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DE10228665A1 - Lightning current conductor has electrical conductor embedded in insulating casing that has conductive casing and field control arrangement in connection section of conductor and collector - Google Patents

Lightning current conductor has electrical conductor embedded in insulating casing that has conductive casing and field control arrangement in connection section of conductor and collector

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DE10228665A1
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Abstract

The lightning current conductor has an electrical conductor embedded in an insulating casing that has a conductive casing, whereby a field control arrangement is provided in the connection section of the electrical conductor with the collector to prevent floating discharges and to increase pulsed voltage capacity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blitzstromableiteinrichtung zum elektrischen Verbinden einer Fangeinrichtung mit der Erdungsanlage im äußeren Blitzschutz gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a lightning current discharge device for electrical connection a safety gear with the earthing system in the external lightning protection Preamble of claim 1.

Blitzstromableiteinrichtungen bestehen üblicherweise aus metallischen Leitungen mit einem entsprechenden Querschnitt, um die gewünschte Blitzstromtragfestigkeit zu gewährleisten. Übliche Materialien sind Aluminium, verzinkte Stahldrähte oder Stahlbänder, aber auch Kupferleitungen. Diese werden an natürliche oder künstliche Fangeinrichtungen angeschlossen und auf kürzestem Wege über die Gebäudeaußenflächen zur Erdungsanlage, z. B. zu einem Ring- oder Staberder geführt oder stehen mit einem Fundamenterder in Verbindung. Lightning current arresters usually consist of metallic lines a corresponding cross-section to achieve the desired lightning current carrying capacity guarantee. Common materials are aluminum, galvanized steel wire or Steel strips, but also copper lines. These are natural or artificial Safety gear connected and by the shortest route via the Building exterior surfaces to the earthing system, e.g. B. to a ring or rod earthing guided or connected to a foundation earth electrode.

Das Einhalten der relevanten Blitzschutznormen mit ihren verschiedenen Detailmaßnahmen ergibt ein hohes Maß an Betriebssicherheit für die zu schützenden Anlagen. Die entsprechend der Blitzschutzbedürftigkeit festgelegte Blitzschutzklasse ist eine definitive Spezifikation der konstruktiven Maßnahmen für die Realisierung im äußeren Blitzschutz. Compliance with the relevant lightning protection standards with their various Detailed measures result in a high degree of operational safety for those to be protected Investments. The lightning protection class defined according to the need for lightning protection is a definitive specification of the constructive measures for the realization in the external lightning protection.

Ein sehr häufig anzutreffendes Problem in der Praxis ist die Beachtung eines notwendigen Sicherheitsabstands zwischen Fangeinrichtung und Ableitungen zu anderen leitfähigen metallischen Teilen von elektrischen oder elektronischen Einrichtungen. Werden hier notwendige Mindestabstände nicht eingehalten, besteht im Fall eines Blitzes die Gefahr eines unkontrollierten Funkenüberschlags mit der Folge von Beschädigungen oder möglichen Bränden. A very common problem in practice is paying attention to one necessary safety distance between the safety gear and the leads other conductive metallic parts of electrical or electronic Institutions. If the necessary minimum clearances are not observed here, there is in the event of lightning, the risk of an uncontrolled arcing with the Result of damage or possible fire.

Die Berechnung des Sicherheitsabstands wird durch den Anteil des Blitzstroms in der Ableitung mit dem Faktor Kc, die Steilheit des Blitzstroms mit dem Faktor Ki, den Abstand von der Näherungsstelle zur nächsten Ebene des Potentialausgleichs L und von dem Material in der Trennungsstrecke, Faktor Km bestimmt. The calculation of the safety distance is based on the share of the lightning current in the derivative with the factor K c , the steepness of the lightning current with the factor K i , the distance from the proximity point to the next level of the potential equalization L and from the material in the separation distance, factor K m determined.

Der Materialkoeffizient Km beschreibt das Isoliervermögen eines Werkstoffs in Relation zu Luft. The material coefficient K m describes the insulating ability of a material in relation to air.

Die prinzipielle Möglichkeit, die Näherungsproblematik dadurch zu lösen, indem bisher nicht isolierte Blitzstromableiteinrichtungen mit einer Isolierbeschichtung umgeben werden, ist erschwert durch Probleme beim Übergang der isolierten Ableitung auf die Blitzschutzanlage selbst. An der Stelle des Einleitens des Blitzstroms in die Leitung treten entlang der Oberfläche Gleitentladungen auf. Sobald die Gleitentladungs-Einsatzspannung überschritten wird, bilden sich stabile Entladungen aus, die die Spannungsfestigkeit insgesamt reduzieren und einen Überschlag einleiten, so dass die Isolation wirkungslos wird. The basic possibility to solve the problem of approximation by Lightning current arresters not previously insulated with an insulating coating be surrounded by problems with the transition of the isolated Derivation to the lightning protection system itself. At the point where the Lightning currents in the line cause sliding discharges along the surface. As soon as the floating discharge threshold voltage is exceeded, stable ones are formed Discharges that reduce the dielectric strength overall and one Initiate a rollover so that the insulation becomes ineffective.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Blitzstromableiteinrichtung zum elektrischen Verbinden einer Fangeinrichtung mit einer Erdungsanlage im äußeren Blitzschutz anzugeben, wobei die Ableitung selbst so ausgebildet ist, dass der Sicherheitsabstand zu anderen leitfähigen Anlagenteilen reduziert werden kann und wobei neben einer hohen Stoßstromtragfähigkeit eine ausreichende Festigkeit gegenüber Gleitentladungen besteht. From the above, it is therefore an object of the invention to develop a further Lightning current discharge device for electrically connecting a safety gear with an earthing system in the external lightning protection, the derivation itself is designed so that the safety distance to other conductive system parts can be reduced and in addition to a high surge current carrying capacity there is sufficient resistance to sliding discharges.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit der Verwendung einer Blitzstromableiteinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der verwendeten Einrichtung umfassen. The object of the invention is achieved with the use of a Lightning current discharge device according to the features of claim 1, wherein the Subclaims at least useful refinements and developments of include equipment used.

Der verwendete elektrische Leiter der Blitzstromableiteinrichtung ist in eine Isolationsumhüllung eingebettet. Beispielsweise kommen hier Isolierstoffe wie Polyvinylchlorid oder Polyethylen zum Einsatz. The used electrical conductor of the lightning current arrester is in one Insulation covering embedded. For example, insulating materials such as Polyvinyl chloride or polyethylene are used.

Diese Isolationsumhüllung wiederum ist mit einer leitfähigen Ummantelung versehen. Im Anschlussabschnitt des elektrischen Leiters mit der Fangeinrichtung, die in klassischer Weise ausgebildet sein kann, ist eine Anordnung zur Feldsteuerung zum Zweck des Verhinderns von Gleitentladungen vorgesehen. This insulation covering is in turn covered with a conductive covering Mistake. In the connection section of the electrical conductor with the safety gear, which can be designed in a classic manner, is an arrangement for Field control is provided for the purpose of preventing sliding discharges.

Die Feldsteuerung selbst ist kapazitiv oder als Ohmsche Feldsteuerung des Kabelendes ausgebildet. Beispielsweise können Feldsteuerelektroden am Kabelende vorgesehen sein und diese Elektroden z. B. in Form aufgewickelter halbleitender Bänder realisiert werden. The field control itself is capacitive or as the ohmic field control of the Cable end trained. For example, field control electrodes at the cable end be provided and these electrodes z. B. in the form of wound semiconducting Tapes can be realized.

Eine vorgesehene Außenschutzbeschichtung der speziellen Ableiteinrichtung weist sifikonhaltige oder andere wasserabweisende Stoffe auf, was die Überschlagfestigkeit weiter erhöht. An external protective coating provided for the special discharge device has sifikonhaltigen or other water-repellent substances on what the Flashover resistance increased further.

Ebenso liegt es im Sinne der Erfindung, zur Verbesserung der Überschlagsfestigkeit Schirme vorzusehen, die zu einer Kriechwegverlängerung führen. It is also within the meaning of the invention to improve the rollover strength Provide umbrellas that lead to an extension of the creepage distance.

Die beschriebene Isolationsumhüllung kann bis unmittelbar zur Fangstange reichen oder Teile dieser bilden. The insulation sheath described can extend right up to the interception rod or form parts of it.

Das Konzept des Vorsehens einer Isolationsumhüllung mit Anordnung zur Feldsteuerung kann auch auf versorgungs- und entsorgungstechnische Einrichtungen leitfähiger Art, wie z. B. Wasser-, Gas- oder Regenfallrohre angewendet werden. The concept of providing an insulation jacket with an arrangement for Field control can also be based on supply and disposal technology Devices of a conductive type, such as. B. water, gas or downpipes be applied.

In einer Blitzschutzanlage besteht die Möglichkeit der Kombination konventioneller Ableiteinrichtungen mit isolierten und mit einer Feldsteueranordnung versehenen Ableitung bzw. eines derartig ausgebildeten Kabels. In a lightning protection system it is possible to combine conventional ones Discharge devices with insulated and with a field control arrangement Derivation or a cable designed in this way.

Die Feldsteuerung kann auch im Bereich der Zusammenführung und des Trennens derartiger kombinierter Systeme genutzt werden, um die entsprechende Festigkeit der Isolierung gegenüber Gleitentladungen zu gewährleisten. The field control can also be used in the area of merging and separating Such combined systems can be used to achieve the appropriate strength to ensure insulation against sliding discharges.

Wie erläutert, besteht die neuartig eingesetzte Blitzstromableiteinrichtung aus einer koaxialen Anordnung mit einem blitzstromtragfähigen Innenleiter, einer entsprechenden Isolierung sowie einer leitfähigen Hülle und einem äußeren mechanischen Schutzmantel. As explained, the new type of lightning current discharge device consists of one coaxial arrangement with a lightning current carrying inner conductor, one appropriate insulation and a conductive shell and an outer mechanical protective jacket.

Um Gleitentladungen zu vermeiden, ist eine Potentialsteuerung am Übergang Kabel, d. h. isolierte Ableitung, sowie konventionelle Blitzschutzanlage vorgesehen. To avoid sliding discharges, a potential control at the cable transition is d. H. insulated discharge line and conventional lightning protection system are provided.

Da die Wechselspannungsfestigkeit im Gegensatz zu vergleichbaren Hochfrequenzkabeln unbeachtlich ist, kann die Feldsteuerung unter dem Gesichtspunkt der Impulsspannungsfestigkeit in einfacher Weise optimiert werden. So besteht die Möglichkeit, relativ hohe Leitwerte zu realisieren, die eine einfache und platzsparende Gestaltung erlauben. Because the AC voltage resistance in contrast to comparable High-frequency cables are irrelevant, the field control under the The aspect of the impulse withstand voltage can be optimized in a simple manner. This makes it possible to achieve relatively high conductance values, which are simple and allow space-saving design.

Für die Feldsteuerung werden Elektroden ausgebildet, wobei als Steuermedium sich sowohl feste halbleitende Stoffe als auch Flüssigkeiten eignen. Electrodes are formed for field control, with the control medium being Both solid semiconducting substances and liquids are suitable.

Beim Einsatz halbleitender Bänder für die Feldsteuerung, welche aufgewickelt werden können, ist eine geometrische Gestaltung nach Art eines Rogowski-Profils im Bereich der Einführung möglich. When using semiconducting tapes for field control, which are wound up can be a geometric design like a Rogowski profile in the Area of introduction possible.

Dadurch, dass die isolierte Blitzstromableiteinrichtung auch auf Blitzfangstangen und Panikabsperrungen erweitert werden kann, ergeben sich Vorteile bei der Näherungsproblematik z. B. bei der Durchführung von Open Air Veranstaltungen oder festinstallierten Zäunen metallischer Art in Stadien. Because the insulated lightning current arrester also on lightning rods and Panic barriers can be expanded, there are advantages at Approximation problems such. B. when holding open air events or fixed fences of a metallic nature in stadiums.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden. The invention is based on an embodiment and with the help of Figures are explained in more detail.

Fig. 1 zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung einer Anlage für den äußeren Blitzschutz und Fig. 1 eine Blitzstromableiteinrichtung mit Isolationsumhüllung sowie Anordnung zur Feldsteuerung. Fig. 1 shows a basic illustration of a system for external lightning protection and Fig. 1 shows a lightning current arrester with insulation jacket and arrangement for field control.

Gemäß Prinzipdarstellung nach Fig. 1 ist ein metallischer Dachaufbau mit einer isolierten Fangeinrichtung versehen. Die Fangeinrichtung wird über eine gemäß Ausführungsbeispiel realisierte isolierte Blitzstromableiteinrichtung zum Fundamenterder, d. h. zur Erdungsanlage geführt. Unter Näherungsbereich wird der Abstand zwischen z. B. einem im Inneren des Gebäudes befindlichen Kabelkanal und der Blitzstromableiteinrichtung verstanden. According to schematic diagram of FIG. 1, a metallic roof structure is provided with an insulated termination system. The catching device is guided to the foundation earth electrode, ie to the earthing system, via an insulated lightning current discharge device implemented according to the exemplary embodiment. The distance between z. B. understood a cable duct located inside the building and the lightning current discharge device.

Gemäß Ausführungsbeispiel ist ein blitzstoßstromfester metallischer Leiter vorgesehen, der an die konventionelle Blitzschutzanlage, z. B. die Fangeinrichtung angeschlossen wird. Der metallische Leiter ist von einer Isolierung, z. B. aus PE oder PVC umhüllt. Die Isolierung wiederum weist eine leitende Hülle auf, die von einer Außenumhüllung umgeben ist. According to the exemplary embodiment is a lightning impulse-resistant metallic conductor provided that the conventional lightning protection system, for. B. the safety gear is connected. The metallic conductor is of insulation, e.g. B. from PE or PVC wrapped. The insulation in turn has a conductive sheath, which is from a Outer wrapping is surrounded.

An der Stelle der Einleitung des Blitzstroms in die Leitung ist eine Anordnung zur Feldsteuerung vorgesehen, um eine ausreichende Festigkeit der Isolierung gegenüber Gleitentladungen zu erreichen. At the point where lightning current is introduced into the line, there is an arrangement for Field control is provided to ensure adequate insulation strength compared to sliding discharges.

Die erforderlichen Werte für die Stoßspannungsfestigkeit liegen etwa im Bereich zwischen 700 und 1000 kV, die des Stoßstroms bei etwa 100 kA. The required values for surge voltage resistance are approximately in the range between 700 and 1000 kV, that of the surge current at about 100 kA.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ist als quasi koaxialer Leiter mit blitzstromtragfähigem Innenleiter, Isolierung und leitfähiger Hülle ausgestaltet. Die Anordnung zur Feldsteuerung ist kapazitiv oder ohmsch im Bereich des Kabelendes ausgebildet, wobei diese auf die notwendigen Werte der Impulsspannungsfestigkeit ausgelegt wird. Da das Problem netzfrequenter Ableitströme nicht beachtet werden muss, können relativ hohe Leitwerte realisiert werden, die eine besonders einfache und platzsparende Gestaltung der Feldsteuerung erlauben. The arrangement shown in FIG. 2 is designed as a quasi-coaxial conductor with a lightning current-carrying inner conductor, insulation and a conductive sheath. The arrangement for field control is capacitive or ohmic in the area of the cable end, which is designed for the necessary values of the impulse withstand voltage. Since the problem of line-frequency leakage currents does not have to be taken into account, relatively high conductance values can be achieved, which allow a particularly simple and space-saving design of the field control.

Claims (8)

1. Blitzstromableiteinrichtung zum elektrischen Verbinden einer Fangeinrichtung mit der Erdungsanlage im äußeren Blitzschutz, gekennzeichnet durch Verwendung eines elektrischen Leiters, der in eine Isolationsumhüllung eingebettet ist, die wiederum eine leitfähige Ummantelung aufweist, wobei im Anschlussabschnitt des elektrischen Leiters mit der Fangeinrichtung eine Anordnung zur Feldsteuerung zum Zweck des Verhinderns von Gleitentladungen respektive zur Erhöhung der Impulsspannungsfestigkeit vorgesehen ist. 1.Lightning current discharge device for electrically connecting a safety gear to the earthing system in external lightning protection, characterized by the use of an electrical conductor which is embedded in an insulation sheathing which in turn has a conductive sheathing, with an arrangement for field control in the connecting section of the electrical conductor to the safety gear Purpose of preventing sliding discharges or increasing the impulse withstand voltage is provided. 2. Blitzstromableiteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ohmsche oder kapazitive Feldsteuerung im Bereich des jeweiligen Anschlussabschnitts oder Kabelendes. 2. lightning current discharge device according to claim 1, marked by ohmic or capacitive field control in the area of the respective Connection section or cable end. 3. Blitzstromableiteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Feldsteuerelektroden am jeweiligen Kabelende. 3. lightning current discharge device according to claim 1 or 2, characterized by field control electrodes at the respective cable end. 4. Blitzstromableiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Feldsteuerung aufgewickelte, halbleitende Bänder umfasst. 4. lightning current discharge device according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement for field control comprises wound semiconducting tapes. 5. Blitzstromableiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Außenschutzbeschichtung. 5. lightning current discharge device according to one of the preceding claims, characterized by an outer protective coating. 6. Blitzstromableiteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschutzbeschichtung silikonhaltige oder andere wasserabweisende Stoffe aufweist. 6. lightning current discharge device according to claim 5, characterized in that the outer protective coating contains silicone or other water-repellent substances having. 7. Blitzstromableiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsumhüllung bis unmittelbar zur Fangstange reicht oder Teile dieser bildet. 7. lightning current discharge device according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation sheath extends directly to the interception rod or parts of it forms. 8. Blitzstromableiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter Teil einer leitfähigen Ver- oder Entsorgungseinrichtung ist. 8. lightning current discharge device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductor is part of a conductive supply or disposal facility.
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