ÜBERSPANNUNGSABLEITER MIT EINEM GEHÄUSE UND MINDESTENS EINEM ABLEITELEMENT, INSBESONDERE EINEM VARISTOR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem Gehäuse und mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie einer Abtrennvorrichtung, um das oder die Ableitelemente vom Netz zu trennen, wobei die Abtrennvorrichtung eine Trenn-, insbesondere Lötstelle umfasst, welche in den elektrischen Anschlusspfad innerhalb des Ableiters eingebunden ist, wobei über die Lötstelle ein beweglicher Leiterabschnitt oder eine bewegliche leitende Brücke mit dem Ableitelement einerseits und der Leiterabschnitt oder die Brücke andererseits mit einem ersten elektrischen Außenanschluss des Ableiters verbunden ist, sowie umfassend ein Vorspannkraft erzeugendes Mittel, beispielsweise eine Feder, wobei der diesbezügliche Kraftvektor auf den Leiterabschnitt oder die Brücke in Abtrennrichtung wirkt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zum Schutz überspannungsempfindlicher Geräte werden in Netz- und Datenleitungen häufig mehr oder weniger kompakte Überspannungsableiter auf der Basis von Varistoren eingesetzt. Diese Ableiter besitzen im Regelfall ein begrenztes Ableitvermögen und können bei Überlast allmählich, aber auch schlagartig einer Zerstörung unterliegen.

[0003] Überspannungsableiter auf der Basis von Varistoren besitzen im Niederspannungsbereich im Regelfall eine interne Abtrennvorrichtung.

[0004] Diese interne Abtrennvorrichtung besteht beispielsweise aus einer Kombination aus einer thermischen Abtrennvorrichtung und einer Sollbruchstelle für hohe Ströme. Diese Sollbruchstelle stellt eine definierte Reduzierung des Anschlussquerschnitts des Varistors mit einem bestimmten Schmelzintegralwert dar.

[0005] Bei hohen abzuleitenden Impulsströmen schmilzt diese Engstelle. Es wird dann das bewegliche Anschlussstück getrennt und infolge einer Federvorspannung wird der Varistor netzfrei. Zum Stand der Technik sei hier auf die DE 42 41 311 A1, die DE 38 05 889 oder die DE 9305796 U verwiesen.

[0006] Die prinzipielle Ausbildung einer Abtrennvorrichtung, die häufig von einer Lötverbindung zwischen dem Varistor und einem beweglichen, unter Federvorspannung stehenden Anpressdruck realisiert wird, zeigt die Prinzipskizze nach Fig. 1. Der dort gezeigte scheibenförmige Varistor 1 ist in Reihe mit der Abtrennvorrichtung 2, als Schalter symbolisiert, geschaltet. Eine Vorspannkraft F wirkt auf die Abtrennvorrichtung. Schmilzt das Lot 5 an der Verbindungsstelle, dann wird der elektrische Kontakt zwischen dem Varistoranschluss 6 und dem Außenanschluss 7 über den Abtrennstreifen 3 aufgehoben. Die geometrische Engstelle mit definiertem Schmelzintegralwert ist durch das Bezugszeichen 4 symbolisiert.

[0007] Grundsätzlich können Fehler, die bei Überspannungsableitern mit Varistoren auftreten, wie folgt beschrieben werden.

[0008] Bei einer allmählichen Erwärmung des Varistors, z.B. durch Alterung oder eine geringe Spannungsüberhöhung, spricht im Allgemeinen die thermische Abtrennvorrichtung nach mehreren Sekunden an. Ein die Abtrennvorrichtung fixierendes Lot schmilzt, wodurch die unter Federkraft stehenden Kontakte einem Öffnungsvorgang unterliegen. Der Varistor besitzt bei diesem Fehlerfall noch einen hohen Widerstand, wodurch der Strom durch den Varistor stark begrenzt wird. Die Abtrennvorrichtung kann im Regelfall diese Ströme problemlos unterbrechen und somit den überlasteten Ableiter sicher vom Netz trennen, ohne dass eine weitere separate Überspannungsschutzeinrichtung anspricht oder erforderlich ist. Die Netzversorgung des Verbrauchers wird demnach nicht unterbrochen oder gestört. Es muss lediglich der defekte Überspannungsableiter bei einer Wartung ausgetauscht werden.

[0009] Wird hingegen der Ableiter durch eine hohe Impulsspannung überlastet, jedoch nicht zerstört oder überschlagen, kann einerseits die thermische Abtrennvorrichtung wie erläutert zu einer verzögerten Abtrennung führen oder aber der Schmelzintegralwert der Engstelle wird erreicht, wodurch diese aufschmilzt und den Ableiter vom Netz trennt.

[0010] Wird der Ableiter durch eine erhöhte netzfrequente Spannung oder einen Stoßstrom innerhalb kürzester Zeit zerstört oder überschlagen, können Fehlerströme auftreten, welche je nach Impedanz der Fehlstelle, der treibenden Spannung und dem prospektiven Kurzschlussstrom des Netzes im Bereich von einigen Kiloampere liegen. Diese Ströme erreichen häufig Werte, die oberhalb des Schaltvermögens üblicher Abtrennvorrichtungen liegen. Spricht bei diesen Belastungen die Abtrennvorrichtung vor anderen Überstromschutzeinrichtungen an, kann der Überspannungsableiter geschädigt werden und das Ansprechen der Überstromschutzeinrichtungen nur verzögert mit allen nachteiligen Folgen gegeben sein.

[0011] Der letztgenannte Fehlerfall ist demnach bezüglich der sicheren Abschaltung des Überspannungsableiters problematisch. Soll der Ableiter auch diesen Fehlerfall selbständig beherrschen oder kann das Ansprechen der internen Abtrennvorrichtung des Ableiters vor dem Ansprechen der externen Überstromschutzeinrichtung nicht verhindert werden, so muss die Abtrennvorrichtung ein höheres Schaltvermögen besitzen.

[0012] Zum Erreichen eines derartigen höheren Schaltvermögens sind verschiedene Lösungen des Standes der Technik bekannt.

[0013] Beispielsweise zeigt die EP 0 046 545 A1, die DE 28 53 697 A1 oder die EP 0 862 255 A1 bzw. die EP 1 447 831 A1 die Kombination eines Überspannungsableiters mit einem mechanischen Schaltgerät, welches die eigentliche Abtrennfunktion übernimmt. Das Schaltvermögen einer solchen Abtrennvorrichtung ist zwar hinreichend hoch, jedoch ist der Aufwand und der notwenige Platzbedarf erheblich. Auch ist die Kopplung mit der thermischen Auslösefunktion konstruktiv schwierig.

[0014] Die DD 239 488 oder die US 6,430,019 B1 offenbaren den Einsatz eines isolierenden Schiebers, welcher nach dem Ansprechen der thermischen Abtrennvorrichtung zwischen die beiden Anschlussstücke bewegt wird.

[0015] Nachteilig bei dieser Lösung ist es, dass die Bewegung des Schiebers durch das Schmelzverhalten und die Rückstände des Lotes der thermischen Kontaktstelle behindert werden kann, wodurch die Geschwindigkeit der Lichtbogenverlängerung undefiniert ist.

[0016] Weiterhin kann der isolierende Schieber durch das flüssige Lot leitfähig beschichtet werden und es besteht die Gefahr, dass der Lichtbogen den Schieber durchtrennt bzw. dessen thermische Zerstörung bewirkt, bevor eine ausreichende Lichtbogenverlängerung erreicht wurde.

[0017] Hier erwähnt sei noch die aus der EP 0 905 839 A1 bzw. der WO 2004/064213 A1 bekannte Nutzung der Doppelunterbrechung mit Klemmkontakten bzw. Lötkontakten. Der Hubweg einer derartigen Doppelunterbrechung ist jedoch begrenzt. Die Ausführungsformen bekannter Doppelunterbrechungen erlauben zudem keine besonders hohen Lichtbogenspannungen, da in diesen Anordnungen die Gefahr des direkten Kurzschlusses oder der Bildung eines einzelnen Lichtbogens besteht. Dies deshalb, da die Hauptkontakte nicht voneinander abgeschottet sind und eine direkte Beeinflussung des Lichtbogenplasmas vorliegt. Die Überspannungsableiter dieses Standes der Technik besitzen zudem keine Engstelle. Bei erhöhten Fehlerströmen ist jedoch gerade das Ansprechen der Engstelle wahrscheinlicher als das Öffnen der thermischen Trennstelle.

[0018] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Überspannungsableiter mit einem Gehäuse und mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie einer Abtrennvorrichtung anzugeben, welcher sicherstellt, dass bei der Überlastung gegebene Fehlerströme sicher beherrscht werden, ohne dass eine Schädigung der Varistoren eintritt, und zwar in dem Fall, wenn an sich das Schaltvermögen der integrierten Abtrennvorrichtung überfordert wird.

[0019] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

[0020] Der Grundgedanke der Erfindung besteht demgemäß darin, den Fehlerstrom, der möglicherweise fließen kann, dadurch zu reduzieren, dass eine gezielte Kommutierung dieses Fehlerstroms in einen separaten Löschpfad erfolgt, wobei dieser Löschpfad der Abtrennvorrichtung parallel geschaltet ist oder in Abhängigkeit bestimmter Bedingungen parallel geschaltet wird.

[0021] Es wird also der Fehlerstrom nach dem Öffnen der Trennstrecke unterbunden bzw. in den erwähnten Parallelzweig kommutiert und damit gelöscht.

[0022] Ausgestaltend besteht die Möglichkeit, im Bewegungsweg des Leiterabschnitts oder der Brücke, die Bestandteil der Abtrennvorrichtung sind, ein leitfähiges Element anzuordnen, dessen erstes Ende bei ausgelöster Abtrennvorrichtung mit dem Leiterabschnitt oder der Brücke in Kontakt gelangt, wobei dessen zweites Ende mit einem zweiten elektrischen Außenanschluss in Verbindung steht und das leitfähige Element eine Schalteinrichtung umfasst oder als Schalteinrichtung ausgebildet ist. Diese Ausführungsvariante führt zu einem sicheren Fail-Safe-Verhalten durch Erreichen eines gezielten Kurzschlusses des Ableitelements. Weiterhin stellt die vorerwähnte Ausführungsform sicher, dass bei einer vorgegebenen Zeit sich die Schalteinrichtung öffnet, womit der Fehlerstrom unterbrochen wird. Nach dem Abschaltvorgang ist das defekte Überspannungsschutzgerät vom zu sichernden Stromkreis getrennt und es bleibt die Spannungsversorgung aufrecht erhalten. Durch den aufgehobenen Kurzschluss kann das Wartungspersonal eine Spannung messen und ohne Gefährdung den Ableiter austauschen.

[0023] Der parallel zur Abtrennvorrichtung vorgesehene Kommutierungszweig kann permanent der Abtrennvorrichtung elektrisch parallel geschaltet werden. Es besteht aber auch ausgestaltend die Möglichkeit, die Parallelschaltung nach Erreichen einer definierten Spannung über der Abtrennvorrichtung herbeizuführen oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Trennabstand der Abtrennvorrichtung auszulösen.

[0024] Im Kommutierungszweig sind ausgestaltend eine Sicherung oder ein PTC-Element angeordnet.

[0025] Zur Sicherung kann mindestens ein spannungsschaltendes oder spannungsbegrenzendes Element in Serie geschaltet werden.

[0026] Es besteht weiterhin die Möglichkeit, im Kommutierungszweig eine weitere, zweite thermische Abtrennvorrichtung anzuordnen.

[0027] Mittels der zweiten Abtrennvorrichtung im Kommutierungszweig kann sichergestellt werden, dass im Störungsfall eine vollständige Netztrennung realisierbar ist.

[0028] Erfindungsgemäß ist im Trennabstand der mit dem Ableitelement in Serie angeordneten Abtrennvorrichtung eine sogenannte Fangelektrode vorzusehen, welche mit dem Kommutierungszweig verbunden ist. Im Überlastfall wird ein über der Trennstrecke entstehender Lichtbogen zur Fangelektrode geführt und gelangt damit in den Kommutierungszweig und wird gelöscht.

[0029] Das für das Erreichen eines gezielten Kurzschlusses ausgestaltend vorgesehene leitfähige Element kann auch nachträglich in den Ableiter eingesetzt werden, um neben einer Abtrenn- auch die erwähnte Kurzschluss-Fail-Safe-Funktion zu realisieren.

[0030] Zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements im Sinne eines im Abtrennfall wirkenden Kurzschließers ist ein Isolierplättchen zwischen dem leitfähigen Element und dem Leiterabschnitt oder der Brücke anordenbar oder es weist das leitfähige Element mindestens auf seinem ersten Ende einen lösbaren Isolierüberzug auf.

[0031] Ebenso besteht die Möglichkeit zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements im Sinne eines im Abtrennfall wirkenden Kurzschließers, den relativen Abstand zwischen dem leitfähigen Element und dem Leiterabschnitt oder der Brücke einstellbar zu gestalten.

[0032] Zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements ist es auch möglich, ein den Bewegungsweg des Leiterabschnitts oder der Brücke begrenzendes Element als Stift, Bolzen oder dergleichen Anordnung einzusetzen.

[0033] Das leitfähige Element kann als Sicherung ausgebildet werden, aber auch einen Leistungshalbleiter aufweisen oder mit einem Leistungshalbleiter einen Stromkreis bilden, wobei der Leistungshalbleiter nach Führen eines Kurzschlussstroms mit Hilfe eines Initialimpulses in den geöffneten Zustand überführt wird.

[0034] Das leitfähige Element ist weiterhin ausgestaltend im Querschnitt derart dimensionierbar, dass nach dem Führen eines Kurzschlussstroms ein Auftrennen der leitfähigen Verbindung erfolgt.

[0035] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

[0036] Hierbei zeigen:

Fig. 1

ein Prinzipschaltbild einer Reihenschaltung eines Varistors mit Abtrennvor- richtung sowie eine mögliche konstruktive Anordnung dieser Reihenschal- tung gemäß Stand der Technik;

Fig. 2a

ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung mit einem permanent der Abtrennvorrichtung parallel geschalteten Kommutierungszweig;

Fig. 2b

eine Anordnung ähnlich derjenigen nach Fig. 2a, jedoch mit der Möglichkeit, den Kommutierungszweig separat zuzuschalten, und

Fig. 3

eine Ausführungsform des Kommutierungszweigs mit einer Fangelektrode, d.h. nicht ständiger Parallelschaltung bezogen auf die Abtrennvorrichtung.

[0037] Bei den Darstellungen nach den Fig. 2a, 2b und 3 wird zunächst von einer Reihenschaltung eines Ableitelements, insbesondere eines Varistors 1 mit einer Abtrennvorrichtung 2 ausgegangen.

[0038] Die Abtrennvorrichtung 2 umfasst eine nicht im Detail gezeigte Lötstelle, die in den elektrischen Anschlusspfad A-B des Ableiters eingebunden ist, wobei über die Lötstelle ein beweglicher Leiterabschnitt oder eine bewegliche leitende Brücke (als Schalter symbolisiert) mit dem Ableitelement 1 einerseits und der Leiterabschnitt oder die Brücke andererseits mit einem ersten elektrischen Außenanschluss des Ableiters verbunden ist. Weiterhin ist ein Vorspannkraft erzeugendes Mittel, symbolisiert mit F, beispielsweise eine Feder, vorhanden, wobei der diesbezügliche Kraftvektor auf den Leiterabschnitt oder die Brücke in Abtrennrichtung wirkt.

[0039] Gemäß Fig. 2a ist ein Kommutierungszweig oder Kommutierungspfad 8 vorhanden, der eine Serienschaltung einer Sicherung 10 und eines spannungsschaltenden Elements 11 umfasst.

[0040] Der Kommutierungszweig 8 ist der Abtrennvorrichtung 2 ständig parallel geschaltet. In dem Fall, wenn sich die Abtrennvorrichtung 2 öffnet, kommutiert der Fehlerstrom in den Zweig 8. Dieser Zweig 8 führt den Strom so lange, bis ein ausreichender Trennstreckenabstand vorhanden ist und der Lichtbogen sicher gelöscht wird. Danach wird der Parallelzweig hochohmig geschaltet, z.B. durch Aktivierung der Sicherung 10, und der fließende Strom endgültig gelöscht.

[0041] Die Darstellung nach Fig. 2b zeigt eine Ausführungsvariante, wonach die Zuschaltung des Kommutierungszweigs 8 z.B. spannungsabhängig erfolgt oder aber auch durch eine mechanische Bewegung eines Schalters 9.

[0042] Bei den Lösungen gemäß den Fig. 2a und 2b wird der Kommutierungszweig 8 bei allen Belastungen, welche zum Öffnen der Abtrennvorrichtung führen, aktiviert. Falls dies unerwünscht ist bzw. dann, wenn der Kommutierungszweig 8 nur im Überlastfall der Abtrennvorrichtung 2 aktiviert werden soll, kann dies nach der Ausführungsform gemäß Fig. 3 realisiert werden.

[0043] Gemäß der Darstellung nach Fig. 3 wird das bewegliche Anschlusselement der Abtrennvorrichtung 2 an einer Fangelektrode 12 vorbei- oder hindurchgeführt.

[0044] Die Fangelektrode 12 ist so angeordnet, dass die Entfernung zwischen dem festen Anschluss des Varistors und der Fangelektrode 12 unter üblichen Abschaltbedingungen für eine sichere Abtrennung des Varistors 1 ausreichend ist.

[0045] Kann im Überlastfall hingegen ein entstehender Lichtbogen nicht sicher gelöscht werden, kommutiert der Strom zur Fangelektrode 12, während sich das bewegliche Element der Abtrennvorrichtung 1 weiterbewegt. Hierdurch wird zwischen dem festen Anschluss des Varistors 1 und dem beweglichen Element der Abtrennvorrichtung 2 eine Trennstrecke geschaffen, welche nur teilweise durch den Lichtbogen gebrückt wird. Nach Abschaltung des Fehlerstroms im Kommutierungszweig 8 verlischt der Lichtbogen dann vollständig.

[0046] Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt im Ableiter ein frei brennender Lichtbogen vor, welcher durch den Ableiter, den festen Anschluss des Varistors und die Fangelektrode 12 thermisch und dynamisch zumindest zeitweise beherrscht werden muss.

[0047] Wie bereits dargelegt, kann im einfachsten Fall der Kommutierungszweig 8 durch eine Parallelschaltung einer Sicherung 10 kleiner Baugröße und geringer Nennstromstärke realisiert werden.

[0048] In Kombination dazu besteht die Möglichkeit, der Sicherung spannungsschaltende und spannungsbegrenzende Schaltelemente in Reihe zu schalten. Der entstehende Fehlerstrom kommutiert auf die Sicherung. Diese führt den Fehlerstrom über eine Zeitdauer, welche zum Verlöschen und zur Deionisation der Schaltstrecke ausreicht. Danach schaltet die Sicherung den Strom ab. Die Schaltspannung der Sicherung 10 darf hierbei die Spannungsfestigkeit der eigentlichen Schaltstrecke, d.h. der Schaltstrecke der Abtrennvorrichtung, nicht überschreiten.

[0049] Alternativ zu einer irreversibel arbeitenden Sicherung können reversible Sicherungen oder PTC-Elemente Verwendung finden. Auch ist der Einsatz von elektronischen Bauelementen zur Abschaltung und Kommutierung möglich.

[0050] Bei diesen Varianten der Erfindung kann im Kommutierungspfad eine weitere Abtrennvorrichtung vorgesehen sein, welche z.B. das PTC-Element bei Erreichen einer bestimmten Temperatur abtrennt, wodurch der Ableiter letztendlich durch eine reale Trennstrecke vollständig vom Netz freigeschaltet ist.

[0051] Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Fehlerfall der Varistor kurzgeschlossen wird, besteht die Gefahr, dass bei einem dauerhaften Kurzschluss im Fall der Anwendung eines solchen Überspannungsableiters bei trafolosen Wechselrichtern in photovoltaischen Anwendungen Probleme resultieren, und zwar bedingt durch fließende Rückströme. Außerdem kann das Auswechseln eines kurzgeschlossenen Überspannungsableiters eine Lichtbogengefährdung bewirken, da bei den erwähnten photovoltaischen Anwendungen ein Stromfluss vom Generator aus erfolgt.

[0052] Zur Vermeidung dieser Nachteile ist im Kurzschlusszweig eine Schalteinrichtung vorhanden. Im Fall einer Überlastung des Varistors wird die eigentliche thermische Abtrennvorrichtung betätigt und es bewegt sich der Abtrennkontakt zum leitfähigen Element mit der Folge des Erreichens eines Kurzschlusszustands. Der entstehende Lichtbogen wird von den Kontaktelementen geführt und verlischt selbständig bei Erreichen des Kurzschlusskontakts. Nach einer vorgegebenen Zeit öffnet sich dann die im Kurzschlusspfad vorgesehene Schalteinrichtung und unterbricht den Fehlerstrom. Als Schalteinrichtung können mechanische Schaltgeräte, Sicherungen, aber auch Leistungshalbleiter eingesetzt werden. Auch ist der Einsatz von Funkenstrecken als Schalteinrichtung denkbar. Nach dem Abschaltvorgang der Schalteinrichtung, die sich im Kurzschlusspfad befindet, ist die defekte Überspannungsableiteranordnung aus dem eigentlichen Stromkreis herausgetrennt und es bleibt die Versorgung erhalten.

Bezugszeichenliste

[0053] 

1

Ableitelement / Varistor

2

Abtrennvorrichtung

3

beweglicher Leiterabschnitt oder bewegliche leitende Brücke

4

geometrische Engstelle

5

Lotstelle

6, 7

Varistoranschlüsse

8

Kommutierungszweig

9

Schalter

10

Sicherung

11

spannungsschaltendes Element

12

Fangelektrode

Ansprüche

1. Überspannungsableiter mit einem Gehäuse und mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor (1), sowie einer Abtrennvorrichtung (2), um das oder die Ableitelemente (1) vom Netz zu trennen, wobei die Abtrennvorrichtung (2) eine Trenn-, insbesondere Lötstelle umfasst, welche in den elektrischen Anschlusspfad (A, B) innerhalb des Ableiters eingebunden ist, wobei über die Lötstelle ein beweglicher Leiterabschnitt oder eine bewegliche leitende Brücke (3) mit dem Ableitelement (1) einerseits und der Leiterabschnitt oder die Brücke (3) andererseits mit einem ersten elektrischen Außenanschluss des Ableiters verbunden ist, sowie umfassend ein Vorspannkraft erzeugendes Mittel, beispielsweise eine Feder, wobei der diesbezügliche Kraftvektor (F) auf den Leiterabschnitt oder die Brücke (3) in Abtrennrichtung wirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
parallel zur Abtrennvorrichtung (1) ein Kommutierungszweig (8) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Trennabstand der Abtrennvorrichtung (2) elektrisch parallel geschaltet ist, wobei im Trennabstand der mit dem Ableitelement (1) in Serie angeordneten Abtrennvorrichtung (2) eine Fangelektrode (12) vorgesehen ist, welche mit dem Kommutierungszweig (8) verbunden ist, wobei im Überlastfall ein über der Trennstrecke entstehender Lichtbogen zur Fangelektrode (12) und damit in den Kommutierungszweig (8) gelangt und gelöscht wird.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kommutierungszweig (8) eine Sicherung (10) befindlich ist.

3. Überspannungsableiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bewegungsweg des Leiterabschnitts oder der Brücke (3) ein leitfähiges Element angeordnet ist, dessen erstes Ende bei ausgelöster Abtrennvorrichtung mit dem Leiterabschnitt oder der Brücke (3) in Kontakt gelangt, wobei dessen zweites Ende mit einem zweiten elektrischen Außenanschluss in Verbindung steht und das leitfähige Element eine Schalteinrichtung umfasst oder als Schalteinrichtung ausgebildet ist.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das leitfähige Element nachträglich in den Ableiter einsetzbar ist, um neben einer Abtrenn- auch eine Kurzschluss-Fail-Safe-Funktion zu realisieren.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements im Sinne eines im Abtrennfall wirkenden Kurzschließers ein Isolierplättchen zwischen dem leitfähigen Element und dem Leiterabschnitt oder der Brücke (3) anordenbar ist oder das leitfähige Element mindestens auf seinem ersten Ende einen lösbaren Isolierüberzug aufweist.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements im Sinne eines im Abtrennfall wirkenden Kurzschließers der relative Abstand zwischen dem leitfähigen Element und dem Leiterabschnitt oder der Brücke einstellbar ist.

7. Überspannungsableiter nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum wahlweisen Aktivieren des leitfähigen Elements im Sinne eines im Abtrennfall wirkenden Kurzschließers ein den Bewegungsweg des Leiterabschnitts oder der Brücke begrenzendes Element als Stift, Bolzen oder dergleichen Anordnung einsetzbar ist.

8. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das leitfähige Element als Sicherung ausgebildet ist.

9. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das leitfähige Element einen Leistungshalbleiter aufweist oder mit einem Leistungshalbleiter einen Stromkreis bildet, wobei der Leistungshalbleiter nach Führen eines Kurzschlussstroms mit Hilfe eines Initialimpulses in den geöffneten Zustand überführt wird.

10. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das leitfähige Element im Querschnitt derart dimensioniert ist, dass nach einem Führen eines Kurzschlussstroms ein Auftrennen der leitfähigen Verbindung erfolgt.

Claims

1. Surge arrester having a housing and at least one arrester element, specifically a varistor (1), and a disconnection device (2) for disconnecting the arrester element(s) (1) from the mains, the disconnection device (2) comprising a point of separation, specifically a soldering joint, which is incorporated into the electrical connection path (A, B) inside the arrester, wherein a movable conductor section or a movable conductive bridge (3) is connected via the soldering joint, on the one hand, to the arrester element (1) and, on the other hand, the conductor section or the bridge (3) is connected to a first electrical outer terminal of the arrester, and comprising a means for generating a prestressing force, such as a spring, wherein the force vector (F) in this regard acts on the conductor section or the bridge (3) in the disconnecting direction,
characterized in that
a commutation branch (8) is provided in parallel to the disconnection device (1), which commutation branch (8) is electrically connected in parallel in dependence on a predefinable isolating distance of the disconnection device (2), wherein a collecting electrode (12) is provided in the isolating distance of the disconnection device (2) arranged in series with the arrester element (1) which is connected to the commutation branch (8), wherein, in the event of an overload, an arc generated over the isolating distance gets to the collecting electrode (12) and thus to the commutation branch (8) and is quenched.

2. Surge arrester according to claim 1,
characterized in that
a fuse (10) is located in the commutation branch (8).

3. Surge arrester according to one of the preceding claims,
characterized in that
a conductive element is arranged in the movement path of the conductor section or the bridge (3), whose first end contacts the conductor section or the bridge (3) if the disconnection device is triggered, wherein the second end thereof is connected to a second electrical outer terminal and the conductive element comprises a switching device or is designed as a switching device.

4. Surge arrester according to claim 1,
characterized in that
the conductive element can be inserted into the arrester subsequently in order to realize a short-circuit fail safe function in addition to a disconnecting function.

5. Surge arrester according to claim 1 or 4,
characterized in that
for optionally activating the conductive element in terms of a short-circuiting device acting in the event of a disconnection an insulating plate can be arranged between the conductive element and the conductor section or the bridge (3), or the conductive element comprises a removable insulating coating at least on its first end.

6. Surge arrester according to claim 3 or 4,
characterized in that
for optionally activating the conductive element in terms of a short-circuiting device acting in the event of a disconnection the relative distance between the conductive element and the conductor section or the bridge is adjustable.

7. Surge arrester according to claim 3 or 4,
characterized in that
for optionally activating the conductive element in terms of a short-circuiting device acting in the event of a disconnection an element in the form of a pin, bolt or the like device can be inserted to limit the movement path of the conductor section or the bridge.

8. Surge arrester according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
the conductive element is designed as a fuse.

9. Surge arrester according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
the conductive element comprises a power semiconductor or forms an electric circuit with a power semiconductor, wherein the power semiconductor, after carrying a short-circuit current, is transferred into the open state by means of an initial impulse.

10. Surge arrester according to one of claims 1 to 8,
characterized in that
the conductive element is dimensioned with respect to its cross-section such that, after carrying a short-circuit current, the conductive connection is disconnected.

Revendications

1. Dérivateur de surtensions comprenant un boîtier et au moins un élément dérivateur, en particulier une varistance (1), ainsi qu'un dispositif de coupure (2) afin de séparer le ou les éléments dérivateurs (1) vis-à-vis du réseau, dans lequel un dispositif de coupure comprend un emplacement de séparation, en particulier un emplacement de brasage qui est intégré dans le trajet de raccordement électrique (A, B) à l'intérieur du dérivateur, de sorte que via l'emplacement de brasage un tronçon conducteur mobile ou un pont conducteur mobile (3) est relié à l'élément dérivateur (1) d'une part et le tronçon conducteur ou le pont (3) est relié à une première borne électrique extérieure du dérivateur d'autre part, et comprenant un moyen qui engendre une force de précontrainte, par exemple un ressort, tel que le vecteur de force (F) associé à celui-ci agit sur le tronçon conducteur ou sur le pont (3) en direction de coupure,
caractérisé en ce que
parallèlement au dispositif de coupure (1) il est prévu une ramification de commutation (8) qui est branchée électriquement en parallèle en fonction d'une distance de séparation prédéterminée du dispositif de coupure (2), et dans l'écartement de séparation du dispositif de coupure (2) agencé en série avec l'élément dérivateur (1) il est prévu une électrode collectrice (12), laquelle est reliée à la ramification de commutation (8), de sorte qu'un arc électrique, qui se produit en cas de surcharge sur le trajet de séparation, parvient à l'électrode collectrice et ainsi à la ramification de commutation (8) et est éteint.

2. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'il est prévu un fusible (10) dans la ramification de commutation (8).

3. Dérivateur de surtensions selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que, dans le trajet de déplacement du tronçon conducteur ou du pont (3) il est prévu un élément conducteur dont une première extrémité parvient en contact avec le tronçon conducteur ou avec le pont (3) lorsque le dispositif de coupure est déclenché, et dont la seconde extrémité est en connexion avec une seconde borne électrique extérieure, et l'élément conducteur comprend un système de commutation ou est réalisé sous forme de système de commutation.

4. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'élément conducteur est susceptible d'être mis en place a posteriori dans le dérivateur, afin de réaliser, outre une fonction de coupure, également une fonction de sécurité en cas de court-circuit.

5. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1 ou 4,
caractérisé en ce que pour activer sélectivement l'élément conducteur, dans le sens d'un dispositif de court-circuit agissant en cas de coupure, une plaquette isolante est susceptible d'être agencée entre l'élément conducteur et le tronçon conducteur ou le pont (3), ou bien en ce que l'élément conducteur comprend un revêtement isolant détachable, au moins sur sa première extrémité.

6. Dérivateur de surtensions selon la revendication 3 ou 4,
caractérisé en ce que pour activer sélectivement l'élément conducteur dans le sens d'un dispositif de court-circuit agissant en cas de coupure, la distance relative entre l'élément conducteur et le tronçon conducteur ou le pont est réglable.

7. Dérivateur de surtensions selon la revendication 3 ou 4,
caractérisé en ce que pour activer sélectivement l'élément conducteur, dans le sens d'un dispositif de court-circuit agissant en cas de coupure, un élément qui limite le trajet de déplacement du tronçon conducteur ou du pont peut être employé sous forme de tige, de goujon ou d'un agencement similaire.

8. Dérivateur de surtensions selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que l'élément conducteur est réalisé sous forme de fusible.

9. Dérivateur de surtensions selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que l'élément conducteur comprend un semi-conducteur de puissance ou forme un circuit électrique avec un semi-conducteur de puissance, tel que le semi-conducteur de puissance est transféré dans l'état ouvert après le passage d'un courant de court-circuit, à l'aide d'une impulsion initiale.

10. Dérivateur de surtensions selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que l'élément conducteur présente en section transversale une dimension telle qu'après le passage d'un courant de court-circuit il se produit une coupure de la liaison conductrice.

Zeichnung