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WO2008049777A1 - Abtrennanordnung und verfahren zum betätigen einer abtrennanordnung - Google Patents

Abtrennanordnung und verfahren zum betätigen einer abtrennanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2008049777A1
WO2008049777A1 PCT/EP2007/061134 EP2007061134W WO2008049777A1 WO 2008049777 A1 WO2008049777 A1 WO 2008049777A1 EP 2007061134 W EP2007061134 W EP 2007061134W WO 2008049777 A1 WO2008049777 A1 WO 2008049777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
cover
gas generator
arc
gas
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/061134
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kruska
Kai Steinfeld
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to BRPI0718187A priority Critical patent/BRPI0718187B1/pt
Priority to CA2667441A priority patent/CA2667441C/en
Priority to CN2007800399448A priority patent/CN101529676B/zh
Priority to MX2009004273A priority patent/MX2009004273A/es
Priority to US12/447,327 priority patent/US8199452B2/en
Publication of WO2008049777A1 publication Critical patent/WO2008049777A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the invention relates to a separation arrangement with a first electrode and a second electrode, wherein the second electrode has a recess which at least partially receives a gas generator.
  • Such a separation arrangement is known, for example, from the Swiss patent CH 347 885.
  • a surge arrester is described, which is equipped to interrupt the power with a Abtrennan eleven.
  • the separation arrangement has a first and a second electrode, which are spaced apart from each other, wherein the second electrode is partially surmounted by its recess from the first electrode.
  • the recess is designed such that a gas generator is received in this, wherein due to the shape of the gas generator, the recess is closed.
  • the second electrode Surrounding the gas generator, the second electrode has a projecting shoulder, so that the projecting shoulder serves as a base zone for an arc. The protruding shoulder of the local gas generator to be protected from flash over arcs.
  • the prior art describes that other shields may be provided.
  • the screens of the inflator described in the prior art the responsiveness of the inflator is relatively inaccurate. This has the consequence that in a series of structurally identical Abtrennan extracten a comparatively wide dispersion in the tripping behavior is present.
  • the invention is therefore based on the object to provide a separation arrangement, which has an improved tripping behavior.
  • the shielding of the gas generator known from the prior art by means of an annular field control electrode serves, on the one hand, to guide an arc to projecting body edges of the second electrode and, on the other hand, these body edges are also used for shielding the gas generator. Due to this multiple use, compromises have to be made with regard to a design of the body edges.
  • Setting the threshold of the gas generator may be provided, for example, a variation of the wall thickness of the cover. It can also be provided that different material combinations or alloys are used for the electrically conductive cover.
  • the cover is electrically conductively contacted with the second electrode.
  • the cover serves to guide a foot point of a burning arc.
  • Electrode material correspondingly cheaper materials are used.
  • the volume of the cover which is smaller in comparison to the volume of the second electrode, it is possible to use a corresponding burn-off-resistant alloying material.
  • a further advantageous embodiment may provide that the cover is formed hood-like.
  • the cover In addition to the design of the cover, for example in a flat disc-like shape, it is advantageous to provide the cover with a molding.
  • the molding can be used to hold an arc root in certain areas of the cover to form an arc root zone.
  • the hood-like shape of a cover can serve, for example, to center and position the gas generator. It is advantageous if the cover has, for example, a dome-like elevation.
  • This dome-like survey can have various designs. For example, dome-like hoods can be provided, or it can also be provided that frustoconical or cylindrical spheres are formed. It is advantageous to provide the hood-like area with a circumferential ridge in order to position or fix the cover can.
  • hood-like cover a division of different partial volumes in the interior of the separating arrangement can be made by the hood-like cover.
  • hood molding partial volumes can be variably distributed.
  • partial volumes can be deducted. are shared, which are provided only if necessary for the inclusion of, for example, burn-off products of the arc or for the temporary absorption of expanded gases.
  • a further advantageous embodiment can provide that the gas generator is guided in the recess movably guided against the cover.
  • the gas generator By a movable mounting of the gas generator this can be set during the burning of an arc in motion.
  • expanded gases can be used.
  • part of the arc energy inside the separation device can be reduced.
  • the gas generator may be guided in a cylindrical recess in which it is displaceable in the manner of a piston.
  • the gas generator By pressing the gas generator against the cover, the gas generator is always arranged in the unactuated state of the separating device in the vicinity of the intended for guiding the arc zones. As a result, rapid response times, for example with high-power arcs, can be guaranteed.
  • a contact pressure of the gas generator against the cover for example by means of an elastically deformable element such as a coil spring. Furthermore, by pressing the gas generator there is the possibility of removing it from the cover, for example in the case of low-power arcs, against the contact force of the elastically deformable element and, after the decay of a low-power arc, returning the gas generator to its initial position against the cover. Thus, it is possible to control the triggering of the separation arrangement in an improved manner.
  • the recess is blind-hole-shaped and has an expanding cross-section at its end facing the cover.
  • gas generators are, as mentioned above, in particular blanks, which are inserted into the blind hole-shaped recess.
  • blanks on a radial brim which is received in an insertion of the blank cartridge in the recess in the expanding cross-section of the recess.
  • the widening cross-section should extend in its depth in the direction of the bottom region of the blind hole-shaped recess such that, when the cartridge is moved in the direction of the blind hole bottom, before or after fitting the surrounding collar of the spacer, the opposite end of the spacer cartridge is directly or indirectly opposed the blind hole bottom abuts and so a movement of the acting as a gas generator blank cartridge is limited.
  • the first electrode has a first arc root zone and the cover has a second arc root zone.
  • Arc root zones are used to direct and direct an arc in the burning state.
  • the arc root zones may for example have a circular structure, an annular structure, a structure having elevations, hood-like structures, etc.
  • a further advantageous embodiment can provide that the cover has a gas channel.
  • a gas channel on the cover By means of a gas channel on the cover, it is possible to divert a portion of the gas pressure from the arc space of the separation arrangement, for example, through a recess. This makes it possible that the volume of the arc chamber of the separation arrangement is increased in case of need via the gas channel.
  • the available volume can be increased by the gas generator is mounted displaceably in its recess equal to a cylinder and depending on the size of the gas pressure, a shift of the gas generator is more or less strong. Gas generator and gas channel act together in the manner of a valve. Thus, it is possible that a damping of the action of the arc takes place.
  • the cross-section of the gas channel should be smaller than the arc root zone provided for guiding the arc on the cover.
  • a further advantageous embodiment may provide that the cover is positioned on an insulating body which spaces the two electrodes relative to one another.
  • An insulating body can the spacing and positioning of the two electrodes, including a fixation of the Serve cover. Further, the insulating body can also be designed such that it at least partially limits the arc space of the separation arrangement. For this purpose, for example, offer hollow cylindrical insulating body. In particular, the use of clamping seats or interference fits makes it possible to give the overall arrangement a sufficient mechanical stability. Such connection forms seal the individual modules to one another to a sufficient extent. Furthermore, it can be advantageously provided that the insulating body has a certain impedance value. This impedance value makes it possible to control a voltage drop over the arc gap parallel to the arc gap. A flashover in the arc gap can be initiated more targeted.
  • an ohmic resistance is connected in parallel with the insulating body, which is electrically contacted with the first electrode and the second electrode or the cover element. This makes it possible to set the triggering behavior of a separation arrangement more targeted when using high-resistance insulators. Regardless of the structural design of the separation arrangement, resistance elements connected across the arc gap can define various actuation characteristics of the separation arrangements.
  • first electrode, the second electrode and the insulating body are embedded in an electrically insulating sheath.
  • Casting compounds such as, for example, resins or silicones, may be provided as the electrically insulating covering. These embed the electrodes and the insulating body and surround these components. This makes it possible to use the electrodes as well as to protect the insulating body from external mechanical influences and to make the separation arrangement, for example, free-air-tight.
  • the electrically insulating sheath may mechanically stabilize the severing assembly. This can be done, for example, cost-effectively through the use of
  • Shrink tubing made, which additionally compress the individual components against each other and support the stability and angular stiffness of the overall arrangement.
  • a further advantageous embodiment can provide that the two electrodes are formed rotationally symmetrical to a rotation axis and spaced from each other at the front side without overlapping.
  • Rotationally symmetrical electrodes can be manufactured inexpensively. Furthermore, rotationally symmetrical bodies have dielectrically favorable contours. Projecting tips and edges are avoided. As a result, such Abtrennan extract are also suitable for use in the middle, high and very high voltage range, that is, for voltages over 1000 volts in particular over 10 kV, 30 kV, 70 kV, 145 kV and above.
  • An end-to-end spacing of the two electrodes makes it possible to arrange the arc root point zones opposite one another on the front side, so that they face one another in the manner of a plate capacitor. As a result, the electrodes in the area of the arc space are covered in the radial direction by insulating material.
  • This can be, for example, the insulating body. This allows for improved steering and guidance of the arc and prevents damage to the gas generator, for example due to frequent actuation of the separation arrangement by low-power arcs. Despite successful operation of the separation arrangement, a secure release of the separation arrangement is ensured in the future.
  • a further advantageous embodiment can provide that the separation arrangement is integrated into a diverting current path which can be controlled by means of a surge arrester.
  • Surge arresters are used, for example, in electric power transmission networks in order, if necessary, for example to reduce overvoltages, to form a leakage current path against a ground potential.
  • the leakage current path is switched by voltage-dependent resistance elements, so-called varistors.
  • the Matterschreibsabieiter is thus part of the Ableitstrompfades, which runs, for example in the form of a circuit of normally live parts against the ground potential.
  • the Studentsnapssab- conductor thus constitutes a repeatedly switchable switching element in the Ableitstrompfad.
  • a disconnection arrangement constitutes a safety device in order to prevent the formation of a permanent ground fault current path in an electrical network in the event of a fault in the surge arrester.
  • the separation can take place in such a way that a response from the outside can be reliably recognized.
  • This can for example be done by the separation assembly is decomposed in a triggering of the gas generator into several parts and due to this decomposition optically easy to detect a response.
  • Another object of the invention is to provide a method of actuating a severing assembly having a first and a second electrode and a gas generator.
  • An actuation is understood to mean that an arc is ignited in an arc space of a separation arrangement. Such actuation occurs, for example, when the surge arrester operates.
  • the gas generator is displaced on a guide device.
  • the gas generator may, for example, be mounted in the manner of a piston in a recess acting as a guide device, so that the additional receiving volume for the expanded gas is opened by displacing the gas generator.
  • the gas generator is triggered during or after a displacement of the gas generator.
  • a triggering of the gas generator should advantageously take place. This makes it possible that during the displacement of the gas generator, a sufficient time window is available to differentiate between low-performance arcs, which cause an actuation of the Abtrennan Aunt, but still cause no triggering of the Abtrennan Aunt and powerful arcs, which after a Actuation of the separation arrangement should also cause a triggering of the separation arrangement, can be distinguished. Low power arcs are unable to introduce such energy into the separator assembly that, even after providing the increased holding volume, sufficient energy is available to trigger the gas generator. Low-power arcs relax after releasing an additional recording volume.
  • the recording volume For example, depending on the strength of the arc in its volume is variable.
  • various chambers may be provided, which are switched in stages, or it may be provided a chamber that allows even by a deformation or displacement of walls a change in volume.
  • FIG. 3 shows the separation arrangement in a first phase of an actuation of the separation arrangement
  • FIG. 4 shows the severing arrangement in a second phase during an actuation.
  • an electrical network 1 is shown schematically.
  • the electrical network 1 is formed for example in the form of a power transmission line network.
  • overvoltages can occur, for example, due to switching operations or lightning strikes.
  • a Ableitstrompfad 2 is provided with a ground wire.
  • a surge arrester 3 is switched on.
  • the surge arrester 3 can be configured in a wide variety of designs.
  • the surge arrester has an electrically insulating housing 4, which is formed, for example, from porcelain or a plastic composite.
  • the housing 4 is for example substantially tubular and provided on its outer side with a ribbing in order to make the surge arrester 3 free air-tight.
  • the housing 4 is provided with connection fittings, on which on the one hand, the ground wire, which comes from the electrical conductor of the network, is struck.
  • connection fittings on which on the one hand, the ground wire, which comes from the electrical conductor of the network, is struck.
  • a separation assembly 5 is posted.
  • the separation arrangement 5, also part of the leakage current path 2 leads the leakage current path 2 further to a ground potential.
  • a stack of metal oxide blocks 7 is arranged between the connection fittings. These metal oxide blocks 7 are varistors which change their electrical impedance as a function of an applied voltage. This makes it possible, by means of the surge arrester 3, the Ableitstrompad 2 repeatedly on and off. In order to avoid parallel current paths to the separation arrangement 5, the surge arrester 3 is positioned electrically insulated from the ground potential. For this purpose, support insulators 6 are provided in the present case. However, it can also be provided that the overvoltage arrester is held, for example, on masts with correspondingly configured insulating elements.
  • FIG. 2 shows a section through a separating arrangement 5 according to the invention.
  • the separating arrangement 5 has a first Electrode 8 and a second electrode 9.
  • the electrodes 8, 9 are used to integrate the separation arrangement 5 in the Ableitstrompfad 2.
  • the two electrodes are configured rotationally symmetrical and arranged along their axes of rotation 10 frontally spaced from one another.
  • an insulating body 11 is provided, which is designed substantially hollow cylinder-like and is also aligned coaxially to the axis of rotation 10.
  • the second electrode 9 is inserted with the interposition of a cover 12 in a circumferential on the inner circumference of the insulating body 11 recess.
  • the insulating body 11 is bridged by contacting the first and the second electrode 8, 9 by an impedance element 13.
  • the impedance element 13 is designed in the form of an ohmic resistance. With a corresponding selection of the insulating material for the insulating body 11 can be dispensed with the use of an additional impedance element 13.
  • the cover 12 rests on the second electrode 9 and completely covers it in the direction of the first electrode 8.
  • the second electrode 9 has a recess 14.
  • the recess 14 is designed in the form of a blind bore, which is also aligned coaxially with the axis of rotation 10.
  • the recess 14 has an enlarged cross-section at its end facing the first electrode 8.
  • the first electrode facing the end of the recess 14 is spanned by the cover 12.
  • the cover 12 is designed like a hood, so that a protruding in the direction of the first electrode 8 dome is formed.
  • the dome sphere has a substantially frusto-conical shape.
  • the cover 12 is electrically conductively contacted with the second electrode 9.
  • an arc chamber 15 provided in the region of the insulating body 11 is provided in its volume. reduced. Protruding into the arc chamber 15, a truncated cone-like projection is integrally formed on the first electrode 8.
  • the projecting dome of the hood-like cover 12 acts as a truncated cone protruding into the arc space 15.
  • a first arc root zone 16 and a second arc root zone 17 are formed.
  • the two Lichtbogenfußdazzlingzonen 16, 17 in this case have a circular outer contour, wherein the circular planes are aligned perpendicular to the axis of rotation 10 and the front side are arranged spaced from each other.
  • a gas generator 18 is inserted in the form of a blank cartridge.
  • the gas generator 18 has a substantially cylindrical outer contour, wherein it is provided in the bottom region with a diameter-increasing brim. With its end 14 facing the bottom region of the recess, the gas generator 18 is mounted on a screw spring 19.
  • the coil spring 19 is biased and presses the bottom of the gas generator 18 against the cover 12.
  • the cover 12 centers the gas generator 18 and may also be formed in different shapes.
  • the recess 14 is provided with an enlarged diameter. This makes it possible, with a compression of the coil spring 19, to let retract the radial brim in the bottom region of the gas generator 18 in the enlarged cross-sectional area.
  • the region of the recess 14 provided with an enlarged cross-section is worked so deeply that, before the brim of the bottom region of the gas generator 14 abuts, further movement is blocked by the sack-shaped recess 14 and the end of the gas generator 19 facing away from the first electrode 8 is.
  • the second electrode 9 has a reduced diameter at its end remote from the first electrode 8. This results in a projecting shoulder on the second electrode 9, on which a disc element 20 is placed.
  • the disc member 20 is fixed in position by a cap 21 on the reduced diameter end of the second electrode 9.
  • the wrapper may be configured, for example, in the form of a nut, which is reduced to a corresponding thread of the
  • Diameter provided end of the second electrode 9 is screwed.
  • projections are provided on the outer circumference, which cause an enlargement of the surface of the disk element 20. This ensures that when the arrangement shown in FIGS. 2 to 4 is embedded in an electrically insulating compound, it is ensured that an enlarged contact surface is obtained, so that the electrically insulating mass provided for embedding adheres torsionally rigid.
  • a gas channel 22 is arranged in the cover 12.
  • the gas channel 22 is in the form of a bore which is aligned coaxially with the axis of rotation 10, formed.
  • the diameter of the bore is selected to be so small that the bottom region of the gas generator 18 closes the gas channel 22.
  • the coil spring 19 presses the gas generator 18 against the cover 12.
  • FIG. 2 illustrates the disconnect arrangement at rest
  • FIG. 3 shows the disconnect assembly during actuation, that is, the surge absorber 3 has significantly reduced its resistance due to exceeding a threshold voltage in the electrical network 1, so that now driven by the mains overvoltage, a leakage current flows via the Ableitstrompfad 2 against ground potential.
  • the first electrode 8 and the second electrode 9 are formed.
  • the impedance element 13 or the insulating body 11 is accordingly provided.
  • an arc 23 occurs between the two arc root zones 16, 17.
  • a leakage current flows.
  • the arc 23 expands in the arc chamber 15 befindliches gas.
  • the pressure in the arc chamber 15 is increased. Should the arc 23 be of lesser power and the overvoltage present in the electrical network already be degraded, the arc 23 will be extinguished. Gradually, the gas expanded in the arc chamber 15 will also cool down again.
  • the gas generator 18 is triggered either as a result of thermal action or due to pressure effect or due to a combination of both factors.
  • the gas originally existing between the two electrodes 8, 9 angle stiff composite dissolved and the leakage current 2 is permanently interrupted.
  • the severing arrangement 3 is irreversibly divided into several parts.
  • a tripping usually takes place in the event of a fault on the surge arrester 3.

Landscapes

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Abstract

In einen Ableitstrompfad (2) eines elektrischen Netzes (1) ist ein Überspannungsableiter (3) angeordnet. Weiterhin ist in dem Ableitstrompfad (2) eine Abtrennanordnung (5) vorgesehen, welche eine erste Elektrode (8) sowie eine zweite Elektrode (9) aufweist. In der zweiten Elektrode (9) ist eine Ausnehmung (14) vorgesehen, in welcher zumindest teilweise ein Gasgenerator (18) angeordnet ist. Die Ausnehmung (14) ist von einer Abdeckung (12) überspannt. Während eines Ansprechens der Abtrennanordnung (5) wird bedarfsweise zu einem im Innern der Abtrennanordnung (5) vorgesehenen Lichtbogenraum (15) zusätzliches Volumen zur Aufnahme von expandiertem Gas zur Verfügung gestellt.

Description

Beschreibung
Abtrennanordnung und Verfahren zum Betätigen einer Abtrennanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtrennanordnung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode eine Ausnehmung aufweist, welche zumindest teilweise einen Gasgenerator aufnimmt.
Eine derartige Abtrennanordnung ist beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift CH 347 885 bekannt. Dort ist ein Überspannungsabieiter beschrieben, welcher zur Stromunterbrechung mit einer Abtrennanordnung ausgestattet ist. Die Abtrennanordnung weist eine erste und eine zweite Elektrode auf, die zueinander beabstandet sind, wobei die zweite Elektrode mit ihrer Ausnehmung teilweise von der ersten Elektrode überragt wird. Die Ausnehmung ist derart gestaltet, dass ein Gasgenerator in dieser aufgenommen ist, wobei aufgrund der Formgebung des Gasgenerators die Ausnehmung verschlossen ist. Den Gasgenerator umgebend, weist die zweite Elektrode eine vorspringende Schulter auf, so dass die vorspringende Schulter als Fußpunktzone für einen Lichtbogen dient. Durch die vorspringende Schulter soll der dortige Gasgenerator vor überschlagenden Lichtbögen geschützt werden. Weiter beschreibt der Stand der Technik dazu, dass auch andere Abschirmungen vorgesehen sein können. Trotz der im Stand der Technik beschriebenen Abschirmungen des Gasgenerators ist das Ansprechverhalten des Gasgenerators relativ ungenau. Dies hat zur Folge, dass bei einer Serie von bauartgleichen Abtrennanordnungen eine vergleichsweise breite Streuung im Auslöseverhalten vorliegt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abtrennanordnung anzugeben, welche ein verbessertes Auslöseverhalten aufweist .
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Abtrennanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Ausnehmung von einer elektrisch leitenden Abdeckung überspannt ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Schirmung des Gasgene- rators mittels einer ringförmigen Feldsteuerelektrode dient einerseits dem Führen eines Lichtbogens an vorspringenden Körperkanten der zweiten Elektrode und andererseits werden diese Körperkanten auch zum Schirmen des Gasgenerators genutzt. Durch diese Mehrfachnutzung sind Kompromisse hinsicht- lieh einer Auslegung der Körperkanten einzusetzen.
Durch das Vorsehen einer erfindungsgemäßen Abdeckung besteht die Möglichkeit, den Fußpunkt des Lichtbogens in der Nähe des Gasgenerators in einem vergrößerten Bereich zu führen und zu lenken. Dadurch kann die thermische Wirkung des Lichtbogens in verbesserter Weise auf den Gasgenerator einwirken, wobei ein unmittelbares Überspringen auf einen Gehäuseabschnitt des Gasgenerators verhindert ist, da sich der Gasgenerator innerhalb eines feldfreien Raumes befindet und der Gasgenerator selbst nicht Teil der Schirmung des feldfreien Raumes ist.
Somit ist es möglich, das Ansprechverhalten einer Abtrennvorrichtung in verbesserter Weise einzustellen. Für bestimmte Fälle ist es nicht erforderlich, dass bei einem Betätigen, also einem Zünden eines Lichtbogens zwischen Elektroden, eine Auslösung des Gasgenerators erfolgt. Dies ist insbesondere bei leistungsschwächeren Lichtbögen der Fall. Die Leistungsstärke eines Lichtbogens wird durch seinen absoluten Betrag und durch seinen zeitlichen Verlauf bestimmt. Durch die Abdeckung können Bogenwege leistungsschwächerer Lichtbögen inner- halb der Abtrennanordnung verlängert werden und die Lichtbögen können früher erlöschen. Dies wird zusätzlich unterstützt, da durch die Abdeckung ein größeres Volumen an elektrisch leitendem Material zur Verfügung steht, welches eine rasche Abführung von Wärme ermöglicht. Dabei kann zur
Einstellung der Ansprechschwelle des Gasgenerators beispielsweise eine Variation der Wandstärke der Abdeckung vorgesehen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass verschiedene Materialkombinationen bzw. Legierungen für die elektrisch leitende Abdeckung zum Einsatz gelangen. Das Vorsehen einer elektrisch leitenden Abdeckung ist insbesondere an Abtrennvorrichtungen vorteilhaft, bei welchen ein Auslösen des Gasgenerators ausschließlich durch Wirkungen eines Lichtbogens erfolgt. Derartige Abtrennanordnungen werden auch als „Ein-Weg- Abtrennanordnung" bezeichnet. Im Gegensatz dazu, ist an
„Zwei-Weg-Abtrennanordnungen" ein zusätzliches Heizelement vorgesehen, durch welches ein Gasgenerator auslösbar ist.
Als Gasgenerator können beispielsweise Explosivstoffe enthal- tende Sprengkapseln, wie beispielsweise Platzpatronen zum
Einsatz kommen. Es können jedoch auch andere pyrotechnische Elemente Verwendung finden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Abdeckung elektrisch leitend mit der zweiten Elektrode kontaktiert ist.
Durch eine elektrisch leitende Verbindung mit der zweiten Elektrode ist es möglich, in einfacher Weise das Elektrodenpotential auf die Abdeckung zu übertragen. Es kann beispiels- weise vorgesehen sein, dass die Abdeckung einer Führung eines Fußpunktes eines brennenden Lichtbogens dient. Insbesondere bei einer Abdeckung, die die zweite Elektrode von einem Lichtbogenraum abteilt ist die Möglichkeit gegeben, die zweite Elektrode vor Abbrand zu schützen. So können für das Elektrodenmaterial entsprechend kostengünstigere Materialien zum Einsatz gelangen. Für das im Vergleich zum Volumen der zweiten Elektrode geringere Volumen der Abdeckung kann ein entsprechend abbrandfester Legierungswerkstoff zum Einsatz kommen. Weiterhin ist durch das Vorsehen einer separaten Abdeckung an der Elektrode eine Möglichkeit gegeben, die Elektrode mit verschiedenartig geformten Abdeckungen zu kombinieren. So sind unterschiedlich gestaltete Lichtbogenstrecken in einfacher Weise herstellbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abdeckung haubenartig ausgeformt ist.
Neben der Ausgestaltung der Abdeckung, beispielsweise in ebener scheibenartiger Gestalt, ist es vorteilhaft, die Abdeckung mit einer Ausformung zu versehen. Die Ausformung kann dazu genutzt werden, um einen Lichtbogenfußpunkt in bestimmten Bereichen der Abdeckung zu halten und so eine Lichtbogenfußpunktzone zu bilden. Weiterhin kann die haubenartige Aus- formung einer Abdeckung dazu dienen, beispielsweise den Gasgenerator zu zentrieren und zu positionieren. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Abdeckung beispielsweise eine kuppelartige Erhebung aufweist. Diese kuppelartige Erhebung kann dabei verschiedenartige Gestaltungen aufweisen. So können bei- spielsweise kalottenartige Hauben vorgesehen sein, oder es kann auch vorgesehen sein, dass kegelstumpfförmige oder zylinderförmige Sphären ausgebildet sind. Dabei ist vorteilhaft, den haubenartigen Bereich mit einem umlaufenden Steg zu versehen, um die Abdeckung positionieren bzw. fixieren zu können. Weiterhin kann durch die haubenartige Abdeckung eine Aufteilung verschiedener Teilvolumina im Innern der Abtrennanordnung vorgenommen werden. Durch eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Haubenformung können Teilvolumina variabel verteilt werden. So können beispielsweise Teilvolumina abge- teilt werden, die nur bedarfsweise für die Aufnahme beispielsweise von Abbrandprodukten des Lichtbogens oder zur vorübergehenden Aufnahme von expandierten Gasen vorgesehen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Gasgenerator in der Ausnehmung beweglich geführt gegen die Abdeckung gepresst ist.
Durch eine bewegliche Lagerung des Gasgenerators kann dieser während des Brennens eines Lichtbogens in Bewegung versetzt werden. Dazu können beispielsweise expandierte Gase Verwendung finden. Durch das Umsetzen der Lichtbogenenergie in eine Bewegung des Gasgenerators kann ein Teil der Lichtbogenener- gie im Innern der Abtrennvorrichtung abgebaut werden. Beispielsweise kann der Gasgenerator in einer zylindrischen Ausnehmung geführt sein, in welcher er nach Art eines Kolbens verschiebbar ist. Durch das Pressen des Gasgenerators gegen die Abdeckung, ist der Gasgenerator in unbetätigtem Zustand der Abtrennvorrichtung stets in der Nähe der zur Führung des Lichtbogens vorgesehenen Zonen angeordnet. Dadurch können rasche Ansprechzeiten, beispielsweise bei leistungsstarken Lichtbögen, gewährleistet werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn eine Anpressung des Gasgenerators gegen die Abdeckung, bei- spielsweise mittels eines elastisch verformbaren Elementes wie einer Schraubenfeder erfolgt. Weiterhin ist durch die Anpressung des Gasgenerators die Möglichkeit gegeben, diesen beispielsweise bei leistungsschwachen Lichtbögen entgegen der Anpresskraft des elastisch verformbaren Elementes von der Ab- deckung zu entfernen und nach dem Abklingen eines leistungsschwachen Lichtbogens den Gasgenerator wieder in seine Ausgangsstellung gegen die Abdeckung zurückzubewegen. So ist es möglich, das Auslösen der Abtrennanordnung in verbesserter Weise zu steuern. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Ausnehmung sacklochförmig ist und an ihrem der Abdeckung zugewandten Ende einen sich erweiternden Querschnitt auf- weist.
Als Gasgeneratoren eignen sich, wie eingangs erwähnt, insbesondere Platzpatronen, welche in die sacklochförmig ausgebildete Ausnehmung eingeschoben werden. Im Bodenbereich weisen Platzpatronen eine radiale Krempe auf, welche bei einem Einführen der Platzpatrone in die Ausnehmung im sich erweiternden Querschnitt der Ausnehmung aufgenommen wird. Somit ist die Möglichkeit gegeben, den Gasgenerator bündig in die Ausnehmung einzusetzen. Dabei sollte der sich erweiternde Quer- schnitt in seiner Tiefe in Richtung Bodenbereich der sack- lochförmigen Ausnehmung derart erstrecken, dass bei einer Bewegung der Patrone in Richtung Sacklochboden vor einem Aufsetzen des umlaufenden Kragens der Platzpatrone das entgegengesetzte Ende der Platzpatrone mittelbar oder unmittelbar ge- gen den Sacklochboden stößt und so eine Bewegung der als Gasgenerator wirkenden Platzpatrone begrenzt ist.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die erste Elektrode eine erste Lichtbogenfußpunktzone aufweist und die Abdeckung eine zweite Lichtbogenfußpunktzone aufweist.
Lichtbogenfußpunktzonen dienen dem Lenken und Leiten eines Lichtbogens im brennenden Zustand. Dazu können die Lichtbogenfußpunktzonen beispielsweise eine kreisförmige Struktur, eine kreisringförmige Struktur, eine Erhebungen aufweisende Struktur, haubenartige Strukturen usw. aufweisen. Durch das Vorsehen jeweils einer Lichtbogenfußpunktzone an der ersten Elektrode sowie an der Abdeckung kann ein Lichtbogenraum der Abtrennanordnung vergleichsweise vielfältig ausgestaltet werden .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abdeckung einen Gaskanal aufweist.
Mittels eines Gaskanals an der Abdeckung besteht die Möglichkeit, aus dem Lichtbogenraum der Abtrennanordnung einen Teil des Gasdruckes beispielsweise durch eine Ausnehmung umzulei- ten . Dadurch ist es möglich, dass das Volumen des Lichtbogenraumes der Abtrennanordnung im Bedarfsfalle über den Gaskanal vergrößert wird. Zusätzlich kann das zur Verfügung stehende Volumen dadurch vergrößert werden, indem der Gasgenerator in seiner Ausnehmung gleich einem Zylinder verschiebbar gelagert ist und je nach Größe des Gasdruckes eine Verschiebung des Gasgenerators mehr oder weniger stark erfolgt. Gasgenerator und Gaskanal wirken dabei nach Art eines Ventils zusammen. Somit ist es möglich, dass eine Dämpfung der Wirkung des Lichtbogens erfolgt. Dadurch wird ein sprungartiges Auslösen des Gasgenerators verhindert und insbesondere im Grenzbereich zwischen energiereichen Lichtbögen, die ein unmittelbares Auslösen des Gasgenerators zur Folge haben müssen und energieschwachen Lichtbögen, die im Bereich einer Auslöseschwelle liegen, kann eine genauere Auslösung der Abtrennanordnung er- folgen. Der Querschnitt des Gaskanals sollte kleiner sein als die zur Führung des Lichtbogens an der Abdeckung vorgesehene Lichtbogenfußpunktzone .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abdeckung an einem die beiden Elektroden relativ zueinander beabstandenden Isolierkörper positioniert ist.
Ein Isolierkörper kann der Beabstandung und Positionierung der beiden Elektroden unter Einbeziehung einer Fixierung der Abdeckung dienen. Weiter kann der Isolierkörper auch derart gestaltet sein, dass er zumindest teilweise den Lichtbogenraum der Abtrennanordnung begrenzt. Dazu bieten sich beispielsweise hohlzylinderförmige Isolierkörper an. Insbesonde- re der Einsatz von Klemmsitzen bzw. Presspassungen ermöglicht es, der Gesamtanordnung eine ausreichende mechanische Stabilität zu verleihen. Derartige Verbindungsformen dichten die einzelnen Baugruppen untereinander in ausreichendem Maße ab. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Isolier- körper einen bestimmten Impedanzwert aufweist. Durch diesen Impedanzwert ist es möglich, parallel zu der Lichtbogenstrecke einen Spannungsfall über der Lichtbogenstrecke zu steuern. Ein Überschlag in der Lichtbogenstrecke kann so gezielter einleitet werden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass zu dem Isolierkörper parallel ein ohmscher Widerstand verschaltet ist, welcher mit der ersten Elektrode sowie der zweiten Elektrode bzw. dem Abdeckelement elektrisch kontaktiert ist. Dadurch ist es möglich, bei der Verwendung von hochohmigen Isolierkörpern das Auslöseverhalten einer Abtrennanordnung gezielter einzustellen. Unabhängig vom konstruktiven Aufbau der Abtrennanordnung können über der Lichtbogenstrecke verschaltete Widerstandselemente verschiedenartige Betätigungscharakteristika der Ab- trennanordnungen definieren.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste Elektrode, die zweite Elektrode und der Isolierkörper in eine elektrisch isolierende Umhüllung eingebettet sind.
Als elektrisch isolierende Umhüllung können Vergussmassen, wie beispielsweise Harze oder Silikone, vorgesehen sein. Diese betten die Elektroden sowie den Isolierkörper ein und umgeben diese Bauteile. Dadurch ist es möglich, die Elektroden sowie den Isolierkörper vor äußeren mechanischen Einwirkungen zu schützen und die Abtrennanordnung beispielsweise freiluft- fest zu machen. Zusätzlich kann die elektrisch isolierende Umhüllung die Abtrennanordnung mechanisch stabilisieren. Dies kann beispielsweise kostengünstig durch den Einsatz von
SchrumpfSchläuchen erfolgen, die die einzelnen Bauteile zusätzlich gegeneinander verpressen und die Stabilität und Winkelsteifheit der Gesamtanordnung unterstützen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die beiden Elektroden rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse ausgeformt sind und überdeckungsfrei zueinander stirnseitig beabstandet sind.
Rotationssymmetrische Elektroden lassen sich kostengünstig fertigen. Weiterhin weisen rotationssymmetrische Körper dielektrisch günstige Konturen auf. Vorspringende Spitzen und Kanten sind vermieden. Dadurch eignen sich derartige Abtrennanordnungen auch für den Einsatz im Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsbereich, das heißt, für Spannungen über 1000 Volt insbesondere über 10 kV, 30 kV, 70 kV, 145 kV und darüber. Eine stirnseitige Beabstandung der beiden Elektroden gestattet es, die Lichtbogenfußpunktzonen stirnseitig gegenüberliegend anzuordnen, so dass diese nach Art eines Platten- kondensators gegenüberliegen. Dadurch sind die Elektroden im Bereich des Lichtbogenraumes in radialer Richtung von Isoliermaterial überdeckt. Dies kann beispielsweise der Isolierkörper sein. Damit ist eine verbesserte Lenkung und Leitung des Lichtbogens ermöglicht und eine Vorschädigung des Gasge- nerators, beispielsweise durch häufiges Betätigen der Abtrennanordnung durch leistungsschwache Lichtbögen, verhindert. Trotz einer erfolgten Betätigung der Abtrennanordnung ist auch in der Zukunft ein sicheres Auslösen der Abtrennanordnung gewährleistet. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abtrennanordnung in einen mittels eines Überspannungsab- leiters steuerbaren Ableitstrompfad eingebunden ist.
Überspannungsabieiter werden beispielsweise in Elektroenergieübertragungsnetzen eingesetzt, um im Bedarfsfalle, beispielsweise zum Abbau von Überspannungen, einen Ableitstrompfad gegen ein Erdpotential auszubilden. Dabei wird der Ab- leitstrompfad durch spannungsabhängige Widerstandselemente, so genannte Varistoren, geschaltet. Der Überspannungsabieiter ist somit Teil des Ableitstrompfades, welcher beispielsweise in Form eines Leiterzuges von im Regelfall spannungsführenden Teilen gegen das Erdpotential verläuft. Der Überspannungsab- leiter stellt so ein wiederholt schaltbares Schaltelement in dem Ableitstrompfad dar. Bei einer Einbindung der Abtrennanordnung kann mittels der Abtrennanordnung sichergestellt werden, dass beispielsweise bei einem Kurzschluss in dem Über- spannungsableiter eine endgültige Auftrennung des Ableit- strompfades ermöglicht ist. Insofern stellt eine Abtrennanordnung eine Sicherheitseinrichtung dar, um bei einem Fehler an dem Überspannungsabieiter eine Ausbildung eines dauerhaften Erdschlussstrompfades in einem elektrischen Netz zu verhindern .
Dabei kann die Auftrennung derart erfolgen, dass ein Ansprechen von Außen sicher erkennbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, indem die Abtrennanordnung bei einem Auslösen des Gasgenerators in mehrere Teile zerlegt wird und aufgrund dieser Zerlegung optisch leicht ein Ansprechen zu erkennen ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betätigen einer eine erste und eine zweite Elektrode und einen Gasgenerator aufweisenden Abtrennanordnung anzugeben.
Bisherige Verfahren weisen ein undifferenziertes Auslöseverhalten auf, das heißt, eine Unterscheidung zwischen leistungsstarken und leistungsschwachen Lichtbögen im Lichtbogenraum der Abtrennanordnung ist nur bedingt möglich. Dadurch entsteht ein relativ grobes Auslösemuster, das zu einem so genannten undifferenzierten Auslösen führt.
Es ist jedoch erwünscht, dass nicht jedes Betätigen der Abtrennanordnung zu einem Auslösen der Abtrennanordnung führt. Unter einem Betätigen wird dabei verstanden, dass in einem Lichtbogenraum einer Abtrennanordnung ein Lichtbogen gezündet wird. Eine derartige Betätigung erfolgt beispielsweise bei einem Ansprechen des Überspannungsabieiters.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches ein definierteres Auslösen der Abtrennanordnung ermöglicht .
Dies wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art dadurch gelöst, dass - bei einem Überschreiten einer Grenzspannung zwischen einer ersten Lichtbogenfußpunktzone und einer zweiten Lichtbogenfußpunktzone ein Lichtbogen gezündet wird,
- dass durch den Lichtbogen Gas expandiert wird,
- dass in Abhängigkeit expandierten Gases ein zusätzliches Aufnahmevolumen für das Gas zugänglich wird.
Die Nutzung der thermischen Wirkung des Lichtbogens und der damit verbundenen Expandierung von Gas um ein zusätzliches Aufnahmevolumen bereitzustellen, ermöglicht es, bedarfsweise das zum Aufnehmen der expandierten Gase zur Verfügung stehende Volumen innerhalb der Abtrennanordnung zu vergrößern.
Vorteilhafterweise kann dazu vorgesehen sein, dass mittels des Gases der Gasgenerator an einer Führungseinrichtung verschoben wird.
Der Gasgenerator kann beispielsweise nach Art eines Kolbens in einer als Führungseinrichtung wirkenden Ausnehmung glei- tend gelagert sein, so dass durch ein Verschieben des Gasgenerators das zusätzliche Aufnahmevolumen für das expandierte Gas eröffnet wird.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass während oder nach einer Verschiebung des Gasgenerators der Gasgenerator ausgelöst wird.
Während oder nach einer Verschiebung des Gasgenerators sollte vorteilhaft eine Auslösung des Gasgenerators erfolgen. Da- durch ist es möglich, dass während des Verschiebens des Gasgenerators ein ausreichendes Zeitfenster zur Verfügung steht, um eine Differenzierung zwischen leistungsschwachen Lichtbögen, die zwar eine Betätigung der Abtrennanordnung bewirken, jedoch noch keine Auslösung der Abtrennanordnung hervorrufen sollen und leistungsstarken Lichtbögen, die nach einer Betätigung der Abtrennanordnung auch eine Auslösung der Abtrennanordnung hervorrufen sollen, unterschieden werden kann. Leistungsschwache Lichtbögen sind nicht in der Lage, eine derartige Energie in die Abtrennanordnung einzubringen, dass auch nach einem zur Verfügung stellen des vergrößerten Aufnahmevolumens ausreichende Energie zur Verfügung steht, um den Gasgenerator auszulösen. Leistungsschwache Lichtbögen entspannen sich nach der Freigabe eines zusätzlichen Aufnahmevolumens. Es kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmevolumen beispielsweise in Abhängigkeit der Stärke des Lichtbogens in seinem Volumen variabel ist. So können verschiedene Kammern vorgesehen sein, die stufenweise zugeschaltet werden oder es kann eine Kammer vorgesehen sein, die selbst durch eine Ver- formung oder Verschiebung von Wandungen eine Volumenänderung ermöglicht .
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Zeichnungen gezeigt und anschließend näher be- schrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 eine prinzipielle Anordnung einer Abtrennanordnung an einem Überspannungsabieiter, die
Figur 2 einen Schnitt durch die Abtrennanordnung in nicht betätigtem Zustand, die
Figur 3 zeigt die Abtrennanordnung in einer ersten Phase einer Betätigung der Abtrennanordnung und die
Figur 4 zeigt die Abtrennanordnung in einer zweiten Phase während einer Betätigung.
In der Figur 1 ist schematisch ein elektrisches Netz 1 dargestellt. Das elektrische Netz 1 ist beispielsweise in Form eines Hochspannungsfreileitungsübertragungsnetzes ausgebildet. In dem elektrischen Netz 1 können beispielsweise durch Schaltvorgänge oder Blitzeinschläge Überspannungen auftreten. Zum Abbau derartiger Überspannungen ist von einem Leiterzug des elektrischen Netzes 1 ein Ableitstrompfad 2 mit einem Erdseil vorgesehen. Um bei normalem Netzbetrieb des elektrischen Netzes einen Erdschluss zu vermeiden, ist in den Ab- leitstrompfad ein Überspannungsabieiter 3 eingeschaltet. Der Überspannungsabieiter 3 kann in verschiedensten Bauformen ausgestaltet sein. Im vorliegenden Falle weist der Überspan- nungsableiter ein elektrisch isolierendes Gehäuse 4 auf, wel- ches beispielsweise aus Porzellan oder einem Kunststoffverbund gebildet ist. Das Gehäuse 4 ist beispielsweise im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und auf seiner Außenseite mit einer Verrippung versehen, um den Überspannungsabieiter 3 freiluftfest zu gestalten. Endseitig ist das Gehäuse 4 mit Anschlussarmaturen versehen, an welchen einerseits das Erdseil, welches von dem elektrischen Leiter des Netzes kommt, angeschlagen ist. An der anderen Anschlussarmatur ist eine Abtrennanordnung 5 angeschlagen. Die Abtrennanordnung 5, e- benfalls Teil des Ableitstrompfades 2, führt den Ableitstrom- pfad 2 weiter zu einem Erdpotential. Der nähere Aufbau der
Abtrennanordnung 5 sowie deren Wirkungsweise ist zu den Figuren 2 bis 4 näher beschrieben.
Im Innern des Gehäuses 4 des Überspannungsabieiters 3 ist zwischen den Anschlussarmaturen ein Stapel aus Metalloxidblöcken 7 angeordnet. Diese Metalloxidblöcke 7 sind Varistoren, die in Abhängigkeit einer anliegenden Spannung ihre elektrische Impedanz ändern. Dadurch ist es möglich, mittels des Überspannungsabieiters 3 den Ableitstrompfad 2 wiederholt ein- und auszuschalten. Um Parallelstrompfade zu der Abtrennanordnung 5 zu vermeiden, ist der Überspannungsabieiter 3 e- lektrisch isoliert gegenüber dem Erdpotential aufgestellt. Dazu sind im vorliegenden Falle Stützisolatoren 6 vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Überspannungs- ableiter beispielsweise an Masten mit entsprechend anderweitig ausgestalteten Isolierelementen gehalten ist.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Abtrennanordnung 5. Die Abtrennanordnung 5 weist eine erste Elektrode 8 sowie eine zweite Elektrode 9 auf. Die Elektroden 8, 9 dienen der Einbindung der Abtrennanordnung 5 in den Ableitstrompfad 2. Die beiden Elektroden sind rotationssymmetrisch ausgestaltet und entlang ihrer Rotationsachsen 10 stirnseitig zueinander beabstandet angeordnet. Zur Beabstan- dung der beiden Elektroden 8, 9 ist ein Isolierkörper 11 vorgesehen, welcher im Wesentlichen hohlzylinderartig gestaltet ist und ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 10 ausgerichtet ist. Die zweite Elektrode 9 ist unter Zwischenlage einer Abdeckung 12 in eine am inneren Umfang des Isolierkörpers 11 umlaufende Ausnehmung eingesteckt. Weiterhin ist der Isolierkörper 11 unter Kontaktierung der ersten und der zweiten E- lektrode 8, 9 von einem Impedanzelement 13 überbrückt. Das Impedanzelement 13 ist in Form eines ohmschen Widerstandes ausgeführt. Bei einer entsprechenden Auswahl des Isoliermaterials für den Isolierkörper 11 kann auf die Verwendung eines zusätzlichen Impedanzelementes 13 verzichtet werden. Die Abdeckung 12 liegt auf der zweiten Elektrode 9 auf und überdeckt diese in Richtung der ersten Elektrode 8 vollständig.
Die zweite Elektrode 9 weist eine Ausnehmung 14 auf. Die Ausnehmung 14 ist in Form einer Sackbohrung ausgeführt, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 10 ausgerichtet ist. Die Ausnehmung 14 weist an ihrem der ersten Elektrode 8 zuge- wandten Ende einen vergrößerten Querschnitt auf. Das der ersten Elektrode zugewandte Ende der Ausnehmung 14 ist von der Abdeckung 12 überspannt. Dabei ist die Abdeckung 12 haubenartig ausgestaltet, so dass ein in Richtung der ersten Elektrode 8 vorspringende Kuppel gebildet ist. Dabei weist die Kup- pelsphäre eine im Wesentlichen kegelstumpfartige Formgebung auf. Die Abdeckung 12 ist elektrisch leitend mit der zweiten Elektrode 9 kontaktiert. Durch die vorspringende Kuppel in Richtung der ersten Elektrode 8 wird ein im Bereich des Isolierkörpers 11 vorgesehener Lichtbogenraum 15 in seinem VoIu- men reduziert. In den Lichtbogenraum 15 hineinragend ist an der ersten Elektrode 8 ein kegelstumpfartiger Vorsprung angeformt. In gleicher Weise wirkt die vorspringende Kuppel der haubenartigen Abdeckung 12 als in den Lichtbogenraum 15 hin- einragender Kegelstumpf. An den kegelstumpfförmigen Ausbildungen der ersten Elektrode 8 sowie der Abdeckung 12 sind eine erste Lichtbogenfußpunktzone 16 sowie eine zweite Lichtbogenfußpunktzone 17 gebildet. Die beiden Lichtbogenfußpunktzonen 16, 17 weisen dabei eine kreisförmige Außenkontur auf, wobei die Kreisebenen lotrecht zu der Rotationsachse 10 ausgerichtet sind und stirnseitig zueinander beabstandet angeordnet sind.
In die Ausnehmung 14 ist ein Gasgenerator 18 in Form einer Platzpatrone eingelegt. Der Gasgenerator 18 weist dabei eine im Wesentlichen zylindrische Außenkontur auf, wobei er im Bodenbereich mit einer den Durchmesser vergrößernden Krempe versehen ist. Mit seinem dem Bodenbereich der Ausnehmung zugewandten Ende 14 ist der Gasgenerator 18 auf einer Schrau- benfeder 19 gelagert. Die Schraubenfeder 19 ist vorgespannt und presst den Boden des Gasgenerators 18 gegen die Abdeckung 12. Die Abdeckung 12 zentriert den Gasgenerator 18 und kann auch in abweichenden Formgestaltungen ausgeformt sein. An seinem der ersten Elektrode 8 zugewandten Ende ist die Aus- nehmung 14 mit einem vergrößerten Durchmesser versehen. Dadurch ist es möglich, bei einer Komprimierung der Schraubenfeder 19, die radiale Krempe im Bodenbereich des Gasgenerators 18 in den vergrößerten Querschnittsbereich einfahren zu lassen. Dabei ist der mit einem vergrößerten Querschnitt ver- sehene Bereich der Ausnehmung 14 derart tief ausgearbeitet, dass vor einem Anschlagen der Krempe des Bodenbereiches des Gasgenerators 14 eine weitere Bewegung durch die sackförmige Ausnehmung 14 und das von der ersten Elektrode 8 abgewandte Ende des Gasgenerators 19 blockiert ist. Die zweite Elektrode 9 weist an ihrem von der ersten Elektrode 8 abgewandten Ende einen verringerten Durchmesser auf. Dadurch entsteht eine vorspringende Schulter an der zweiten Elektrode 9, auf welche ein Scheibenelement 20 gelegt ist. Das Scheibenelement 20 ist in seiner Position durch einen Überwurf 21 auf dem mit dem verringerten Durchmesser versehenen Ende der zweiten Elektrode 9 fixiert. Der Überwurf kann beispielsweise in Form einer Mutter ausgestaltet sein, die auf einen entsprechenden Gewindegang des mit verringertem
Durchmesser versehenen Endes der zweiten Elektrode 9 aufgeschraubt ist. An dem Scheibenelement 20 sind am äußeren Umfang Anformungen vorgesehen, welche eine Vergrößerung der Oberfläche des Scheibenelementes 20 bewirken. Dadurch ist es sichergestellt, bei einem Einbetten der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Anordnung in eine elektrisch isolierende Masse eine vergrößerte Kontaktoberfläche zu erreichen, so dass die zur Einbettung vorgesehene elektrisch isolierende Masse torsionssteif haftet.
Weiterhin ist in der Abdeckung 12 ein Gaskanal 22 angeordnet Der Gaskanal 22 ist in Form einer Bohrung, welche koaxial zu der Rotationsachse 10 ausgerichtet, ausgebildet. Dabei ist der Durchmesser der Bohrung derartig klein gewählt, dass der Bodenbereich des Gasgenerators 18 den Gaskanal 22 verschließt. Um ein Verschließen des Gaskanals 22 zu gewährleisten, presst die Schraubenfeder 19 den Gasgenerator 18 gegen die Abdeckung 12.
Während die Figur 2 die Abtrennanordnung im Ruhezustand darstellt, zeigt die Figur 3 die Abtrennanordnung während eines Betätigens, das heißt, der Überspannungsabieiter 3 hat aufgrund einer Überschreitung einer Grenzspannung in dem elektrischen Netz 1 seinen Widerstand deutlich reduziert, so dass nunmehr getrieben von der Netzüberspannung ein Ableitstrom über den Ableitstrompfad 2 gegen Erdpotential fließt. Als Teil des Ableitstrompfades 2 sind die erste Elektrode 8 und die zweite Elektrode 9 ausgebildet. Zur Steuerung der Poten- tialverteilung zwischen den Lichtbogenfußpunktzonen 16, 17 ist entsprechend das Impedanzelement 13 bzw. der Isolierkörper 11 vorgesehen. Bei entsprechenden dielektrischen Verhältnissen kommt es zwischen den beiden Lichtbogenfußpunktzonen 16, 17 zur Ausbildung eines Lichtbogens 23. Ein Ableitstrom fließt. Der Lichtbogen 23 expandiert im Lichtbogenraum 15 befindliches Gas. Dadurch wird der Druck im Lichtbogenraum 15 erhöht. Sollte der Lichtbogen 23 von geringerer Leistung sein und die im elektrischen Netz befindliche Überspannung bereits abgebaut sein, kommt es zum Erlöschen des Lichtbogens 23. Nach und nach kühlt sich auch das im Lichtbogenraum 15 expandierte Gas wieder ab.
Sollte dies jedoch nicht der Fall sein, so kommt es zu einem weiteren Brennen des Lichtbogens 23 und zu einem weiteren Ex- pandieren von Gas im Lichtbogenraum 15. Mit einer Erhöhung des Druckes presst sich das expandierte Gas auch durch den Gaskanal 22 und drückt gegen den Boden des Gasgenerators 18. Mit ausreichendem Druck wird die Federkraft der Schraubenfeder 19 überwunden, diese wird komprimiert und der Gasgenera- tor 18 wird in seiner als Führungseinrichtung wirkenden Ausnehmung 14 in Richtung des Bodens der sackförmigen Ausnehmung 14 verschoben. Je nach Stärke des Lichtbogens 23 wird der Gasgenerator mehr oder weniger stark aus seiner Ruheposition verschoben. Ist zu diesem Zeitpunkt die Überspannung im elektrischen Netz wieder abgeklungen, das heißt, die treibende Kraft für den Lichtbogen 23 ist nicht mehr vorhanden, kommt es zu einem Erlöschen des Lichtbogens 23 sowie zu einem Abkühlen des expandierten Gases. Damit entspannt sich auch die gespannte Schraubenfeder 19 und drückt den Gasgenerator wieder gegen die Abdeckung 12, so dass die in der Figur 2 dargestellte Ausgangslage eingenommen werden kann.
Sollte dies jedoch nicht der Fall sein und eine Spannung wei- terhin einen Ableitstrom treiben, so kommt es zu einem weiteren Brennen des Lichtbogens und zu einer weiteren Erhitzung von Schaltgasen. Mit zunehmender Temperatur im Innern der Abtrennanordnung 3 kommt es entweder aufgrund thermischer Wirkung oder aufgrund von Druckwirkung oder aufgrund einer Kom- bination beider Faktoren zu einem Auslösen des Gasgenerators 18. Bei einem Auslösen des Gasgenerators 18 wird der zwischen den beiden Elektroden 8, 9 ursprünglich bestehende winkelsteife Verbund aufgelöst und der Ableitstrompfad 2 wird dauerhaft unterbrochen. Die Abtrennanordnung 3 wird dabei irre- versibel in mehrere Teile zerlegt. Bei einem Auslösen der Abtrennvorrichtung, das heißt, bei einem Ansprechen des Gasgenerators 18 und einem damit verbundenen sprungartigen Erzeugen eines sehr großen Gasvolumens kann vorgesehen sein, dass bereits während einer Verschiebung des Gasgenerators 18 von der Abdeckung 12 eine Auslösung erfolgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Auslösung erst nach Erreichen der Endposition des Gasgenerators 18 vorgesehen ist.
Eine Auslösung erfolgt im Regelfall bei Vorliegen eines Feh- lers an dem Überspannungsabieiter 3.

Claims

Patentansprüche
1. Abtrennanordnung (5) mit einer ersten Elektrode (8) und einer zweiten Elektrode (9), wobei die zweite Elektrode (9) eine Ausnehmung (14) aufweist, welche zumindest teilweise einen Gasgenerator (18) aufnimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausnehmung (14) von einer elektrisch leitenden Abdeckung (12) überspannt ist.
2. Abtrennanordnung (5) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abdeckung (12) elektrisch leitend mit der zweiten Elektrode (9) kontaktiert ist.
3. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abdeckung (12) haubenartig ausgeformt ist.
4. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gasgenerator (18) in der Ausnehmung (14) beweglich geführt gegen die Abdeckung (12) gepresst ist.
5. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausnehmung (14 ) sacklochförmig ist und an ihrem der Abdeckung (12) zugewandten Ende einen sich erweiternden Querschnitt aufweist.
6. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Elektrode (8) eine erste Lichtbogenfußpunktzone (16) aufweist und die Abdeckung (12) eine zweite Lichtbogenfußpunktzone (17) aufweist.
7. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abdeckung (12) einen Gaskanal (22) aufweist.
8. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abdeckung (12) an einem die beiden Elektroden (8, 9) relativ zueinander beabstandenden Isolierkörper (11) positioniert ist.
9. Abtrennanordnung (5) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Elektrode (8) , die zweite Elektrode (9) und der Isolierkörper (11) in eine elektrisch isolierende Umhüllung eingebettet sind.
10. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die beiden Elektroden (8, 9) rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse (10) ausgeformt sind und überdeckungsfrei zueinander stirnseitig beabstandet sind.
11. Abtrennanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abtrennanordnung (5) in einen mittels eines Überspan- nungsableiters (3) steuerbaren Ableitstrompfad (2) eingebun- den ist.
12. Verfahren zum Betätigen einer eine erste, eine zweite Elektrode (8, 9) und einen Gasgenerator (18) aufweisenden Abtrennanordnung (5) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- bei einem Überschreiten einer Grenzspannung zwischen einer ersten Lichtbogenfußpunktzone (16) und einer zweiten Lichtbogenfußpunktzone (17) ein Lichtbogen (23) gezündet wird, - dass durch den Lichtbogen (23) Gas expandiert wird,
- dass in Abhängigkeit expandierten Gases ein zusätzliches Aufnahmevolumen für das Gas zugänglich wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels des Gases der Gasgenerator (18) an einer Führungseinrichtung (14) verschoben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass während oder nach einer Verschiebung des Gasgenerators (18) der Gasgenerator (18) ausgelöst wird.
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