Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
OVERVOLTAGE ARRESTER HAVING AT LEAST ONE ARRESTING ELEMENT, PARTICULARLY A VARISTOR, AND HAVING A DISCONNECT DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/050151
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an overvoltage arrester having at least one arresting element, particularly a varistor, and having a disconnect device in order to disconnect and/or short-circuit the arresting element or elements from the grid, wherein the disconnect device comprises a fusible point, particularly a solder point, integrated in the electrical connection path within the arrester, wherein a displaceable conductor segment is connected via the fusible point to the arrester element on one side, and the conductor segment is connected on the other side to a first exterior connection, and a means for generating a pretensioning force, particularly a spring, wherein the force vector acts directly or indirectly on the conductor segment in the direction of disconnection, further comprising a conductive element, the first end of which is connected to a second electrical exterior connection, and the second end of which can be brought into contact with the conductor segment. According to the invention, a stop device that can be thermally triggered is in the motion path of the conductor segment, between the fusible point and the conductive element, said device implementing a staged functionality with regard to disconnecting and short-circuiting the respective arrester element.

Inventors:
EHRHARDT ARND (DE)
SCHREITER STEFANIE (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/063764
Publication Date:
April 23, 2009
Filing Date:
October 14, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DEHN & SOEHNE (DE)
EHRHARDT ARND (DE)
SCHREITER STEFANIE (DE)
International Classes:
H01T1/14; H01C7/12
Foreign References:
DE3318588A11984-11-22
DE3228471A11984-02-09
Attorney, Agent or Firm:
KRUSPIG, Volkmar et al. (Bolte & PartnerPostfach 86 06 24, 81633 Münche, Widenmayerstrasse 48 München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. überspannungsabieiter mit mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie mit einer Abtrennvorrichtung, um das oder die Ableitelemente vom Netz zu trennen und/oder kurzzuschließen, wobei die Abtrennvorrichtung eine Schmelzstelle, insbesondere Lötstelle umfasst, welche in den elektrischen Anschlusspfad innerhalb des Ableiters eingebunden ist, wobei über die Schmelzstelle ein beweglicher Leiterabschnitt mit dem jeweiligen Ableitelement einerseits und der Leiterabschnitt andererseits mit einem ersten Außenanschluss verbunden ist, sowie ein eine Vorspannkraft erzeugendes Mittel, insbesondere eine Feder, wobei der Kraftvektor mittelbar oder unmittelbar auf den Leiterabschnitt in Abtrennrichtung wirkt, weiterhin umfassend ein leitfähiges Element (10), dessen erstes Ende mit einem zweiten elektrischen Außenanschluss (7.1) in Verbindung steht und dessen zweites Ende mit dem Leiterabschnitt (3) in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsweg des Leiterabschnitts (3) zwischen Schmelzstelle (5) und dem leitfähigen Element (10) eine Einrichtung befindlich ist, welche eine gestaffelte Funktionsweise hinsichtlich Abtrennen und Kurzschließen des jeweiligen Ableitelements (1) realisiert.

2. überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als thermisch auslösbare Stoppeinrichtung (9) ausgeführt und wärmeleitend mit dem jeweiligen Ableitelement (1) verbunden ist.

3. überspannungsabieiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) aus einem temperatursensiblen Material, wie Lot, Wachs oder Kunststoff besteht.

4. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) an oder auf dem Leiterabschnitt (3) und/oder dem leitfähigen Element (10) angeordnet ist und aus einem isolierenden Material besteht.

5. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) die Form eines Bolzens, Kegels, Kegelstumpfs, Kugel oder einer Pyramide aufweist.

6. überspannungsabieiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) auf dem leitfähigen Element (10) befindlich ist, wobei der Leiterabschnitt (3) einen Anschlag oder eine Führungsöffnung besitzt.

7. überspannungsabieiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsöffnung einen Durchmesser besitzt, der kleiner als der mittlere Durchmesser des Kegels, Kegelstumpfs oder der Diagonale der Pyramide ist, wobei mit dem thermisch bedingten Aufschmelzen der Stoppeinrichtung (9) oder einer dort befindlichen Oberflächenbeschichtung diese von der Führungsöffnung aufgenommen wird, so dass der Leiterabschnitt (3) in Kontakt mit dem leitfähigen Element (10) gelangt.

8. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) aus einer Folie oder einer Folienschicht (11) besteht.

9. überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterabschnitt (3) eine thermisch sensible Engstelle und/oder eine stromseitig sensible Solltrennstelle (4) aufweist.

10. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterabschnitt (3) aus einem Bimetall besteht.

11. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) selbst aus einem thermisch sensiblen Material besteht oder mittels eines derartigen Materials an dem jeweiligen Ableitelement (1) befestigt ist.

12. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) und/oder das Befestigungsmaterial für diese Einrichtung eine höhere Wärmekapazität und/oder einen höheren Schmelzpunkt als die Schmelzstelle (5) aufweist.

13. überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (9) einer zusätzlichen Krafteinwirkung zum gesteuerten oder beschleunigten Bewegen dieser bei deren Auslösung unterliegt.

14. überspannungsabieiter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Krafteinwirkung durch mindestens eine Vorspannfeder erzeugt wird .

Description:

überspannungsabieiter mit mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie mit einer Abtrennvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen überspannungsabieiter mit mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie mit einer Abtrennvorrichtung, um das oder die Ableitelemente vom Netz zu trennen und/oder kurzzuschließen, wobei die Abtrennvorrichtung eine Schmelzstelle, insbesondere Lötstelle umfasst, welche in den elektrischen Anschlusspfad innerhalb des Ableiters eingebunden ist, wobei über die Schmelzstelle ein beweglicher Leiterabschnitt mit dem jeweiligen Ableitelement einerseits und der Leiterabschnitt andererseits mit einem ersten Außenanschluss verbunden ist, sowie ein eine Vorspannkraft erzeugendes Mittel, insbesondere eine Feder, wobei der Kraftvektor mittelbar oder unmittelbar auf den Leiterabschnitt in Abtrennrichtung wirkt, weiterhin umfassend ein leitfähiges Element, dessen erstes Ende mit einem zweiten elektrischen Außenanschluss in Verbindung steht und dessen zweites Ende mit dem Leiterabschnitt in Kontakt bringbar ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

überspannungsabieiter auf der Basis von Varistoren besitzen im Niederspannungsbereich im Allgemeinen eine interne Abtrennvorrichtung. Diese Abtrennvorrichtung besteht häufig aus einer Kombination einer thermischen Abtrennvorrichtung und einer Sollbruchstelle für höhere Ströme.

Die DE 42 41 311 C2 und die DE 38 05 889 C2 zeigen derartige typische Abtrennvorrichtungen mit Engstelle und Lotverbindung.

Die thermische Abtrennfunktion wird hierbei häufig von einer Lotverbindung zwischen dem Varistor und einem beweglichen, unter Federvorspannung stehenden Anschlussstück realisiert. Bei Alterung des Varistors oder bei einem lang andauernden geringen überspannungsfall führen die verhältnismäßig kleinen Leckströme zu einer unzulässigen Erwärmung des Varistors, wodurch die Lotstelle schmilzt und der Varistor durch die Bewegung des beweglichen Anschlussstücks vom Netz getrennt wird.

Weiterhin sind Anordnungen bekannt, bei welchen der Varistor durch einen externen oder internen Schalter vom Netz trennbar ist. Verwiesen sei hier beispielsweise auf die EP 1 447 831 Al oder die EP 0 862 255 Al .

Auch Abtrennvorrichtungen mit Kurzschlussfunktion, wobei im aufgetrennten bzw. ausgelösten Schaltzustand der Abtrennvorrichtung der Strompfad über das defekte Ableitelement sich im Kurzschluss befindet derart, dass der Strom vom Ableitelement auf einen geschalteten Bypass kommutiert, sind bekannt.

Der so geschaltete niederohmige Kurzschlusspfad kann z. B. dazu genutzt werden, ein vorhandenes Schaltelement, welches auf den Kurzschlussstrom des betreffenden Netzes eingestellt ist, zu betätigen, oder aber einen definierten Dauerkurzschluss zu erzeugen, der bei bestimmten Anwendungen als sogenannter Fail-Safe-Zustand definiert ist.

Dieser Stand der Technik ist beispielsweise in der EP 0 860 927 Al erläutert. In dieser Druckschrift ist eine sehr aufwendige elektromecha- nische Einrichtung beschrieben, die den Strom über einen Varistor überwacht und welche nach überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts den Kurzschluss im Bypass zum Varistorpfad über elektromechanische Kontakte schaltet.

Gemäß der DE 37 34 214 C2 gehört eine thermisch auslösbare Abtrennvorrichtung zum Stand der Technik, deren schaltendes Element einen Wechselkontakt darstellt. Der Wechselkontakt schließt den Varistorkreis in bekannter Weise über eine Lotstelle. Wird das Schaltelement ausgelöst, wird ein weiterer Kontakt geschlossen, der entweder als interne oder eine externe Defektanzeige oder eben über eine entsprechende externe Verbindung als Kurzschluss verschaltet werden kann.

Eine Sicherung für den Fall, dass ein nach Ausfall eines ersten Varistors zugeschalteter redundanter zweiter Varistor ausfällt, besteht gemäß DE 41 24 321 C2 darin, den redundanten Varistor entweder durch öffnen eines Schalters im Querstrompfad oder aber auch durch öffnen des Schalters im Längsstrompfad von der Spannung zu trennen. Hierdurch wird gleichzeitig

das zu schützende System vom Netz getrennt und vor schädlichen überspannungen geschützt. Alternativ soll es auch möglich sein, durch Kurzschließen eines zusätzlichen Schalters den Querstrompfad zu überbrücken, so dass letztendlich das geschützte System kurzgeschlossen ist. Das öffnen dieses notwendigen Schalters kann über eine gemeinsame Betätigung synchron erfolgen. Falls ein Abschalten und/oder Kurzschließen des zu schützenden Systems nicht erwünscht ist, kann die Funktion des vorerwähnten Schalters durch manuelles Einsetzen einer überbrückung oder Entfernen eines solchen Mittels aufgehoben werden. Grundsätzlich ist jedoch die Anordnung von zusätzlichen Schaltern für den Kurzschluss entweder im Längs- oder Querstrompfad erforderlich, was den Aufwand beim ohnehin begrenzten Bauraum eines in einem Gehäuse befindlichen überspannungsabieiters einschränkt.

Grundsätzlich besteht das Problem, in überlastfällen, bei denen ein hoher Fehlerstrom durch die Abtrennvorrichtung unterbrochen werden soll, bzw. die Versorgungsspannung stark erhöht ist, dass das Schaltvermögen der Abtrennvorrichtung überschritten wird, so dass eine Abschaltung nicht möglich ist. Der entstehende Lichtbogen zwischen der Schaltzunge und einem festen Anschlussstück des Varistors als Ableitelement kann nicht gelöscht werden.

Dieser lang andauernde Energieeintrag in den überspannungsabieiter kann zum Abbrand der Anschlussteile sowie letztendlich zur Zerstörung des Ableiters und auch zu Folgeschäden in der zu schützenden Anlage führen. In derartigen Fällen ist die Realisierung eines Kurzschlusses des Ableiters sicherer, da die zugeordneten überstromschutzeinrichtungen (Sicherungen) ein vielfach höheres Schaltvermögen besitzen als übliche Abtrennvorrichtungen auf thermischer Basis.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten überspannungsabieiter mit mindestens einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor, sowie mit einer Abtrennvorrichtung anzugeben, wobei einerseits ein thermisch realisierbares Abtrennen des mindestens einen Ableitelements vorgenommen werden kann, jedoch auch die Möglichkeit besteht, bei weiterer energetischer, insbesondere thermischer Belastung den Kurzschlussfall herbeizuführen. Der überspannungs-

ableiter soll hierbei eine einfache und kostengünstige Konstruktion besitzen und dennoch eine hohe Sicherheit für unterschiedliche Anwendungsfälle gewährleisten. Die Abtrennvorrichtung soll selbsttätig und bedarfsgerecht im Fehlerfall den überspannungsabieiter abtrennen bzw. einen gewünschten Kurzschluss herbeiführen, ohne dass vorab Aktivierungsmaßnahmen, wie z. B. ein händischer Eingriff oder dergleichen vorgenommen werden muss.

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

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass im Bewegungsweg des beweglichen Leiterabschnitts zwischen der Schmelzstelle, insbesondere einer Lötstelle, und einem einen Gegenkontakt bildenden leitfähigen Element eine thermisch auslösbare Stoppeinrichtung befindlich ist, welche eine gestaffelte Funktionsweise hinsichtlich Abtrennen und Kurzschließen des jeweiligen Ableitelements realisiert.

Ausgehend vom Stand der Technik bekannter Abtrennvorrichtungen wird diese so gestaltet, dass die Bewegung des beweglichen Anschlussteils, d . h. des Leiterabschnitts, bei einer Auslösung und im überlastfall durch die Stoppeinrichtung vor dem Erreichen der maximalen möglichen Endposition unterbrochen wird .

Der geometrische Abstand vom festen Außenanschluss des Varistors ist für die übliche Abtrennung hinreichend. Liegt ein Fehlerfall vor, bei welchem die Abtrennvorrichtung den Strom nicht sicher unterbrechen kann und ein Lichtbogen zwischen dem festen Anschluss des Varistors und der beweglichen Schaltzunge, d. h. des Leiterabschnitts entsteht oder bestehen bleibt, was einem zusätzlichen Wärmeeintrag entspricht, wird die Stoppwirkung aufgehoben und der bewegliche Leiterabschnitt kann sich in die Endposition bewegen. Diese Endposition besteht aus dem leitfähigen Element, d . h. aus einem potentialbehafteten Gegenkontakt, wodurch der Varistor und die Abtrennvorrichtung kurzgeschlossen werden.

Die Abschaltung des Kurzschlusses und somit die Abtrennung des über- spannungsableiters vom Netz übernimmt in an sich bekannter Weise eine vorgeschaltete überstromschutzeinrichtung, insbesondere eine Sicherung.

Mit der vorstehend beschriebenen Lehre ist eine gestaffelte Funktionsweise der Schutzeinrichtung des überspannungsabieiters möglich, indem zuerst eine übliche Abtrennung des Varistors, welche in zahlreichen Fehlerfällen vollkommen ausreichend ist, realisiert und erst bei Bedarf, nämlich bei einer überschreitung des Schaltvermögens der Abtrennvorrichtung, also in schwerwiegenden Fehlerfällen, der gesamte überspannungsabieiter kurzgeschlossen wird .

Der überspannungsabieiter kann somit auch bei starker überlastung und bei einer möglichen überforderung seiner Abtrennvorrichtung vor mechanischer Zerstörung oder Brandentstehung geschützt werden. Bei solchen Fehlerfällen ist das Ansprechen einer überstromschutzeinrichtung und selbst der Verlust der Netzversorgung gegenüber einer möglicherweise starken Beschädigung von elektrotechnischen Anlagen akzeptabel .

Die Stoppeinrichtung kann wärmeleitend mit dem jeweiligen Ableitelement verbunden sein und aus einem temperatursensiblen Material, wie Lot, Wachs oder Kunststoff bestehen.

Es besteht die Möglichkeit, die Stoppeinrichtung an oder auf dem Leiterabschnitt und/oder dem leitfähigen Element anzuordnen und in diesem Fall aus einem isolierenden Material auszuführen.

Die Stoppeinrichtung kann bei einer Ausführungsform der Erfindung die Form eines Bolzens, eines Kegels, eines Kegelstumpfs, einer Kugel oder einer Pyramide oder einer dergleichen ähnlichen geometrischen Gestalt aufweisen.

Die Stoppeinrichtung kann bei einer Ausführungsform der Erfindung auf dem leitfähigen Element befindlich sein, wobei der Leiterabschnitt einen Anschlag oder eine Führungsöffnung besitzt.

Die Führungsöffnung kann hier einen Durchmesser besitzen, der kleiner als der mittlere Durchmesser des Kegels, Kegelstumpfs oder die Diagonale der Pyramide ist. Mit dem thermisch bedingten Aufschmelzen der Stoppeinrichtung oder eines auf dieser befindlichen überzugs wird die Stoppeinrichtung von der Führungsöffnung aufgenommen, so dass der Leiterabschnitt letztendlich in Kontakt mit dem leitfähigen Element gelangt.

Die Stoppeinrichtung kann auch aus einer Folie oder einer Folienschicht bestehen, die sich z. B. auf dem Leiterabschnitt und/oder dem leitfähigen Element befindet und die bei thermischer Last schmilzt und damit eine leitfähige Verbindung herstellt. Zusätzlich kann die Folie unter mechanischer Vorspannung stehen, so dass im Fall der thermischen Belastung ein schnelles und sicheres Entfernen der Folie möglich wird .

Ergänzend besteht die Möglichkeit, dass der Leiterabschnitt eine thermisch sensible Engstelle oder eine Solltrennstelle aufweist. Im Fall eines sehr starken Lichtbogens schmilzt der Leiterabschnitt an dieser Engstelle oder Solltrennstelle und kann auch unter Umgehung der Stoppeinrichtung sofort und damit schnell eine Verbindung zwischen Leiterabschnitt und leitfähigem Element, d . h. den gewünschten Kurzschluss herstellen.

Auch besteht die Möglichkeit, den Leiterabschnitt aus einem Bimetall auszuführen, um die Bewegung und überwindung der Reststrecke bis zum Kurzschluss sicherzustellen bzw. zu verbessern.

Grundsätzlich kann die Stoppeinrichtung selbst aus einem thermisch sensiblen Material bestehen oder mittels eines derartigen Materials an der jeweiligen Ableiteinrichtung befestigt werden.

Die Stoppeinrichtung und/oder das Befestigungsmaterial für diese Einrichtung weist eine höhere Wärmekapazität oder einen höheren Schmelzpunkt als die Schmelzstelle für die thermische Abtrennvorrichtung, die gemäß dem bekannten Stand der Technik gestaltet ist, auf.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen :

Fig. 1 eine elektrische Verschaltung einer Abtrennvorrichtung und eine mechanische Ausführungsform einer derartigen Abtrennvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer Stoppeinrichtung als bewegungsbegrenzendem Element, das in thermischem Kontakt mit einem Varistor steht;

Fig. 3 eine Ausführungsform der Stoppeinrichtung in Form einer thermisch sensiblen Isolationsfolie, die auf dem leitfähigen Element angeordnet ist;

Fig. 4 eine Ausführungsform der Stoppeinrichtung in Form eines

Isolationskegels, der auf dem leitfähigen Element befindlich ist;

Fig. 5 eine Lösung ähnlich derjenigen nach Fig. 1, jedoch mit zusätzlicher Engstelle oder Solltrennstelle im beweglichen Leiterabschnitt für den Fall bei extremen überlastungen und

Fig. 6 eine Ausführungsform mit einem beweglichen Leiterabschnitt, der zusätzlich eine Bimetallfunktion zur Bewegungsunterstützung besitzt.

In der Fig. 1, die eine Abtrennvorrichtung des bekannten Standes der Technik zeigt, ist ein Varistor 1 in Reihe mit einer Abtrennvorrichtung 2 geschaltet.

Die Abtrennvorrichtung 2 besteht aus einem beweglichen Anschlussstück oder einem beweglichen Leiterabschnitt 3. Der bewegliche Leiterabschnitt 3 umfasst eine Engstelle 4 und eine Schmelzlotverbindung 5 hin zu einem Anschlusskontakt 6. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein Varistoranschluss gekennzeichnet.

Ein Kraftvektor F wirkt auf den beweglichen Leiterabschnitt 3 ein. Erreicht die Temperatur des Varistors 1 im Bereich seines Anschlusses 6 die Temperatur, die der Schmelztemperatur des Lotes an der Lotstelle 5 entspricht, dann bewegt sich der Leiterabschnitt 3 vom Anschluss 6 weg und unterbricht den Stromfluss durch den Varistor 1, was der gestrichelten Stellung des Schalters nach Fig . 1, linker Teil, entspricht.

Die Fig . 2 zeigt ein Beispiel einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lehre mit einer Stoppeinrichtung 9, die sich im Bewegungsweg zwischen dem Leiterabschnitt 3 und einem leitfähigen Element 10 befindet. Das leitfähige Element 10 ist elektrisch mit dem Gegenkontakt 7.1 des Varistors 1 verbunden.

Die Stoppeinrichtung 9 kann bei einer Ausführungsvariante aus einem Blockierstift bestehen, der mit einem temperatursensiblen Material an der Oberfläche des Varistors 1 befestigt ist.

Die Bildfolge von links nach rechts gemäß den Fig. 2 bis 6 zeigt zum einen die Position im Normalzustand des überspannungsabieiters, die Position bei geöffneter Abtrennvorrichtung (ATV) und letztendlich die Position im Kurzschlussfall .

Wird der Varistor 1 thermisch überlastet, öffnet sich zunächst die Schmelzoder Lotstelle 5 und es findet eine Bewegung des beweglichen Leiterabschnitts 3 bis hin zum Inanschlagkommen mit der Stoppeinrichtung 9 unter Nutzung der Kraft F statt.

Wie bereits erläutert, kann die Stoppeinrichtung einerseits selbst aus einem temperatursensiblen Material bestehen, z. B. als Folie aus niedrigschmelzendem Kunststoff ausgeführt oder aber als kegelförmiger Stopper aus einem niedrigschmelzenden Kunststoff oder Wachs ausgebildet sein. Andererseits kann ein beliebiges Element mit geringer Wärmekapazität, welches durch ein temperatursensibles Material befestigt wurde, genutzt werden. Hierbei sind ausreichende Trennstrecken vom beweglichen Teil der Abtrennvorrichtung einerseits zum festen Varistorkontakt 6 und andererseits auch zum

leitfähigen Element 10 (Kontaktstück), welches mit Gegenpotential behaftet ist, erforderlich.

In der Mehrzahl aller Fehlerfälle verhält sich die Abtrennvorrichtung in bekannter Weise. Die Lotverbindung wird hier wie erläutert zwischen dem beweglichen Leiterabschnitt und dem festen Varistoranschluss durch Schmelzen geöffnet, und zwar infolge der Erwärmung des Varistors 1. Dabei bewegt sich der Leiterabschnitt 3 infolge der Federkraft F bis zur Stoppeinrichtung 9 unter Herstellung einer sicheren Trennstelle.

Die Abtrennvorrichtung wird bezüglich ihres Schaltvermögens nun nicht überlastet. Die Realisierung eines Kurzschlusses bzw. die weitere Bewegung der Schaltzunge ist nicht nötig. In diesem Fall ist ein reines Fail-Open- Verhalten des Varistors ausreichend .

Wenn aber das Schaltvermögen der Abtrennvorrichtung nicht ausreicht, um einen entstandenen Lichtbogen sicher zu löschen, sind weitere Maßnahmen notwendig. In diesem Fall geht das Verhalten des Varistors selbsttätig von einem Fail-Open- in ein Fail-Short-Verhalten über.

Dies wird dadurch realisiert, dass eine weitere Erwärmung des gesamten Ableiters infolge des Stromflusses und/oder der Wirkungen des Lichtbogens genutzt wird, um die bisher gestoppte Bewegung des Leiterabschnitts freizugeben, zu beseitigen oder zu umgehen.

Es sei angemerkt, dass ergänzend zur Stoppfunktion auch die Aufbringung einer zusätzlichen Kraftwirkung auf den Leiterabschnitt möglich ist. Dies kann durch ein zusätzliches Federsystem mit einer anderen Weg-Zeit- Kennlinie erfolgen oder aber auch durch eine Bimetallfunktion des Leiterabschnitts (siehe Fig . 6) selbst, wodurch die Stoppfunktion im überlastfall schneller aufgehoben werden kann.

Durch ein ergänzendes System kann einerseits der Bewegungsbereich des Leiterabschnitts verlängert werden und andererseits kann die Kraftwirkung auf die erfindungsgemäße Stoppeinrichtung oder eine isolierende Zwischenlage bzw. Folie erhöht werden. Das zusätzliche Kraftsystem kann alternativ

zur Bewegung des Leiterabschnitts auch zur Bewegung der Stoppeinrichtung oder der Folie genutzt werden (nicht gezeigt). Hierbei wird erneut nur der andauernde Stromfluss mit entsprechender Erwärmung genutzt.

Wenn, wie in der Fig. 2 gezeigt, die Stoppeinrichtung direkt thermisch mittels eines temperatursensiblen Materials wie Lot oder Wachs mit dem Varistor 1 verbunden wird, ist eine Abstimmung zwischen dem thermischen Verhalten der Abtrennvorrichtung und der Stoppeinrichtung 9 notwendig .

Die Staffelung kann nun so ausgeführt werden, dass das thermisch sensible Material der Abtrennvorrichtung (Schmelzstelle 5) eine geringere Wärmekapazität und/oder eine niedrigere Schmelztemperatur als diejenige der Stoppeinrichtung 9 aufweist.

Bei einer ersten Temperatur öffnet demnach zunächst die Abtrennvorrichtung. Bei einer weiteren Erhöhung auf eine Temperatur, die größer als die erste Temperatur ist, schmilzt dann das temperatursensible Material, welches die Stoppeinrichtung 9 fixiert. Die Stoppeinrichtung verliert dann ihre mechanische Verbindung zum Varistor und gibt den Weg zur weiteren Ausführung der Bewegung des Leiterabschnitts frei.

Die für das Schmelzen der Verbindung zwischen der Stoppeinrichtung 9 und dem Varistor 1 notwendige Energie kann einerseits durch eine weitere Aufheizung des Varistors entstehen, aber auch durch den Lichtbogen, welcher durch das öffnen zwischen dem Varistoranschluss 6 und dem beweglichen Leiterabschnitt 3 entstanden ist.

Wenn die Wärme ausreicht, um die Stoppeinrichtung 9 zu lösen, kann die Abtrennvorrichtung aufgrund der Federkraft F bis zum gegenpoligen Kontaktstück 10 (leitfähigem Element) gelangen und dieses kontaktieren. Durch den dann entstehenden Kurzschluss wird der Lichtbogen gelöscht und die vorgeordnete überstromschutzeinrichtung kann den Fehlerstrom sicher abschalten.

Gemäß Fig . 3 kann das gestaffelte Verhalten der Abtrennvorrichtung nicht nur über eine Stoppeinrichtung realisiert werden, sondern auch über eine

isolierende Folie 11, die sich direkt auf dem leitfähigen Element 10 befindet. Durch die Kraft der Feder wird dann die Abtrennvorrichtung bzw. der Leiterabschnitt 3 bis zum gegenpoligen Kontaktstück, d . h. dem leitfähigen Element 10 bewegt.

Die darauf befindliche Folie 11 sichert eine ausreichende Isolation. Bei weiterem Energieeintrag schmilzt die Folie und gibt das leitfähige Element 10 frei, so dass der gewünschte Kurzschluss entstehen kann. Dieser Energieeintrag kann entweder weiterhin durch den Varistor oder durch einen Lichtbogen zugeführt werden. Die Beseitigung der Isolationsfolie kann auch durch Hilfsmittel, wie z. B. schmelzende Wachse, Bimetalle oder ähnliches, welche ein Wegziehen oder ein Wegschieben der Folie unterstützen, beschleunigt werden. Auch kann die Folie selbst mit Hilfe einer Federkraft vorgespannt werden.

Fig . 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein geringerer Energieeintrag ausreichend ist, um die Bewegung des Leiterabschnitts 3 freizugeben. Hierfür ist ein Isolationskegel 12 auf dem leitfähigen Element 10 befindlich.

Wenn im Leiterabschnitt 3 eine öffnung zur teilweisen Aufnahme des Isolationskegels 12, insbesondere dessen Spitze, vorgesehen ist, besteht die zusätzliche Möglichkeit einer Führung des beweglichen Leiterabschnitts 3. Wenn sich die Schmelzstelle 5 öffnet, dann trifft der Leiterabschnitt 3 zunächst auf die Spitze des Isolationskegels 12. Wenn keine sichere Trennstelle hergestellt werden konnte und ein weiterer Energieeintrag stattfindet, schmilzt der Isolationskegel 12 oder eine auf ihm angeordnete temperatursensible Oberflächenbeschichtung . Damit verringert sich der Durchmesser des Isolationskegels 12 und durch die vorerwähnte öffnung kann das Restvolumen des Isolationskegels 12 hindurchtreten, wobei letztendlich wiederum ein Kurzschluss zwischen dem Leiterabschnitt 3 und dem leitfähigen Element 10 herstellbar ist.

Mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 5 soll beispielhaft die Nutzung des Effekts eines Lichtbogenabbrands bezogen auf den Leiterabschnitt 3 erläutert werden.

Wenn im Fehlerfall die Abtrennvorrichtung öffnet und aufgrund eines großen Fehlerstroms ein deutlicher Lichtbogenabbrand stattfindet, kann das leitfähige Element 10 auch so ausgeführt sein, dass der restliche, noch nicht vom Lichtbogen abgebrannte Teil des Leiterabschnitts 3 direkt einen Kurzschluss bildet.

Wenn also der Abtrennstreifen des Leiterabschnitts 3 deutlich durch den Lichtbogen abgebrannt ist, wird er gleich und unmittelbar an der Stoppeinrichtung 9 vorbei bewegt, um sofort einen Kurzschluss mit dem leitfähigen Element 10 zu bilden und den Lichtbogen zu löschen.

Selbstverständlich kann auch hier der Leiterabschnitt 3 mit weiteren funktionellen Hilfsmitteln versehen sein, welche eine analoge Funktion erlauben. Der Leiterabschnitt 3 weist hier eine stromsensible oder thermisch sensible Engstelle 4 auf, welche bei einer weiteren Erwärmung infolge des Stromflusses, des Lichtbogens und so weiter eine definierte Auftrennung des Leiterabschnitts 3 ermöglicht, um mit dem verbleibenden Abschnitt den Kurzschluss zu realisieren.

Die Abtrennvorrichtung respektive der Leiterabschnitt 3, aber auch die Stoppeinrichtung kann über eine Bimetallfunktion verfügen, welche einerseits die Aufhebung der Stoppfunktion erlaubt und andererseits die Bewegung des Leiterabschnitts unterstützt. Ebenfalls kann auf den Leiterabschnitt eine weitere Kraft schlagartig ausgeübt werden, um die Wirkung der Stoppeinrichtung zu überwinden. Dies kann z. B. über eine vorgespannte Feder erfolgen, deren Kraft erst bei weiterer Erwärmung des Varistors oder Erwärmung in bestimmten Bereichen des Ableiters oder der Zuführungen freigegeben wird .

Bei dem in Fig . 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die funktionale Stoppfunktion durch Erreichen der Endposition der Feder 13 bestimmt. Bei einer weiteren Erwärmung im überlastfall wird der Leiterabschnitt 3 aufgrund der Bimetalleigenschaften bis zum potentialbehafteten Gegenkontakt (leitfähigem Element 10) weiter ausgelenkt und bildet somit den Kurzschluss.

Der Kurzschlusspfad kann auch eine vom Abtrennarm unabhängige Aktivierung besitzen und zusätzlich entstehende Wärme im Bereich der Abtrennvorrichtung nutzen. Hier wäre als beispielhafte Ausführungsform eine Befestigung eines Haltedrahts an der Stoppeinrichtung 9 möglich.

Aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass die Abschaltcharakteristik der Abtrennvorrichtung in Abhängigkeit von der Fehlerintensität variiert. Bei einem ersten Fehlerfall findet eine öffnungsfunktion bis zu einer ersten Position statt. Nur bei einem weiteren Energieeintrag wird dann der bewegliche Leiterabschnitt in eine zweite Position überführt, wodurch ein Kurzschluss des Ableiters realisierbar ist.

Der zusätzliche Energieeintrag kann durch weitere Erwärmung des Varistors direkt und/oder durch einen entstehenden Lichtbogen eingebracht werden.

Im Fehlerfall mit einem deutlichen Lichtbogenabbrand kann der Leiterabschnitt 3 sofort mit dem leitfähigen Element 12 in Kurzschluss gehen, wobei hierfür eine Engstelle oder Solltrennstelle im oder am Leiterabschnitt vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

1 Varistor

2 thermische Abtrennvorrichtung (ATV)

3 Leiterabschnitt bzw. Abtrennstreifen oder Schaltzunge

4 Engstelle

5 Schmelzstelle / Lotstelle

6 Varistoranschluss

7 Varistoranschluss 7.1 Außenanschluss

8 Verbindung zwischen Leiterabschnitt 3 und Varistoranschluss 7

9 Stoppeinrichtung

10 leitfähiges Element / Gegenkontakt

11 Isolationsfolie

12 Isolationskegel

13 Feder