EP2057724B1 - Encapsulated, pressure-tight surge arrestor capable of conducting lightning currents and having a capacity for quenching system follow currents - Google Patents

Encapsulated, pressure-tight surge arrestor capable of conducting lightning currents and having a capacity for quenching system follow currents Download PDF

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EP2057724B1
EP2057724B1 EP07821883A EP07821883A EP2057724B1 EP 2057724 B1 EP2057724 B1 EP 2057724B1 EP 07821883 A EP07821883 A EP 07821883A EP 07821883 A EP07821883 A EP 07821883A EP 2057724 B1 EP2057724 B1 EP 2057724B1
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EP
European Patent Office
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spacer
surge arrester
channels
main electrodes
arrester according
Prior art date
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Application number
EP07821883A
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German (de)
French (fr)
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EP2057724A1 (en
Inventor
Arnd Ehrhardt
Stefanie Schreiter
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Dehn SE and Co KG
Original Assignee
Dehn and Soehne GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the parallel spark gap has a separate pressure equalization chamber and separate vents. Of both spark gaps, only the heat sink is shared.
  • the discharge space is divided into a plurality of parallel chambers, which are connected transversely to the running direction with openings for pressure equalization.
  • the local chambers serve for the ignition of parallel arcs and the uniform pressure load with powerful pulses.
  • this is achieved by providing a plurality of separate parallel discharge channels within one or more conductive or semiconductive spacers between the main electrodes of the spark gaps.
  • the discharge preferably takes place only in a discharge channel, wherein the choice of the geometry and the material of this channel, the arc voltage can be influenced independently of the load at pulsed discharges.
  • This characteristic allows a division of the discharge channel into parallel channels.
  • the mentioned characteristic results u. a. from the high voltage requirement and the mechanisms for the provision of charge carriers.
  • the spacers may also consist of an insulating or non-conductive material.
  • the arc within the spark gap is at least Partially converted from a so-called Freibumbleden arc in a wall-stabilized arc.
  • the arc is deprived of a great deal of energy, as a result of which its voltage requirement increases with increasing current intensity.
  • the above measures also allow the discharge to be influenced in the case of subsequent currents. If a very strong cooling of the arc is achieved, a division of secondary currents in the kA range is also possible here.
  • the support member may rest against the entire surface of the corresponding spacer or the spacer body and also have channels, annular gaps and / or grooves whose position coincides with those in the spacer or the spacer body to form continuous discharge paths.
  • a further embodiment is carried by a plurality of spacers, which are provided with each other and spaced apart from the main electrodes, wherein the channels, gaps and / or grooves of adjacent spacers offset from each other.
  • the spacers can be electrically connected in series and performed isolated from both electrodes.
  • means for ionization and / or potential control may be provided.
  • the spacer or the spacer body is spaced from both main electrodes, wherein one of the main electrodes of a conductive or semiconductive, a series impedance forming plate is covered and the spacer or the spacer body is by means of a support member with the plate in electrical connection.
  • the vertical discharge from the main electrode is combined by the spacer with a horizontal gap discharge between the plate and the support member.
  • the dimension of the gap is here at values below substantially 0.1 mm.
  • the discharge in the gap can be used on the one hand to further influence the arc voltage and it On the other hand, a cost-effective reduction of the erosion-resistant material of the respective main electrode can take place.
  • a spacer which may be designed as a cylindrical body in a cylindrical surge arrester arrangement
  • circumferential annular gaps are provided, wherein the spacer body on one of the main electrodes or rests.
  • channels or bores are located in this main electrode which are in register with the annular gap outlet openings in the spacer body.
  • the channels or holes in the main electrode may then pass into a vent gap or be in communication with such a vent gap.
  • the invention provides a lightning current-carrying, encapsulated and pressure-resistant surge arrester for use in the low-voltage network with at least two electrodes, wherein at least one electrically conductive or semiconductive spacer in the form of a disk or a spacer body with a plurality of parallel discharge channels is located between the main electrodes.
  • the spacer forces a division of the discharge into a plurality of separate and parallel channels, at least in the case of pulsed impulse current loads.
  • the main electrodes 1 and 2 are received by an insulating body 5, which in turn is surrounded by a metallic, pressure-resistant housing 6.
  • a spacer or a spacer body 3 made of a conductive or semiconductive material with a linear or preferably non-linear characteristic, which has a plurality of openings or channels 31 of small cross-section.
  • the spacer 3 is at least opposite to one of the main electrodes, according to Fig. 1 the main electrode 1, isolated.
  • Fig. 1 there is a common separation distance L1 between the main electrode and the spacer 3.
  • the spacer 3 is connected via a conductive or semiconducting material 4 (support member) to the main electrode 2.
  • the spacer 3 and the support member 4 can also be realized by a single part.
  • a common cavity 8 is located between the spacer 3 and the main electrode 2, which is particularly advantageous in the generation of additional gases.
  • a vent 7 small cross section for pressure equalization after the load is also provided.
  • individual channels 31 can be led to the main electrode 2, in which case the venting takes place in the region of the electrode.
  • a connection of the individual discharge channels or a separate vent is conceivable.
  • the semiconductive or conductive spacer 3 allows for spark gaps without ignition aid an electric pre-discharge with sparking.
  • the respective main electrodes 1 and 2 touch the respective spacers 3, but this is not absolutely necessary.
  • the cavity 8 is located here between the two spacers. 3
  • a third, ignition electrode 9 is integrated by way of example, which serves for the external ignition of the spark gap.
  • Fig. 3 shows a spark gap, in which the separation distance is not designed as a Lucas shechtsfunkenrange, but as a sliding spark gap.
  • the insulating material 10 in each case above a channel 31 of the spacer 3 has an opening which allows a sliding overlap between the main electrode 1 and the spacer 3.
  • the spacer 3 is electrically conductively connected in this embodiment with the main electrode 2 via the support member 4.
  • the support member 4 can also be used as a metal part with high conductivity or, as in the embodiment according to Fig. 1 be designed as a part with low electrical conductivity or semiconducting.
  • the venting of the cavity 8 takes place here again via one or more channels 7 small cross-section.
  • the main electrode 1 is provided here with a centrally executed third ignition electrode 11, which is separated from the main electrode 1 by the part 12 high impedance.
  • the main electrode 1 is separated from the closest spacer part 3a by an insulating part 5a and the distance L1.
  • an insulation gap or a stretch of increased resistance 16 is arranged between two electrically conductive or semiconducting parts 15. This has the same already described function of the ionization of the space between the spacers 3b and 3c.
  • a vent may already be provided in the spaces between the spacers 3. This can be done laterally within, through or between parts 5 and 6.
  • venting channels can run separately or merged.
  • the execution of the or the venting channels from the housing can also be done on the front side or the cylinder wall.
  • the plate 19 can also be used to create an additional voltage drop.
  • Fig. 8 shows an embodiment similar to that after Fig. 7 with a covered main electrode 2, in which the material of the plate 20 of the plate 19 according to Fig. 7 may correspond, but alternatively also consists of a dense high-resistance or insulation material.
  • the main electrode 2 additionally has vertical extensions 2a, by way of example.
  • the material of the support member 4 can be selected to be electrically conductive or semiconducting.
  • the vertical discharge from the main electrode 1 through the spacer 3 is combined by the plate 20 with a horizontal gap discharge between the plate 20 and the support member 4.
  • the dimension of the gap is here at values below 0.1 mm.
  • the discharge in the gap 200 can on the one hand be used to further influence the arc voltage and on the other hand, a cost-effective reduction of the erosion-resistant electrode material can be made. In addition, a mechanical separation of functions of the quasi-assembled main electrode 2 is possible.
  • a gap discharge is not limited to the illustrated embodiment.
  • a horizontal (radial) gap discharge can be replaced by a vertical (axial) gap discharge.
  • a combination of vertical and horizontal discharge is possible, with the necessary diversion of the discharge leading to a further increase in the voltage drop.
  • Fig. 9 shows another variant of in Fig. 5 illustrated embodiment of a spacer, as a cylinder in the interior of the spark gap.
  • Variants 1 and 2 are characterized by a lower cylinder part 301 and an upper cylinder part 302.
  • the lower cylinder 301 has a circular groove 303 between the two annular slots 304.
  • the annular slots or annular grooves 304 have a different diameter for gas deflection.
  • ignition aids are located.
  • a meandering channel 307 is provided in the embodiment of a cylindrical spacer 3 after Fig. 10 .
  • the meander structure runs here in the axial direction.
  • the inner part 308 of the cylinder may be made of a different material than the outer part 309.
  • materials of different conductivity can be selected.
  • the resulting channel length 307 can be adjusted with the same cylinder height over the slope, ie the meander course.
  • the cylinder for the spacer after Fig. 11 again has an outer part 309 and an inner part 308.
  • thread-like extending grooves 35 are present, which extend from the top to the bottom of the spacer body 3. About the slope of the substantially parallel grooves 35 an adjustment of the channel length is given at a constant cylinder height.

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
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Abstract

The invention relates to an encapsulated, pressure-tight surge arrestor which is capable of conducting lightning currents and has a capacity for quenching system follow currents, comprising two main electrodes, which lie opposite one another, spaced apart and insulated, wherein at least one spacer disc or one spacer body is arranged in the space between the main electrodes so as to form a large number of discharge sections at least in the case of pulse-like surge current loads, wherein the spacer disc or the spacer body has a plurality of parallel channels, concentric annular gaps and/or thread-like grooves and, in the case of a conductive or semiconducting embodiment, is insulated from one of the main electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft einen gekapselten, druckfest ausgeführten blitzstromtragfähigen Überspannungsableiter mit Netzfolgestromlöschvermögen, umfassend zwei beabstandet isoliert gegenüberliegende Hauptelektroden, gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to an encapsulated, pressure-resistant designed lightning current carrying surge arrester with Netzfolgestromlöschvermögen, comprising two spaced apart isolated opposite main electrodes, according to claim 1.

Zur Erhöhung der Stoßstromfestigkeit von Überspannungsableitern ist es aus der DE 101 64 025 B4 vorbekannt, quasi parallele Ableiter zu nutzen. Die hier parallel vorgesehene Funkenstrecke besitzt einen separaten Druckausgleichsraum und separate Entlüftungen. Von beiden Funkenstrecken wird nur der Kühlkörper gemeinsam genutzt.To increase the surge current resistance of surge arresters, it is from the DE 101 64 025 B4 previously known to use quasi parallel arresters. The parallel spark gap has a separate pressure equalization chamber and separate vents. Of both spark gaps, only the heat sink is shared.

Bei der Hörnerfunkenstrecke nach DE 102 31 431 A1 wird der Entladungsraum in mehrere parallele Kammern aufgeteilt, welche quer zur Laufrichtung mit Durchbrechungen zum Druckausgleich verbunden sind. Die dortigen Kammern dienen der Zündung von parallelen Lichtbögen und zur einheitlichen Druckbelastung bei leistungsstarken Impulsen.At the horn spark gap after DE 102 31 431 A1 the discharge space is divided into a plurality of parallel chambers, which are connected transversely to the running direction with openings for pressure equalization. The local chambers serve for the ignition of parallel arcs and the uniform pressure load with powerful pulses.

Zum bekannten Stand der Technik gehört die Verlängerung der Trennstrecke zwischen Hauptelektroden einer Funkenstrecke durch leitende oder halbleitende Materialien. Ziel der Verlängerung der Haupttrennstrecke ist es, das Folgestromlöschvermögen durch die Erhöhung der Lichtbogenbrennspannung zu verbessern. Verwiesen sei hierzu auf die DE 197 17 802 oder die DE 196 19 223 .The prior art includes extending the separation distance between main electrodes of a spark gap by conducting or semiconducting materials. The aim of extending the main separation line is to improve the subsequent current extinguishing capacity by increasing the arc voltage. Reference is made to this on the DE 197 17 802 or the DE 196 19 223 ,

Die Verlängerung des Lichtbogens ist bei den angestrebten kleinen Baugrößen der Funkenstrecke nicht mehr ausreichend. Deshalb erfolgt bei dem geschilderten Stand der Technik zusätzlich eine Erhöhung der Lichtbogenspannung, z.B. durch Eingrenzen des Lichtbogens und durch radiales Beströmen mit einem Gas.The extension of the arc is no longer sufficient for the desired small sizes of the spark gap. Therefore, in the described prior art, an additional increase in the arc voltage, for example, by confining the arc and by radial flow with a gas.

Nachteilig bei diesen vorbekannten Anordnungen ist es jedoch, dass der Lichtbogenkanal für Impulsströme und Folgeströme identisch ist. Dies führt dazu, dass eine unabhängige Dimensionierung für die völlig unterschiedlichen Strombelastungen nicht möglich ist.
Die Kanäle für die Entladung müssen einerseits möglichst klein sein, um eine hohe Lichtbogenspannung bei Folgeströmen zu erreichen. Andererseits sollten die Kanäle einen möglichst großen Querschnitt besitzen, um die Lichtbogenspannung und damit den Leistungsumsatz bei Impulsentladungen zu begrenzen. Dies ist einerseits aus Gründen der Reduzierung der Belastung der Funkenstrecke notwendig und zum anderen, um einen möglichst niedrigen Schutzpegel sowie eine ausreichende Koordinationsfähigkeit zu anderen Überspannungsschutzgeräten oder Endgeräten moderner Ableitermodule zu gewährleisten.
A disadvantage of these prior art arrangements, however, is that the arc channel for pulse currents and subsequent currents is identical. This means that an independent dimensioning for the completely different current loads is not possible.
The channels for the discharge must on the one hand be as small as possible in order to achieve a high arc voltage at subsequent currents. On the other hand, the channels should have the largest possible cross-section in order to limit the arc voltage and thus the power consumption in pulse discharges. This is necessary, on the one hand, for reasons of reducing the load on the spark gap and, on the other hand, in order to ensure the lowest possible protection level and sufficient coordination capability with other overvoltage protection devices or terminals of modern arrester modules.

Zusätzlich werden insbesondere bei Impulsbelastungen extrem hohe mechanische Anforderungen an die eingesetzten Materialien gestellt, welche den minimalen Querschnitt des Entladungskanals begrenzen.In addition, extremely high mechanical requirements are placed on the materials used, which limit the minimum cross section of the discharge channel, especially in the case of pulse loads.

Diese Probleme führen zu einer erheblichen konstruktiven Mehrbelastung und entsprechend größeren Aufwendungen bei der Herstellung von Funkenstrecken.These problems lead to a significant additional design and correspondingly greater expense in the production of spark gaps.

Zusammenfassend lässt sich aus dem Stand der Technik schlussfolgern, dass die Auslegung von Funkenstrecken für die entgegengesetzten Anforderungen bei Impulsbelastungen bei Folgestrombelastung zwangsläufig zu einem Kompromiss und damit nicht zu idealen Lösungen für die entsprechenden Belastungsfälle führen.In summary, it can be concluded from the prior art that the design of spark gaps for the opposite requirements in the case of impulse loads at the following current load inevitably leads to a compromise and thus not to ideal solutions for the corresponding load cases.

Aufgrund der immer ausgeprägteren Folgestrombegrenzung von Netzfunkenstrecken der vorgenannten Art sind Lichtbogenbrennspannungen im Bereich der treibenden Netzspannung erforderlich. Da eine unabhängige Beeinflussung der Lichtbogenspannungen bei Impulsen und Netzfolgeströmen nur begrenzt möglich ist, führt dies einerseits dazu, dass die Auslegung der Funkenstrecken sich stark an den Anforderungen der Folgestrombelastung orientiert, und andererseits dazu, dass bei Impulsbelastungen, also bei eingeprägten Strömen im kA-Bereich, Lichtbogenspannungen entstehen, welche das Mehrfache der Spannung bei Netzfolgestrom betragen können.Due to the increasingly pronounced follow current limiting of network spark gaps of the aforementioned type, arc burning voltages in the area of the driving mains voltage are required. Since an independent influence of the arc voltages in pulses and reticule currents is limited, this leads on the one hand to the fact that the design of the spark gaps is strongly based on the requirements of the sequence current load, and on the other hand to the fact that under pulse loads, so with impressed currents in the kA range, arc voltages, which can be several times the voltage at Netzfolgestrom.

Diese hohen Spannungen beeinträchtigen nicht nur den Schutzpegel und die Koordinierbarkeit, sondern führen zu einer erheblichen Belastung der Funkenstrecke. Dies betrifft neben der dynamischen mechanischen Belastung auch den Leistungsumsatz. Der erhöhte Leistungsumsatz führt zu einem erheblichen Abbrand der eingesetzten Materialien und bewirkt einen an sich zu vermeidenden Verschleiß der Funkenstrecke.These high voltages not only affect the level of protection and the coordination, but lead to a significant load on the spark gap. This applies in addition to the dynamic mechanical load and the power sales. The increased power conversion leads to a considerable burnup of the materials used and causes a per se to be avoided wear of the spark gap.

Um die Lichtbogenspannung bei Impulsbelastung von Funkenstrecken zu reduzieren, wurde z.B. versucht, bei Impulsströmen eine sogenannte Düsenverstopfung zwischen dem Entladungsbereich und dem Druckausgleichsbereich zu bewirken oder bei Impulsbelastungen einen Gegendruck im Druckausgleichsbereich zu erzeugen (siehe hierzu DE 101 64 025 B4 ).In order to reduce the arc voltage at pulse load of spark gaps, for example, attempts were made to cause a so-called nozzle clogging between the discharge area and the pressure compensation range at pulse currents or generate a back pressure in the pressure compensation range at pulse loads (see DE 101 64 025 B4 ).

Die vorgenannten Verfahren bewirken zwar eine Reduzierung der Lichtbogenspannung bei Impulsbelastung, wodurch der Schutzpegel und die Koordinationsfähigkeit zu anderen Geräten gesichert werden kann, jedoch wird intern die Druckbelastung der Funkenstrecke stark erhöht.Although the aforementioned methods cause a reduction of the arc voltage at impulse load, whereby the protection level and the coordination ability can be secured to other devices, but internally the pressure load of the spark gap is greatly increased.

Aus der DE 2 204 988 A1 ist ein Gasentladungsableiter zum Schutz gegen Überspannungen in Geräten der Fernmeldetechnik vorbekannt. In dem mit Gas gefüllten Gefäß des Ableiters bildet sich zwischen den Elektroden eine Funkenentladung aus, wobei im Zwischenelektrodenraum eine an einer der Elektroden befestigte Buchse vorgesehen ist. Die Buchse weist mindestens einen Kanal auf, der so ausgebildet ist, dass die Funkenentladung zwischen den Elektroden durch diesen Kanal hindurchgeht. Durch diese Maßnahme soll die Löschspannung des Entladers gesteigert und seine Abmessungen und Masse reduziert werden. Ein derartiger vorbekannter Gasentladungsableiter besitzt jedoch keine Blitzstromtragfähigkeit und ist nur für Impulse geringer Stromstärke und geringen Energieinhalts spezifiziert. Eine blitzstromtragfähige Funkenstrecke liegt daher nicht vor.From the DE 2 204 988 A1 a gas discharge arrester for protection against surges in devices of telecommunications is already known. In the gas-filled vessel of the arrester, a spark discharge is formed between the electrodes, wherein in the intermediate electrode space, a bush attached to one of the electrodes is provided. The socket has at least one channel which is designed so that the spark discharge passes between the electrodes through this channel. By this measure, the extinguishing voltage of the unloader is to be increased and its dimensions and mass are reduced. However, such a previously known gas discharge arrester has no lightning current carrying capacity and is only lower for pulses Amperage and low energy content specified. A lightning current-carrying spark gap is therefore not available.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen gekapselten, druckfest ausgeführten blitzstromtragfähigen Überspannungsableiter mit Netzfolgestromlöschvermögen, umfassend zwei beabstandet isoliert gegenüberliegende Hauptelektroden anzugeben, der in einfacher und kostengünstiger Weise Möglichkeiten zur unabhängigen Beeinflussung der Lichtbogenspannungen bei Impulsentladung und Netzfolgeströmen schafft, wobei außerdem die mechanischen Belastungen der einzelnen Bauteile der Funkenstrecke, insbesondere bei Impulsbelastungen reduziert sind.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide an encapsulated, pressure resistant executed lightning current carrying surge with Netzfolgestromlöschvermögen, comprising two spaced apart opposing main electrodes, which provides opportunities for independent influence of the arc voltages in impulse discharge and Netzfolgeströmen in a simple and cost-effective manner, in addition, the mechanical Loads of the individual components of the spark gap, in particular reduced by impulse loads.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Schaffung mehrerer getrennter paralleler Entladungskanäle innerhalb eines oder mehrerer leitender bzw. halbleitender Distanzstücke zwischen den Hauptelektroden der Funkenstrecken erreicht.According to the invention, this is achieved by providing a plurality of separate parallel discharge channels within one or more conductive or semiconductive spacers between the main electrodes of the spark gaps.

Es erfolgt also durch die konstruktiven Maßnahmen eine Funktionstrennung zwischen impulsförmigen Entladungen und Belastungen durch netzfrequente Folgeströme innerhalb einer Funkenstrecke. Insbesondere bei impulsförmigen Belastungen wird eine Aufteilung des Lichtbogens in mehrere parallele Entladungskanäle innerhalb der Funkenstrecke vorgenommen, wodurch eine starke Druckentlastung, eine Begrenzung der Lichtbogenspannung bei Impulsbelastung und eine Reduzierung des Verschleißes möglich sind.It thus takes place by the design measures a separation of functions between pulsed discharges and loads by power frequency follow currents within a spark gap. In particular, in the case of pulsed loads, a division of the arc into a plurality of parallel discharge channels within the spark gap is made, whereby a strong pressure relief, a limitation of the arc voltage at impulse load and a reduction of wear are possible.

Bei netzfrequenten Folgeströmen hingegen erfolgt die Entladung bevorzugt nur in einem Entladungskanal, wobei durch die Wahl der Geometrie und des Materials dieses Kanals die Lichtbogenspannung unabhängig von der Belastung bei impulsförmigen Entladungen beeinflussbar ist.In the case of power-frequency follow-on currents, on the other hand, the discharge preferably takes place only in a discharge channel, wherein the choice of the geometry and the material of this channel, the arc voltage can be influenced independently of the load at pulsed discharges.

Die Entladung bei impulsförmigen Strömen mit Anstiegszeiten im Bereich von wenigen µs besitzt unmittelbar nach der Entstehung, also der Zündung der Funkenstrecken, häufig eine positive Strom-Spannungs-Charakteristik.The discharge at pulsed currents with rise times in the range of a few microseconds has directly after the emergence, ie the ignition of the spark gaps, often a positive current-voltage characteristic.

Diese Charakteristik ermöglicht eine Aufteilung des Entladungskanals in parallele Kanäle. Die erwähnte Charakteristik resultiert u. a. aus dem hohen Spannungsbedarf und den Mechanismen zur Bereitstellung von Ladungsträgern.This characteristic allows a division of the discharge channel into parallel channels. The mentioned characteristic results u. a. from the high voltage requirement and the mechanisms for the provision of charge carriers.

Bei Luftfunkenstrecken unter Normaldruck ändert sich nach dem Beginn der Entladung die Charakteristik des Lichtbogens recht schnell, so dass im allgemeinen bereits nach wenigen µs sich die übliche negative Strom-Spannungs-Kennlinie einer Bogenentladung einstellt.When air gaps under normal pressure changes after the start of the discharge, the characteristic of the arc quite quickly, so that in general sets after a few microseconds, the usual negative current-voltage curve of an arc discharge.

Um eine wirksame Entlastung einer Luftfunkenstrecke durch parallele Kanäle zu erreichen, wird erfindungsgemäß zu Beginn der Entladung die schnelle Aufteilung in eine möglichst große Anzahl paralleler Kanäle unterstützt und die positive Strom-Spannungs-Kennlinie über einen längeren Zeitraum erhalten bzw. erzwungen.In order to achieve effective relief of an air gap by parallel channels, according to the invention at the beginning of the discharge, the rapid division into the largest possible number of parallel channels supported and the positive current-voltage characteristic over a longer period obtained or enforced.

Diese Aufteilung wird durch das Einbringen von leitfähigen bzw. halbleitenden Materialien mit parallelen Kanälen in Form von Distanzstücken oder Distanzkörpern zwischen den Hauptelektroden unterstützt. Bei einer Ausführungsform können die Distanzstücke auch aus einem isolierenden oder nichtleitenden Material bestehen.This division is supported by the introduction of conductive or semiconducting materials with parallel channels in the form of spacers or spacers between the main electrodes. In one embodiment, the spacers may also consist of an insulating or non-conductive material.

Neben der Potentialsteuerung und der Vorgabe der Entladungsstrecken bewirkt das eingesetzte Material durch seine elektrische Leitfähigkeit auch eine Absenkung der Restspannung bis zum Überschlag der Gesamtstrecken. Hierdurch ergibt sich selbst bei langen Trennstrecken zwischen den Hauptelektroden eine niedrige Restspannung und eine gute Koordinationsfähigkeit.In addition to the potential control and the specification of the discharge paths causes the material used by its electrical conductivity and a lowering of the residual voltage to the rollover of the total distances. This results in a low residual stress and good coordination even with long separation distances between the main electrodes.

Das Material und die Geometrie der Kanäle innerhalb des oder der Distanzstücke oder Distanzkörper wird dabei so gewählt, dass zumindest bei impulsförmigen Entladungen mit Strömen im kA-Bereich eine Entladung mit positiver Strom-Spannungs-Charakteristik selbst in Luft über eine längere Zeitdauer erzeugt wird.The material and the geometry of the channels within the spacer or spacers or spacers is chosen so that at least in pulsed discharges with currents in the kA range, a discharge with positive current-voltage characteristic is generated even in air over a longer period of time.

Dies wird dadurch erreicht, dass jedem Lichtbogen durch Einschnürung und/oder Beblasung so viel Energie entzogen wird, dass sein Spannungsbedarf stark ansteigt. Diese erzwungene Charakteristik der Entladung ist die physikalische Voraussetzung, dass bei geometrisch parallelen Kanälen auch eine wirksame Aufteilung der Entladung über einen längeren Zeitraum erfolgt.This is achieved by extracting and / or blowing out of each arc so much energy that its voltage requirement rises sharply. This forced characteristic of the discharge is the physical prerequisite that with geometrically parallel channels also an effective division of the discharge takes place over a longer period of time.

Bei der ansonsten in Luft üblichen negativen Strom-Spannungs-Charakteristik würde selbst bei geometrisch vorhandenen parallelen Kanälen keine längere Aufteilung der Entladung erfolgen und somit keine sinnvolle Entlastung der Funkenstrecke bzw. Reduzierung der Lichtbogenspannung möglich sein.In the otherwise usual in air negative current-voltage characteristic would be no longer division of the discharge and thus no meaningful relief of the spark gap or reduction of the arc voltage possible even with geometrically existing parallel channels.

Um eine positive Charakteristik des Lichtbogens in Luft bei Normaldruck zu erzwingen, wird der Lichtbogen innerhalb der Funkenstrecke zumindest abschnittsweise von einem sogenannten freibrennenden Lichtbogen in einen wandstabilisierten Lichtbogen umgewandelt. Dabei wird dem Lichtbogen sehr viel Energie entzogen, wodurch sein Spannungsbedarf bei steigender Stromstärke wächst.In order to force a positive characteristic of the arc in air at atmospheric pressure, the arc within the spark gap is at least Partially converted from a so-called Freibrennenden arc in a wall-stabilized arc. In the process, the arc is deprived of a great deal of energy, as a result of which its voltage requirement increases with increasing current intensity.

Der beschriebene Effekt hält so lange an, bis der eingeprägte Strom so weit absinkt, dass die Einschnürung und die Kühlung innerhalb eines Kanals nicht mehr ausreichend ist.The described effect lasts until the impressed current drops so low that the constriction and the cooling within a channel are no longer sufficient.

Der Teillichtbogen wandert oder springt von dem positiven Bereich der Strom-Spannungs-Kennlinie in den negativen Bereich und verlischt zwangsweise. Sinkt die Stromstärke weiter, wiederholt sich dieser Vorgang bei weiteren Teillichtbögen, bis nur noch ein Entladungskanal übrig bleibt. Die Höhe des Stromes, welche für eine positive Strom-Spannungs-Charakteristik ausreicht, ist neben den Umgebungsbedingungen, wie Druck, Gas, Elektrodenmaterial, von der Kühlwirkung des Kanals, d.h. der Geometrie, des Materials, der Wärmekapazität, der Gasabgabe und der Oberfläche abhängig.The partial arc travels or jumps from the positive range of the current-voltage characteristic in the negative region and forcibly extinguished. If the current continues to drop, this process is repeated for further partial arcs until only one discharge channel remains. The magnitude of the current sufficient for a positive current-voltage characteristic is in addition to the environmental conditions such as pressure, gas, electrode material, the cooling effect of the channel, i. geometry, material, heat capacity, gas output and surface area.

Die vorstehenden Maßnahmen erlauben neben der Beeinflussung der Impulsentladung auch eine Beeinflussung der Entladung bei Folgeströmen. Wird eine sehr starke Kühlung des Lichtbogens erreicht, ist auch hier eine Aufteilung von Folgeströmen im kA-Bereich möglich.In addition to influencing the pulse discharge, the above measures also allow the discharge to be influenced in the case of subsequent currents. If a very strong cooling of the arc is achieved, a division of secondary currents in the kA range is also possible here.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt unter Rückgriff auf die vorstehenden Erläuterungen mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The object of the invention is achieved by resorting to the above explanations with the combination of features of claim 1, wherein the dependent claims represent expedient refinements and developments.

Es wird also zur Bildung einer Vielzahl von Entladungsstrecken zumindest bei impulsförmigen Stoßstrombelastungen im Raum zwischen den Hauptelektroden mindestens eine Distanzscheibe oder ein Distanzkörper aus einem leitfähigen oder halbleitenden Material angeordnet, wobei die Distanzscheibe oder der Distanzkörper mehrere parallel verlaufende Kanäle, konzentrische Ringspalte und/oder gewindeähnliche Nuten aufweist und gegenüber einer der Hauptelektroden isoliert ist.Thus, in order to form a plurality of discharge paths, at least one spacer disk or a spacer body made of a conductive or semiconductive material is arranged in the space between the main electrodes, at least for pulsed impulse current loads, the spacer disc or the spacer body having a plurality of parallel channels, concentric annular gaps and / or thread-like grooves and is isolated from one of the main electrodes.

Das Distanzstück oder der Distanzkörper ist von beiden Hauptelektroden beabstandet und kann mit einer der Hauptelektroden mittels eines Tragteils in elektrischer Verbindung stehend ausgebildet werden.The spacer or spacer is spaced from both main electrodes and may be formed in electrical communication with one of the main electrodes by means of a support member.

Das Tragteil kann an der gesamten Oberfläche der entsprechenden Distanzscheibe oder des Distanzkörpers anliegen und ebenfalls Kanäle, Ringspalte und/oder Nuten aufweisen, deren Lage mit denjenigen in der Distanzscheibe oder dem Distanzkörper zur Bildung durchgehender Entladungsstrecken übereinstimmt.The support member may rest against the entire surface of the corresponding spacer or the spacer body and also have channels, annular gaps and / or grooves whose position coincides with those in the spacer or the spacer body to form continuous discharge paths.

An der dem Tragteil gegenüberliegenden Oberfläche der Distanzscheibe oder des Distanzkörpers kann bei einer Ausführungsform ein Isolationsteil mit Kanälen, Ringspalten und/oder Nuten angeordnet sein, welches den Abstandsraum zwischen der Hauptelektrode und Distanzscheibe oder Distanzkörper ausfüllt, wobei die Kanäle, Ringspalte und/oder Nuten der so gebildeten Stapelanordnung fluchten. Bei dieser Ausführungsform entsteht eine Funkenstrecke, bei welcher die Trennstrecke nicht als Luftdurchschlagsfunkenstrecke, sondern als Gleitfunkenstrecke realisiert ist.In one embodiment, an insulating part with channels, annular gaps and / or grooves, which fills the space between the main electrode and spacer or spacer body, can be arranged on the surface of the spacer or of the spacer which is opposite the supporting part, wherein the channels, annular gaps and / or grooves of the aligned stack assembly. In this embodiment, a spark gap, in which the separation distance is not realized as an air gap spark gap, but as a sliding spark gap.

Eine weitere Ausführungsform ist von einer Vielzahl von Distanzscheiben getragen, die untereinander und zu den Hauptelektroden beabstandet vorgesehen sind, wobei die Kanäle, Spalte und/oder Nuten benachbarter Distanzscheiben versetzt zueinander verlaufen.A further embodiment is carried by a plurality of spacers, which are provided with each other and spaced apart from the main electrodes, wherein the channels, gaps and / or grooves of adjacent spacers offset from each other.

Hier können die Distanzscheiben elektrisch in Reihe geschaltet und gegenüber beiden Elektroden isoliert ausgeführt werden.Here, the spacers can be electrically connected in series and performed isolated from both electrodes.

Bei der Ausführungsform einer Vielzahl von beabstandeten Distanzscheiben besteht die Möglichkeit, in einer der Hauptelektroden isoliert eine Zündelektrode einzuführen bzw. anzuordnen.In the embodiment of a plurality of spaced spacers, it is possible to insert insulated in one of the main electrodes a Zündelektrode or to arrange.

Zwischen jeweils einem Paar der Menge von beabstandeten Distanzscheiben können Mittel zur Ionisation und/oder Potentialsteuerung vorgesehen werden.Between each pair of the set of spaced shims, means for ionization and / or potential control may be provided.

Zur Erhöhung der mechanischen Tragfähigkeit kann zwischen den Distanzscheiben eine Anordnung von Stützelementen erfolgen oder es können die Distanzscheiben selbst integrale Stützelemente aufweisen.To increase the mechanical load carrying capacity, an arrangement of support elements can take place between the spacers, or the spacers themselves can have integral support elements.

Die vorerwähnten Distanzscheiben oder Distanzkörper können neben ihren leitenden oder halbleitenden Eigenschaften auch aus einem gasabgebenden Material bestehen oder ein derartiges Material aufweisen.The aforementioned spacers or spacers may in addition to their conductive or semiconductive properties also consist of a gas-emitting material or have such a material.

Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Distanzscheibe oder der Distanzkörper von beiden Hauptelektroden beabstandet angeordnet, wobei eine der Hauptelektroden von einem leitenden oder halbleitenden, eine Reihenimpedanz bildenden Teller abgedeckt ist und die Distanzscheibe oder der Distanzkörper mittels eines Tragteils mit dem Teller in elektrischer Verbindung steht.In one embodiment of the invention, the spacer or the spacer body is spaced from both main electrodes, wherein one of the main electrodes of a conductive or semiconductive, a series impedance forming plate is covered and the spacer or the spacer body is by means of a support member with the plate in electrical connection.

Ergänzend besteht die Möglichkeit, zwischen Tragteil und Teller einen oder mehrere Spalte auszubilden, wobei die Hauptelektrode Fortsätze zum Fixieren des Tragteils besitzt. Hier wird die vertikale Entladung von der Hauptelektrode durch die Distanzscheibe mit einer horizontalen Spaltentladung zwischen dem Teller und dem Tragteil kombiniert. Die Abmessung des Spaltes liegt hier bei Werten unter im Wesentlichen 0,1 mm. Die Entladung im Spalt kann einerseits zur weiteren Beeinflussung der Lichtbogenspannung genutzt werden und es kann andererseits eine kostengünstige Reduktion des abbrandfesten Materials der betreffenden Hauptelektrode erfolgen.In addition, it is possible to form one or more gaps between the supporting part and the plate, wherein the main electrode has projections for fixing the supporting part. Here, the vertical discharge from the main electrode is combined by the spacer with a horizontal gap discharge between the plate and the support member. The dimension of the gap is here at values below substantially 0.1 mm. The discharge in the gap can be used on the one hand to further influence the arc voltage and it On the other hand, a cost-effective reduction of the erosion-resistant material of the respective main electrode can take place.

Bei der Ausführungsform eines Distanzkörpers, der bei einer zylindrischen Überspannungsableiteranordnung als Zylinderkörper ausgeführt sein kann, sind umlaufende Ringspalte vorgesehen, wobei der Distanzkörper auf einer der Hauptelektroden auf- oder anliegt. In diesem Fall sind in dieser Hauptelektrode Kanäle oder Bohrungen befindlich, welche sich mit den Ringspaltaustrittsöffnungen im Distanzkörper in Deckung befinden.In the embodiment of a spacer, which may be designed as a cylindrical body in a cylindrical surge arrester arrangement, circumferential annular gaps are provided, wherein the spacer body on one of the main electrodes or rests. In this case, channels or bores are located in this main electrode which are in register with the annular gap outlet openings in the spacer body.

Die Kanäle oder Bohrungen in der Hauptelektrode können dann in einen Entlüftungsspalt übergehen oder mit einem solchen Entlüftungsspalt in Verbindung stehen.The channels or holes in the main electrode may then pass into a vent gap or be in communication with such a vent gap.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung ein blitzstromtragfähiger, gekapselter und druckfester Überspannungsableiter für die Anwendung im Niederspannungsnetz mit mindestens zwei Elektroden geschaffen, wobei sich zwischen den Hauptelektroden mindestens ein elektrisch leitfähiges oder halbleitfähiges Distanzstück in Form einer Scheibe oder einem Distanzkörper mit mehreren parallelen Entladungskanälen befindet. Das Distanzstück erzwingt zumindest bei impulsförmigen Stoßstrombelastungen eine Aufteilung der Entladung in mehrere separate und parallele Kanäle.In summary, the invention provides a lightning current-carrying, encapsulated and pressure-resistant surge arrester for use in the low-voltage network with at least two electrodes, wherein at least one electrically conductive or semiconductive spacer in the form of a disk or a spacer body with a plurality of parallel discharge channels is located between the main electrodes. The spacer forces a division of the discharge into a plurality of separate and parallel channels, at least in the case of pulsed impulse current loads.

Es liegt im Sinne der Erfindung, den Überspannungsableiter auch druckdicht im Sinne eines Gasableiters auszuführen.It is within the meaning of the invention to also design the surge arrester pressure-tight in the sense of a gas arrester.

Erfindungsgemäß tritt die Aufteilung des Impulsstroms auf mehrere Kanäle bereits bei Werten ab ca. 1 kA ein, wobei hier von Impulsen 8/20 µs ausgegangen wird. Die Anzahl der Kanäle oder Durchgangsbohrungen liegt im Bereich von 5 bis 1000, wobei bei angenommenen Durchgangslöchern der Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 mm und 2 mm liegt. Die Dicke der Distanzscheiben und damit die Kanallänge liegt im Bereich von 2 mm bis 20 mm.According to the invention, the division of the pulse current into a plurality of channels already occurs at values starting at approximately 1 kA, in which case pulses of 8/20 μs are assumed. The number of channels or through holes is in the range of 5 to 1000, with assumed through holes the diameter is in the range between 0.1 mm and 2 mm. The thickness of the spacers and thus the channel length is in the range of 2 mm to 20 mm.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.

Hierbei zeigen:

Fig. 1
eine erste Ausführungsform des Überspannungsableiters mit einer von beiden Hauptelektroden beabstandeten Distanzscheibe;
Fig. 2
eine nicht zum Erfindungsgenstand gehörende Ausführungsform eines Überspannungsableiters mit zwei Distanzscheiben, die jeweils an oder in der Nähe der Hauptelektroden befindlich sind;
Fig. 3
eine Ausführungsform des Überspannungsableiters mit Gleitfunkenstrecken;
Fig. 4
eine Ausführungsform des Überspannungsableiters mit einer Vielzahl von jeweils beabstandeten Distanzscheiben;
Fig. 5
eine nicht zum Erfindungsgenstand gehörende Ausführungsform eines Überspannungsableiters mit Distanzkörper, der in seinem Inneren Ringspalte aufweist, die sich über die gesamte Höhe des Distanzkörpers erstrecken;
Fig. 6
eine Draufsicht auf die Oberfläche verschiedener Distanzscheiben, die erkennen lässt, welche unterschiedlichen Formen die Kanäle bzw. deren Querschnitte aufweisen können;
Fig. 7
ein Ausführungsbeispiel eines Überspannungsableiters mit einer Reihenimpedanz bezogen auf eine der Hauptelektroden;
Fig. 8
eine Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 7, jedoch mit zusätzlichem Ringspalt im Bereich einer der Hauptelektroden;
Fig. 9
Varianten des Distanzkörpers gemäß der Prinzipdarstellung nach Fig. 5;
Fig. 10
verschiedene Darstellungen in Schnitt-, Drauf- und Teilschnittansicht eines zylindrischen Distanzkörpers mit mäanderförmigem Ringspaltkanal, wobei Innenteil des Zylinders und Außenmantel aus verschiedenen Materialien unterschiedlicher Leitfähigkeit bestehen können und wobei die resultierende Kanallänge bei gleichbleibender Zylinderhöhe über die Steigung der Kanäle einstellbar ist, und
Fig. 11
eine weitere Darstellung eines zylinderförmigen Distanzkörpers, wobei im inneren Zylinderteil gewindeähnliche Nuten eingebracht sind. Hier kann über die Steigung der parallelen Nuten eine Einstellung der Kanallänge bei ansonsten konstanter Zylinderhöhe analog zu Fig. 10 erfolgen.
Hereby show:
Fig. 1
a first embodiment of the surge arrester with a distance from both main electrodes spacer;
Fig. 2
a not belonging to the subject invention embodiment of a surge arrester with two spacers, which are located respectively at or in the vicinity of the main electrodes;
Fig. 3
an embodiment of the surge arrester with Gleitfunkenstrecken;
Fig. 4
an embodiment of the surge arrester with a plurality of spaced spacers;
Fig. 5
a not belonging to the subject invention embodiment of a surge arrester with a spacer body having annular gaps in its interior, which extend over the entire height of the spacer body;
Fig. 6
a plan view of the surface of various spacers, which can recognize what different shapes the channels or their cross-sections may have;
Fig. 7
an embodiment of a surge arrester with a series impedance with respect to one of the main electrodes;
Fig. 8
an embodiment similar to that after Fig. 7 but with additional ring gap in the area of one of the main electrodes;
Fig. 9
Variants of the spacer according to the schematic diagram according to Fig. 5 ;
Fig. 10
various representations in sectional, top and partial sectional view of a cylindrical spacer with meandering annular gap channel, wherein the inner part of the cylinder and outer shell may consist of different materials of different conductivity and wherein the resulting channel length is adjustable with the same cylinder height over the pitch of the channels, and
Fig. 11
a further illustration of a cylindrical spacer, wherein in the inner cylinder part thread-like grooves are introduced. Here, an adjustment of the channel length with an otherwise constant cylinder height analogous to the slope of the parallel grooves Fig. 10 respectively.

Gemäß den figürlichen Darstellungen wird von einem gekapselten, druckfest ausgeführten blitzstromtragfähigen Überspannungsableiter mit Netzfolgestromlöschvermögen ausgegangen, umfassend zwei beabstandet isoliert gegenüberliegende Hauptelektroden 1 und 2.According to the figurative representations, it is assumed that an encapsulated, pressure-resistant, lightning current-carrying surge arrester with reticule current extinguishing capability, comprising two main electrodes 1 and 2 which are spaced apart from each other in an insulated manner.

Die Hauptelektroden 1 und 2 sind von einem Isolierkörper 5 aufgenommen, welcher wiederum von einem metallischen, druckfesten Gehäuse 6 umgeben ist.The main electrodes 1 and 2 are received by an insulating body 5, which in turn is surrounded by a metallic, pressure-resistant housing 6.

Zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 befindet sich eine Distanzscheibe oder ein Distanzkörper 3 aus einem leitenden oder halbleitenden Material mit linearer bzw. bevorzugt nichtlinearer Kennlinie, welches mehrere Öffnungen bzw. Kanäle 31 kleinen Querschnitts aufweist.Between the main electrodes 1 and 2 is a spacer or a spacer body 3 made of a conductive or semiconductive material with a linear or preferably non-linear characteristic, which has a plurality of openings or channels 31 of small cross-section.

Das Distanzstück 3 ist mindestens gegenüber einer der Hauptelektroden, gemäß Fig. 1 der Hauptelektrode 1, isoliert.The spacer 3 is at least opposite to one of the main electrodes, according to Fig. 1 the main electrode 1, isolated.

Gemäß Fig. 1 befindet sich eine gemeinsame Trennstrecke L1 zwischen der Hauptelektrode und der Distanzscheibe 3.According to Fig. 1 there is a common separation distance L1 between the main electrode and the spacer 3.

Die Distanzscheibe 3 ist über ein leitendes oder halbleitendes Material 4 (Tragteil) mit der Hauptelektrode 2 verbunden.The spacer 3 is connected via a conductive or semiconducting material 4 (support member) to the main electrode 2.

Die Distanzscheibe 3 und das Tragteil 4 können dabei auch durch ein einziges Teil realisiert werden.The spacer 3 and the support member 4 can also be realized by a single part.

Weiterhin ist ein gemeinsamer Hohlraum 8 zwischen der Distanzscheibe 3 und der Hauptelektrode 2 befindlich, welcher insbesondere bei der Erzeugung von zusätzlichen Gasen vorteilhaft ist.Furthermore, a common cavity 8 is located between the spacer 3 and the main electrode 2, which is particularly advantageous in the generation of additional gases.

Dieser Raum dient dann auch als Sammelraum des Gases.This room then also serves as a collection room of the gas.

Eine Entlüftungsöffnung 7 kleinen Querschnitts zum Druckausgleich nach der Belastung ist ebenfalls vorgesehen.A vent 7 small cross section for pressure equalization after the load is also provided.

Es können alternativ hierzu einzelne Kanäle 31 bis zur Hauptelektrode 2 geführt werden, wobei dann die Entlüftung im Bereich der Elektrode erfolgt. Ebenso ist eine Verbindung der einzelnen Entladungskanäle oder eine getrennte Entlüftung denkbar.As an alternative to this, individual channels 31 can be led to the main electrode 2, in which case the venting takes place in the region of the electrode. Likewise, a connection of the individual discharge channels or a separate vent is conceivable.

Weiterhin ermöglicht die halbleitende bzw. leitfähige Distanzscheibe 3 auch bei Funkenstrecken ohne Zündhilfe eine elektrische Vorentladung mit Funkenbildung.Furthermore, the semiconductive or conductive spacer 3 allows for spark gaps without ignition aid an electric pre-discharge with sparking.

Bei Erreichen der Ansprechspannung der Trennstrecke L1 erfolgt eine Funkenbildung zwischen der Hauptelektrode 1 und der Distanzscheibe 3. Danach gleiten häufig bereits mehrere Vorentladungen entlang der Kanäle 31 bis zur Hauptelektrode 2 und es erfolgt ein Überschlag zwischen den Hauptelektroden 1; 2. Die Ausbildung einer Entladung in mehreren Kanälen kann über den Restspannungsabfall über der Distanzscheibe 3 und dem Tragteil 4 beeinflusst werden.Upon reaching the operating voltage of the separation path L1 sparking occurs between the main electrode 1 and the spacer 3. Thereafter, often slide several pre-discharges along the channels 31 to the main electrode 2 and there is a flashover between the main electrodes 1; 2. The formation of a discharge in multiple channels can be influenced by the residual voltage drop across the spacer 3 and the support member 4.

Der in Fig. 1 gezeigte Hohlraum 8 zwischen der Hauptelektrode 1 und der Distanzscheibe 3 ermöglicht neben der Verteilung der Ladungsträger des Zündfunkens auf mehrere Kanäle auch einen Austausch von Ladungsträgern zwischen den einzelnen Kanälen 31 nach Zündung der Hauptstrecke. Dies fördert bei entsprechender Charakteristik des Lichtbogens zusätzlich ein schnelles und gleichmäßiges Zünden von weiteren, parallelen Kanälen.The in Fig. 1 shown cavity 8 between the main electrode 1 and the spacer 3 allows in addition to the distribution of the charge carriers of Zündfunkens on several channels and an exchange of charge carriers between the individual channels 31 after ignition of the main line. This promotes with appropriate characteristics of the arc additionally a fast and uniform ignition of other, parallel channels.

Sollte trotz der vorstehend geschilderten Maßnahmen nur ein Kanal zünden, wird einerseits aufgrund des hohen Spannungsbedarfs zu Beginn der Entladung und zum anderen infolge der Einschnürung und Kühlung des Lichtbogens eine positive U/I-Kennlinie des Lichtbogens bei ausreichend hohen Stromstärken selbst in Luft erzwungen.Should ignite only one channel despite the measures described above, on the one hand forced due to the high voltage requirement at the beginning of the discharge and the other due to the constriction and cooling of the arc, a positive U / I characteristic of the arc at sufficiently high currents even in air.

Vorstehendes ermöglicht die Bildung von parallelen Lichtbögen, deren Anzahl mit der Stromstärke des eingeprägten Stromes steigt. Hierdurch ist eine Verteilung des Impulsstroms auf zahlreiche parallele Entladungskanäle innerhalb einer Funkenstrecke in Luft möglich. Wichtig insbesondere für lang andauernde Entladungen ist hierbei, dass die positive Kennlinie des Lichtbogens auch bei relativ kleinen Impulsströmen erhalten bleibt.The above allows the formation of parallel arcs whose number increases with the current of the impressed current. As a result, a distribution of the pulse current to numerous parallel discharge channels within a spark gap in air is possible. Important in particular for long-lasting discharges here is that the positive characteristic of the arc is maintained even at relatively small pulse currents.

Eine auch bei lang andauernden Impulsentladungen stabile Lichtbogenaufteilung erlaubt eine unabhängige Dimensionierung der Kanalgeometrien bei Netzfolgeströmen.An even with long-lasting pulse discharges stable arc distribution allows independent dimensioning of the channel geometries in Netzfolgeströmen.

Die im Stand der Technik vorgenommene bisherige Dimensionierung einfacher Kanalgeometrien bei Funkenstreckenableitern erfolgte nicht unabhängig von der Belastungsart. Ein Entladungskanal mit großem Durchmesser oder Querschnitt erlaubte zwar hohe Impulsbelastungen, führte jedoch nur zu einer geringen Folgestrombegrenzung. Um bei einer gewünschten Impulsbelastbarkeit eine ausreichend hohe Folgestrombegrenzung zu erreichen, wurde üblicherweise der Entladungskanal verlängert. Dies jedoch führt zu einem hohen Leistungsumsatz und hohen Spannungen bei Impulsbelastungen.The previous dimensioning of simple channel geometries in spark gap arresters made in the prior art was not independent of the type of load. Although a discharge channel with a large diameter or cross section allowed high impulse loads, it only led to a low following current limitation. In order to achieve a sufficiently high sequence current limitation at a desired pulse load capacity, the discharge channel has usually been lengthened. However, this leads to a high power conversion and high voltages at pulse loads.

Die erreichte stabile Aufteilung der Impulsentladung erlaubt es nun, die einzelnen Entladungskanäle ausschließlich nach den Anforderungen bei Folgestrom zu bemessen. Die Höhe der gewünschten Impulsbelastbarkeit ist über das Material, die Anzahl der parallelen Kanäle bei Berücksichtigung der Abmessung der Funkenstrecke einstellbar.The achieved stable division of the impulse discharge now makes it possible to dimension the individual discharge channels exclusively according to the requirements of the subsequent current. The height of the desired pulse load capacity is adjustable via the material, the number of parallel channels taking into account the dimension of the spark gap.

Bei der Wahl der Kanalgeometrie (siehe Fig. 6) werden weiterhin die Grundfunktionen des Überspannungsableiters berücksichtigt. Hierzu gehört eine Begrenzung der Restspannungshöhe und -dauer bis zum Ansprechen der Funkenstrecke, um eine entsprechende Koordinierbarkeit des Ableiters zu gewährleisten.
Diese Werte werden auch durch das Material der Distanzscheibe oder des Distanzkörpers 3 und die Länge des Überschlagswegs bestimmt. Die Distanzscheibe aus leitfähigem bzw. halbleitendem Material wirkt sich hierbei sowohl positiv auf die Steuerung der Restspannung bis zum Überschlagen der Hauptstrecke als auch auf die Aufteilung der Entladung insbesondere bei Luftfunkenstrecken aus.
When choosing the channel geometry (see Fig. 6 ), the basic functions of the surge arrester are taken into account. This includes a limitation of the residual voltage level and duration to the response of the spark gap in order to ensure a corresponding coordination of the arrester.
These values are also determined by the material of the spacer or spacer 3 and the length of the rollover travel. The spacer made of conductive or semiconducting material has a positive effect on the control of the residual voltage until the main section is overturned, as well as on the division of the discharge, especially in the case of air gaps.

Bei hohen Kanallängen kann unter Umständen die Überschlagsdauer zu stark verzögert werden. Für Einsatzfälle, bei denen dies kritisch ist, wird das Distanzstück oder die Distanzscheibe in mehrere, in Reihe geschaltete Teilstücke aufgeteilt. Dies führt bereits aufgrund der stärkeren Inhomogenität zu einer Verbesserung. Zusätzlich können zwischen den einzelnen Distanzstücken Hilfsfunkenstrecken eingebracht werden, welche eine Ionisierung bewirken.At high channel lengths, the rollover time may be delayed too much. For applications where this is critical, the spacer or the spacer is divided into several, connected in series sections. This already leads to an improvement due to the greater inhomogeneity. In addition, auxiliary spark gaps can be introduced between the individual spacers, which cause ionization.

Die vorstehend geschilderte Variante der Aufteilung des Distanzkörpers oder der Distanzscheibe 3 bietet auch die Möglichkeit, die Bildung eines durchgängigen Entladungskanals bewusst zu verzögern, z.B. durch eine versetzte Anordnung der Durchgangskanäle (siehe Fig. 4).The above-described variant of the division of the spacer or the spacer 3 also offers the possibility to deliberately delay the formation of a continuous discharge channel, for example by an offset arrangement of the through channels (see Fig. 4 ).

Bei hohen Folgeströmen im kA-Bereich, welche z.B. bei erhöhten Netzspannungen auftreten können, ist es möglich, diese ebenfalls in parallele Lichtbögen aufzuteilen und somit die Belastung einzelner Entladungskanäle zu reduzieren.At high subsequent currents in the kA range, which can occur, for example, at increased mains voltages, it is also possible to divide them into parallel arcs, thus reducing the load on individual discharge channels.

Bei einer Dimensionierung der Kanäle mit sehr kleinen und/oder langen Kanälen kann auch auf eine zusätzliche Gasabgabe, wie sie ansonsten üblich ist, verzichtet werden. Damit können die entstehenden Drücke innerhalb der Funkenstrecke und der resultierende Verschleiß verringert werden.When dimensioning the channels with very small and / or long channels can also be dispensed with an additional gas delivery, as is otherwise customary. Thus, the resulting pressures within the spark gap and the resulting wear can be reduced.

Gemäß Fig. 2 wird ein nicht zum Erfindungsgenstand gehörendes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem beide Hauptelektroden 1 und 2 mit einer Distanzscheibe 3 versehen sind.According to Fig. 2 an embodiment not belonging to the subject invention is shown, in which both main electrodes 1 and 2 are provided with a spacer 3.

In der figürlichen Darstellung berühren sich die jeweiligen Hauptelektroden 1 und 2 mit den jeweiligen Distanzscheiben 3, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.In the figurative representation, the respective main electrodes 1 and 2 touch the respective spacers 3, but this is not absolutely necessary.

Der Hohlraum 8 befindet sich hier zwischen den beiden Distanzscheiben 3.The cavity 8 is located here between the two spacers. 3

In diesem Hohlraum 8, welcher gleichzeitig die Haupttrennstrecke der Hauptelektroden 1 und 2 bildet, ist beispielhaft eine dritte, Zündelektrode 9 integriert, die der externen Zündung der Funkenstrecke dient.In this cavity 8, which simultaneously forms the main separation path of the main electrodes 1 and 2, a third, ignition electrode 9 is integrated by way of example, which serves for the external ignition of the spark gap.

Fig. 3 zeigt eine Funkenstrecke, bei welcher die Trennstrecke nicht als Luftdurchschlagsfunkenstrecke, sondern als Gleitfunkenstrecke ausgebildet ist. Fig. 3 shows a spark gap, in which the separation distance is not designed as a Luftdurchschlagsfunkenstrecke, but as a sliding spark gap.

Hierfür besitzt das Isolationsmaterial 10 jeweils oberhalb eines Kanals 31 der Distanzscheibe 3 eine Öffnung, welche einen Gleitüberschlag zwischen der Hauptelektrode 1 und der Distanzscheibe 3 ermöglicht.For this purpose, the insulating material 10 in each case above a channel 31 of the spacer 3 has an opening which allows a sliding overlap between the main electrode 1 and the spacer 3.

Die Distanzscheibe 3 wird bei dieser Ausführungsform elektrisch leitfähig mit der Hauptelektrode 2 über das Tragteil 4 verbunden.The spacer 3 is electrically conductively connected in this embodiment with the main electrode 2 via the support member 4.

Das Tragteil 4 kann hier auch als Metallteil mit hoher Leitfähigkeit oder, wie bei der Ausführung nach Fig. 1, als Teil mit geringer elektrischer Leitfähigkeit oder halbleitend ausgeführt sein.The support member 4 can also be used as a metal part with high conductivity or, as in the embodiment according to Fig. 1 be designed as a part with low electrical conductivity or semiconducting.

Das Tragteil 4 besitzt unterhalb der Kanäle 31 der Distanzscheibe 3 ebenfalls Kanäle 31, welche einen direkten Durchgang von der Distanzscheibe 3 zum Hohlraum 8 ermöglichen.The support member 4 has below the channels 31 of the spacer 3 also channels 31, which allow a direct passage from the spacer 3 to the cavity 8.

Ein entstehender Lichtbogen wird somit von der Hauptelektrode 1 bis zur Hauptelektrode 2 verlängert.An emerging arc is thus extended from the main electrode 1 to the main electrode 2.

Die Entlüftung des Hohlraums 8 erfolgt hier wiederum über einen oder mehrere Kanäle 7 kleinen Querschnitts.The venting of the cavity 8 takes place here again via one or more channels 7 small cross-section.

Die Kanäle 31 in den Elementen 3, 4 und 10 sind beispielhaft als Bohrungen dargestellt.The channels 31 in the elements 3, 4 and 10 are exemplified as holes.

Fig. 4 stellt eine Anordnung mit einer Reihenschaltung von mehreren elektrisch leitenden bzw. halbleitenden Distanzscheiben 3 zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 dar. Fig. 4 illustrates an arrangement with a series connection of a plurality of electrically conductive or semiconducting spacers 3 between the main electrodes 1 and 2.

Die Hauptelektrode 1 ist hier mit einer zentral ausgeführten dritten Zündelektrode 11 versehen, welche von der Hauptelektrode 1 durch das Teil 12 hochohmig getrennt ist.The main electrode 1 is provided here with a centrally executed third ignition electrode 11, which is separated from the main electrode 1 by the part 12 high impedance.

Die Hauptelektrode 1 ist von dem am nächsten liegenden Distanzscheibenteil 3a durch ein isolierendes Teil 5a und dem Abstand L1 getrennt.The main electrode 1 is separated from the closest spacer part 3a by an insulating part 5a and the distance L1.

Die Kanäle 31 der übereinander liegenden und beabstandeten Distanzscheiben 3 sind gegeneinander versetzt.The channels 31 of the superimposed and spaced spacers 3 are offset from each other.

Zwischen den Distanzscheiben 3 können sich Einrichtungen zur zusätzlichen Ionisation des Zwischenraums befinden. Diese Einrichtungen können den Überschlag zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 beschleunigen.Between the spacers 3 may be devices for additional ionization of the gap. These devices can accelerate the flashover between the main electrodes 1 and 2.

Zwischen den Distanzscheiben 3a und 3b befinden sich auf dem Isolationsteil 13 zwei leitende bzw. halbleitende Schichten 14, welche durch eine minimale Strecke mit erhöhtem Widerstand bzw. eine isolierende Strecke getrennt sind. Diese Strecke ist so ausgelegt, dass sie bereits bei geringen Spannungen überschlägt. Die damit verbundene Funkenbildung ionisiert den Zwischenraum zwischen den Distanzscheiben 3a und 3b.Between the spacers 3a and 3b are on the insulating part 13, two conductive or semiconductive layers 14, which are separated by a minimum distance with increased resistance or an insulating path. This track is designed to overturn even at low voltages. The associated sparking ionizes the gap between the spacers 3a and 3b.

Zwischen den Distanzscheiben 3b und 3c wird zwischen zwei elektrisch leitenden bzw. halbleitenden Teilen 15 eine Isolationsstrecke oder eine Strecke erhöhten Widerstands 16 angeordnet. Diese besitzt die gleiche bereits beschriebene Funktion der Ionisation des Raumes zwischen den Distanzscheiben 3b und 3c.Between the spacers 3b and 3c, an insulation gap or a stretch of increased resistance 16 is arranged between two electrically conductive or semiconducting parts 15. This has the same already described function of the ionization of the space between the spacers 3b and 3c.

Zwischen den Distanzscheiben 3c und 3d befindet sich ein elektrisch leitendes bzw. halbleitendes Material 4, was bei Spannungsbelastung zu einem schnellen Gleitüberschlag neigt. Weiterhin besteht eine Verbindung zwischen dem Teil 4 und der Hauptelektrode 2.Between the spacers 3c and 3d, there is an electrically conductive or semiconducting material 4, which tends to a rapid slip-over when subjected to stress. Furthermore, there is a connection between the part 4 and the main electrode 2.

Bei geringen Distanzen der Scheiben 3 kann das Teil 4 auch isoliert ausgeführt sein. Hier ist darauf zu achten, dass die Ansprechspannung der Gesamtfunkenstrecke nicht wesentlich erhöht wird.At small distances of the discs 3, the part 4 can also be made isolated. Here it must be ensured that the response voltage of the total spark gap is not significantly increased.

Gemäß Fig. 4 erfolgt die Entlüftung der Anordnung wiederum über einen Kanal kleinen Querschnitts 7.According to Fig. 4 the venting of the arrangement is again via a channel small cross-section. 7

Wird das Material der Distanzscheiben 3 so gewählt, dass eine zusätzliche Gasabgabe erfolgt, oder sollen sehr hohe Belastungen beherrscht werden, kann in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Distanzscheiben 3 bereits eine Entlüftung vorgesehen sein. Diese kann seitlich innerhalb, durch oder zwischen den Teilen 5 und 6 erfolgen.If the material of the spacers 3 chosen so that an additional gas discharge takes place, or should very high loads are controlled, a vent may already be provided in the spaces between the spacers 3. This can be done laterally within, through or between parts 5 and 6.

Diese betreffenden Entlüftungskanäle können dabei separat oder zusammengeführt verlaufen. Die Ausführung des oder der Entlüftungskanäle aus dem Gehäuse kann auch an der Stirnseite oder der Zylinderwand erfolgen.These respective venting channels can run separately or merged. The execution of the or the venting channels from the housing can also be done on the front side or the cylinder wall.

Zur mechanischen Stabilisation besteht die Möglichkeit, die Distanzscheiben 3 durch Stützelemente zwischen den Scheiben zu ergänzen. Diese Stützelemente können aber auch integrale Bestandteile der Distanzscheiben 3 sein oder aus einem separaten Teil mit divergierenden Materialeigenschaften, z.B. isoliert ausgeführt werden. Werden derartige Stützelemente realisiert, können auch diese mit geeigneten Mitteln zur Ionisation der Zwischenräume ausgestattet werden.For mechanical stabilization, it is possible to supplement the spacers 3 by supporting elements between the discs. These support elements but can also be integral components of the spacers 3 or be executed from a separate part with divergent material properties, eg isolated. If such support elements realized, these can be equipped with suitable means for ionization of the interstices.

Fig. 5 zeigt eine nicht zum Erfindungsgenstand gehörendes Ausführungsvariante, bei welcher die Entladung nicht in durchgängigen Bohrungen durch eine Distanzscheibe, sondern zwischen umlaufenden Ringspalten 17 eines Distanzkörpers 3 erfolgt. Die einzelnen Ringspalte 17 werden jeweils in separaten Kanälen 18 im oder durch die Hauptelektrode 2 entlüftet. Der Distanzkörper 3 kann gemäß den Varianten nach den Fig. 9 bis 11 realisiert werden. Fig. 5 shows a not belonging to the subject inventions variant in which the discharge is not in continuous holes through a spacer, but between circumferential annular gaps 17 of a spacer body 3 takes place. The individual annular gaps 17 are each vented in separate channels 18 in or through the main electrode 2. The spacer body 3 can according to the variants of the Fig. 9 to 11 will be realized.

Fig. 6 zeigt verschiedene Draufsichten der Distanzscheiben 3. Hier ist die Vielfalt der Gestaltungsvarianten erkennbar. Die entsprechenden Kanäle 31 können z.B. schlitzförmig oder als Bohrungen ausgeführt werden. Auch sind zum Mittelpunkt orientierte Spalte 33 oder konzentrische Ringspalte 32 denkbar. Entscheidend ist, dass der Entladungskanal mindestens in der x-oder y-Richtung stark eingeengt ist. Diese Einengung und das Material bestimmen dann im Wesentlichen die erreichbare elektrische Feldstärke des Lichtbogens. Über die Länge des Kanals (z-Richtung) kann die benötigte Lichtbogenspannung eingestellt werden. Die einzelnen Entladungskanäle 32 (Ringspalte) können zur Ionisierung und zum Druckausgleich miteinander verbunden (34) sein. Fig. 6 shows various plan views of the spacers 3. Here is the variety of design variants recognizable. The corresponding channels 31 can be designed, for example, slot-shaped or as bores. Also, the center-oriented column 33 or concentric annular gaps 32 are conceivable. It is crucial that the discharge channel is strongly concentrated at least in the x or y direction. This constriction and the material then essentially determine the achievable electric field strength of the arc. The required arc voltage can be set over the length of the channel (z-direction). The individual discharge channels 32 (annular gaps) can be interconnected (34) for ionization and pressure equalization.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7, die im Wesentlichen derjenigen nach Fig. 1 entspricht, ist die zweite Hauptelektrode 2 von einem tellerförmigen Teil 19 abgedeckt.In the embodiment according to Fig. 7 who are essentially after those Fig. 1 corresponds, the second main electrode 2 is covered by a plate-shaped part 19.

Das Material dieses Tellers 19 ist elektrisch leitend oder halbleitend, bevorzugt mit nichtlinearer Kennlinie, und stellt eine Reihenimpedanz für den Lichtbogen dar.The material of this plate 19 is electrically conductive or semiconducting, preferably with a non-linear characteristic, and represents a series impedance for the arc.

Der Teller 19 kann zudem genutzt werden, um einen zusätzlichen Spannungsabfall zu erzeugen.The plate 19 can also be used to create an additional voltage drop.

Vorteilhafterweise besteht der Teller 19 aus einem Material, welches insbesondere bei Impulsbelastung zu keinem konzentrierten Fußpunktverhalten des Lichtbogens neigt. Dies reduziert den Abbrand der Hauptelektrode 2 und erlaubt dann dort den Einsatz von preisgünstigeren Materialien. Geeignete Materialien für den Teller 19 sind z.B. solche Materialien, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, Verbundmaterialien mit Komponenten mit hohem Schmelzpunkt oder Materialien, welche keinen konzentrierten Lichtbogenfußpunkt dauerhaft ermöglichen, wie z.B. die meisten elektrisch leitfähigen Polymere.Advantageously, the plate 19 is made of a material which, in particular with momentum loading, tends to have no concentrated base-point behavior of the arc. This reduces the burnup of the main electrode 2 and then allows the use of cheaper materials there. Suitable materials for the plate 19 are e.g. those materials which have a high melting point, composites with high melting point components, or materials which do not permanently permit a concentrated arc root, such as e.g. most electrically conductive polymers.

Alternativ zu elektrisch leitenden Materialien sind auch hochohmige bzw. isolierende Materialien mit einer gewissen Porosität möglich, welche die Entladung dann in Form einer diffusen Entladung durch die poröse Schicht erlauben.As an alternative to electrically conductive materials, high-resistance or insulating materials with a certain porosity are also possible, which then allow the discharge in the form of a diffuse discharge through the porous layer.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 7 mit einer abgedeckten Hauptelektrode 2, bei welcher das Material des Tellers 20 dem des Tellers 19 gemäß Fig. 7 entsprechen kann, jedoch alternativ auch aus einem dichten hochohmigen bzw. Isolationsstoff besteht. Fig. 8 shows an embodiment similar to that after Fig. 7 with a covered main electrode 2, in which the material of the plate 20 of the plate 19 according to Fig. 7 may correspond, but alternatively also consists of a dense high-resistance or insulation material.

Die Hauptelektrode 2 besitzt bei dieser Ausführungsform beispielhaft zusätzlich senkrechte Fortsätze 2a.In this embodiment, the main electrode 2 additionally has vertical extensions 2a, by way of example.

Zwischen dem Tragteil 4 und dem Teller 20 befindet sich ein umlaufender Spalt 200 oder es sind mehrere parallele abschnittsweise Spalte vorgesehen.Between the support member 4 and the plate 20 is a circumferential gap 200 or there are several parallel sections of column provided.

Das Material des Tragteils 4 kann elektrisch leitend oder halbleitend gewählt werden.The material of the support member 4 can be selected to be electrically conductive or semiconducting.

Bei geringen Distanzen zu der Distanzscheibe 3 ist auch eine isolierende Ausführung des Tragteils 4 möglich. Entscheidend ist, dass nur eine Trennstrecke L1 oder die Strecke Fortsatz 2a zur Distanzscheibe 3 das Ansprechverhalten bei einer nicht getriggerten Funkenstrecke dominiert. Es ist alternativ auch eine vertikale Schichtung der Fortsätze 4 aus verschiedenen Materialien denkbar.At short distances to the spacer 3, an insulating embodiment of the support member 4 is possible. It is crucial that only one separation line L1 or the distance extension 2a to the spacer 3, the response dominated by a non-triggered spark gap. Alternatively, a vertical layering of the extensions 4 made of different materials is conceivable.

Die vertikale Entladung von der Hauptelektrode 1 durch die Distanzscheibe 3 wird durch den Teller 20 mit einer horizontalen Spaltentladung zwischen dem Teller 20 und dem Tragteil 4 kombiniert. Die Abmessung des Spaltes liegt hierbei bei Werten unter 0,1 mm.The vertical discharge from the main electrode 1 through the spacer 3 is combined by the plate 20 with a horizontal gap discharge between the plate 20 and the support member 4. The dimension of the gap is here at values below 0.1 mm.

Die Entladung im Spalt 200 kann einerseits zur weiteren Beeinflussung der Lichtbogenspannung genutzt werden und andererseits kann eine kostengünstige Reduktion des abbrandfesten Elektrodenmaterials vorgenommen werden. Zudem ist auch eine mechanische Funktionstrennung der quasi zusammengesetzten Hauptelektrode 2 möglich.The discharge in the gap 200 can on the one hand be used to further influence the arc voltage and on the other hand, a cost-effective reduction of the erosion-resistant electrode material can be made. In addition, a mechanical separation of functions of the quasi-assembled main electrode 2 is possible.

Die Kombination mit einer Spaltentladung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform. Alternativ kann eine horizontale (radiale) Spaltentladung durch eine vertikale (axiale) Spaltentladung ersetzt werden. Des Weiteren ist eine Kombination von vertikaler und horizontaler Entladung möglich wobei die notwendige Umlenkung der Entladung zu einer weiteren Erhöhung des Spannungsabfalls führt.The combination with a gap discharge is not limited to the illustrated embodiment. Alternatively, a horizontal (radial) gap discharge can be replaced by a vertical (axial) gap discharge. Furthermore, a combination of vertical and horizontal discharge is possible, with the necessary diversion of the discharge leading to a further increase in the voltage drop.

Fig. 9 zeigt eine weitere Variante der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eines Distanzkörpers, und zwar als Zylinder im Inneren der Funkenstrecke. Fig. 9 shows another variant of in Fig. 5 illustrated embodiment of a spacer, as a cylinder in the interior of the spark gap.

Die Varianten 1 und 2 sind hier gekennzeichnet von einem unteren Zylinderteil 301 und einem oberen Zylinderteil 302.Variants 1 and 2 are characterized by a lower cylinder part 301 and an upper cylinder part 302.

Gemäß Variante 1 weist der untere Zylinder 301 eine kreisrunde Nut 303 zwischen den beiden Ringschlitzen 304 auf. Die Ringschlitze oder Ringnuten 304 besitzen einen unterschiedlichen Durchmesser zur Gasumlenkung.According to variant 1, the lower cylinder 301 has a circular groove 303 between the two annular slots 304. The annular slots or annular grooves 304 have a different diameter for gas deflection.

Denkbar sind auch eine oder mehrere Verbindungsnuten 306 gemäß Variante 2.Also conceivable are one or more connecting grooves 306 according to variant 2.

Zwischen den beiden Zylindern 301 und 302 können sich auch, wie in der Fig. 4 prinzipiell dargestellt, Zündhilfen befinden.Between the two cylinders 301 and 302 can also, as in the Fig. 4 shown in principle, ignition aids are located.

Bei der Ausführungsform eines zylinderförmigen Distanzkörpers 3 nach Fig. 10 ist ein mäanderförmig verlaufender Kanal 307 vorgesehen. Die Mäanderstruktur verläuft hier in axialer Richtung.In the embodiment of a cylindrical spacer 3 after Fig. 10 a meandering channel 307 is provided. The meander structure runs here in the axial direction.

Der Innenteil 308 des Zylinders kann aus einem anderen Material als der Außenteil 309 bestehen. Hier können Materialien unterschiedlicher Leitfähigkeit gewählt werden.
Die resultierende Kanallänge 307 kann bei gleichbleibender Zylinderhöhe über die Steigung, d.h. den Mäanderverlauf eingestellt werden.
The inner part 308 of the cylinder may be made of a different material than the outer part 309. Here, materials of different conductivity can be selected.
The resulting channel length 307 can be adjusted with the same cylinder height over the slope, ie the meander course.

Der Zylinder für den Distanzkörper nach Fig. 11 weist wiederum ein Außenteil 309 und ein Innenteil 308 auf.The cylinder for the spacer after Fig. 11 again has an outer part 309 and an inner part 308.

Im Innenteil 308 sind gewindeähnlich verlaufende Nuten 35 vorhanden, die von der Oberseite bis zur Unterseite des Distanzkörpers 3 verlaufen. Über die Steigung der im Wesentlichen parallel verlaufenden Nuten 35 ist eine Einstellmöglichkeit der Kanallänge bei konstanter Zylinderhöhe gegeben.In the inner part 308 thread-like extending grooves 35 are present, which extend from the top to the bottom of the spacer body 3. About the slope of the substantially parallel grooves 35 an adjustment of the channel length is given at a constant cylinder height.

Claims (16)

  1. Encapsulated, pressure-tight surge arrester which is capable of carrying lightning currents and has the capacity to quench mains follow currents, comprising two main electrodes (1; 2) which lie opposite one another, spaced apart and insulated, wherein at least one spacer disc or one spacer body (3) made of a non-conducting, non-conducting but gas-emitting, conductive or semi-conductive material is arranged in the space between the main electrodes (1; 2) so as to form a plurality of discharge gaps at least in the case of pulsed surge current loads, wherein the spacer disc or the spacer body (3) has a plurality of parallel channels (31), concentric annular gaps (32) and/or thread-like grooves (35) and, in the case of a conductive or semi-conductive embodiment, is insulated from the main electrodes (1; 2), wherein further the spacer disc or the spacer body (3) is spaced apart from both main electrodes (1; 2).
  2. Surge arrester according to claim 1,
    characterized in that
    in the case of a conductive or semi-conductive embodiment the spacer disc or the spacer body (3) is electrically connected to one of the main electrodes (2) by means of a carrier part (4).
  3. Surge arrester according to claim 2,
    characterized in that
    the carrier part (4) lies against the entire surface of the spacer disc or the spacer body (3) and also has channels, annular gaps and/or grooves whose position corresponds to those in the spacer disc or the spacer body (3) so as to form continuous discharge gaps.
  4. Surge arrester according to claim 3,
    characterized in that
    an insulating part (10) with channels, annular gaps and/or grooves is arranged on the surface of the spacer disc or the spacer body (3) opposite the carrier part (4), which fills in the space between the main electrode (1) and the spacer disc or the spacer body (3), wherein the channels, annular gaps and/or grooves of this stacked arrangement are in alignment.
  5. Surge arrester according to claim 1,
    characterized in that
    a plurality of spacer discs (3a to 3d) are provided, which are spaced apart from one another and from the main electrodes (1; 2), wherein the channels, gaps and/or grooves of adjacent (3a; 3b) spacer discs run offset with respect to one other.
  6. Surge arrester according to claim 5,
    characterized in that
    the spacer discs are electrically connected in series and are insulated from both main electrodes (1; 2).
  7. Surge arrester according to claim 5 or 6,
    characterized in that
    an ignition electrode (11) is arranged in one of the main electrodes (1).
  8. Surge arrester according to one of claims 5 to 7,
    characterized in that
    ionization means and/or means for the control of potential are respectively provided between a pair of spacer discs.
  9. Surge arrester according to one of claims 5 to 8,
    characterized in that
    support elements are arranged between the spacer discs (3a to 3d).
  10. Surge arrester according to one of the preceding claims,
    characterized in that
    the spacer discs or spacer bodies (3) are made of a gas-emitting material or contain such materials.
  11. Surge arrester according to claim 1,
    characterized in that
    the spacer disc or the spacer body (3) is arranged to be spaced apart from both main electrodes (1; 2), wherein one of the main electrodes (2) is covered by a conductive or semi-conductive plate (19) forming a serial impedance and the spacer disc or the spacer body (3) is electrically connected to the plate (19) by a carrier part (4).
  12. Surge arrester according to claim 11,
    characterized in that
    a gap (200) is formed between the carrier part (4) and the plate (19; 20), wherein the main electrode (2) has prolongations (2a) for fixing the carrier part (4).
  13. Surge arrester according to claim 1,
    characterized in that
    a spacer body (3) comprises circumferential annular gaps (17), wherein the spacer body (3) lies on one of the main electrodes (2) and channels or bores (18) are provided in this main electrode (2), which are in register with the annular gap outlet openings in the spacer body (3).
  14. Surge arrester according to claim 13,
    characterized in that
    the channels or bores (18) extend into a vent gap (7) or are connected to it.
  15. Surge arrester according to one of claims 1 to 13,
    characterized by a pressure-tight embodiment.
  16. Surge arrester according to one of claims 1 to 13,
    characterized by provided small-diameter vent channels (7).
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