DE19705097A1

DE19705097A1 - Lighting-or surge-arrester with external short-circuit device

Info

Publication number: DE19705097A1
Application number: DE1997105097
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lange; Joerg Riedel
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-06

Abstract

The gas-filled lighting or surge arrestor includes two electrodes with a hollow-cylindrical insulator and an overload protection in the form of an outer short-circuit device. The latter consists of spring contact joined to the first electrode, a counter-contact joined to the second contact and a spacing retainer between the two contacts the spacing-retainer being made of an insulating, meltable plastics material. The spring-contact (5) is approximately U-shaped and has two different length limbs (51,55) with the longer one fixed on the first electrode (3) and the shorter one (53) interpositioned, with the spacing retainer (7) abutting in spring fashion against the counter electrode (b), the latter radially overlapping the second electrode (4).

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauele mente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines gas gefüllten Überspannungsableiters anzuwenden, der mit einer äußeren Kurzschlußeinrichtung versehen ist. Derartige Kurz schlußeinrichtungen sind sowohl bei Zwei-Elektroden- als auch bei Drei-Elektroden-Überspannungsableitern üblich. Sie dienen zum Schutz des Überspannungsableiters bei Langzeitbelastun gen; eine solche Kurzschlußeinrichtung enthält in aller Regel ein bei höheren Temperaturen schmelzbares Konstruktionsele ment, mit dessen Hilfe die beiden Elektroden bzw. die Mitte lelektrode und eine oder beide Endelektroden kurzgeschlossen werden.The invention is in the field of electrical components ment and is in the design of a gas filled surge arrester to apply with a outer short-circuit device is provided. Such short closing devices are both in two-electrode and common for three-electrode surge arresters. You serve to protect the surge arrester during long-term loads gene; Such a short-circuit device usually contains a structural element that can be melted at higher temperatures ment, with the help of the two electrodes or the center Oil electrode and one or both end electrodes short-circuited will.

Bei einem bekannten Zwei-Elektrodenableiter dieser Art sind elektrisch parallel zu den beiden Elektroden ein Federkontakt und ein als "Ableiterkontakt" bezeichneter Gegenkontakt hin tereinander angeordnet, wobei der Federkontakt mit einem bei erhöhter Temperatur schmelzenden Abstandhalter auf Abstand zum Gegenkontakt gehalten wird. Dieser Abstandhalter besteht aus einem bei normaler Betriebstemperatur dimensionsstabilen und bei erhöhter Temperatur erweichenden, glasfaserverstärk ten Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat. Sowohl der Federkontakt als auch der Gegenkontakt bestehen hierbei aus einem Blechstreifen, der auf einem Teil seiner Länge stirn seitig mit der jeweiligen Elektrode stoffschlüssig verbunden ist (EP 0 548 587 A1).In a known two-electrode arrester of this type electrically a spring contact parallel to the two electrodes and a mating contact referred to as "arrester contact" arranged one above the other, the spring contact with a elevated temperature melting spacers at a distance is held to the counter contact. This spacer is there from a dimensionally stable at normal operating temperature and softening glass fiber at high temperatures ten plastic, for example made of polycarbonate. Both the Spring contact and the counter contact consist of a sheet of metal that spans part of its length cohesively connected to the respective electrode is (EP 0 548 587 A1).

Zur Ausgestaltung von Kurzschlußeinrichtungen an gasgefüllten Überspannungsableitern ist es an sich üblich, im Kontaktbe reich als Abstandhalter eine dünne Kunststoffschicht oder ei ne Kunststoffolie zu verwenden (US-PS'n 4,212,047; 4,910,489; 4,912,592; 5,027,100; 5,029,302).For the design of short-circuit devices on gas-filled Surge arresters are common in the contact area rich as a spacer a thin plastic layer or egg ne plastic film to use (US-PS'n 4,212,047; 4,910,489; 4,912,592; 5,027,100; 5,029,302).

Ausgehend von einem gasgefüllten Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (EP 0 548 587 A1) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kurzschlußeinrichtung so auszubilden, daß ihre Kennlinie leicht an unterschiedliche Anforderungen anpaßbar ist.Starting with a gas-filled surge arrester the features of the preamble of claim 1 (EP 0 548 587 A1), the invention is based on the object train the short-circuit device so that its characteristic is easily adaptable to different requirements.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Federkontakt etwa U-förmig gebogen ist und zwei un terschiedlich lange Schenkel aufweist, von denen der längere an der ersten Elektrode befestigt und der kürzere unter Zwi schenschaltung des Abstandhalters federnd am Gegenkontakt an liegt, wobei der Gegenkontakt die zweite Elektrode radial überragt.To achieve this object, the invention provides that the spring contact is bent approximately U-shaped and two un has legs of different lengths, the longer of which attached to the first electrode and the shorter one under Zwi circuit of the spacer on the mating contact lies, with the counter contact the second electrode radially towered over.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Kurzschlußeinrichtung befindet sich der Kontaktbereich, in dem sich der Federkon takt und der Gegenkontakt unter Zwischenschaltung eines iso lierenden Abstandhalters - beispielsweise einer Kunststoffolie - direkt gegenüberstehen in einem gewissen radialen Ab stand vom Isolator und von den Elektroden des Überspannungs ableiters und ist damit nicht direkt dem Temperaturanstieg ausgesetzt, der sich bei einem Ansprechen des Ableiters über einen Zeitraum von mehreren Sekunden an den Elektroden und dem Isolator einstellt. Die Temperaturerhöhung des Ableiters teilt sich dem Kontaktbereich vielmehr mittelbar über die Länge des streifenförmigen Federkontaktes bzw. Gegenkontaktes mit. Demzufolge kann die Ansprechverzögerung der äußeren Kurzschlußeinrichtung, d. h. ihre Kennlinie, durch Wahl der Lage des Kontaktbereiches längs des Ableiters, durch Dimen sionierung des Kontaktdruckes in Abhängigkeit vom Querschnitt des streifenförmigen Federkontaktes oder auch Gegenkontaktes, durch Ausgestaltung des Kontaktbereiches (spezifische Flä chenbelastung) und Auswahl von Dicke und Material (Schmelzpunkt) des Abstandhalters in weiten Grenzen variiert werden. Hierbei können auch die Umgebungsbedingungen, bei spielsweise die Anordnung eines solchen Ableiters in einer Kunststoffkassette berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Kurzschlußeinrichtung die heut zutage hohe Belastbarkeit von Ableitern mit Keramikisolator und Kupferelektroden berücksichtigt, d. h. bei längerer Strom führung des Ableiters nicht zu früh anspricht.With such a configuration of the short-circuit device is the contact area in which the spring con clock and the counter contact with the interposition of an iso spacer - for example a plastic film - directly face each other in a certain radial Ab stood from the insulator and from the electrodes of the surge arrester and is therefore not directly the temperature rise exposed when the arrester responds via a period of several seconds on the electrodes and the insulator. The temperature rise of the arrester rather shares the contact area indirectly via the Length of the strip-shaped spring contact or counter contact With. As a result, the response delay of the outer Short-circuit device, d. H. their characteristic, by choosing the Position of the contact area along the arrester, by dimen sioning of the contact pressure depending on the cross-section the strip-shaped spring contact or counter contact, by designing the contact area (specific area load) and selection of thickness and material (Melting point) of the spacer varies within wide limits will. The environmental conditions can also be used here for example the arrangement of such an arrester in a Plastic cassette are taken into account. In this way can be achieved that the short-circuit device today high resilience of arresters with ceramic insulators and copper electrodes are considered, d. H. with longer current management of the arrester does not respond too early.

Für die jeweils erforderliche Anpassung der Kurzschlußein richtung an die einsatzspezifischen Randbedingungen kann es hilfreich sein, wenn der U-förmige Federkontakt im Bereich der Basis kreisförmig gekrümmt ist. Dies läßt sich auch be züglich der Herstellung des Federkontakt es leicht realisie ren. Speziell bezüglich der sauberen axialen Kontaktierung der Elektroden des Ableiters ist es hilfreich, wenn der län gere Schenkel des U-förmigen Federkontaktes am Rand der er sten Elektrode in Richtung des Gegenkontaktes leicht abge knickt ist. Im gespannten Zustand der Kurzschlußeinrichtung ragt dann der Federkontakt axial nicht über die Elektroden hinaus. Das gleiche gilt auch für den Gegenkontakt. Bezüglich der Anordnung des Kontaktbereiches mit radialer und auch axialer Distanz zu den (heißen) Elektroden ist es sinnvoll, auch den Gegenkontakt wie den Federkontakt U-förmig zu ge stalten, wobei dann der kürzere Schenkel des Gegenkontaktes dessen Kontaktfläche bildet. - Zur Anpassung des spezifischen Flächendruckes im Kontaktbereich kann es weiterhin vorteil haft sein, wenn der Federkontakt im Kontaktbereich schmaler ausgebildet ist als im Bereich des längeren Schenkels und der Basis der U-Form. Andererseits kann der Federkontakt oder der Gegenkontakt im Kontaktbereich auch kugelförmig gewölbt sein. For the necessary adjustment of the short circuit it can be directed towards the operational specific boundary conditions be helpful if the U-shaped spring contact in the area the base is circularly curved. This can also be Regarding the production of the spring contact it is easy to realize ren. Especially with regard to the clean axial contact of the electrodes of the arrester, it is helpful if the gere leg of the U-shaped spring contact on the edge of it most electrode slightly towards the counter contact kinks. In the tensioned state of the short-circuit device the spring contact then does not project axially over the electrodes out. The same applies to the counter contact. In terms of the arrangement of the contact area with radial and also axial distance to the (hot) electrodes, it makes sense also the counter contact such as the spring contact U-shaped stalten, then the shorter leg of the counter contact forms its contact surface. - To adapt the specific Surface pressure in the contact area can also be advantageous be sticky if the spring contact is narrower in the contact area is formed than in the area of the longer leg and Base of the U shape. On the other hand, the spring contact or the Mating contact in the contact area can also be spherically curved.

Mehrere Ausführungsbeispiele eines Überspannungsableiters mit der neuartigen Kurzschlußeinrichtung sind in den Fig. 1 bis 9 dargestellt). Dabei zeigen dieSeveral exemplary embodiments of a surge arrester with the novel short-circuiting device are shown in FIGS. 1 to 9). The show

Fig. 1 und 2 einen Ableiter mit U-förmig gebogenem Feder kontakt und Anordnung eines solchen Ablei ters in einer Kunststoffkassette. Fig. 1 and 2, a trap with U-shaped curved spring contact and arrangement of such Ablei ters in a plastic cassette.

Fig. 3 einen Ableiter mit U-förmig gebogenem Feder- und Gegenkontakt, Fig. 3 shows a surge arrester with a U-shaped curved spring and counter-contact,

Fig. 4 ein Konstruktionsdetail für einen U-förmig gebogenen Federkontakt, Fig. 4 shows a construction detail of a U-shaped spring contact,

Fig. 5 bis 7 unterschiedliche Ausgestaltungen des Kon taktbereiches des Federkontaktes in jeweils zwei Ansichten und Fig. 5 to 7 different embodiments of the Kon clock domain of the spring contact in two views and

Fig. 8 und 9 eine weitere Ausgestaltung des Kontaktberei ches am Feder- oder Gegenkontakt in zwei An sichten. FIGS. 8 and 9 a further embodiment of the contact spring or the preparation ches mating contact in two to sift.

Fig. 1 zeigt in vergrößert er Darstellung einen gasgefüllten Zweielektroden-Überspannungsableiter 1, der aus dem Keramik isolator 2 und den beiden Elektroden 3 und 4 besteht und mit einer Kurzschlußeinrichtung versehen ist, die aus dem Feder kontakt 5, dem Gegenkontakt 6 und dem Abstandhalter 7 be steht. Der Federkontakt 5 ist aus einem Blechstreifen aus beispielsweise Federbronze oder Neusilber geformt und ist U-för mig gebogen und weist demzufolge einen längeren, an der Elektrode 3 befestigten (verschweißten) Schenkel 51, eine Ba sis 52 und einen kürzeren Schenkel 53 auf. Der Übergang von Schenkel zu Basis ist jeweils gerundet, wobei sich die Run dung am Übergang von der Basis 52 zum kürzeren Schenkel 53 in diesen Schenkel hinein fortsetzt. - Der Gegenkontakt 6 be steht aus einem geradlinigen Blechstreifen, der mit einem größeren Teil 61 seiner Länge an der Elektrode 4 befestigt ist und mit einem kürzeren Teil 62 seiner Länge den Ableiter radial überragt. Der Abstandhalter 7 besteht aus einer Kunststoffolie mit beispielsweise einer Dicke von 50 µm, Werkstoff beispielsweise ein Polyterephtalat oder ein Fluor polymer. Dieser folienartige Abstandhalter kann mit einem Rahmen 71 versehen sein, um ihn gegen seitliches Verrutschen zu sichern. Fig. 1 shows an enlarged view of a gas-filled two-electrode surge arrester 1 , which consists of the ceramic insulator 2 and the two electrodes 3 and 4 and is provided with a short-circuit device, the spring contact 5 , the mating contact 6 and the spacer 7th consists. The spring contact 5 is formed from a sheet metal strip made of, for example, spring bronze or nickel silver and is bent in a U-shape and consequently has a longer leg 51 fastened (welded) to the electrode 3 , a base 52 and a shorter leg 53 . The transition from leg to base is rounded in each case, the continuation at the transition from the base 52 to the shorter leg 53 continuing into this leg. - The mating contact 6 is made of a rectilinear sheet metal strip, which is fastened to the electrode 4 with a larger part 61 of its length and projects radially beyond the arrester with a shorter part 62 of its length. The spacer 7 consists of a plastic film with, for example, a thickness of 50 microns, material such as a polyterephtalate or a fluorine polymer. This film-like spacer can be provided with a frame 71 in order to secure it against slipping sideways.

Gemäß Fig. 2 kann der Überspannungsableiter 1 in ein schlüs selartiges Loch 8 einer Kunststoffkassette 9 eingefügt sein, wobei diese Einbaubedingungen einen wesentlichen Einfluß auf die Kennlinie des Kurzschlußmechanismus haben können.According to Fig. 2 of the surge arrester 1 may be inserted a plastic cassette 9 in a Keyring selartiges hole 8, said installation conditions can have a significant influence on the characteristic of the short-circuit mechanism.

Gemäß Fig. 3 ist die Kurzschlußeinrichtung symmetrisch auf gebaut, d. h. sowohl der Federkontakt 15 als auch der Gegen kontakt 16 bestehen aus einem U-förmig gebogenen Blechstrei fen mit jeweils einem längeren Schenkel und einem kürzeren Schenkel und einer als Kreisbogen ausgeführten Basis 54 bzw. 64. Bei dieser Ausgestaltung ist der eigentliche Kontaktbe reich etwa auf der Mitte der axialen Länge des Überspannungs ableiters angeordnet, mit radialem Abstand vom Isolator und axialem Abstand von den Elektroden. Um im Kontaktbereich den gewünschten Kontaktdruck sicherzustellen, ist die axiale Aus dehnung des einen oder beider Federkontakte etwas größer als die halbe axiale Länge des Ableiters zu wählen. Man kann aber auch gemäß Fig. 4 den U-förmig gebogenen Federkontakt am Rand der Elektrode 3 mit einer leichten Knickstelle 18 verse hen, um so die Vorspannung im Kontaktbereich zu gewährlei sten.Referring to FIG. 3, the short-circuit device is symmetrically constructed, that is, both the spring contact 15 and the mating contact 16 are shaped U-bend of a Blechstrei fen each having a longer leg and a shorter leg and a configured as a circular arc base 54 and 64 . In this embodiment, the actual contact area is arranged approximately on the center of the axial length of the surge arrester, with a radial distance from the insulator and an axial distance from the electrodes. In order to ensure the desired contact pressure in the contact area, the axial expansion of one or both spring contacts should be selected somewhat larger than half the axial length of the arrester. One can also according to FIG. 4 shipping hen to the pretension in the contact area sten the U-shaped spring contact on the edge of the electrode 3 with a slight kink 18 to ensu.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ausschnittsweise in zwei Ansichten den für die Herstellung des Kontaktes wesentlichen Bereich eines Federkontaktes 25, bei dem der kürzere Schenkel 26 mit der Breite b schmaler ausgebildet ist als der übrige Bereich des Federkontaktes mit der Breite a. FIGS. 5 and 6 show fragmentary two views of the essential for the production of the contact portion of a spring contact 25, wherein the shorter limb 26 b of width is formed narrower than the other portion of the spring contact having the width a.

Gemäß Fig. 7 kann zur Erhöhung des Kontaktdruckes der kürze re Schenkel 28 des Federkontaktes 27 auch sehr schmal mit der Breite c ausgebildet sein.Referring to FIG. 7 of the shorter re leg can be of the spring contact 27 also formed very narrow c with the width 28 to increase the contact pressure.

Gemäß den den Fig. 8 und 9 ist der Federkontakt 29 im Be reich des kürzeren Schenkels mit einer kugelförmigen Prägung 30 versehen, wodurch sich ein relativ kleiner Kontaktbereich im Zusammenspiel mit dem Gegenkontakt ergibt.According to Figs. 8 and 9, the spring contact 29 is in the loading area of the shorter leg having a spherical embossment 30 is provided, whereby a relatively small contact area in combination with the mating contact results.

Die speziellen Ausgestaltungen des Kontaktbereiches können bei einem Überspannungsableiter gemäß Fig. 1 auch an dem Ge genkontakt 6 vorgenommen sein.The special configurations of the contact area can also be made on the Ge genkontakt 6 with a surge arrester according to FIG. 1.

Anstelle einer Kunststoffolie 7 als Abstandhalter kommen auch Kunststoffbeschichtungen des Federkontakt es oder des Ge genkontaktes oder die Verwendung von Schlauchstücken in Be tracht, die im Kontaktbereich auf das Ende des Federkontaktes oder des Gegenkontaktes aufgesteckt bzw. aufgeschoben werden.Instead of a plastic film 7 as a spacer plastic coatings of the spring contact it or the Ge genkontaktes or the use of hose pieces in Be tracht, which are plugged in or pushed onto the end of the spring contact or the mating contact in the contact area.

Claims

1. Gas-filled surge arrester with two electrodes and a hollow cylindrical insulator arranged between the two electrodes and with an overload protection in the form of an external short-circuit device, in which the short-circuit device consists of a spring contact connected to the first electrode, a mating contact connected to the second electrode and one of the two Spacers holding contacts at a distance from each other are made of an insulating, fusible plastic and in which both the spring contact and the mating contact consist of a sheet metal strip which is integrally connected to the respective electrode on part of its length on the end face, characterized in that the spring contact ( 5 ) is bent approximately in a U-shape and has two legs ( 51 , 55 ) of different lengths, of which the longer one ( 51 ) is attached to the first electrode ( 3 ) and the shorter one ( 53 ) with the interposition of the spacer ( 7 ) bears on the mating contact (b), the mating contact projecting radially beyond the second electrode ( 4 ).

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the U-shaped spring contact ( 15 ) in the region of the base ( 52 ) is circular ( 54 ) curved.

3. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the longer leg of the U-shaped spring contact ( 17 ) at the edge of the first electrode in the direction of the mating contact it is slightly kinked ( 18 ).

4. Surge arrester according to one of claims 1 to 3, characterized in that the counter-contact ( 16 ) like the spring contact ( 15 ) is bent into a U-shape, the shorter leg forming the contact surface.

5. Surge arrester according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring contact ( 25 , 27 ) or the mating contact in the contact area ( 26 , 28 ) is narrower (b, c) than in area (a) of the longer leg and Base.

6. Surge arrester according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring contact ( 29 ) or the counter contact in the contact area is spherical ( 30 ) curved.