Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordn ung zur sicheren Netztrennung von

Überspannungsableitern, insbesondere Varistoren, bei Vorliegen von

tem porären Überspannungen (TOV) durch Auslösen einer mit dem

Überspa nnungsabieiter in Reihe liegenden Sicherung gemäß Anspruch i .

Überspannu ngsabieiter, auch zum Einsatz in Telekomm unikations- und

Datenverarbeitungsnetzen gehören zum Stand der Technik, Bei diversen Fehlerzustinden In einem Stromversorgungsnetz, z .B. bei schnel len Anstelgen der Betriebsspannu ng über die Nennspannung, bei Feh l installationen oder dem Anliegen verketteter Span nu ngen werden Varlstoren a ls wesentliche Bestandteile von Überspannungsschutzgeräten überlastet.

Bekannte therm ische Abtrennvorrichtungen, die beim Überschreiten einer Belastungsgrenze, z. B. d urch Aufschmelzen eines Lotes eine Netztrennung herbeiführen, si nd in vielen Fällen zu träge, um ei n irreversibles Zerstören des Varistors, insbesondere ein Abbrennen desselben zu vermeiden.

Auch im Fall einer unerwünschten Durchlegierung eines Varistors bleibt ein erheblicher Restwiderstand bestehen, so dass ein Auslösen in Reihe

geschalteter Sicherungen erschwert wird aufgrund der Tatsache, dass der Strom zum Schmelzen des Sicheru ngsleiters nicht ausreichend ist.

Bei verschiedenen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass bei einer IT-Netz- TOV-Beiastung von 1200V + Uc mit I p = 300A fü r 200ms strombegrenzende

Bauteile, insbesondere Varistoren bei Triggerschaltu ngen i n Überspannungsableitern abbren nen .

Aufgru nd des hohen Widerstands der ei ngesetzten Ba uteile wi rd der dabei fl ießende Strom nicht groß genug, um die vorha ndenen, a uch auf einem

Verdrahtungsträger i ntegrierten Sicherungen auszulösen . Bewegte Teile wie z.B. ebenfalls bekannte Kurzschlussbügel über einem

Gasabieiter zum Zweck des Erreichens eines Fail-Safe-Verhaltens reagieren oft zu träge.

Obiges hat zur Folge, dass die betreffenden Überspannungsschutzgeräte entweder anfangen zu brennen oder derart stark intern verrußen, dass beim Umschalten nach der TW-Belastung, d.h. dem Vorliegen einer transienten Überspannung _» auf die Bemessungsspannung eine Brandgefahr besteht, und zwar aufgrund der Rußschichten, welche leitfähige Verbindungen zwischen den vorhandenen Potentialen ermöglichen.

Aus dem Vorstehenden ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung zur sicheren Netztrennung von Überspannungsabtettern insbesondere Varistoren, bei Vorliegen von temporären Überspannungen (TOV) durch Auslösen einer mit dem Überspannungsabieiter in Reihe liegenden Sicherung anzugeben, welche außerordentlich schnei! reagiert, so dass der maximal mögliche Kurzschlussstrom fließen kann, um die vorerwähnte

Sicherung zum Auslösen zu bringen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens eine zweckmäßige Ausgestaltung darstellen.

Die Anordnung zur sicheren Netztrennung von Überspannungsableitern,

insbesondere Varistoren, bei Vorliegen von temporären Überspannungen durch Auslösen einer mit dem Überspannungsabieiter in Reihe liegenden Sicherung weist erfindungsgemäß Überspannungsabieiter auf, die mit einer

Überschlagsstrecke versehen sind oder mit einer solchen separaten

Überschlagsstrecke elektrisch verbunden werden. Der Überspannungsabieiter ist darüber hinaus mit einer Kapselung oder einer Einhausung versehen, wobei die Kapselung oder Einhausung eine zur jeweiligen Überschlagsstrecke hin gerichtete Öffnung und/oder einen Kanal aufweist derart, dass ein bei

thermischer Belastung bis hin zum Abbrand des Überspannungsabieiters entstehender Gasstrom zur Überschlagsstrecke gelangt mit der Folge einer Reduzierung der Ansprechspannung der Überschlagsstrecke sowie eines

Stromflusses mit Auslösen der in Reihe liegenden Sicherung. Dabei ist die Kapselung oder Einhausung so ausgeführt, dass ein Weiterbrennen oder eine Beschädigung des Überspannungsabieiters über das nicht zu vermeidende Maß hinaus begrenzt wird.

Die Kapselung oder Einhausung besteht aus einem mindestens zeitweise temperaturbeständigen sowie einem brandsicheren Material.

Der Überspannungsabieiter verfügt über elektrische Anschlüsse, die mit Leiterbahnen eines Verdrahtungsträgers in Verbindung stehen, wobei die Abschnitte der Leiterbahnen als Überschlagsstrecke ausgebildet sind. Es kann also bei einer kupferkaschierten Leiterplatte die Leitungsführung so

weitergebildet werden, dass gegenüberliegende Flächen der entsprechenden Leiterbahnstruktur die Überschlagsstrecke definieren, und zwar in einer entsprechenden reproduzierbaren Weise.

Diesbezüglich sind die Leiterbahnabschnitte als Anschlusspads ausgebildet und weisen einen wenige Millimeter großen Abstand zur Bildung der Überschlagsstrecke auf.

Die Überschlagsstrecke ist aber auch durch eine Metallisierung unmittelbar an einer vordefinierten Stelle des Überspannungsableiters realisierbar.

Der Abstand der die Überschlagsstrecke bildenden Flächen ist über um ein Vielfaches großer als der Elektrodenabstand von Luftdurchschlags- Funken - strecken. Damit ist sichergestellt, dass es im Normalbetrieb zu keinem

Überschlag zwischen den Varistorpotentialen kommt,

Erst beim Abbrand des Varistors bzw. beim Entstehen entsprechender leitfähiger Gase senken die dabei entstehenden Gase die Ansprechspannung im Bereich der Anschlusspads ab und es kommt zu einem Überschlag. Hierdurch wird der defekte Überspannungsabieiter überbrückt und der Strom fließt nahezu unbeeinflusst durch die Sicherung, um diese auszulösen und die gewünschte Netztrennung zu bewirken.

Die vorgeschlagene Einhausung oder Kapselung kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung ein Teil der Gehäusegestaltung eines Überspannungsschutzgeräts sein. Die Einhausung kann als ein mehrteiliges, kofferartiges Gebilde ausgeführt werden.

Bevorzugt wird die Überschlagsstrecke von zwei oder mehreren metallischen Flächen gebildet, deren engster Abstand die Ansprechspannung bestimmt.

Das Auslösen der Sicherung kann vorzugsweise über eine Fernmeldeetn- richtung und/oder eine optische Anzeige signalisiert werden, um den

Fehlerzustand sicher zu erkennen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführurtgsbeisplelen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden,

Hierbei zeigen:

Fig. i eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer Reihenschaltung eines Varistors, eines Gasentlad ungsableiters sowie einer Sicherung nebst Übertrager bzw. Primärspule einer Triggerschaltung mit den erfindungsgemäßen Überschlagpads und einer angedeuteten Kapselung;

Fig. 2 eine perspektivische Detaildarstellung einer Anordnung eines in einer

Kapselung befindlichen Varistors mit Überschlagsstrecke und in Reihe geschalteter Sicherung, wobei die elektrischen Elemente auf einem Verdrahtungsträger befindlich sind;

Fig. 3 eine perspektivische Detailansicht eines Überspannungsschutzgeräts mit integrierter Überschlagsstrecke, Varistor und Einhausung, wobei der eingesetzte Varistor eine Knopfform besitzt, und

Fig.4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels

eines Überspannungsschutzgeräts mit rechteckigem Varistor auf einer Triggerschaltung, entsprechender Überschlagsstrecke und Einhausung, die noch nicht über den Varistor aufgeschoben ist.

Aus der Darstellung nach Fig. 1 ist das für die erfindungsgemäße Lösung relevante elektrische Schaltbild nachvollziehbar. Ein Überspannungsabieiter in form eines Varistors 1 Hegt mit einem Gasentladungsabieiter 2, der Primärspule eines Übertragers 3 und einer Sicherung 4 in Reihe. Die Anschlüsse des Varistors stehen mit Uberschlagpads 5 in Verbindung.

Zwischen den Uberschlagpads 5 ist eine Überschlagsstrecke 6 ausgebildet.

Die Uberschlagpads 5 stehen elektrisch mit entsprechenden Anschlusskontakten des Varistors 1 in Verbindung. Eine Einhausung bzw. Kapselung 7 ist ebenfalls symbolisch dargestellt.

Durch die Kapselung 7 des Varistors werden im Überlastungsfall entstehende Abbrandgase hin in Richtung der Uberschlagpads kanalisiert, wobei eine entsprechende Öffnung bzw. eine kanalförmige Ausführung der Einhausung vorgesehen ist.

Die Überschlagsstrecke 6 wird durch die lettfähigen Gase überbrückt, so dass sich ein Lichtbogen ausbildet.

Die Sicherung 4 löst dann innerhalb von ein bis zwei Halbwellen aus. Das entsprechend ausgerüstete Überspannungsschutzgerät wird dann weder durch den Abbrand des Varistors noch durch den frei brennenden Lichtbogen nach außen sichtbar zerstört. Das Auslösen der internen Sicherung 4 wird über einen in der Fig. 1 nicht dargestellten Anzeigeschieber oder eine Fernmeldeeinrichtung nach außen sichtbar gemacht bzw. signalisiert.

Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Verdrahtungsträger 8, der kupferkaschierte Leiterbahnen 9 aufweist.

Die Sicherung 4, in Fig. 2 als Fl bezeichnet, ist elektrisch mit den

Leiterbahnen 9 kontaktiert.

Auf dem Verdrahtungsträger 8 befindet sich darüber hinaus ein von einer Kapselung Gl umhauster Varistor.

Die Anschlüsse des Varistors führen ebenfalls zu der entsprechenden

Leiterbahn 9 und dort vorhandenen Uberschlagpads 5. Eine deckelartige Blende .10 stellt sicher, dass im Störungsfail entstehende Gase sich auf den Bereich der Überschlagpads 5 konzentrieren und die Umgebung nicht gefährden.

Anhand der Fig.3 und 4 wird eine praktische Ausführungsform der Kapselung gezeigt, wobei der Varistor 1 nach Fig. 3 eine knopfförmige Gestalt besitzt und die Einhausung 7 kofferartig entsprechend der Kontur des Varistors 1 realisiert wurde. Über ein Scharniergelenk, insbesondere ein Filmscharnier, sind die beiden Hälften des kofferartigen Gehäuses 7 in einen Schließzustand

überführbar.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Überschlagsstrecke durch entsprechende Pads 5 in Form diesbezüglicher Abschnitte einer Leiterbahn realisiert.

Bei der Ausführungsform eines Überspannungsschutzgeräts nach Fig.4 findet ein quaderförmiger Varistor 1 Anwendung. Diesbezüglich entsprechend ist die Kapselung 7 quaderförmig und kann über den Varistor 1 geschoben werden. Der anschlussseitige Bereich des Varistors 1 bleibt dabei frei, so dass entstehende Gase bei Zerstörung des Varistors 1 zur Überschlagsstrecke 6 gelangen.