DE3541440A1 - Overvoltage protection cage for a housing lead-in of a high-voltage cable - Google Patents
Overvoltage protection cage for a housing lead-in of a high-voltage cableInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Überspannungs-Schutzkorb zu einer Gehäuseeinführung eines Hochspannungskabels, der von mindestens drei Kupferschienen gebildet wird, die im wesentlichen senkrecht zur Gehäuse-Grundplatte verlaufen und an ihren Enden in Winkelstücke zur Verbindung mit dem Gehäuse bzw. dem Aufteilrohr des Kabels übergehen.The invention relates to an overvoltage protective cage Housing entry of a high-voltage cable of at least three copper bars are formed, which are essentially run perpendicular to the housing base plate and at its ends in elbows for connection to the housing or the distribution tube of the cable.
Um in Druckkabelanlagen zum einen Mantellängsströme zu unterdrücken und zum anderen den Betreibern die Möglichkeit zu geben, die Druckrohre kathodisch gegen Korrosion zu schützen, wird der Aufteilkopf einer Anlage isoliert aufgeteilt und wird in jedes, ein Druckkabel umgebendes, Aufteilrohr aus Kupfer unterhalb der Endverschluß-Grundplatte ein Isolierstück als Trennstelle eingebaut. Die isolierte Aufstellung einer drei Kabel führenden Druckkabel-Endverschlußanlage ist beispielsweise in DE-GM 68 10 534 dargestellt.To suppress longitudinal sheath currents in pressure cable systems and secondly to give the operators the opportunity The cathode will protect the pressure pipes against corrosion Dividing head of a system is divided in isolation and is divided into each a pressure cable surrounding copper distribution pipe below the End closure base plate an insulating piece installed as a separation point. The isolated installation of a three-wire cable Pressure cable termination system is for example in DE-GM 68 10 534.
Da insbesondere in SF6-isolierte Hochspannungs-Schaltanlagen bei Leistungsschalter- oder Trennerbewegungen Transientvorgänge mit steilen Wellenfronten angeregt werden, die erhebliche transiente Überspannungen über den Trennstellen zur Folge haben können, werden, um Überschlagsgefährdungen zu vermeiden, parallel zu den Isolierstücken Schutzfunkenstrecken eingebaut. Unterhalb der Isolierstücke sind bei vielen Druckkabelanlagen Umbauwandler 5 montiert, die über Hilfsleitungen an elektronische Netzschutzanlagen angeschlossen sind.Since, especially in SF 6 -insulated high-voltage switchgear, circuit breaker or isolator movements stimulate transient processes with steep wave fronts, which can result in considerable transient overvoltages across the isolating points, protective spark gaps are installed in parallel to the isolating pieces to avoid flashover hazards. In many pressure cable systems, conversion transformers 5 are mounted below the insulating pieces, which are connected to electronic network protection systems via auxiliary lines.
In einigen Anlagen sind die Trennstellen durch aus vier Kupferschienen bestehende "Körbe" von dem Betreiber überbrückt worden, um solche Störungen der elektronischen Netzschutzanlagen zu vermeiden, die auf das Ansprechen der Schutzfunkenstrecken zurückgeführt werden. Damit nimmt der Betreiber Mantellängsströme und den Verzicht auf einen aktiven (kathodischen) Korrosionsschutz der Druckrohre in Kauf.In some systems, the disconnection points are made up of four copper bars existing "baskets" have been bridged by the operator, to such faults in electronic network protection systems to avoid responding to the protective spark gaps to be led back. The operator thus takes longitudinal sheath currents and no active (cathodic) corrosion protection the pressure pipes in purchase.
Da bei den Versorgungsunternehmen Gasrohrleitungen zunehmend kathodisch geschützt betrieben werden, und diese vielfach parallel zu Druckkabelanlagen verlaufen, soll nunmehr auch der kathodische Korrosionsschutz der Druckrohre der Kabel eingeführt werden. Näheres ist in der AfK-Empfehlung Nr. 8, März 1983 (Arbeitsgemeinschaft DVGW/VDE für Korrosionsfragen-Empfehlung "Kathodischer Korrosionsschutz für Stahlrohre von Hochspannungskabeln") angegeben. Dazu müssen aber die galvanischen Verbindungen zwischen den Kabel-Aufteilrohren und den geerdeten Endverschluß- Grundplatten (die "Körbe") unterbrochen werden.Since gas pipelines are increasingly cathodic in the utilities are operated in a protected manner, and often in parallel to cathode cable systems Corrosion protection of the pressure pipes of the cables are introduced. Further details can be found in AfK Recommendation No. 8, March 1983 (Arbeitsgemeinschaft DVGW / VDE for corrosion issues recommendation "Cathodic Corrosion protection for steel pipes of high voltage cables ") specified. To do this, however, the galvanic connections between the cable dividing pipes and the earthed termination Base plates (the "baskets") are interrupted.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, anstelle der Schutzeinrichtung "Funkenstrecke" eine alternative Schutzeinrichtung zu entwickeln, mit welcher einerseits Mantellängsströme weitgehend unterdrückt und die Zellen für den kathodischen Korrosionsschutz funktionstüchtig gehalten werden, andererseits die Trennstellen vor Überschlägen geschützt und Schädigungen elektronischer Netzschutzanlagen vermieden werden.The invention is therefore based on the object instead of Protective device "spark gap" an alternative protective device to develop with which, on the one hand, longitudinal sheath currents largely suppressed and the cells for cathodic corrosion protection be kept functional, on the other hand the Separation points protected from flashovers and damage electronic Network protection systems can be avoided.
Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Überspannungs- Schutzkorb durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 angegeben. Sie besteht im wesentlichen darin, daß jede Kupferschiene des Korbs eine stufenförmige Unterbrechung hat, die durch einen plattenförmigen Metalloxid-Varistor, dessen Elektroden durch Metallplatten flächig kontaktiert sind, überbrückt wird. Die spannungsabhängigen Widerstände, insbesondere Metalloxid- Varistoren, sorgen gegenüber Funkenstrecken oder Ventilableitern insbesondere für einen kontinuierlichen Abbau transienter Überspannungen, wobei auch die Ansprechverzögerung gegenüber Spannungswellen mit steilen Wellenfronten vermieden wird. Zudem ergibt die flächige Kontaktierung der Varistorelektroden gegenüber der üblichen draht- oder bandförmigen Kontaktierung weniger Reflexionen und weniger Laufzeitverluste der Wanderwellen und damit geringere transiente Überspannungen.The solution to this problem is with a generic overvoltage Protection cage by the characterizing features of the claim 1 specified. It essentially consists in the fact that each copper bar of the basket has a step-like interruption that through a plate-shaped metal oxide varistor, whose electrodes are contacted by metal plates, is bridged. The voltage-dependent resistors, especially metal oxide Varistors, provide spark gaps or valve arresters especially for continuous degradation transient Surges, with the response delay also compared Stress waves with steep wave fronts are avoided. In addition results in the surface contacting of the varistor electrodes compared to the usual wire or band-shaped contact less reflections and less travel time losses of the traveling waves and thus lower transient overvoltages.
Weitere Ausbildungen des erfindungsgemäßen Überspannungs-Schutzkorbs sind in den Unteransprüchen angegeben, von denen die Ansprüche 2 und 3 eine Varistorbrücke mit einem von einer Dichtungsmasse umschlossenen Varistor, 4 eine Varistorbrücke mit einem in einem Gehäuse eingekapselten Varistor, und 5 die Kupferschienen des Korbs betreffen.Further designs of the surge protection cage according to the invention are specified in the subclaims, of which the claims 2 and 3 a varistor bridge with one of a sealant enclosed varistor, 4 a varistor bridge with an encapsulated varistor, and 5 the Concern copper bars of the basket.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den konstruktiv einfach gestalteten Einbau von Varistoren in die Körbe es möglich ist, zum einen die Druckrohre kathodisch zu schützen und zum anderen die Trennstellen vor Überschlägen zu schützen sowie Schädigungen elektronischer Netzschutzanlagen zu vermeiden. Durch den flächigen Einbau der Varistoren in die Körbe treten zu Beginn eines Transientvorgangs merklich niedrigere Scheitelwerte der Spannung an den Trennstellen auf, und im weiteren Ablauf des Transientvorgangs sorgen die Varistoren für einen wesentlich rascheren Abbau der transienten Überspannungen.The advantages achieved with the invention are in particular in that by the structurally simple installation of Varistors in the baskets it is possible, on the one hand, the pressure pipes to protect cathodically and on the other hand the separation points against flashovers to protect and damage electronic network protection systems to avoid. Due to the flat installation of the varistors enter the baskets at the beginning of a transient process noticeably lower peak values of the voltage at the separation points on, and in the further course of the transient process the Varistors for a much faster breakdown of the transients Surges.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenTwo embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below. Show it
Fig. 1 im Längsschnitt die Gehäuseeinführung eines Hochspannungskabels, genauer die Trennstelle eines Aufteilrohres eines Druckkabels, die durch einen Überspannungs-Schutzkorb mit Metalloxid- Varistoren überbrückt ist, Fig. 1 in longitudinal section the housing introduction of a high voltage cable, more precisely the point of separation of a Aufteilrohres of a pressure cable which is bridged by a surge protection cage with metal oxide varistors,
Fig. 2 im Längsschnitt die Varistorbrücke in einer Korbschiene mit einem von einer Dichtungsmasse umschlossenen Varistor, Fig. 2 in longitudinal section the Varistorbrücke in a basket with a rail enclosed by a sealing compound varistor,
Fig. 3 in Schrägansicht einen plattenförmigen Metalloxid-Varistor und Fig. 3 in an oblique view a plate-shaped metal oxide varistor and
Fig. 4 im Längsschnitt die Varistorbrücke mit einem eingekapselten Varistor. Fig. 4 in longitudinal section the varistor bridge with an encapsulated varistor.
-
Bezeichnet sind mit
1 Kabeleinführungsteil einer SF6-isolierten Schaltanlage
2 Endverschluß-Grundplatte (Gehäuse-Grundplatte)
3 Isolierstück als Trennstelle zwischen Aufteilrohr und Anlagengehäuse
4 Aufteilrohr des Kabels aus Kupfer
5 Umbauwandler
6 Überspannungs-Schutzkorb
61 Kupferschienen des Korbs
62 Winkel an den Schienenenden
63 Metalloxid-Varistor (ZnO-Varistor)
64 Kupferplatten
65 Schraubverbindungen
66 Isolierstücke
67 Abdichtung aus Silikonmasse
7 Metalloxid-Varistor im Gehäuse
71 gesinterte Metalloxid-Platte
72 Elektroden des Varistors
73 Gehäuse-Zylinderwand aus Porzellan oder Gießharz
74 Gehäuse-Stirnwände aus Metall
75 Stehbolzen einer Stirnwand.Are labeled with 1 cable entry part of an SF 6 -insulated switchgear
2 end closure base plate (housing base plate)
3 Isolating piece as a separation point between the distribution pipe and the system housing
4 Copper splitting tube
5 conversion transformers
6 Surge protection cage
61 copper bars of the basket
62 angles at the rail ends
63 metal oxide varistor (ZnO varistor)
64 copper plates
65 screw connections
66 insulating pieces
67 Sealing made of silicone compound
7 metal oxide varistor in the housing
71 sintered metal oxide plate
72 electrodes of the varistor
73 Housing cylinder wall made of porcelain or cast resin
74 Housing end walls made of metal
75 studs on one end wall.
Die Fig. 1 zeigt oben den Kabeleinführungsteil 1 einer SF6- isolierten Schaltanlage, wobei der Isolator des Kabelendverschlusses von der Gehäusewand der Anlage mit Abstand umgeben ist. Der Kabelendverschluß ist über die Endverschluß-Grundplatte 2, welche geerdet ist, am Anlagengehäuse befestigt. Das von dem Aufteilrohr 4 aus Kupfer umgebene Druckkabel ist von unten über den Kabelendverschluß in das Schaltanlagengehäuse eingeführt. Zur galvanischen Trennung des Aufteilrohres 4 von der Grundplatte 2 ist zwischen beide das Isolierstück 3 eingebaut. Unterhalb des Isolierstückes ist der Umbauwandler 5 montiert, von dem aus eine Leitung zu einer elektronischen Netzschutzanlage geführt ist. Figs. 1 shows above the cable insertion portion 1 of an SF 6 - insulated switchgear, the insulator of the cable termination is surrounded by the housing wall of the plant with distance. The cable end closure is fastened to the system housing via the end closure base plate 2 , which is grounded. The pressure cable surrounded by the distribution tube 4 made of copper is inserted from below through the cable end closure into the switchgear housing. For the galvanic separation of the distribution tube 4 from the base plate 2 , the insulating piece 3 is installed between the two. The conversion transformer 5 is mounted below the insulating piece, from which a line leads to an electronic network protection system.
Das Isolierstück 3 und der Umbauwandler 5 sind von dem Überspannungs- Schutzkorb 6 überbrückt, der von vier rechtwinklig zueinander stehenden Kupferschienen 61 gebildet wird, die senkrecht zur Endverschluß-Grundplatte 2 (und damit der Gehäuse- Grundplatte) verlaufen und an ihren Enden in Winkelstücke übergehen, die einerseits mit der Grundplatte 2 und anderseits mit dem Aufteilrohr 4 des Kabels verbunden sind.The insulating piece 3 and the conversion transformer 5 are bridged by the overvoltage protection cage 6 , which is formed by four copper rails 61 which are at right angles to one another and run perpendicular to the end closure base plate 2 (and thus the housing base plate) and merge into elbows at their ends , which are connected on the one hand to the base plate 2 and on the other hand to the distribution tube 4 of the cable.
Wie Fig. 2 und 4 zeigen, hat jede Kupferschiene 61 eine stufenförmige Unterbrechung, die durch einen plattenförmigen spannungsabhängigen Widerstand 63, vorzugsweise durch einen Metalloxid- Varistor, überbrückt wird. Hierbei stehen sich die beiden Schienenenden auf die 1- bis 3-fache Länge des Varistors gegenüber, der Varistor ist - mit durch die beiden Metallplatten 64 oder 74 verstärkten Elektroden - dazwischen angeordnet, und jedes Schienenende ist mit einer oder zwei Schraubverbindungen 65 mit den Platten des Varistorgehäuses bzw. dem anderen Schienenende verschraubt. Es werden solche Varistoren eingesetzt, die einerseits bei den Aufteilrohr-Spannungen des quasistationären Netzbetriebs so hochohmig sind, daß der kathodische Korrosionsschutz gewährleistet ist, und die anderseits bei transienten Überspannungen hinreichend niederohmig werden. Zudem müssen sie ein ausreichendes Energieabsorptionsvermögen haben. Die vorteilhaftesten Eigenschaften haben Metalloxid-(ZnO-) Varistoren. Die Fig. 3 zeigt einen plattenförmigen, viereckigen Metalloxid-Varistor 63, dessen Platte 71 aus gesinterten Zinkoxidkörnern mit Beimengungen anderer Metalloxide besteht, und die auf beiden Seiten mit ebenfalls plattenförmigen Elektroden 72 versehen ist. As shown in Fig. 2 and 4 show, each copper bar 61 has a step-shaped interruption which is preferably bridged by a plate-shaped voltage-dependent resistor 63, by a metal oxide varistor. Here, the two rail ends face each other by 1 to 3 times the length of the varistor, the varistor is arranged therebetween - with electrodes reinforced by the two metal plates 64 or 74 - and each rail end is connected to the plates by one or two screw connections 65 the varistor housing or the other rail end. Such varistors are used which, on the one hand, are so high-resistance at the distribution tube voltages of the quasi-stationary network operation that cathodic protection against corrosion is guaranteed, and on the other hand become sufficiently low-resistance in the case of transient overvoltages. In addition, they must have sufficient energy absorption capacity. Metal oxide (ZnO) varistors have the most advantageous properties. Fig. 3 shows a plate-shaped, rectangular metal oxide varistor 63, the plate 71 consists of sintered zinc oxide grains with admixtures of other metal oxides, and which is provided on both sides also with plate-shaped electrodes 72.
Die Fig. 2 zeigt eine Varistorbrücke mit einem von einer Dichtungsmasse 67 umschlossenen Varistor 63. Dabei sind die beiden Elektroden 72 der Metalloxid-Platte 71 des Varistors durch Kupferplatten 64 flächig kontaktiert und verstärkt, die Schmalseiten des Varistors sind von der Abdichtung 67 aus Silikonmasse umschlossen, und jedes Schienenende ist mit dem anderen Schienenende durch zwei Schraubverbindungen 65 verschraubt. Diese sind neben zwei der Schmalseiten des Varistors, gegenüber den Kupferschienen 61 durch Isolierstücke 66 isoliert, angeordnet. Die Kupferplatten 64 überragen den Varistor 63 seitlich um etwa 10%, und sie haben abgeschrägte Kanten, zwischen denen die Dichtungsmasse 67 eingebracht ist. Fig. 2 shows a Varistorbrücke with a space enclosed by a sealant 67 varistor 63rd The two electrodes 72 of the metal oxide plate 71 of the varistor are contacted and reinforced by copper plates 64 , the narrow sides of the varistor are enclosed by the seal 67 made of silicone compound, and each rail end is screwed to the other rail end by two screw connections 65 . These are arranged next to two of the narrow sides of the varistor, insulated from the copper bars 61 by insulating pieces 66 . The copper plates 64 laterally protrude the varistor 63 by about 10% and they have bevelled edges between which the sealing compound 67 is introduced.
Die Fig. 4 zeigt dagegen eine Varistorbrücke mit einem in einem zylindrischen Gehäuse eingekapselten Varistor 7. Dabei sind die beiden Elektroden des Varistors mit den beiden metallenen Gehäuse- Stirnwänden 74 flächig kontaktiert, die Schmalseiten des Varistors sind von der Gehäuse-Zylinderwand 73 aus Porzellan oder Gießharz umgeben, und jede Gehäuse-Stirnwand 74 ist an dem gegenüberliegenden Ende der Kupferschiene 61 mittels eines Stehbolzens 75 angeschraubt.In contrast, Fig. 4 shows a Varistorbrücke with an encapsulated in a cylindrical housing varistor. 7 The two electrodes of the varistor are in surface contact with the two metal housing end walls 74 , the narrow sides of the varistor are surrounded by the housing cylinder wall 73 made of porcelain or cast resin, and each housing end wall 74 is on the opposite end of the copper bar 61 by means of of a stud 75 screwed.
Schließlich einige Bemerkungen zu dem aus den Kupferschienen 61 gebildeten Überspannungs-Schutzkorb 6:Finally, a few comments on the surge protective cage 6 formed from the copper bars 61 :
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Schutzkorbs haben Berechnung und Versuch ergeben, daß der Scheitelwert der Spannung an der Trennstelle 3 mit zunehmender Anzahl der Kupferschienen abnimmt. Dies beruht darauf, daß hierbei der resultierende Wellenwiderstand des Korbes abnimmt. Bevorzugt bildet man den Korb aus vier Kupferschienen mit eingebauten Varistoren aus.When using the protective cage according to the invention, calculation and experiment have shown that the peak value of the voltage at the separation point 3 decreases with an increasing number of copper bars. This is due to the fact that the resulting wave impedance of the basket decreases. The basket is preferably formed from four copper bars with built-in varistors.
Es hat sich weiter ergeben, daß Körbe aus 0,5 m langen Schienen kleinere Scheitelwerte der Spannungan der Trennstellehaben, als 2 m lange Körbe, und daß eine möglichst kleine Korblänge anzustreben ist. Ein praktisch erreichbarer und bevorzugter Wert ist 0,5 m.It has also emerged that baskets consist of 0.5 m long rails have smaller peak values of the voltage at the separation point, than 2 m long baskets, and that the smallest possible basket length is to be aimed for. A practically achievable and preferred value is 0.5 m.
Und schließlich hat sich ergeben, daß der Einbauort der Varistoren innerhalb der Korbschienen 61 praktisch keine Bedeutung hat.And finally it turned out that the installation location of the varistors within the basket rails 61 has practically no meaning.
Claims (5)
- die beiden Schienenenden sich auf die 1- bis 3-fache Länge des Varistors gegenüberstehen,
- der Varistor mit durch Metallplatten (64, 74) verstärkten Elektroden dazwischen angeordnet ist, und
- jedes Schienenende mit einer oder zwei Schraubverbindungen (65) mit den Platten des Varistorgehäuses bzw. dem anderen Schienenende verschraubt ist.1. Overvoltage protective cage for a housing entry of a high-voltage cable, which is formed by at least three copper bars ( 61 ) which run essentially perpendicular to the housing base plate and at their ends in angle pieces ( 62 ) for connection to the housing or the distribution pipe of the Pass over cable, characterized in that each copper bar ( 61 ) has a step-shaped interruption, which is bridged by a plate-shaped voltage-dependent resistor ( 63 ), preferably by a metal oxide varistor, whereby
the two rail ends face each other by 1 to 3 times the length of the varistor,
- The varistor with electrodes reinforced by metal plates ( 64, 74 ) is arranged in between, and
- Each rail end is screwed to the plates of the varistor housing or the other rail end with one or two screw connections ( 65 ).
- die beiden Elektroden (72) der Metalloxid-Platte (71) des Varistors durch Kupferplatten (64) flächig kontaktiert und verstärkt sind,
- die Schmalseiten des Varistors von der Abdichtung (67) aus Silikonmasse umschlossen sind, und
- jedes Schienenende mit dem anderen Schienenende durch zwei Schraubverbindungen (65) verschraubt ist, die neben zwei der Schmalseiten des Varistors, gegenüber den Kupferschienen (61) durch Isolierstücke (66) isoliert, angeordnet sind.2. Overvoltage protection cage according to claim 1, characterized in that with a varistor ( 63 ) enclosed by a sealing compound ( 67 )
- The two electrodes ( 72 ) of the metal oxide plate ( 71 ) of the varistor are contacted and reinforced flat by copper plates ( 64 ),
- The narrow sides of the varistor are enclosed by the seal ( 67 ) made of silicone compound, and
- Each rail end is screwed to the other rail end by two screw connections ( 65 ) which are arranged next to two of the narrow sides of the varistor, insulated from the copper rails ( 61 ) by insulating pieces ( 66 ).
- die beiden Elektroden des Varistors mit den beiden metallenen Gehäuse-Stirnwänden (74) flächig kontaktiert sind,
- die Schmalseiten des Varistors von der Gehäuse-Zylinderwand (73) aus Porzellan oder Gießharz umgeben sind, und
- jede Gehäuse-Stirnwand (74) an dem gegenüberliegenden Ende der Kupferschiene (61) mittels eines Stehbolzens (75) angeschraubt ist.4. Overvoltage protection cage according to claim 1, characterized in that in a varistor encapsulated in a cylindrical housing ( 7 )
- The two electrodes of the varistor are in flat contact with the two metal housing end walls ( 74 ),
- The narrow sides of the varistor are surrounded by the housing cylinder wall ( 73 ) made of porcelain or cast resin, and
- Each housing end wall ( 74 ) is screwed onto the opposite end of the copper bar ( 61 ) by means of a stud bolt ( 75 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19853541440 DE3541440A1 (en) | 1985-11-23 | 1985-11-23 | Overvoltage protection cage for a housing lead-in of a high-voltage cable |
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DE3541440A1 true DE3541440A1 (en) | 1987-05-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FELTEN & GUILLEAUME ENERGIETECHNIK AG, 5000 KOELN, |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: FELTEN & GUILLEAUME AG, 51063 KOELN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |