DE102019102192B3

DE102019102192B3 - Surge arresters

Info

Publication number: DE102019102192B3
Application number: DE102019102192.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Meyer; Hannes Sagebiel
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN111490459A; CN111490459B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter (1) für ein Überspannungsschutzgerät, mit einem Gehäuse (2), mit einem in dem Gehäuse (2) ausgebildeten Lichtbogenbrennkanal (3), mit einer ersten Elektrode (4) und mit einer zweiten Elektrode (5), wobei die Elektroden (4, 5) jeweils an einer Stirnseite (6, 7) des Lichtbogenbrennkanals (3) angeordnet sind und wobei zwischen der ersten Elektrode (4) und der zweiten Elektrode (5) eine Funkenstrecke (8) ausgebildet ist, sodass beim Zünden der Funkenstrecke (8) zwischen den beiden Elektroden (4, 5) ein Lichtbogen entsteht, und mit einer ersten Zündhilfe (9) zum Anregen der Zündung der Funkenstrecke (8).
Die Aufgabe, einen Überspannungsableiter (1) bereitzustellen, der eine verkürzte Ansprechzeit aufweist, ist dadurch gelöst, dass der Überspannungsableiter (1) eine zweite Zündhilfe (10) zum Anregen der Zündung der Funkenstrecke (8) aufweist, wobei die erste Zündhilfe (9) an der ersten Stirnseite (6) des Lichtbogenbrennkanals (3) angeordnet ist und die zweite Zündhilfe (10) an der zweiten Stirnseite (7) des Lichtbogenbrennkanals (3) angeordnet ist.

The invention relates to a surge arrester (1) for a surge protection device, comprising a housing (2), an arc combustion channel (3) formed in the housing (2), a first electrode (4) and a second electrode (5), wherein the electrodes (4, 5) are each arranged on an end face (6, 7) of the arc-burning channel (3) and a spark gap (8) is formed between the first electrode (4) and the second electrode (5), so that during ignition The spark gap (8) between the two electrodes (4, 5) arises, and with a first ignition aid (9) to excite the ignition of the spark gap (8).
The task of providing a surge arrester (1) which has a shorter response time is achieved in that the surge arrester (1) has a second ignition aid (10) for exciting the ignition of the spark gap (8), the first ignition aid (9) is arranged on the first end face (6) of the arc burner duct (3) and the second ignition aid (10) is arranged on the second end face (7) of the arc burner duct (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter für ein Überspannungsschutzgerät, mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse ausgebildeten Lichtbogenbrennkanal, mit einer ersten Elektrode und mit einer zweiten Elektrode, wobei die Elektroden jeweils an einer Stirnseite des Lichtbogenbrennkanals angeordnet sind und wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine Funkenstrecke ausgebildet ist, sodass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht, und mit einer ersten Zündhilfe zum Anregen der Zündung der Funkenstrecke.The invention relates to a surge arrester for a surge protection device, with a housing, with an arc combustion channel formed in the housing, with a first electrode and with a second electrode, the electrodes being arranged in each case on an end face of the arc combustion channel and wherein between the first electrode and the A spark gap is formed in the second electrode, so that an arc arises between the two electrodes when the spark gap is ignited, and with a first ignition aid to excite the ignition of the spark gap.

In Rede stehende Überspannungsableiter mit Funkenstrecken sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zum Schutz von Stromkreisen, bzw. von Geräten und Leitungen, vor Überspannungen. Beim Auftreten von Überspannungen, die oberhalb der Toleranzgrenze der jeweiligen Nennspannung liegen, müssen die betroffenen Geräte und Leitungen in möglichst kurzer Zeit mit dem Potentialausgleich kurzgeschlossen werden.Surge arresters in question with spark gaps are known in a large number from the prior art and are used to protect circuits, or devices and lines, from overvoltages. If overvoltages occur that are above the tolerance limit of the respective nominal voltage, the affected devices and cables must be short-circuited with the potential equalization in the shortest possible time.

Wesentlicher Bestandteil der in Rede stehenden Überspannungsableiter ist mindestens eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Überspannung, der sogenannten Ansprechspannung, anspricht. Zündet die Funkenstrecke, so entsteht ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden des Überspannungsableiters, über den der Stoßstrom abgeleitet wird. Hierdurch wird verhindert, dass in dem durch den Überspannungsableiter geschützten Stromkreis Überspannungen auftreten, die größer sind als die Ansprechspannung der Funkenstrecke.An essential part of the surge arrester in question is at least one spark gap, which responds to a certain overvoltage, the so-called response voltage. If the spark gap ignites, an arc arises between the two electrodes of the surge arrester, via which the surge current is dissipated. This prevents overvoltages occurring in the circuit protected by the surge arrester which are greater than the response voltage of the spark gap.

Überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen und auch nicht sonderlich konstanten Ansprechspannung. Daher werden zur Zündung von Funkenstrecken bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannungsableiters verringert wird. Mit Hilfe der Zündhilfen wird die Luft in der Lichtbogenbrennkammer, oder das sich in der Lichtbogenbrennkammer befindliche Gas ionisiert, sodass es bei ausreichender Ionisierung zur Zündung der Funkenstrecke und damit zur Ausbildung des Lichtbogens kommt.Surge arresters with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and not particularly constant response voltage. For this reason, different types of ignition aids have long been used to ignite spark gaps, with the aid of which the response voltage of the spark gap or the surge arrester is reduced. With the help of the ignition aids, the air in the arc combustion chamber or the gas located in the arc combustion chamber is ionized, so that if the ionization is sufficient, the spark gap is ignited and the arc is thus formed.

Ein Überspannungsableiter der in Rede stehenden Art ist beispielsweise aus der gattungsbildenden DE 103 38 835 A1 bekannt. Der Überspannungsableiter weist zwei sich gegenüberstehende Elektroden sowie eine Zündhilfe bestehend aus einem Zündelement und einer Zündelektrode auf. Das Zündelement und die Zündelektrode sind in der Nähe einer der beiden Elektroden angeordnet. Beim Auftreten der Überspannung bildet sich zunächst ein Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der in der Nähe befindlichen Elektrode aus, durch den die Luft in der Lichtbogenbrennkammer ionisiert wird. Bei ausreichender Ionisierung zündet die Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden und es bildet sich der Lichtbogen aus.A surge arrester of the type in question is, for example, of the generic type DE 103 38 835 A1 known. The surge arrester has two opposing electrodes and an ignition aid consisting of an ignition element and an ignition electrode. The ignition element and the ignition electrode are arranged in the vicinity of one of the two electrodes. When the overvoltage occurs, an initial arc is initially formed between the ignition electrode and the nearby electrode, by which the air in the arc combustion chamber is ionized. If there is sufficient ionization, the spark gap ignites between the two electrodes and the arc is formed.

Aus der DE 10 2013 225 835 A1 ist ein Überspannungsableiter mit einer Reihenfunkenstrecke bekannt, wobei eine erste Funkenstrecke zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode realisiert wird und eine zweite Funkenstrecke zwischen einer dritten Elektrode und einer vierten Elektrode realisiert wird. Jede der beiden Funkenstrecken weist eine Zündhilfe zum Anregen der Zündung der jeweiligen Funkenstrecke in Form einer Zündelektrode auf, wobei die erste Zündelektrode in der Nähe der ersten Elektrode angeordnet ist und die zweite Zündhilfe in der Nähe der vierten Elektrode angeordnet ist.From the DE 10 2013 225 835 A1 A surge arrester with a series spark gap is known, a first spark gap being realized between a first electrode and a second electrode and a second spark gap being realized between a third electrode and a fourth electrode. Each of the two spark gaps has an ignition aid for exciting the ignition of the respective spark gap in the form of an ignition electrode, the first ignition electrode being arranged in the vicinity of the first electrode and the second ignition aid in the vicinity of the fourth electrode.

Auch aus der DE 10 2017 218 584 A1 ist ein Überspannungsableiter mit einer zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode ausgebildeten Funkenstrecke bekannt. Mittig der beiden Elektroden sind eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode angeordnet, die als Zündhilfen fungieren.Also from the DE 10 2017 218 584 A1 a surge arrester with a spark gap formed between a first electrode and a second electrode is known. A third electrode and a fourth electrode, which act as ignition aids, are arranged in the middle of the two electrodes.

Die Zündhilfen sind in der Regel Bestandteil eines Zündkreises, in dem ebenfalls ein spannungsschaltendes Bauteil umfasst ist. Nachteilig bei den bekannten Überspannungsableitern ist, dass es einige Zeit dauert, bis die Funkenstrecken zünden. Zwar liegen die Zündzeiten im Bereich einiger Mikrosekunden, bis zum Zünden der Funkenstrecke müssen jedoch die Bauelemente des Zündkreises den Stoßströmen stand halten.The ignition aids are usually part of an ignition circuit, which also includes a voltage-switching component. A disadvantage of the known surge arresters is that it takes some time for the spark gaps to ignite. Although the ignition times are in the range of a few microseconds, the components of the ignition circuit must withstand the surge currents until the spark gap is ignited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe deshalb zugrunde, einen Überspannungsableiter bereitzustellen, der eine verkürzte Ansprechzeit aufweist.The object of the invention is therefore to provide a surge arrester which has a shortened response time.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, nämlich dadurch, dass der Überspannungsableiter eine zweite Zündhilfe zum Anregen der Zündung der Funkenstrecke aufweist. Die erste Zündhilfe ist an der ersten Stirnseite des Lichtbogenbrennkanals angeordnet und die zweite Zündhilfe ist an der zweiten Stirnseite des Lichtbogenbrennkanals angeordnet. An jeder Stirnseite des Lichtbogenbrennkanals sind also eine Elektrode und eine Zündhilfe angeordnet.The object is achieved with the features of claim 1, namely in that the surge arrester has a second ignition aid for exciting the ignition of the spark gap. The first ignition aid is arranged on the first end face of the arc combustion channel and the second ignition aid is arranged on the second end side of the arc combustion channel. An electrode and an ignition aid are therefore arranged on each end face of the arc combustion channel.

Dadurch, dass der Überspannungsableiter zwei Zündhilfen aufweist, wird die Zündung der Funkenstrecke an zwei Orten des Lichtbogenbrennkanals angeregt, bzw. wird an zwei Orten des Lichtbogenbrennkanals ein Zündplasma erzeugt, das sich in dem Lichtbogenbrennkanal ausbreitet. Da die Zündhilfen zudem an den Stirnseiten des Lichtbogenbrennkanals angeordnet sind, breitet sich also von beiden Stirnseiten ausgehend ein Zündplasma durch Stoßionisation in den Lichtbogenbrennkanal aus. Treffen die beiden Zündplasmen aufeinander, so entsteht der Lichtbogen, über den der abzuleitende Stoßstrom abgeleitet wird. Erfindungsgemäß wird ein schnelleres Zünden der Funkenstrecke und Ableiten des Stoßstroms über den Lichtbogen also dadurch realisiert, dass zwei Zündplasmen an den Stirnseiten des Lichtbogenbrennkanals erzeugt werden, die sich aufeinander zu bewegend ausbreiten und aufeinandertreffen.Due to the fact that the surge arrester has two ignition aids, the ignition of the spark gap is excited at two locations of the arcing channel, or an ignition plasma is generated at two locations of the arcing channel, which spreads in the arcing channel. Since the Ignition aids are also arranged on the end faces of the arc burner channel, an ignition plasma spreads from both end faces by impact ionization into the arc burner channel. If the two ignition plasmas meet, the arc arises, via which the surge current to be dissipated is dissipated. According to the invention, a faster ignition of the spark gap and discharge of the surge current via the arc is thus achieved in that two ignition plasmas are generated on the end faces of the arc combustion channel, which spread toward one another and meet one another.

Unter der Annahme, dass die beiden Zündplasmen gleichzeitig erzeugt werden und sich mit gleicher Geschwindigkeit ausbreiten, benötigt der erfindungsgemäße Überspannungsableiter also beispielsweise nur die Hälfte der Zeit zum Ansprechen, wie ein baugleicher Überspannungsableiter mit nur einer Zündhilfe.Assuming that the two ignition plasmas are generated at the same time and spread at the same speed, the surge arrester according to the invention therefore only needs half the time to respond, for example, like an identical surge arrester with only one ignition aid.

Die Zündhilfen sind nach aus dem Stand der Technik bekannter Art und Weise realisiert. Beispielsweise kann die Zündhilfe durch ein resistives Zündelement, wie aus der DE 10 2014 102 065 B4 bekannt, realisiert sein. Das resistive Zündelement kann also beispielsweise eine isolierende Schicht mit wenigstens zwei in der isolierenden Schicht angeordneten leitfähigen gering stromtragfähigen Bereichen aufweisen. Die wenigstens zwei leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche erstrecken sich jeweils zwischen der Oberseite und der Unterseite der isolierenden Schicht, sodass zwischen der Oberseite und der Unterseite der isolierenden Schicht mindestens zwei leitfähige Verbindungen bestehen. Fließt über wenigstens einen der leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche der isolierenden Schicht ein Ableitstrom, so kommt es zu einem „Aufbrennen“ der leitfähigen Verbindung. Das Zündelement muss so in der Lichtbogenbrennkammer angeordnet sein, dass es durch das Aufbrennen zu einer Ionisation der Luft in der Lichtbogenbrennkammer - oder eines in der Lichtbogenbrennkammer vorhandenen Gases - kommt. The ignition aids are implemented in a manner known from the prior art. For example, the ignition aid by a resistive ignition element, such as from the DE 10 2014 102 065 B4 known, realized. The resistive ignition element can thus have, for example, an insulating layer with at least two conductive, low-current-carrying regions arranged in the insulating layer. The at least two conductive, low current-carrying areas each extend between the top and the bottom of the insulating layer, so that there are at least two conductive connections between the top and the bottom of the insulating layer. If a leakage current flows over at least one of the conductive, low current-carrying areas of the insulating layer, the conductive connection “burns up”. The ignition element must be arranged in the arc combustion chamber in such a way that the air burns up to ionize the air in the arc combustion chamber - or a gas present in the arc combustion chamber.

Ebenfalls kann die Zündhilfe ein Zündelement, insbesondere ein resistives Zündelement, und eine Zündelektrode aufweisen, wie aus der eingangs genannten DE 103 38 835 A1 bekannt. Da erfindungsgemäß sowohl die Zündhilfe mit dem Zündelement und der Zündelektrode als auch die Elektrode an der Stirnseite der Lichtbogenbrennkammer angeordnet sind, bildet sich bei einer auftretenden Überspannung ein Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der Elektrode aus, wodurch es zu einer Ionisierung der Luft in der Lichtbogenbrennkammer - oder eines in der Lichtbogenbrennkammer vorhandenen Gases - kommt. Das Plasma breitet sich dabei von der einen Stirnseite in Richtung der anderen Stirnseite aus.The ignition aid can also have an ignition element, in particular a resistive ignition element, and an ignition electrode, as described in the introduction DE 103 38 835 A1 known. Since, according to the invention, both the ignition aid with the ignition element and the ignition electrode and the electrode are arranged on the end face of the arc combustion chamber, an initial arc is formed between the ignition electrode and the electrode when an overvoltage occurs, which leads to ionization of the air in the arc combustion chamber. or a gas present in the arc combustion chamber - comes. The plasma spreads from one end in the direction of the other end.

Besonders bevorzugt ist die Zündhilfe Teil eines Zündkreises, wobei der Zündkreis neben der Zündhilfe, also dem resistiven Zündelement oder dem Zündelement und der Zündelektrode noch ein Spannungsschaltelement aufweist. Das Spannungsschaltelement kann beispielsweise durch einen Varistor oder einen gasgefüllten Überspannungsableiter oder durch eine Reihenschaltung eines Varistors und eines gasgefüllten Überspannungsableiters realisiert sein.The ignition aid is particularly preferably part of an ignition circuit, the ignition circuit having a voltage switching element in addition to the ignition aid, that is to say the resistive ignition element or the ignition element and the ignition electrode. The voltage switching element can be implemented, for example, by a varistor or a gas-filled surge arrester or by a series connection of a varistor and a gas-filled surge arrester.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist jede der beiden Zündhilfen einen eigenen Zündkreis auf. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, bei der die erste Zündhilfe und die zweite Zündhilfe einen gemeinsamen Zündkreis aufweisen und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass beide Zündhilfen gleichzeitig zünden. Dadurch wird wiederum erreicht, dass an beiden Zündhilfen gleichzeitig ein Zündplasma erzeugt wird, das sich jeweils in den Lichtbogenbrennkanal ausbreitet.In one embodiment of the surge arrester according to the invention, each of the two ignition aids has its own ignition circuit. However, an embodiment of the surge arrester according to the invention is particularly advantageous in which the first ignition aid and the second ignition aid have a common ignition circuit and are electrically connected in series. This can ensure that both ignition aids ignite simultaneously. This in turn ensures that an ignition plasma is generated at the same time on both ignition aids, which in each case spreads into the arc combustion channel.

Zuvor ist ausgeführt worden, dass die Zündhilfen an den Stirnseiten des Lichtbogenbrennkanals angeordnet sind. Bezüglich der Anordnung der Zündhilfen relativ zu den Elektroden gibt es mehrere Möglichkeiten. In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Zündhilfen jeweils seitlich der Elektroden, also neben den Elektroden, angeordnet sindIt has previously been stated that the ignition aids are arranged on the end faces of the arc-burning channel. There are several options with regard to the arrangement of the ignition aids relative to the electrodes. In a preferred variant, it is provided that the ignition aids are arranged to the side of the electrodes, ie next to the electrodes

In einer weiteren Variante sind die Zündhilfen in der Mitte der Elektroden angeordnet. Bevorzugt weisen die Elektroden demnach jeweils eine mittige Ausnehmung auf, in der die Zündhilfen angeordnet sind. Ebenfalls umfasst sind Anordnungen, in denen die Zündhilfen nicht direkt mittig, sondern im Wesentlichen mittig in den Elektroden angeordnet sind. Gemeint ist also, dass die Elektroden die Zündhilfen umgeben.In a further variant, the ignition aids are arranged in the middle of the electrodes. Accordingly, the electrodes preferably each have a central recess in which the ignition aids are arranged. Arrangements are also included in which the ignition aids are not arranged directly in the center, but essentially in the center in the electrodes. What is meant is that the electrodes surround the ignition aids.

In einer alternativen Variante umschließen die Zündhilfen die Elektroden. Hierbei können die Zündhilfen die Elektroden vollständig umschließen oder teilweise umschließen, also beispielsweise halbringförmig um die Elektroden angeordnet sein.In an alternative variant, the ignition aids enclose the electrodes. The ignition aids can completely enclose or partially enclose the electrodes, that is to say, for example, be arranged in a semi-ring shape around the electrodes.

Die Ausgestaltung des Lichtbogenbrennkanals in dem Gehäuse des Überspannungsableiters ist in verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters unterschiedlich ausgeführt. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Lichtbogenbrennkanal geradlinig ausgebildet. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode stehen einander gegenüber, ebenso stehen sich die erste Zündhilfe und die zweite Zündhilfe gegenüber. Besonders bevorzugt liegen die beiden Elektroden entlang einer gemeinsamen Elektrodenachse, wobei die Zündhilfen parallel zu der Elektrodenachse angeordnet sind.The configuration of the arc burner channel in the housing of the surge arrester is carried out differently in different configurations of the surge arrester according to the invention. In a first embodiment according to the invention, the arc combustion channel is designed in a straight line. The first electrode and the second electrode face each other, as do the first ignition aid and the second ignition aid. The two electrodes particularly preferably lie along a common electrode axis, the ignition aids being arranged parallel to the electrode axis.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist der Lichtbogenbrennkanal winkelig ausgebildet. Insbesondere bevorzugt ist die Ausbildung eines rechtwinkligen Lichtbogenbrennkanals. Durch die Form des Lichtbogenbrennkanals liegen die Elektroden im Gegensatz zu der vorher beschriebenen Ausgestaltung nicht entlang einer gemeinsamen Elektrodenachse, stehen sich also nicht direkt gegenüber. Auch die Zündhilfen stehen sich entsprechend nicht direkt gegenüber.In a further embodiment of the surge arrester according to the invention, the arc combustion channel is angular. The formation of a right-angled arc combustion channel is particularly preferred. Due to the shape of the arc-burning channel, in contrast to the previously described embodiment, the electrodes do not lie along a common electrode axis, so they are not directly opposite one another. The ignition aids are accordingly not directly opposed to each other.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist der Lichtbogenbrennkanal U-förmig ausgebildet. Die Elektroden sind dann an den U-Enden des Lichtbogenbrennkanals angeordnet. Die Stirnseiten des Lichtbogenbrennkanals entsprechen also der Anfangsseite und der Endseite des U-förmigen Lichtbogenbrennkanals an den U-Enden. Dadurch, dass die Elektroden an den U-Enden angeordnet sind, liegen die Flächennormalen der Stirnflächen der Elektroden parallel zueinander. Die Stirnflächen der Elektroden sind die Flächen, die an den Lichtbogenbrennkanal angrenzen. Die Zündhilfen sind ebenfalls an den U-Enden angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung breiten sich die an den Zündhilfen erzeugten Zündplasmen nach der Erzeugung zunächst in die gleiche Raumrichtung aus. Wenn die Rede von U-förmig ist, dann bedeutet das nicht zwingend einen rund geformten Lichtbogenbrennkanal. Vielmehr kann ein U-förmiger Lichtbogenbrennkanal auch dadurch realisiert werden, dass in einen rechteckig oder quadratisch ausgestalteten Raum eine Trennwand parallel zu zwei sich gegenüberliegenden Seitenwänden eingebracht wird, wobei die Länge der Trennwand kürzer ist als die Länge der Seitenwände und wobei die Trennwand an eine dritte Wand angrenzt.In a further alternative embodiment, the arc combustion channel is U-shaped. The electrodes are then arranged at the U ends of the arc burner channel. The end faces of the arc-burning channel therefore correspond to the beginning and the end-side of the U-shaped arc-burning channel at the U-ends. Because the electrodes are arranged at the U ends, the surface normals of the end faces of the electrodes are parallel to one another. The end faces of the electrodes are the faces that adjoin the arc combustion channel. The ignition aids are also arranged at the U ends. In this embodiment, the ignition plasmas generated on the ignition aids initially spread in the same spatial direction after generation. If the term U-shaped is used, then this does not necessarily mean a round-shaped arc burner. Rather, a U-shaped arc burner can also be realized by introducing a partition wall parallel to two opposite side walls in a rectangular or square-shaped room, the length of the partition wall being shorter than the length of the side walls and the partition wall being connected to a third Wall adjacent.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist der Lichtbogenbrennkanal eine Abströmöffnung auf. Durch die Abströmöffnung strömt bei der Ausbreitung des Zündplasmas in dem Lichtbogenbrennkanal das kalte, nicht ionisierte Gas nach außen, was zu einer gezielten Zündplasmaausbreitung führt.In a particularly preferred development of the surge arrester according to the invention, the arc combustion channel has an outflow opening. The cold, non-ionized gas flows outward through the outflow opening when the ignition plasma spreads in the arc combustion channel, which leads to a targeted spreading of the ignition plasma.

Durch diese bevorzugte Ausgestaltung treffen die Zündplasmafronten nicht mehr rückstoßend aufeinander, wodurch die Zeit bis zur Lichtbogenausbildung weiter reduziert wird.As a result of this preferred embodiment, the ignition plasma fronts no longer meet in a recoil manner, as a result of which the time until arcing is reduced further.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass nicht nur vor der Lichtbogenausbildung das kalte Gas durch die Abströmöffnung entweichen kann, sondem insbesondere auch dadurch, dass nach der Lichtbogenausbildung das ionisierte Gas durch die Abströmöffnung entweichen kann, wodurch die Löschung des Lichtbogens nach dem Ableitvorgang auf vorteilhafte Weise vereinfacht werden kann. Dadurch kann ein nach dem Überspannungsereignis auftretender Netzfolgestrom besser gelöscht werden.A further advantage arises from the fact that not only can the cold gas escape through the outflow opening before the arc is formed, but in particular also because the ionized gas can escape through the outflow opening after the arc has formed, which means that the arc is extinguished after the discharge process to an advantageous extent Way can be simplified. This makes it easier to erase a line follow current that occurs after the overvoltage event.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Abströmöffnung mit gleichem Abstand zur ersten Zündhilfe und zur zweiten Zündhilfe zwischen den Zündhilfen angeordnet. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Ausbreitung der beiden Zündplasmen auf gleiche Weise beeinflusst wird. Insbesondere treffen die beiden Zündplasmen im Bereich der Abströmöffnung aufeinander.In a particularly advantageous manner, the outflow opening is arranged at the same distance from the first ignition aid and from the second ignition aid between the ignition aids. In this way it can be achieved that the spread of the two ignition plasmas is influenced in the same way. In particular, the two ignition plasmas meet in the area of the outflow opening.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtbogenbrennkanal zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Material umgeben. Hierbei kann in einer Ausgestaltung das Gehäuse selbst zumindest teilweise aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Lichtbogenbrennkanal mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet sein. Bevorzugt ist der gesamte Lichtbogenbrennkanal mit elektrisch isolierendem Material ausgekleidet. Durch das elektrisch isolierende Material kann beispielsweise dann, wenn die Zündhilfe durch ein Zündelement und eine Zündelektrode realisiert ist, verhindert werden, dass der Fußpunkt des sich bildenden Initiallichtbogens entlang des Lichtbogenbrennkanals wandert.In a further advantageous embodiment, the arc combustion channel is at least partially surrounded by an electrically insulating material. In one configuration, the housing itself can be made at least partially from electrically insulating material. In an alternative embodiment, the arc combustion channel can be coated with an electrically insulating layer. The entire arc combustion channel is preferably lined with electrically insulating material. The electrically insulating material can be used, for example, when the ignition aid is implemented by an ignition element and an ignition electrode, to prevent the base point of the initial arc that forms from migrating along the arc combustion channel.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Lichtbogenbrennkanal zumindest teilweise von einem gasenden Material umgeben. Auch hier kann das Gehäuse aus einem gasenden Material realisiert sein, oder der Lichtbogenbrennkanal mit gasendem Material beschichtet sein. Bei einer Erwärmung des gasenden Materials gast dieses aus. Hierdurch kann auf besonders elegante Art und Weise die Zündung der Funkenstrecke beschleunigt werden. Besonders bevorzugt ist das gasende Material im Bereich der Elektroden angeordnet, ist also der Lichtbogenbrennkanal im Bereich der Elektroden mit gasendem Material ausgekleidet.In a further embodiment, the arc combustion channel is at least partially surrounded by a gassing material. Here, too, the housing can be made of a gassing material, or the arc combustion channel can be coated with gassing material. When the gassing material heats up, it emits gas. In this way, the ignition of the spark gap can be accelerated in a particularly elegant manner. The gassing material is particularly preferably arranged in the region of the electrodes, that is to say the arc combustion channel is lined with gassing material in the region of the electrodes.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

1 eine erste Ausgestaltung eines Überspannungsableiters,
2 eine zweite Ausgestaltung eines Überspannungsableiters,
3 eine dritte Ausgestaltung eines Überspannungsableiters,
4 eine erste Anordnung von Elektrode und Zündhilfe,
5 eine zweite Anordnung von Elektrode und Zündhilfe und
6 eine dritte Anordnung von Elektrode und Zündhilfe.

In detail, there are now a multitude of possibilities for designing and developing the surge arrester according to the invention. For this purpose, reference is made both to the claims subordinate to claim 1 and to the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows:

1 a first embodiment of a surge arrester,
2 a second embodiment of a surge arrester,
3 a third embodiment of a surge arrester,
4 a first arrangement of electrode and ignition aid,
5 a second arrangement of electrode and ignition aid and
6 a third arrangement of electrode and ignition aid.

1 zeigt einen Überspannungsableiter 1 für ein nicht dargestelltes Überspannungsschutzgerät. Der Überspannungsableiter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Lichtbogenbrennkanal 3 ausgebildet ist. Zudem weist der Überspannungsableiter 1 eine erste Elektrode 4 und eine zweite Elektrode 5 auf. Die beiden Elektroden 4, 5 sind an den Stirnseiten 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 ausgebildet. Zwischen den beiden Elektroden 4, 5 ist eine Funkenstrecke 8 ausgebildet, sodass beim Zünden der Funkenstrecke 8 ein Lichtbogen zwischen den Elektroden 4, 5 entsteht. 1 shows a surge arrester 1 for a surge protection device, not shown. The surge arrester 1 has a housing 2 on in which an arc burner 3 is trained. In addition, the surge arrester 1 a first electrode 4 and a second electrode 5 on. The two electrodes 4 . 5 are on the end faces 6 . 7 of the arcing channel 3 educated. Between the two electrodes 4 . 5 is a spark gap 8th trained so that when the spark gap is ignited 8th an arc between the electrodes 4 . 5 arises.

Um die Zündung der Funkenstrecke 8 anzuregen, weist der Überspannungsableiter 1 eine erste Zündhilfe 9 und eine zweite Zündhilfe 10 auf. Die beiden Zündhilfen 9, 10 weisen jeweils ein resistives Zündelement 11 und eine Zündelektrode 12 auf. Die erste Zündhilfe 9 ist an der ersten Stirnseite 6 des Lichtbogenbrennkanals 3 neben der ersten Elektrode 4 angeordnet. Die zweite Zündhilfe 10 ist an der zweiten Stirnseite 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 neben der zweiten Elektrode 5 angeordnet. An jeder der beiden Zündhilfen 9, 10 wird ein Zündplasma erzeugt, das sich von der jeweiligen Stirnseite 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 weg ausbreitet. Die Ausbreitungsrichtungen der beiden Zündplasmen sind durch die Pfeile in 1 dargestellt. Die beiden Zündplasmen treffen in dem Lichtbogenbrennkanal 3 aufeinander, sodass der gesamte Lichtbogenbrennkanal 3 ausreichend mit ionisiertem Gas gefüllt ist und der Lichtbogen zwischen den Elektroden 4, 5 entstehen kann. Über den Lichtbogen wird der Stoßstrom abgeleitet. Dadurch, dass an jeder Stirnseite 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 ein Zündplasma erzeugt wird, das sich in den Lichtbogenbrennkanal 3 ausbreitet, kann die Zeit bis zur Ausbildung des Lichtbogens und damit die Zeit bis zum Ableiten des Stoßstroms erheblich reduziert werden.To ignite the spark gap 8th the surge arrester has to excite 1 a first ignition aid 9 and a second ignition aid 10 on. The two ignition aids 9 . 10 each have a resistive ignition element 11 and an ignition electrode 12 on. The first ignition aid 9 is on the first face 6 of the arcing channel 3 next to the first electrode 4 arranged. The second ignition aid 10 is on the second face 7 of the arcing channel 3 next to the second electrode 5 arranged. On each of the two ignition aids 9 . 10 an ignition plasma is generated that extends from the respective end face 6 . 7 of the arcing channel 3 spreads away. The directions of propagation of the two ignition plasmas are shown by the arrows in 1 shown. The two ignition plasmas hit in the arc combustion channel 3 one on top of the other so that the entire arc burner 3 is sufficiently filled with ionized gas and the arc between the electrodes 4 . 5 can arise. The surge current is dissipated via the arc. Because on each face 6 . 7 of the arcing channel 3 an ignition plasma is generated, which is in the arc combustion channel 3 propagates, the time to form the arc and thus the time to dissipate the surge current can be significantly reduced.

Bei dem Überspannungsableiter 1 aus 1 weisen die erste Zündhilfe 9 und die zweite Zündhilfe 10 einen gemeinsamen Zündkreis 13 auf und sind elektrisch in Reihe geschaltet. Hierdurch kann sicher gestellt werden, dass die beiden Zündhilfen 9, 10 gleichzeitig ansprechen und an beiden Stirnseiten 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 gleichzeitig ein Zündplasma erzeugt wird. Neben den Zündhilfen 9, 10 umfasst der Zündkreis 13 ebenfalls ein spannungsschaltendes Bauelement, nämlich vorliegend einen gasgefüllten Überspannungsableiter 14. Bei einer auftretenden Überspannung schaltet zunächst der gasgefüllte Überspannungsableiter 14, sodass dann die Zündhilfen 9, 10 ansprechen.With the surge arrester 1 out 1 show the first ignition aid 9 and the second ignition aid 10 a common ignition circuit 13 on and are electrically connected in series. This can ensure that the two ignition aids 9 . 10 address simultaneously and on both ends 6 . 7 of the arcing channel 3 an ignition plasma is generated at the same time. In addition to the ignition aids 9 . 10 includes the ignition circuit 13 also a voltage-switching component, namely in the present case a gas-filled surge arrester 14 , If an overvoltage occurs, the gas-filled surge arrester first switches 14 so that the ignition aids 9 . 10 speak to.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Lichtbogenbrennkanal 3 geradlinig ausgebildet, sodass sich die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 5 sowie die erste Zündhilfe 9 und die zweite Zündhilfe 10 direkt gegenüberstehen. Zudem weist der Lichtbogenbrennkanal 3 eine Abströmöffnung 15 auf, die in gleichem Abstand zu den beiden Zündhilfen 9, 10 zwischen den beiden Zündhilfen 9, 10 im Gehäuse 2 ausgebildet ist. Durch die Abströmöffnung 15 kann während der Ausbreitung der Zündplasmen kaltes Gas aus dem Lichtbogenbrennkanal 3 entweichen, wodurch die Ausbreitung der Zündplasmen reguliert werden kann. Die Abströmöffnung 15 führt auch dazu, dass die Zündplasmafronten nicht mehr rückstoßend aufeinander treffen, wie dies in einem Lichtbogenbrennkanal 3 ohne Abströmöffnung 15 der Fall wäre. Dadurch kann die Zeit bis zur Ausbildung des Lichtbogens weiter verringert werden. Nach dem Ableiten des Stoßstroms ermöglicht die Abströmöffnung 15 zudem ein Abströmen des ionisierten Gases, wodurch auftretende Netzfolgeströme besser gelöscht werden können.At the in 1 The embodiment shown is the arc combustion channel 3 straight, so that the first electrode 4 and the second electrode 5 as well as the first ignition aid 9 and the second ignition aid 10 face directly. In addition, the arc combustion channel has 3 an outflow opening 15 on, the same distance from the two ignition aids 9 . 10 between the two ignition aids 9 . 10 in the housing 2 is trained. Through the outflow opening 15 can cause cold gas from the arc burner during the spread of the ignition plasmas 3 escape, whereby the spread of the ignition plasmas can be regulated. The outflow opening 15 also means that the ignition plasma fronts no longer collide with each other, as is the case in an arc combustion channel 3 without discharge opening 15 would be the case. This can further reduce the time taken for the arc to form. After the surge current has been discharged, the outflow opening enables 15 in addition, an outflow of the ionized gas, as a result of which subsequent line currents can be better extinguished.

2 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Überspannungsableiters 1. Der hier dargestellte Überspannungsableiter 1 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Überspannungsableiter 1 dadurch, dass der Lichtbogenbrennkanal 3 rechtwinklig ausgebildet ist. Die Elektroden 4, 5 sowie die Zündhilfen 9, 10 sind wieder an den Stirnseiten 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 angeordnet. Durch diese Form des Lichtbogenbrennkanals 3 sowie die dargestellte Anordnung der Abströmöffnung 15 wird das Ableiten des kalten Gases bei der Ausbreitung der Zündplasmen sowie das Ableiten des heißen Gases nach Ausbildung des Lichtbogens vereinfacht. Der Zündkreis 13 ist in 2 nicht dargestellt. 2 shows a second embodiment of a surge arrester 1 , The surge arrester shown here 1 differs from that in 1 illustrated surge arrester 1 in that the arc burner 3 is formed at right angles. The electrodes 4 . 5 as well as the ignition aids 9 . 10 are at the front again 6 . 7 of the arcing channel 3 arranged. Through this shape of the arc burner 3 and the arrangement of the outflow opening shown 15 the discharge of the cold gas during the spread of the ignition plasmas and the discharge of the hot gas after the formation of the arc is simplified. The ignition circuit 13 is in 2 not shown.

3 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines Überspannungsableiters 1. Der in 3 dargestellte Überspannungsableiter 1 weist einen U-förmigen Lichtbogenbrennkanal 3 auf. Die U-Form ist vorliegend dadurch realisiert, dass in einen an sich rechtwinklig ausgebildeten Raum eine Trennwand 16 eingebracht ist, die parallel zu zwei sich gegenüberliegenden Seitenwänden 17 angeordnet ist und auf eine dritte Seitenwand 19 trifft. Die Trennwand 16 ist kürzer als die beiden Seitenwände 17, wodurch die U-Form des Lichtbogenbrennkanals 3 entsteht. Die beiden Stirnseiten 6, 7 des Lichtbogenbrennkanals 3 liegen bei der dargestellten Ausgestaltung an den U-Enden 18 in einer Ebene nebeneinander und sind an der dritten Seitenwand 19 ausgebildet. Die Flächennormalen 24 auf die Stirnflächen der Elektroden 4, 5 liegen parallel zueinander. Die Abströmöffnung 15 ist in der vierten Seitenwand 20 des Gehäuses 2 ausgebildet und liegt gegenüber der Trennwand 16. Durch die dargestellte Ausgestaltung kann auf äußerst kompaktem Raum eine Funkenstrecke 8 realisiert werden. Zudem ist bei der dargestellten Ausgestaltung die Lichtbogenlöschung weiter vereinfacht, da das ionisierte Gas sich direkt in Richtung der Abströmöffnung 15 ausbreitet. 3 shows a third embodiment of a surge arrester 1 , The in 3 shown surge arrester 1 has a U-shaped arc combustion channel 3 on. In the present case, the U-shape is realized in that a partition is formed in a space that is per se rectangular 16 is introduced, which is parallel to two opposite side walls 17 is arranged and on a third side wall 19 meets. The partition 16 is shorter than the two side walls 17 , which creates the U-shape of the arc burner 3 arises. The two faces 6 . 7 of the arcing channel 3 are at the U-ends in the illustrated embodiment 18 in a plane next to each other and are on the third side wall 19 educated. The surface normals 24 on the end faces of the electrodes 4 . 5 lie parallel to each other. The outflow opening 15 is in the fourth sidewall 20 of the housing 2 trained and lies opposite the partition 16 , A spark gap can be created in an extremely compact space due to the configuration shown 8th will be realized. In addition, the arc quenching is further simplified in the illustrated embodiment, since the ionized gas is directly in the direction of the outflow opening 15 spreads.

In 3 ist der Zündkreis 13 der vorliegenden Ausgestaltung dargestellt. Im Unterschied zu dem Zündkreis 13 aus 1 weist der hier dargestellte Zündkreis 13 neben dem gasgefüllten Überspannungsableiter 14 zudem einen Varistor 21 auf, wobei der gasgefüllte Überspannungsableiter 14 und der Varistor 21 elektrisch in Reihe geschaltet sind.In 3 is the ignition circuit 13 represented the present embodiment. In contrast to the ignition circuit 13 out 1 shows the ignition circuit shown here 13 next to the gas-filled surge arrester 14 also a varistor 21 on, with the gas-filled surge arrester 14 and the varistor 21 are electrically connected in series.

Bei der Ausgestaltung nach 2 ist der Lichtbogenbrennkanal 3 mit einer elektrisch isolierendem Material 22 ausgekleidet, nämlich vorliegend beschichtet. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Fußpunkt eines sich zwischen den Zündelektroden 12 und den Elektroden 4, 5 ausbildenden Initiallichtbogens entlang des Lichtbogenbrennkanals 3 wandert, sodass keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 über das Gehäuse 2 realisiert werden kann.When designing after 2 is the arc burner 3 with an electrically insulating material 22 lined, namely coated here. This can prevent the base point from becoming between the ignition electrodes 12 and the electrodes 4 . 5 initial arc forming along the arc burner 3 migrates so that no electrically conductive connection between the first electrode 4 and the second electrode 5 over the housing 2 can be realized.

Bei der Ausgestaltung nach 3 ist der Lichtbogenbrennkanal 3 im Bereich der Elektroden 4, 5 mit einem gasenden Material 23 ausgekleidet. Bei einer Erwärmung des gasenden Materials 23 gast dieses aus. Hierdurch kann auf besonders elegante Art und Weise die Zündung der Funkenstrecke 8 beschleunigt werden.When designing after 3 is the arc burner 3 in the area of the electrodes 4 . 5 with a gassing material 23 lined. When the gassing material is heated 23 outgasses this. This allows the spark gap to be ignited in a particularly elegant manner 8th be accelerated.

In den 4, 5 und 6 sind verschiedene Anordnungen der ersten Elektrode 4 und der ersten Zündhilfe 9 zueinander schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine Draufsicht auf die erste Stirnseite 6 des Lichtbogenbrennkanals 3.In the 4 . 5 and 6 are different arrangements of the first electrode 4 and the first ignition aid 9 shown schematically to each other. A top view of the first end face is shown 6 of the arcing channel 3 ,

Bei der Darstellung nach 4 ist die Zündhilfe 9 in einer Ausnehmung in der Elektrode 4 angeordnet. Die Elektrode 4 umschließt die Zündhilfe 9 vollständig. Bei der Darstellung nach 5 sind die Zündhilfe 9 und die Elektrode 4 nebeneinander angeordnet, wohingegen bei der Darstellung nach 6 die Elektrode 4 mittig der Zündhilfe 9 angeordnet ist, die Zündhilfe 9 also die Elektrode 4 vollständig umschließt.In the presentation after 4 is the ignition aid 9 in a recess in the electrode 4 arranged. The electrode 4 encloses the ignition aid 9 Completely. In the presentation after 5 are the ignition aid 9 and the electrode 4 arranged side by side, whereas in the representation after 6 the electrode 4 in the middle of the ignition aid 9 is arranged, the ignition aid 9 so the electrode 4 completely encloses.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: ÜberspannungsableiterSurge arresters
22: Gehäusecasing
33: LichtbogenbrennkanalArcing channel
44: erste Elektrodefirst electrode
55: zweite Elektrodesecond electrode
66: erste Stirnseitefirst face
77: zweite Stirnseitesecond face
88th: Funkenstreckeradio link
99: erste Zündhilfefirst ignition aid
1010: zweite Zündhilfesecond ignition aid
1111: resistives Zündelementresistive ignition element
1212: Zündelektrodeignition electrode
1313: Zündkreisignition circuit
1414: gasgefüllter Überspannungsableitergas-filled surge arrester
1515: Abströmöffnungoutflow
1616: Trennwandpartition wall
1717: SeitenwandSide wall
1818: U-EndeU-end
1919: SeitenwandSide wall
2020: SeitenwandSide wall
2121: Varistorvaristor
2222: elektrisch isolierende Beschichtungelectrically insulating coating
2323: gasendes Materialgassing material
2424: Stirnfläche der ElektrodeEnd face of the electrode

Claims

Surge arrester (1) for an overvoltage protection device, with a housing (2), with an arc combustion channel (3) formed in the housing (2), with a first electrode (4) and with a second electrode (5), the electrodes (4 , 5) are each arranged on one end face (6, 7) of the arc combustion channel (3) and a spark gap (8) is formed between the first electrode (4) and the second electrode (5), so that when the spark gap (8 ) an arc arises between the two electrodes (4, 5), and with a first ignition aid (9) for exciting the ignition of the spark gap (8), characterized in that the surge arrester (1) has a second ignition aid (10) for exciting the Ignition of the spark gap (8), wherein the first ignition aid (9) is arranged on the first end face (6) of the arc-burning channel (3) and the second ignition aid (10) is arranged on the second end-side (7) of the arc-burning channel (3) ,

Surge arrester (1) after Claim 1 , characterized in that the first ignition aid (9) and the second ignition aid (10) have a common ignition circuit (13) and are electrically connected in series.

Surge arrester (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the Ignition aids (9, 10) are arranged on the side of the electrodes (4, 5), in the middle of the electrodes (4, 5) or the electrodes (4, 5) are encompassing them.

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the arc combustion channel (3) is formed in a straight line, that the first electrode (4) and the second electrode (5) face each other and that the first ignition aid (9) and the second ignition aid (10) face each other.

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the arc combustion channel (3) is angular - in particular rectangular.

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the arc combustion channel (3) is U-shaped and the electrodes (4, 5) are arranged at the U-ends (18), so that the first electrode (4) and the second electrode (5) are parallel to one another are arranged.

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the arc combustion channel (3) has an outflow opening (15).

Surge arrester (1) after Claim 7 , characterized in that the outflow opening (15) is arranged at the same distance from the first ignition aid (9) and the second ignition aid (10) between the ignition aids (9, 10).

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the arc combustion channel (3) is at least partially surrounded by an electrically insulating material (22).

Surge arrester (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the arc combustion channel (3) is at least partially surrounded by a gassing material (23), in particular in the region of the electrodes (4, 5) by a gassing material (23).