를 정하고, 거기서부터 링 요소(180)로 축 방향으로 경로를 정하는 것이다.

방향 변경 후드(182)로의 튜브 플랜지(148)의 제 2 예시적인 실시예의 장치(101)의 축 길이는 약 1.65m이고 튜브 플랜지(148)의 직경은 약 40cm이고, 제 1 예시적인 실시예에서 대응하는 길이는 약 1m이고 튜브 플랜지(48)의 직경은 약 20cm이다. 제 1 예시적인 실시예는 최대 72.5kV의 정격 전압이 적합하고, 제 2 예시적인 실시예의 정격 전압은 최대 145kV이다.

Claims

적어도 부분적으로 비선형 전류/전압 특성을 갖는 과전압 방전 유닛(10)을 포함하는 전기 과전압을 방전하는 장치(1)로서, 상기 과전압 방전 유닛(10)의 제 1 단자 전극(16)은 상기 장치(1)의 고전압 단자(18)에 연결되고 상기 과전압 방전 유닛(10)의 제 2 단자 전극(22)은 상기 장치(1)의 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고, 상기 과전압 방전 유닛(10)은 적어도 부분적으로 절연체(20)에 의해 둘러싸이는, 상기 전기 과전압을 방전하는 장치에 있어서,
상기 장치(1)는 상기 장치(1)의 상기 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고 상기 장치(1)의 고전압 부분에 가깝게, 특히 상기 과전압 방출 유닛(10)의 고전압 부분에 가깝게 배치되는 절단 요소(40)를 갖고, 절단 유닛은 상기 장치(1)의 전기 과부하의 결과로서 팽창되는 상기 절연체(20)의 경우에 상기 절연체(20)를 절단하고, 따라서 아크가 상기 고전압 부분과 상기 절단 요소(40) 사이에서 스파크되고 안정화되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항에 있어서, 상기 절단 요소(40)는 60° 미만, 특히 45° 미만, 바람직하게는 30° 미만의 절단 각을 갖는 절단 에지(42)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절단 요소(40), 특히 상기 절단 요소(40)의 절단 에지(42)는 상기 장치(1)의 정상 작동 상태에서 상기 절연체(20)로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단 요소(40)의 절단 에지(42)는 상기 과전압 방전 유닛(10)의 영역에서, 특히 상기 고전압 측면 상의 상기 과전압 방전 유닛(1)의 단부 영역에서, 상기 장치(1)의 길이 방향 축(2)에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단 요소(40)는 또한 바람직하게 상기 절연체(20)를 둘러싸는 절연 튜브(52)를 수용하기 위한 일체로 형성된 플랜지 소켓(socket)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는 상기 고전압 단자(18) 맞은편의 상기 장치의 단부 상에 압력 완화 장치(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 완화 장치(50)는 사전 결정된 크기보다 큰 입자들의 방출을 막기 위한 유지 요소(56), 특히 축 방향으로 상기 장치(1)의 하우징을 폐쇄하는 천공된 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는, 상기 장치(1)의 전기 과부하의 경우에 상기 장치(1)의 상기 하우징으로부터 나오는 가스 흐름이 명시할 수 있는 방향으로 방향을 바꿀 수 있는, 방향 변경 장치(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)의 상기 고전압 단자(18) 및 상기 저전압 또는 접지 단자(24)는 상기 장치(1)의 공통 축 측면 상에 배치되고, 특히 상기 과전압 방전 유닛(10)의 상기 제 2 단자 전극(22)은 상기 장치(1)의 상기 길이 방향(2)으로 연장하는 접지선(26)에 의해 상기 장치(1)의 상기 저전압 또는 접지 단자(24)에 연결되고, 상기 저전압 또는 접지 단자는 상기 고전압 단자(18)와 동일한 상기 장치(1)의 축 단부 상에 배치되거나 또는 상기 장치(1)의 축 단부와 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는 체결 수단(48), 특히 상기 장치(1) 상에 탈착 가능하게 장착되는, 특히 상기 절단 요소(40)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는, 예를 들어 중간에 설치된 네크형 연결 요소(186)를 갖는, 체결 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(1).