EP2976773A1 - Encapsulated surge arrester - Google Patents

Encapsulated surge arrester

Info

Publication number
EP2976773A1
EP2976773A1 EP13721317.9A EP13721317A EP2976773A1 EP 2976773 A1 EP2976773 A1 EP 2976773A1 EP 13721317 A EP13721317 A EP 13721317A EP 2976773 A1 EP2976773 A1 EP 2976773A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
columns
housing
stacks
column
active part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13721317.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Sulitze
Regina GRÜNWALD
Reinhard GÖHLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2976773A1 publication Critical patent/EP2976773A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the invention relates to an overvoltage arrester encapsulated by a fluid-tight housing in accordance with the preamble of patent claim 1.
  • Overvoltage arresters are protective systems, for example, for switchgear, which occur in the event of overvoltages
  • Such a surge arrester comprises one or more active parts which have a varistor column constructed from individual cylindrical varistor elements.
  • Varistor elements are characterized by a voltage-dependent resistance. At low voltages these act as insulators. From a certain threshold voltage, which is material-dependent, they show a good conductivity. Frequently, varistor elements are made of metal oxides such as zinc oxide. The diverter is limited at both ends by end fittings that make electrical contact with the switchgear and ground. To ensure a good electrical contact even under mechanical stress, the varistor column must be held together under pressure. This can be done by tension members, for example, a pipe, ropes or rods are preferably clamped in glass fiber reinforced plastic in the end fittings under train. The tension elements surround the varistor column.
  • overvoltage arresters For use in gas-insulated switchgear, overvoltage arresters have an encapsulated, fluid-tight housing which surrounds the arrester element.
  • the housing is filled to increase the dielectric strength with a fluid, usually sulfur hexafluoride.
  • the housing is made of a conductive material such as a metal and is electrically grounded.
  • An end fitting of the delivery column is grounded via a contact made through the housing.
  • the other end fitting is electrically connected via a passage with a contact located on the outside of the housing, which serves to connect to the switchgear.
  • Such Matternapssabieiter are known for example from DE 102011077394 AI.
  • a one-column active part is arranged in a fluid-tight housing.
  • the active part can be up to several meters long.
  • Object of the present invention is to provide a surge arrester, which is better adapted to the space conditions of a switchgear.
  • the surge arrester has a fluid-tight housing with a housing wall which extends along a housing axis between a lower cover and an upper cover.
  • the surge arrester has an active part arranged in the housing for dissipating an overvoltage, which comprises diverting elements arranged in stacks, wherein a plurality of stacks arranged one above the other and separated by insulating intermediate pieces form a pillar.
  • the active part has a plurality of columns, the longitudinal axes of which are arranged parallel to the housing axis, wherein stacks of adjacent columns are electrically connected to one another in such a way that the current path meander-shaped through the Ak- is managed.
  • connection can be made, for example, via cables or conductive strips, which are arranged on the lateral surfaces of the diverter elements, but is preferably carried out by a connecting element which is arranged between two stacks of two adjacent columns and each adjacent thereto spacers and thus electrically connects two adjacent stacks with each other ,
  • the columns are arranged in a row next to one another. Compared to a surge absorber with a one-column active part of the surge arrester according to the invention is significantly shorter.
  • the surge arrester according to the invention is less wide because of the row arrangement of the columns.
  • Switchgear often does not have the same amount of space in all directions.
  • the surge arrester according to the invention can be aligned in the switchgear so that its narrower side points in the direction in which less space is available.
  • the housing wall in a section along the housing axis has an elliptical cross-sectional contour with a long axis and a short axis, wherein the row of columns is arranged along the long axis.
  • An elliptical housing is optimally adapted to the row arrangement of the columns and still has a high compressive strength.
  • intermediate pieces are arranged at the same height of the columns and that between the intermediate pieces and on both sides of the
  • Intermediate piece adjacent stacks connecting elements are arranged, each electrically connecting a stack of a column with a stack of the adjacent column.
  • two electrical connections to stacks of adjacent columns can be made for an intermediate piece.
  • spacers can be saved and thereby the columns are shorter.
  • an intermediate piece of a column and an intermediate piece arranged at the same height of an adjacent column are formed as ends of a one-piece support plate.
  • the intermediate pieces can serve as additional mechanical connections between two adjacent columns, which improves the mechanical stability of the active part.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the connecting elements on a top and
  • FIG. 1 shows a surge arrester according to the invention in a longitudinal section
  • Figure 2 shows the surge arrester of Figure 1 in a
  • FIG. 1 shows a surge arrester 1 according to the invention in a longitudinal section.
  • Figure 2 the same surge arrester 1 in a plan view.
  • the columns 10a, 10b and 10c of the active part 6 are shown here visible through the lid 5 through.
  • the surge arrester 1 has a fluid-tight, mostly made of a conductive material and electrically grounded housing 2.
  • the housing 2 has a lower lid 4 and an upper lid 5. Between the covers 4, 5, a housing wall 3 extends along a Body axis 30.
  • the housing is filled with an insulating fluid such as oil or sulfur hexafluoride when ready for use.
  • an active part 6 is arranged, which serves to dissipate an overvoltage.
  • the active part 6 is limited at a high-voltage side end 26 of an upper end fitting 20. This is electrically connected to a high-voltage contact 16, which in turn leads an electrical connection via a high-voltage bushing 25 through the upper lid 5 to the outside. Outside the housing 2 can be made with this connection to a high-voltage switchgear, not shown here.
  • On an earth-side end 27 of the active part 6 this is limited by a lower end fitting 21, shown in three parts here. However, a one-piece end fitting 21 would also be possible.
  • the lower end fitting 21 may be made of an electrically conductive material, then a ground connection from the active part 6 via the lower end fitting 21 and the lower cover 4 may be guided to the outside. Outside the housing 2, this earth connection can be grounded. Alternatively, the lower end fitting 21 can be made electrically insulating. Then, the active part 6 can be connected via a fluid-tight and electrically insulated against the lower lid 4, not shown here ground contact outside of the housing 2 to the ground. Frequently, the active part 6 is held together by tension elements not shown here. These are either arranged in a cage around the active part or surround the active part as a single tube-like tension element. The tension element or the tension elements are clamped on one side in the upper end fitting 20, on the other side either in the lower end fitting 21 or in the lower cover 4 and thus hold the active part together.
  • the active part 6 here has three columns 10a, 10b and 10c. An alternative arrangement of two, four or more columns 10 would also be possible.
  • An overvoltage absorber according to the invention preferably has an active part 6 of three or more columns 10.
  • the columns 10 each extend along a longitudinal axis 31 parallel to the housing axis 30 and are in one row next to each other.
  • An inner column 10b is flanked by two outer columns 10a, 10c.
  • the columns 10 each consist of several stacks 7 of diverting elements 8.
  • the stacks 7 are separated from one another by insulating intermediate pieces 9.
  • the diverting elements 8 are provided here only by way of example with reference numerals and usually consist of a disk-shaped varistor block.
  • the example of the column 10a the structure will be explained in more detail.
  • the column 10a consists of a total of eighteen discharge elements 8, which are arranged one above the other in four stacks 7a, 7b, 7c and 7d, the stack 7a containing three discharge elements 8, the stacks 7b, 7c and 7d each having five discharge elements.
  • the four stacks 7a, 7b, 7c and 7d are separated from each other by three insulating intermediate pieces 9a, 9b and 9c and are electrically insulated from one another within a column.
  • the intermediate piece 9b for example, separates the stacks 7b and 7c from each other and isolates them from each other.
  • a final piece of the column 9 d which isolates the stack 7 d against the end fitting 21.
  • the columns 10b and 10c are similarly constructed, albeit with different numbers of stacks 7, diverters 8 and spacers 9.
  • the outer pillars 10a, 10c are of similar construction but rotationally symmetric.
  • the inner column 10b exclusively comprises stacks 7 with n discharge elements and the outer columns 10a, 10c stack 7 with 2n + 1 discharge elements, one stack each having n + 1 discharge elements 8 the outer columns 10a, 10c on one side completes.
  • a connecting element 9 is arranged in each case.
  • This connecting element 9 connects two stacks 7 of adjacent columns 10 with each other electrically.
  • a connecting element 14c is guided from the column 10a, perpendicular to its longitudinal axis 31, into the adjacent column 10b, in which it is arranged between the stack 7i and the intermediate piece 9f adjoining it.
  • the connecting element 14c thus connects the columns 10a and 10b at the same height. It establishes an electrical connection between the stacks 7c and 7i.
  • the stacks 7c and 7i are thus connected in series.
  • a current path 11 through the column 10a is thus interrupted here by the electrically insulating intermediate piece 9c and passed over the column 10b.
  • a current path 11 through the active part 6 starts at the upper end fitting 20, is continued in the direction of the earth-side end 27 through the stack 7a of the column 10a, via the connecting element 14a in the stack 7e of the column 10b, there in the direction of high voltage side End 26, further through the connecting element 14d in the stack 7g of the column 10c, there back towards the earth end 27, finally via the connecting element 14e back on the stack 7f, the connecting element 14b in the stack 7c of the column 10a out.
  • the connecting element 14a in the stack 7e of the column 10a starts at the upper end fitting 20
  • the connecting element 14a in the stack 7e of the column 10b there in the direction of high voltage side End 26
  • the connecting element 14d in the stack 7g of the column 10c there back towards the earth end 27, finally via the connecting element 14e back on the stack 7f, the connecting element 14b in the stack 7
  • the intermediate pieces are formed as ends of one-piece support plates 15a, 15b.
  • the intermediate pieces of two adjacent columns are combined to form a one-piece support plate 15a, 15b.
  • the support plate 15a connects the columns 10a and 10b at the same height and serves the Increasing the mechanical stability of the active part 6.
  • Intermediate pieces 9 and support plates 15 may be made of materials such as epoxy resin, cast resin, or other electrically insulating solids. The following is also described for spacers 9 for support plates 15, even if the support plates 15 are not explicitly mentioned.
  • a connecting element 14 between the intermediate piece 9 and the stacks 7 adjacent thereto on both sides is arranged at each intermediate pieces 9 on its upper and lower sides. For each of these intermediate pieces 9, therefore, two electrical connections to adjacent columns 10 are made.
  • the intermediate pieces 9 and the connecting elements 14 are dimensioned in their thickness so that the columns 10 have the same height, even if they contain different numbers of spacers 9, and stacks 7.
  • the connecting elements 14 may be thin metal plates, or in the case of the support plates 15 on the top and bottom of the support plates 15 applied metallic layers.
  • the housing wall 3 has an elliptical
  • the housing 2 in this case has a long axis 12 and a short axis 13, wherein the long axis 12 is longer than the short axis 13.
  • the row of columns 10 is arranged along the long axis 12.
  • the housing 2 may also have a nozzle 22 which is closable with a manhole cover 23. In the manhole cover, a blow-off opening closed with a membrane can be arranged which, in the event of an erroneous pressure increase, breaks in the housing 2 and discharges the pressure to the outside.
  • a Ausblasschute 24 can thereby redirect the resulting fluid flow in a direction in which no other parts of the system can be affected by the fluid flow.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

The invention relates to a surge arrester (1) having a fluid-tight housing (2) and an active part (6) arranged in the housing (2) for discharging an overvoltage. The active part (6) comprises arrester elements (8) arranged in stacks (7), wherein a plurality of stacks (7) which are arranged above one another and are separated from one another by insulating intermediate pieces (9) form a column (10). The active part (6) has a plurality of such columns (10), wherein stacks (7) of adjacent columns (10) are electrically connected to one another in such a way that the flow path (11) is routed in a meandering shape through the active part (6). According to the invention, the columns (10) are arranged next to one another in a row. Such a surge arrester (1) has particularly compact dimensions and is thus particularly well adapted to the confined space conditions in high-voltage switchgear.

Description

Beschreibung description
Gekapselter Überspannungsabieiter Die Erfindung betrifft einen durch ein fluiddichtes Gehäuse gekapselten Überspannungsabieiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an overvoltage arrester encapsulated by a fluid-tight housing in accordance with the preamble of patent claim 1.
Überspannungsabieiter sind Schutzsysteme beispielsweise für Schaltanlagen, die bei auftretenden Überspannungen durchOvervoltage arresters are protective systems, for example, for switchgear, which occur in the event of overvoltages
Blitzeinschlag oder Fehlfunktionen anderer Teilsysteme diese Überspannungen zur Masse hin ableiten und so andere Bauteile der Schaltanlage schützen. Ein derartiger Überspannungsabieiter umfasst ein oder mehreren Aktivteile, die eine aus einzelnen zylindrischen Varistorelementen aufgebaute Varistorsäule aufweisen. Lightning strikes or malfunctions of other subsystems divert these surges towards the ground and thus protect other components of the switchgear. Such a surge arrester comprises one or more active parts which have a varistor column constructed from individual cylindrical varistor elements.
Varistorelemente zeichnen sich durch einen spannungsabhängigen Widerstand aus. Bei niedrigen Spannungen wirken diese als Isolatoren. Ab einer bestimmten Schwellenspannung, die materialabhängig ist, zeigen sie eine gute Leitfähigkeit. Häufig werden Varistorelemente aus Metalloxiden wie Zinkoxid hergestellt. Das Ableitelement wird an beiden Enden von Endarmaturen begrenzt, die den elektrischen Kontakt zur Schaltanlage und zur Masse herstellen. Um einen guten elektrischen Kontakt auch unter mechanischer Belastung zu gewährleisten, muss die Varistorsäule unter Druck zusammengehalten werden. Dies kann erfolgen, indem Zugelemente beispielsweise ein Rohr, Seile oder Stäbe vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff in den Endarmaturen unter Zug eingespannt werden. Die Zugelemente umgeben dabei die Varistorsäule. Varistor elements are characterized by a voltage-dependent resistance. At low voltages these act as insulators. From a certain threshold voltage, which is material-dependent, they show a good conductivity. Frequently, varistor elements are made of metal oxides such as zinc oxide. The diverter is limited at both ends by end fittings that make electrical contact with the switchgear and ground. To ensure a good electrical contact even under mechanical stress, the varistor column must be held together under pressure. This can be done by tension members, for example, a pipe, ropes or rods are preferably clamped in glass fiber reinforced plastic in the end fittings under train. The tension elements surround the varistor column.
Für den Einsatz in gasisolierten Schaltanlagen weisen Über- spannungsableiter ein gekapseltes, fluiddichtes Gehäuse auf, das das Ableitelement umgibt. Das Gehäuse ist dabei zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit mit einem Fluid, meist Schwe- felhexafluorid, gefüllt. Das Gehäuse besteht aus einem leitfähigen Material beispielsweise aus einem Metall und ist elektrisch geerdet. Eine Endarmatur der Ableitsäule ist über einen durch das Gehäuse geführten Kontakt geerdet . Die andere Endarmatur ist über eine Durchführung mit einem an der Außenseite des Gehäuses befindlichen Kontakt elektrisch verbunden, der dem Anschluss an die Schaltanlage dient. For use in gas-insulated switchgear, overvoltage arresters have an encapsulated, fluid-tight housing which surrounds the arrester element. The housing is filled to increase the dielectric strength with a fluid, usually sulfur hexafluoride. The housing is made of a conductive material such as a metal and is electrically grounded. An end fitting of the delivery column is grounded via a contact made through the housing. The other end fitting is electrically connected via a passage with a contact located on the outside of the housing, which serves to connect to the switchgear.
Bekannt sind solche Überspannungsabieiter beispielsweise aus der DE 102011077394 AI. Dort ist ein einsäuliges Aktivteil in einem fluiddichten Gehäuse angeordnet. Für hohe Spannungen kann das Aktivteil allerdings, bis zu mehreren Metern lang werden . Such Überspannungsabieiter are known for example from DE 102011077394 AI. There, a one-column active part is arranged in a fluid-tight housing. For high voltages, however, the active part can be up to several meters long.
Aus der US 4814936 AI ist ein Überspannungsabieiter mit einem aus vier Säulen bestehenden Aktivteil bekannt. Die Säulen sind rotationssymmetrisch um eine Gehäuseachse in einem Quadrat angeordnet. Diese Ausführung ist zwar in der Längsausdehnung kürzer, als die vorgenannte, erfordert dafür mehr From US 4814936 AI a surge arrester with an existing four-part active part is known. The columns are arranged rotationally symmetrical about a housing axis in a square. Although this embodiment is shorter in the longitudinal extent than the aforementioned, it requires more
Bauraum in der Querausdehnung . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Überspannungsabieiter anzugeben, der an die Platzverhältnisse einer Schaltanlage besser angepasst ist. Space in the transverse dimension. Object of the present invention is to provide a surge arrester, which is better adapted to the space conditions of a switchgear.
Die Aufgabe wird mit den Mitteln der Erfindung gemäß Patent- anspruch 1 gelöst. The object is achieved with the means of the invention according to patent claim 1.
Dabei weist der Überspannungsabieiter ein fluiddichtes Gehäuse mit einer Gehäusewand, die sich entlang einer Gehäuseachse zwischen einem unteren Deckel und einem oberen Deckel er- streckt auf. Außerdem weist der Überspannungsabieiter ein in dem Gehäuse angeordnetes Aktivteil zur Ableitung einer Überspannung auf, das in Stapeln angeordnete Ableitelemente um- fasst, wobei mehrere übereinander angeordnete und durch isolierende Zwischenstücke voneinander getrennte Stapel eine Säule bilden. Das Aktivteil weist mehrere Säulen auf, deren Längsachsen parallel zur Gehäuseachse angeordnet sind, wobei Stapel benachbarter Säulen derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass der Strompfad mäanderförmig durch das Ak- tivteil geführt ist. Die Verbindung kann beispielsweise über Kabel oder leitfähige Bänder erfolgen, die an den Mantelflächen der Ableitelemente angeordnet sind, erfolgt vorzugsweise aber durch ein Verbindungselement, das zwischen zwei Stapeln zweier benachbarter Säulen und den jeweils daran angrenzenden Zwischenstücken angeordnet ist und so zwei benachbarte Stapel miteinander elektrisch verbindet. Erfindungsgemäß sind die Säulen in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Gegenüber einem Überspannungsabieiter mit einem einsäuligen Aktivteil ist der erfindungsgemäße Überspannungsabieiter deutlich kürzer.In this case, the surge arrester has a fluid-tight housing with a housing wall which extends along a housing axis between a lower cover and an upper cover. In addition, the surge arrester has an active part arranged in the housing for dissipating an overvoltage, which comprises diverting elements arranged in stacks, wherein a plurality of stacks arranged one above the other and separated by insulating intermediate pieces form a pillar. The active part has a plurality of columns, the longitudinal axes of which are arranged parallel to the housing axis, wherein stacks of adjacent columns are electrically connected to one another in such a way that the current path meander-shaped through the Ak- is managed. The connection can be made, for example, via cables or conductive strips, which are arranged on the lateral surfaces of the diverter elements, but is preferably carried out by a connecting element which is arranged between two stacks of two adjacent columns and each adjacent thereto spacers and thus electrically connects two adjacent stacks with each other , According to the invention, the columns are arranged in a row next to one another. Compared to a surge absorber with a one-column active part of the surge arrester according to the invention is significantly shorter.
Gegenüber einem Überspannungsabieiter mit im Viereck angeordneten Säulen des Aktivteils ist der erfindungsgemäße Über- spannungsableiter wegen der Reihenanordnung der Säulen weniger breit. Oft ist in Schaltanlagen nicht in allen Richtungen gleich viel Platz. Der erfindungsgemäße Überspannungsabieiter lässt sich in der Schaltanlage so ausrichten, dass seine schmalere Seite in die Richtung zeigt, in der weniger Platz vorhanden ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Gehäusewand in einem Abschnitt entlang der Gehäuseachse eine ellipsenförmige Querschnittskontur mit einer langen Achse und einer kurzen Achse auf, wobei die Reihe der Säulen entlang der langen Achse angeordnet ist. Ein ellipsenförmiges Gehäuse ist optimal an die Reihenanordnung der Säulen angepasst und besitzt dennoch eine hohe Druckfestigkeit. Compared to an overvoltage arrester with columns of the active part arranged in quadrilateral, the surge arrester according to the invention is less wide because of the row arrangement of the columns. Switchgear often does not have the same amount of space in all directions. The surge arrester according to the invention can be aligned in the switchgear so that its narrower side points in the direction in which less space is available. In an advantageous embodiment, the housing wall in a section along the housing axis has an elliptical cross-sectional contour with a long axis and a short axis, wherein the row of columns is arranged along the long axis. An elliptical housing is optimally adapted to the row arrangement of the columns and still has a high compressive strength.
Ferner wird bevorzugt, dass in benachbarten Säulen Zwischenstücke in gleicher Höhe der Säulen angeordnet sind und dass zwischen den Zwischenstücken und den an beiden Seiten desIt is further preferred that in adjacent columns intermediate pieces are arranged at the same height of the columns and that between the intermediate pieces and on both sides of the
Zwischenstücks angrenzenden Stapeln Verbindungselemente angeordnet sind, die jeweils einen Stapel einer Säule mit einem Stapel der benachbarten Säule elektrisch verbinden. Durch diese Anordnung können für ein Zwischenstück zwei elektrische Verbindungen zu Stapeln benachbarter Säulen hergestellt werden. Dadurch können Zwischenstücke eingespart und dadurch die Säulen kürzer werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind ein Zwischenstück einer Säule und ein auf gleicher Höhe angeordnetes Zwischenstück einer benachbarten Säule als Enden einer einteiligen Stützplatte ausgebildet. Hierdurch können die Zwi- schenstücke als zusätzliche mechanische Verbindungen zwischen zwei benachbarten Säulen dienen, was die mechanische Stabilität des Aktivteils verbessert. Intermediate piece adjacent stacks connecting elements are arranged, each electrically connecting a stack of a column with a stack of the adjacent column. By this arrangement, two electrical connections to stacks of adjacent columns can be made for an intermediate piece. As a result, spacers can be saved and thereby the columns are shorter. In a further advantageous embodiment, an intermediate piece of a column and an intermediate piece arranged at the same height of an adjacent column are formed as ends of a one-piece support plate. As a result, the intermediate pieces can serve as additional mechanical connections between two adjacent columns, which improves the mechanical stability of the active part.
Des Weiteren sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin- dung vor, dass die Verbindungselemente auf einer Ober- undFurthermore, an advantageous embodiment of the invention provides that the connecting elements on a top and
Unterseite der Stützplatte aufgebrachte Schichten sind. Hierdurch wird die Montage erleichtert, da nur mit einem Teil statt mit drei Teilen hantiert werden muss. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Bottom of the support plate are applied layers. As a result, the assembly is facilitated because only one part has to be handled instead of three parts. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Showing:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter in einem Längsschnitt, FIG. 1 shows a surge arrester according to the invention in a longitudinal section,
Figur 2 den Überspannungsabieiter aus Figur 1 in einer Figure 2 shows the surge arrester of Figure 1 in a
Aufsicht .  At sight .
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bezugszeichen mit zusätzlichem Buchstaben bezeichnen ähnliche Elemente. Wird das Bezugszeichen ohne zusätzlichen Buchstaben verwendet, so sind alle entsprechenden Elemente gemeint. Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Überspannungsablei - ter 1 in einem Längsschnitt. Figur 2 denselben Überspannungsabieiter 1 in einer Aufsicht. Die Säulen 10a, 10b und 10c des Aktivteils 6 sind hier durch den Deckel 5 hindurch sichtbar dargestellt. Der Überspannungsabieiter 1 weist ein fluid- dichtes, meist aus einem leitenden Material bestehendes und elektrisch geerdetes Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist einen unteren Deckel 4 und einen oberen Deckel 5 auf. Zwischen den Deckeln 4, 5 erstreckt sich eine Gehäusewand 3 entlang einer Gehäuseachse 30. Das Gehäuse ist im betriebsfertigen Zustand mit einem isolierenden Fluid wie Öl oder Schwefelhexafluorid gefüllt. In dem Gehäuse 2 ist ein Aktivteil 6 angeordnet, das zur Ableitung einer Überspannung dient. Das Aktivteil 6 ist an einem hochspannungsseitigen Ende 26 von einer oberen Endarmatur 20 begrenzt. Diese ist elektrisch mit einem Hochspannungskontakt 16 verbunden, welcher wiederum eine elektrische Verbindung über eine Hochspannungsdurchführung 25 durch den oberen Deckel 5 nach außen führt . Außerhalb des Gehäuses 2 kann mit dieser der Anschluss an eine hier nicht dargestellte Hochspannungsschaltanlage hergestellt werden. Auf einem erd- seitigen Ende 27 des Aktivteils 6 ist dieses von einer unteren Endarmatur 21 begrenzt, hier dreiteilig dargestellt. Eine einteilige Endarmatur 21 wäre allerdings auch möglich. Die untere Endarmatur 21 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeführt sein, dann kann eine Erdverbindung vom Aktivteil 6 über die untere Endarmatur 21 und den unteren Deckel 4 nach außen geführt sein. Außerhalb des Gehäuses 2 kann diese Erdverbindung geerdet werden. Alternativ kann die unte- re Endarmatur 21 elektrisch isolierend ausgeführt sein. Dann kann das Aktivteil 6 über einen fluiddicht und elektrisch gegen den unteren Deckel 4 isolierten, hier nicht dargestellten Erdkontakt außerhalb des Gehäuses 2 mit der Erde verbunden werden. Häufig wird das Aktivteil 6 von hier nicht darge- stellten Zugelementen zusammengehalten. Diese sind entweder käfigartig um das Aktivteil angeordnet oder umgeben das Aktivteil als einzelnes rohrartiges Zugelement. Das Zugelement oder die Zugelemente sind auf einer Seite in der oberen Endarmatur 20, auf der anderen Seite entweder in der unteren Endarmatur 21 oder im unteren Deckel 4 verspannt und halten so das Aktivteil zusammen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals. Reference characters with additional letters denote similar elements. If the reference number is used without additional letter, all corresponding elements are meant. FIG. 1 shows a surge arrester 1 according to the invention in a longitudinal section. Figure 2 the same surge arrester 1 in a plan view. The columns 10a, 10b and 10c of the active part 6 are shown here visible through the lid 5 through. The surge arrester 1 has a fluid-tight, mostly made of a conductive material and electrically grounded housing 2. The housing 2 has a lower lid 4 and an upper lid 5. Between the covers 4, 5, a housing wall 3 extends along a Body axis 30. The housing is filled with an insulating fluid such as oil or sulfur hexafluoride when ready for use. In the housing 2, an active part 6 is arranged, which serves to dissipate an overvoltage. The active part 6 is limited at a high-voltage side end 26 of an upper end fitting 20. This is electrically connected to a high-voltage contact 16, which in turn leads an electrical connection via a high-voltage bushing 25 through the upper lid 5 to the outside. Outside the housing 2 can be made with this connection to a high-voltage switchgear, not shown here. On an earth-side end 27 of the active part 6 this is limited by a lower end fitting 21, shown in three parts here. However, a one-piece end fitting 21 would also be possible. The lower end fitting 21 may be made of an electrically conductive material, then a ground connection from the active part 6 via the lower end fitting 21 and the lower cover 4 may be guided to the outside. Outside the housing 2, this earth connection can be grounded. Alternatively, the lower end fitting 21 can be made electrically insulating. Then, the active part 6 can be connected via a fluid-tight and electrically insulated against the lower lid 4, not shown here ground contact outside of the housing 2 to the ground. Frequently, the active part 6 is held together by tension elements not shown here. These are either arranged in a cage around the active part or surround the active part as a single tube-like tension element. The tension element or the tension elements are clamped on one side in the upper end fitting 20, on the other side either in the lower end fitting 21 or in the lower cover 4 and thus hold the active part together.
Das Aktivteil 6 weist hier drei Säulen 10a, 10b und 10c auf. Eine alternative Anordnung aus zwei, vier oder mehr Säulen 10 wäre ebenfalls möglich. Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßer Überspannungsabieiter ein Aktivteil 6 aus drei oder mehr Säulen 10 auf. Die Säulen 10 erstrecken sich jeweils entlang einer zur Gehäuseachse 30 parallelen Längsachse 31 und sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Eine innere Säule 10b wird von zwei äußeren Säulen 10a, 10c flankiert. Die Säulen 10 bestehen jeweils aus mehreren Stapeln 7 von Ableitelementen 8. Die Stapel 7 sind durch isolierende Zwischenstücke 9 voneinander getrennt. Die Ableitelemente 8 sind hier nur beispielhaft mit Bezugszeichen versehen und bestehen in der Regel aus einem scheibenförmigen Varistorblock. Am Beispiel der Säule 10a soll der Aufbau näher erläutert werden. Die Säule 10a besteht aus insgesamt achtzehn Ableitelementen 8, die in vier Stapeln 7a, 7b, 7c und 7d übereinander angeordnet sind, wobei der Stapel 7a drei Ableitelemente 8 enthält, die Stapel 7b, 7c und 7d jeweils fünf Ableitelemente. Die vier Stapel 7a, 7b, 7c und 7d sind durch drei isolierende Zwischenstücke 9a, 9b und 9c voneinander getrennt und innerhalb einer Säule elektrisch gegeneinander isoliert. Das Zwischenstück 9b beispielsweise trennt die Stapel 7b und 7c voneinander und isoliert sie gegeneinander. Am erdseitigen Ende 27 des Aktivteils 6 grenzt an den Stapel 7d ein die Säule abschließendes Zwischenstück 9d, das den Stapel 7d gegen die Endarmatur 21 isoliert. Die Säulen 10b und 10c sind ähnlich aufgebaut, wenn auch mit unterschiedlichen Anzahlen von Stapeln 7, Ableitelementen 8 und Zwischenstücken 9. Vorzugsweise sind die äußeren Säulen 10a, 10c gleichartig aufgebaut, jedoch rotationssymmetrisch angeordnet. Die Stapel 7 der inneren Säule 10b, be- ziehungsweise der inneren Säulen 10 weisen in der hier gezeigten bevorzugten Ausführung alle die gleiche Anzahl von Ableitelementen 8, hier zwei, auf. In einer bevorzugten Variante dieser Ausführung weist die innere Säule 10b ausschließlich Stapel 7 mit n Ableitelementen auf und die äußeren Säu- len 10a, 10c Stapel 7 mit 2n+l Ableitelementen, wobei jeweils ein Stapel mit n+1 Ableitelementen 8 die äußeren Säulen 10a, 10c an einer Seite abschließt. The active part 6 here has three columns 10a, 10b and 10c. An alternative arrangement of two, four or more columns 10 would also be possible. An overvoltage absorber according to the invention preferably has an active part 6 of three or more columns 10. The columns 10 each extend along a longitudinal axis 31 parallel to the housing axis 30 and are in one row next to each other. An inner column 10b is flanked by two outer columns 10a, 10c. The columns 10 each consist of several stacks 7 of diverting elements 8. The stacks 7 are separated from one another by insulating intermediate pieces 9. The diverting elements 8 are provided here only by way of example with reference numerals and usually consist of a disk-shaped varistor block. The example of the column 10a, the structure will be explained in more detail. The column 10a consists of a total of eighteen discharge elements 8, which are arranged one above the other in four stacks 7a, 7b, 7c and 7d, the stack 7a containing three discharge elements 8, the stacks 7b, 7c and 7d each having five discharge elements. The four stacks 7a, 7b, 7c and 7d are separated from each other by three insulating intermediate pieces 9a, 9b and 9c and are electrically insulated from one another within a column. The intermediate piece 9b, for example, separates the stacks 7b and 7c from each other and isolates them from each other. At the earth-side end 27 of the active part 6 adjoins the stack 7 d, a final piece of the column 9 d, which isolates the stack 7 d against the end fitting 21. The columns 10b and 10c are similarly constructed, albeit with different numbers of stacks 7, diverters 8 and spacers 9. Preferably, the outer pillars 10a, 10c are of similar construction but rotationally symmetric. The stacks 7 of the inner column 10b, or of the inner columns 10, in the preferred embodiment shown here, all have the same number of diverting elements 8, here two. In a preferred variant of this embodiment, the inner column 10b exclusively comprises stacks 7 with n discharge elements and the outer columns 10a, 10c stack 7 with 2n + 1 discharge elements, one stack each having n + 1 discharge elements 8 the outer columns 10a, 10c on one side completes.
Zwischen einem Stapel 7 und dem angrenzenden Zwischenstück 9 ist jeweils ein Verbindungselement 9 angeordnet. Dieses Verbindungselement 9 verbindet zwei Stapel 7 benachbarter Säulen 10 elektrisch miteinander. So ist beispielsweise in der Säule 10a zwischen dem Stapel 7c und dem daran angrenzenden Zwi- schenstück 9b ein Verbindungselement 14c angeordnet. Dieses Verbindungselement 14c ist aus der Säule 10a senkrecht zu deren Längsachse 31 bis in die benachbarte Säule 10b geführt, in der es zwischen dem Stapel 7i und dem daran angrenzenden Zwischenstück 9f angeordnet ist. Das Verbindungselement 14c verbindet also die Säulen 10a und 10b auf gleicher Höhe. Es stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Stapeln 7c und 7i her. Die Stapel 7c und 7i sind damit in Reihe geschaltet. Ein Strompfad 11 durch die Säule 10a wird hier also durch das elektrisch isolierende Zwischenstück 9c unterbrochen und über die Säule 10b geführt. Ein Strompfad 11 durch das Aktivteil 6 beginnt an der oberen Endarmatur 20, wird in Richtung des erdseitigen Endes 27 weiter durch den Stapel 7a der Säule 10a geführt, über das Verbindungselement 14a in den Stapel 7e der Säule 10b, dort in Richtung des hochspannungs- seitigen Endes 26, weiter durch das Verbindungselement 14d in den Stapel 7g der Säule 10c, dort wieder Richtung erdseitigem Ende 27, schließlich über das Verbindungselement 14e zurück über den Stapel 7f, das Verbindungselement 14b in den Stapel 7c der Säule 10a geführt. In ähnlicher Weise wird so derBetween a stack 7 and the adjacent intermediate piece 9, a connecting element 9 is arranged in each case. This connecting element 9 connects two stacks 7 of adjacent columns 10 with each other electrically. For example, in the column 10a between the stack 7c and the adjoining thereto 9b arranged a connecting element 14c. This connecting element 14c is guided from the column 10a, perpendicular to its longitudinal axis 31, into the adjacent column 10b, in which it is arranged between the stack 7i and the intermediate piece 9f adjoining it. The connecting element 14c thus connects the columns 10a and 10b at the same height. It establishes an electrical connection between the stacks 7c and 7i. The stacks 7c and 7i are thus connected in series. A current path 11 through the column 10a is thus interrupted here by the electrically insulating intermediate piece 9c and passed over the column 10b. A current path 11 through the active part 6 starts at the upper end fitting 20, is continued in the direction of the earth-side end 27 through the stack 7a of the column 10a, via the connecting element 14a in the stack 7e of the column 10b, there in the direction of high voltage side End 26, further through the connecting element 14d in the stack 7g of the column 10c, there back towards the earth end 27, finally via the connecting element 14e back on the stack 7f, the connecting element 14b in the stack 7c of the column 10a out. Similarly, so will the
Strompfad 11 mäanderförmig durch die zueinander in Reihe geschalteten Stapel 7 durch das gesamte Aktivteil 6 bis Current path 11 meandering through the stack 7 connected to each other in series through the entire active part 6 to
schließlich zum Stapel 7h der Säule 10c geführt. Dort wird er, wie bereits erwähnt, über die untere Endarmatur 21 oder einen Erdkontakt aus dem Gehäuse 2 heraus geführt. Der übersichtlicheren Darstellung wegen sind die horizontalen Verbindungslinien des Strompfades 11 neben den Verbindungselementen 14 dargestellt. Tatsächlich verläuft der Stromfluss des finally led to the stack 7h of the column 10c. There, as already mentioned, it is guided out of the housing 2 via the lower end fitting 21 or a ground contact. For the sake of clarity, the horizontal connecting lines of the current path 11 next to the connecting elements 14 are shown. In fact, the current flow of the
Strompfades 11 natürlich über die Verbindungselemente 14. Current paths 11 course on the connecting elements 14th
An zwei Stellen sind die Zwischenstücke als Enden einteiliger Stützplatten 15a, 15b ausgebildet. Die Zwischenstücke zweier benachbarter Säulen sind so zu einer einteiligen Stützplatte 15a, 15b zusammengefasst . So sind die Zwischenstücke zwischen den Stapeln 7c und 7d der Säule 10a mit dem Zwischenstück zwischen den Stapeln 7j und 7k der Säule 10b zu einer Stützplatte 15a zusammengefasst . Die Stützplatte 15a verbindet die Säulen 10a und 10b auf jeweils gleicher Höhe und dient der Erhöhung der mechanischen Stabilität des Aktivteils 6. Zwischenstücke 9 und Stützplatten 15 können aus Materialien wie beispielsweise Epoxydharz, Gießharz, oder anderen elektrisch isolierenden Feststoffen gefertigt sein. Das im Folgenden für Zwischenstücke 9 beschriebene gilt auch für Stützplatten 15, auch, wenn die Stützplatten 15 nicht ausdrücklich erwähnt sind . In two places, the intermediate pieces are formed as ends of one-piece support plates 15a, 15b. The intermediate pieces of two adjacent columns are combined to form a one-piece support plate 15a, 15b. Thus, the intermediate pieces between the stacks 7c and 7d of the column 10a with the intermediate piece between the stacks 7j and 7k of the column 10b are combined to form a support plate 15a. The support plate 15a connects the columns 10a and 10b at the same height and serves the Increasing the mechanical stability of the active part 6. Intermediate pieces 9 and support plates 15 may be made of materials such as epoxy resin, cast resin, or other electrically insulating solids. The following is also described for spacers 9 for support plates 15, even if the support plates 15 are not explicitly mentioned.
Bis auf die Zwischenstücke 9, die sich am Ende eines Stapels 10 befinden, ist bei allen Zwischenstücken 9 auf ihrer Ober- und Unterseite jeweils ein Verbindungselement 14 zwischen dem Zwischenstück 9 und den beidseitig daran angrenzenden Stapeln 7 angeordnet. Für jedes dieser Zwischenstücke 9 werden also zwei elektrische Verbindungen zu benachbarten Säulen 10 her- gestellt. Die Zwischenstücke 9 und die Verbindungselemente 14 sind in ihrer Dicke so bemessen, dass die Säulen 10 die gleiche Höhe aufweisen, auch wenn sie unterschiedliche Anzahlen von Zwischenstücken 9, und Stapeln 7 enthalten. Im Inneren der Säulen 10, wo zwischen zwei Stapeln 7 einer Säule 10 je- weils ein Zwischenstück 9 und zwei Verbindungselemente 14 angeordnet sind, entspricht die gesamte Dicke von einem Zwischenstück 9 und zwei Verbindungselementen 14 der Dicke von einem Ableitelement 8. An den Enden der Säulen 10 entspricht die gesamte Dicke von einem Zwischenstück 9 und einem Verbin- dungselement 14 der Dicke von einem Ableitelement. Die Verbindungselemente 14 können dünne Metallplatten sein, oder aber im Falle der Stützplatten 15 auf die Ober- und Unterseite der Stützplatten 15 aufgebrachte metallische Schichten. Die Gehäusewand 3 weist eine ellipsenförmige Except for the intermediate pieces 9, which are located at the end of a stack 10, a connecting element 14 between the intermediate piece 9 and the stacks 7 adjacent thereto on both sides is arranged at each intermediate pieces 9 on its upper and lower sides. For each of these intermediate pieces 9, therefore, two electrical connections to adjacent columns 10 are made. The intermediate pieces 9 and the connecting elements 14 are dimensioned in their thickness so that the columns 10 have the same height, even if they contain different numbers of spacers 9, and stacks 7. In the interior of the columns 10, where an intermediate piece 9 and two connecting elements 14 are arranged between two stacks 7 of a column 10, the entire thickness of an intermediate piece 9 and two connecting elements 14 corresponds to the thickness of a discharge element 8 Columns 10 corresponds to the entire thickness of an intermediate piece 9 and a connecting element 14 of the thickness of a discharge element. The connecting elements 14 may be thin metal plates, or in the case of the support plates 15 on the top and bottom of the support plates 15 applied metallic layers. The housing wall 3 has an elliptical
Querschnittskontur über einen Abschnitt 17 entlang der Gehäuseachse 30 auf, wobei ellipsenförmig sowohl die Form einer Ellipse, als auch ovale oder eiförmige Formen einschließt. Das Gehäuse 2 weist dabei eine lange Achse 12 und eine kurze Achse 13 auf, wobei die lange Achse 12 länger als die kurze Achse 13 ist. Die Reihe der Säulen 10 ist entlang der langen Achse 12 angeordnet. Das Gehäuse 2 kann außerdem noch einen Stutzen 22 aufweisen, der mit einem Mannlochdeckel 23 verschließbar ist. In dem Mannlochdeckel kann eine mit einer Membran verschlossene Aus- blasöffnung angeordnet sein, die im Falle eines fehlerbeding- ten Druckanstiegs im Gehäuse 2 reißt und den Druck nach außen ablässt. Eine Ausblasschute 24 kann dabei den dabei entstehenden Fluidstrom in eine Richtung umlenken, in der keine anderen Anlagenteile durch den Fluidstrom beeinträchtigt werden können . Cross-sectional contour over a portion 17 along the housing axis 30, wherein elliptical form includes both the shape of an ellipse, as well as oval or egg-shaped forms. The housing 2 in this case has a long axis 12 and a short axis 13, wherein the long axis 12 is longer than the short axis 13. The row of columns 10 is arranged along the long axis 12. The housing 2 may also have a nozzle 22 which is closable with a manhole cover 23. In the manhole cover, a blow-off opening closed with a membrane can be arranged which, in the event of an erroneous pressure increase, breaks in the housing 2 and discharges the pressure to the outside. A Ausblasschute 24 can thereby redirect the resulting fluid flow in a direction in which no other parts of the system can be affected by the fluid flow.

Claims

Patentansprüche claims
1. Überspannungsabieiter (1), aufweisend ein fluiddichtes Gehäuse (2) mit einer Gehäusewand (3), die sich entlang einer Gehäuseachse (30) zwischen einem unteren Deckel (4) und einem oberen Deckel (5) erstreckt, und einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Aktivteil (6) zur Ableitung einer Überspannung, das in Stapeln (7) angeordnete Ableitelemente (8) umfasst, wobei mehrere übereinander angeordnete und durch isolierende Zwischenstücke (9) voneinander getrennte Stapel (7) eine Säule (10) bilden, und wobei das Aktivteil (6) mehrere Säulen (10) aufweist, deren Längsachsen (31) parallel zur Gehäuseachse (30) angeordnet sind, wobei Stapel (7) benachbarter Säulen (10) derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass der Strompfad (11) mäanderförmig durch das Aktivteil (6) geführt ist, A surge arrester (1) comprising a fluid tight housing (2) having a housing wall (3) extending along a housing axis (30) between a lower lid (4) and an upper lid (5), and one in the housing (2) arranged active part (6) for deriving an overvoltage, the arranged in stacks (7) diverting elements (8), wherein a plurality of stacked and by insulating intermediate pieces (9) separate stacks (7) form a column (10), and wherein the active part (6) has a plurality of columns (10) whose longitudinal axes (31) are arranged parallel to the housing axis (30), wherein stacks (7) of adjacent columns (10) are electrically connected to one another such that the current path (11) meandering through the active part (6) is guided,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Säulen (10) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind . the columns (10) are arranged side by side in a row.
2. Überspannungsabieiter (1) nach Anspruch 1, 2. surge arrester (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Gehäusewand (3) in einem Abschnitt (17) entlang der Gehäuseachse (30) eine ellipsenförmige Querschnittskontur mit einer langen Achse (12) und einer kurzen Achse (13) aufweist, wobei die Reihe der Säulen (10) entlang der langen Achse (12) angeordnet ist. in that the housing wall (3) has an elliptical cross-sectional contour in a section (17) along the housing axis (30) with a long axis (12) and a short axis (13), the row of columns (10) being along the long axis (FIG. 12) is arranged.
3. Überspannungsabieiter (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. surge arrester (1) according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass in benachbarten Säulen (10) Zwischenstücke (9) in gleicher Höhe angeordnet sind und dass zwischen den Zwischenstücken (9) und den an beiden Seiten des Zwischenstücks (9) an- grenzenden Stapeln (7) Verbindungselemente (14) angeordnet sind, die jeweils einen Stapel (7) einer Säule (10) mit einem Stapel (7) der benachbarten Säule (10) elektrisch verbinden. that in adjacent columns (10) intermediate pieces (9) are arranged at the same height and that between the intermediate pieces (9) and on both sides of the intermediate piece (9) adjacent stacks (7) connecting elements (14) are arranged, each electrically connect a stack (7) of one column (10) to a stack (7) of the adjacent column (10).
4. Überspannungsabieiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. surge arrester (1) according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
ein Zwischenstück (9) einer Säule (10) und ein auf gleicher Höhe angeordnetes Zwischenstück (9) einer benachbarten Säule (10) als Enden einer einteiligen Stützplatte (15) ausgebildet sind . an intermediate piece (9) of a column (10) and an intermediate piece (9) of an adjacent column (10) arranged at the same height are designed as ends of a one-piece support plate (15).
5. Überspannungsabieiter (1) nach Anspruch 4, 5. surge arrester (1) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Verbindungselemente (14) auf einer Ober- und Unterseite der Stützplatte (15) aufgebrachte Schichten sind. in that the connecting elements (14) are layers applied to a top and bottom side of the support plate (15).
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