CN106415955A - 过电压放电器 - Google Patents

Abstract

描述并且示出了一种用于在低电压电网的供电中使用的过电压放电器，该过电压放电器带有：带有壳体（2），带有两个彼此轴向对置的电极（3、4），带有被构造在该壳体（2）的内部中的电弧燃烧室（5）以及带有辅助点火装置，其中在这两个电极（3、4）之间构造有火花隙，使得在这两个电极（3、4）之间的火花隙点火时形成电弧（6），并且其中在这两个电极（3、4）的端侧（3a、4a）之间的轴向距离a被选择得为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N。在按照本发明的过电压放电器中，过电压放电器之内的能量转换通过如下方式被减少：电弧燃烧室（5）具有内部区域（7）和至少一个膨胀区域（8），电弧（6）在点火之后能够扩散到所述膨胀区域中，其中所述内部区域（7）被布置在两个彼此对置的电极（3、4）之间并且被所述两个电极（3、4）的端侧（3a、4a）在轴向上限定，以及其中所述至少一个膨胀区域（8）与内部区域（7）的纵向侧邻接并且该膨胀区域（8）的至少两个侧壁（9、10）至少部分地由绝缘性材料（11）构成。

Description

过电压放电器

技术领域

本发明涉及用于在低电压电网的供电中使用的过电压放电器，该过电压放电器带有：带有壳体，带有两个彼此轴向对置的电极，带有被构造在该壳体的内部中的电弧燃烧室以及带有辅助点火装置，其中在两个电极之间构造有火花隙，使得在两个电极之间的火花隙点火时形成电弧，并且其中在两个电极的端侧之间的轴向距离被选择为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N。

背景技术

当出现位于相应的额定电压的容差上限之上的过电压时，必须在尽可能短的时间内利用电位均衡来使所涉及的仪器、设备和线路短路。为此，根据要保护的仪器和设备的使用地点（保护区）以及类型而使用不同的器件。在此，各个器件基本上通过其响应特性和其放电能力来区别。

在低电压电网中，为了保护以免过电压，通常使用基于火花隙的过电压放电器，即其基本的组成部分是火花隙的过电压放电器，其在确定的过电压的情况下进行响应，其中在两个电极之间的火花隙点火时形成电弧。因为带有火花隙的过电压放电器也被用于保护以免电击（Blitzeinschlag），所以带有直至三位数的kA范围中的值的、非常高并且急剧升高的电流可能流过火花隙。

作为放电器的带有火花隙的过电压放电器虽然具有高冲击电流承受能力的优点，然而也具有相对较高的以及也不是特别恒定的响应电压的缺点。因此，为了火花隙的点火长久以来已经使用了不同类型的辅助点火装置，借助于辅助点火装置减小火花隙的或者过电压放电器的响应电压。

在议论中类型的使用或不使用辅助点火装置的过电压放电器的情况下，在火花隙点火时通过电弧在两个电极之间形成低阻抗连接，有意识地要放电的高能的瞬间冲击电流流过所述低阻抗连接。然而在施加电网电压的情况下不预期的电网续流也可能流过该低阻抗连接，这可能导致上游的保险装置的损毁。于是，该仪器或设备虽然被保护以免由过电压引起的损毁，然而所述仪器或设备直到被损毁的保险装置已被替换才可用。

因此，对现代过电压放电器的重要的要求在于：在放电过程结束之后，尽可能快速地去除电弧，以便也发生对电网续流的消除或者抑制。为此，一般来说尝试提高电弧电压——即必须在两个电极之间存在以便电弧继续燃烧的电压——使得出现的电网续流被抑制或减小。

一种提高电弧电压的可能性在于：在火花隙的响应之后增大电弧长度。另一种在放电过程之后提高电弧电压的可能性在于：通过绝缘物质壁的冷却作用以及使用排放气体的绝缘物质(Isolierstoffen)来冷却电弧。用于提高电弧电压的另外的已知措施是，电弧倍增（Lichtbogenvervielfachung），即通过布置栅片将一个电弧划分成多个电弧，以及将电弧束缚到在两个电极之间的窄缝中。除此之外，前面描述的措施的组合也是可能的。

通过例如借助于排放气体的绝缘物质来冷却电弧而提高电弧电压的方法在此与要放电的冲击电流的强度和持续时间相对强烈地相关。非常高的冲击电流导致通过排放气体的绝缘物质壁对电弧强烈地鼓风，使得这种具有高的能量转换的高冲击电流一般来说导致快速地抑制电网续流。而在较小的冲击电流的情况下，通过冲击电流本身引起的对电弧的鼓风也许不能导致电弧电压的足够的提高，使得对电网续流的抑制以先被延误的方式发生。

在此，与所实现的用于提高电弧电压的方法无关，为了抑制电网续流而有意地提高电弧电压具有如下缺点：由于在冲击电流放电期间被提高的电弧电压而在过电压放电器之内、尤其是在过电压放电器的电弧燃烧室之内发生被提高的能量转换。这尤其是在尽可能被封闭的过电压放电器的情况下、即在被封装的、不排气的过电压放电器的情况下导致问题，因为被转换成热的能量仅仅能够相对缓慢地离开电弧燃烧室，使得包围电弧燃烧室的材料在相对长的时间期间被暴露于非常高的温度。在此，被用于对电弧进行鼓风和冷却的绝缘物质特别受到威胁。除此之外，过电压放电器也必须能够承受在冲击电流放电时出现的高压力，这要求复杂的结构。

由DE 103 38 835 A1已知开头所描述的过电压放电器，在所述过电压放电器的情况下通过如下方式来阻止电网续流的出现：将两个电极之间的距离选择为大的，使得电弧电压大于所期望的电网电压。为了该过电压放电器的响应电压不由于两个电极的相对大的距离而对于火花隙来说过大，设置辅助点火装置，通过该辅助点火装置可以调整过电压放电器的所预期的响应电压。

在由DE 103 38 835 A1所已知的过电压放电器的情况下，圆柱形的电弧燃烧室具有相对小的直径，所述直径相应于彼此对置的电极的自由的端侧的直径。除此之外，电弧燃烧室几乎完全地被绝缘性材料(isolierenden Material)包围，这不仅导致对电弧的冷却而且导致对电弧的束缚。这两者都如前面所描述的那样导致电弧电压的有意的提高，并且然而因此也导致在电弧燃烧室之内的高的能量转换。

为了导出在电弧点火之后在电弧燃烧室之内形成的热，在已知的过电压放电器的情况下在壳体中构造有冷却通道，所述冷却通道与电弧燃烧室连接。这样，在电弧燃烧室中在放电过程中由电弧产生的热的、电离的气体可以从电弧燃烧室并且最终也从壳体中被导出。为了从壳体中流出的气体不具有过高的温度，必须将冷却通道构造为使得所述冷却通道提供足够长的路径区段，所述路径区段导流（entlangstroemen）在壳体中的等离子体。在由DE 103 38 835 A1所已知的过电压放电器的情况下，这通过如下方式来实现：将金属壳体两件式地构造并且两个半壳体彼此同轴地布置。在所述两个壳体部件之间在此布置有螺旋状的冷却通道，所述冷却通道用于所述两个壳体部件的相互旋拧并且等离子体同时也可以流过所述冷却通道。

为了能够在已知的过电压放电器的情况下控制出现的高的压力和温度，对包围壳体和电弧燃烧室的材料的结构性要求是非常高的。尤其是，为了保证足够的机械稳定性，两个壳体部件的壁厚必须是相对大的，这总体上导致壳体的相应地增大的外直径。

发明内容

因此，本发明所基于的任务在于，进一步开发开头所描述的过电压放电器，使得尽可能避免前面所提到的缺点。尤其是，在此应当实现的是：在冲击电流放电时在过电压放电器之内的能量转换是尽可能小的，其中电网续流应尽可能快速地被去除或应当阻止电网续流的出现。

该任务在开头所描述的具有专利权利要求1的特征的过电压放电器的情况下通过如下方式来解决：电弧燃烧室具有内部区域和至少一个膨胀区域，电弧在点火之后可以扩散到所述膨胀区域中。内部区域被布置在两个彼此对置的电极之间并且被所述两个电极的端侧在轴向上限定，其中所述至少一个膨胀区域与内部区域的纵向侧邻接并且所述膨胀区域的至少两个侧壁至少部分地由绝缘性材料构成。

与由DE 103 38 835 A1所已知的过电压放电器不同——在所述过电压放电器中电弧燃烧室仅仅被构造在电极的彼此对置的端侧之间并且基本上圆柱形地被封闭，也即仅仅具有“内部区域”——在按照本发明的过电压放电器中电弧燃烧室附加地还具有至少一个膨胀区域，电弧可以扩散到所述至少一个膨胀区域中。电弧燃烧室因此具有明显更大的体积，其中该电弧不仅可以在电弧燃烧室的轴向方向上扩散而且可以与电弧燃烧室的轴垂直地、即与在两个彼此对置的电极之间的连接线垂直地扩散。由此，电弧可以根据要放电的冲击电流的瞬间电流强度而扩展，得使所述电弧呈现分别在能量上最有益的形式，从而电弧电压在冲击电流的幅度升高时不升高或者仅仅相对小地升高。这样，在放电过程期间实现电弧电压的近似线性化，其中通过在两个电极的端侧之间的所选择的相对大的轴向距离以及电弧燃烧室的设计来实现：电弧电压位于所期望的电网电压之上。

在冲击电流通过被点火的火花隙放电时，存在的电弧通常导致：由包围电弧燃烧室的绝缘物质排放气体，这导致对电弧的冷却并且因此导致电弧电压的升高。通过在按照本发明的过电压放电器中电弧燃烧室除了狭窄的内部区域之外还具有至少一个邻接的膨胀区域，电弧有扩散到该膨胀区域中的可能性，这导致包围电弧的体积的增大并且由此导致对电弧的较少的冷却。这又导致电弧电压的较小的提高，这导致在过电压放电器的电弧燃烧室之内的能量转换的有意的减少。因为由电弧输出的能量不再还是仅仅分布到电弧燃烧室的内部区域的体积上、而是同时分布到被增大了膨胀区域的体积的体积上，所以这导致进一步被减小的负荷并且因此也导致较少地损坏至少部分地包围电弧燃烧室的绝缘性材料或者由该绝缘性材料构成的侧壁。

通过构造带有至少一个膨胀区域的电弧燃烧室——电弧可以扩散到所述膨胀区域中，其中膨胀区域的至少两个侧壁至少部分地由绝缘性材料构成——构成由绝缘性材料限定的绝缘缝，所述绝缘缝与在两个彼此对置的电极之间的连接线垂直地具有明显的延伸，其中该延伸优选地明显大于两个电极的端侧的相应的延伸。

按照本发明的一种变型方案，电弧燃烧室具有两个膨胀区域，所述膨胀区域与内部区域的两个对置的纵向侧邻接，也即在内部区域的两个纵向侧上紧接膨胀区域。电弧因此具有以可选的方式扩散到两个膨胀区域之一中的可能性。此外，还存在电弧划分到两个膨胀区域上的可能性。如果电弧燃烧室具有两个膨胀区域，那么所述两个膨胀区域优选地具有基本上相同的尺寸，使得内部区域基本上居中地被布置在电弧燃烧室中。电弧燃烧室的这种对称的设计方案导致电弧电压的特别良好的线性化以及因此导致在电弧燃烧室之内被减少的能量转换，在所述设计方案中所述两个彼此对置的电极被布置在电弧燃烧室的中心中并且因此也居中地被布置在由所述两个膨胀区域和内部区域构成的绝缘缝之间。

按照本发明的一种替代的变型方案，电弧燃烧室仅仅具有一个膨胀区域，所述膨胀区域仅仅与内部区域的纵向侧邻接。而内部区域的与膨胀区域相对的纵向侧是封闭的，使得电弧仅仅能够在一个方向上扩散。利用本发明的该变型方案能够实现过电压放电器的紧凑的结构形式，在所述变型方案中两个电极与电弧燃烧室的一侧邻接。

为了电弧能够在火花隙点火之后并且在冲击电流放电期间扩散或者扩大，使得所述电弧尽可能以其能量最小值燃烧，膨胀区域优选地具有高度H，所述高度大于内部区域的高度h并且因此也大于电极的端侧的相应的延伸。优选地，膨胀区域的高度H是内部区域的高度h的至少两倍大，尤其是至少三倍大。

按照本发明的另一有利的设计方案，该膨胀区域具有大于内部区域的长度l的长度L，即膨胀区域的长度L大于在两个电极的端侧之间的距离。于是，至少一个电极不仅以其端侧而且以相应的长度伸入（hineinragen）到电弧燃烧室中，使得电极以其纵向侧与膨胀区域邻接。在这种情况下，优选也实现电极在电弧燃烧室中的对称的布置，使得两个电极同样远地伸入到电弧燃烧室中。由此存在如下可能性：电弧的底点在点火之后在两个电极的纵向侧上向外迁移。电弧的长度由此伸长，这导致电弧电压的提高。然而因为电弧同时从窄的内部区域移出，所以避免对电弧的束缚，这在其它方面同样会导致电弧电压的提高。最后，电弧能够强烈地扩大到膨胀区域中——在所述膨胀区域中电弧由于较大的体积而不那么强烈地被冷却——使得电弧呈现其在能量上最有益的形式，从而结果是电弧电压保持近似恒定。

总体上存在大量如何能够在结构上和几何上设计电弧燃烧室的可能性。按照一种优选的实施方式，膨胀区域在此被构造为使得所述膨胀区域在横截面中由内部区域向外扩宽。因此，该膨胀区域在如下区域中——在所述区域中所述膨胀区域与电弧燃烧室的内部区域邻接——具有比在与内部区域相间隔的区域中更小的宽度、即垂直于两个电极之间连接线的较小的延伸。膨胀区域的扩宽在此可以直线地走向，使得膨胀区域具有大致V形的横截面，或者非直线地、例如弧形也或阶梯形地走向。

按照本发明的另一优选的设计方案，膨胀区域的侧壁被构造为使得膨胀区域具有如下区域，在所述区域中侧壁之间的距离减小，即膨胀区域具有窄部。由此，当电弧通过所述窄部走向时，电弧被更强烈地束缚并且通过相邻的侧壁被更强烈地冷却。如果所述窄部限于仅仅具有受限制的高度的小区域，那么电弧倾向于在窄部之外走向，以避免所述束缚以及因此避免更强烈的冷却。在此，所述窄部优选地当在轴向上方向上看时居中地被布置在两个电极之间，使得发生电弧的对称的扩大。前面所描述的窄部例如可以通过如下方式来实现：膨胀区域的侧壁至少部分地球形地被构造，使得膨胀区域至少区域地具有凹形的横截面。

按照一种替代的设计方案，侧壁之间的距离在其中减小的区域、即窄部基本上与两个电极之间的连接线垂直地延伸并且延伸跨过膨胀区域的整个高度H。如果发生火花隙的点火使得存在电弧，则电弧引起：邻接的绝缘性材料在直线或者带形的窄部中比在邻接的膨胀区域中排放更多的气体，在所述膨胀区域中电弧具有距侧壁的更大的距离。由此出现从窄部到邻接的膨胀区域中的两个彼此相反定向的气体流。这在冲击电流的放电过程之后导致窄部的增强的以及更快速的去电离，从而在存在电网电压的情况下减小火花隙重新点火的危险。

为了实现在膨胀区域之内对电弧的不同的冷却——由此同样可以在放电过程期间在尽可能恒定的电弧电压的方向上影响电弧电压——优选地规定：至少膨胀区域的侧壁至少区域地由硬的、释放气体的（gasend）绝缘物质例如POM构成。根据电弧燃烧室、尤其是膨胀区域的几何结构、以及由释放气体的绝缘物质构成的侧壁的区域的布置，因此可以提供不同的区，在所述区中电弧不同强度地被冷却。

为了能够有针对性地影响热的电离的气体在电弧燃烧室之内的流动以及为了能够有针对性地使等离子体从电弧燃烧室中流走，按照本发明的一种实施变型方案规定：在膨胀区域的侧壁的至少一个中构造有至少一个开口，热的电离的气体能够通过所述开口从电弧燃烧室中流出。在此优选地规定：在一个也或在两个侧壁中布置多个开口，其中这些开口于是优选地被布置在垂直于电极之间的连接线的线上。通过构造开口可以有针对性地减小在电弧燃烧室之内的压力。除此之外，通过这些开口可以实现附加的冷却效果。

为了在按照本发明的过电压放电器中尽管在两个电极的端侧之间的距离相对大的情况下响应电压仍不过大，设置有辅助点火装置，通过所述辅助点火装置能够选择或者调整过电压放电器的所预期的响应电压。火花隙的点火在此原则上可以以不同方式来进行。因此例如可以设置包括至少一个点火元件和点火电极的辅助点火装置。在此，点火元件和点火电极与电弧燃烧室相接触，其中点火元件在一侧上与一个电极导电连接并且在另一侧上与点火电极导电连接。在按照本发明的过电压放电器中所使用的辅助点火装置可以在其基本构造方面如在DE 103 38 835 A1中所描述的辅助点火装置也被构造的那样而被构造。

按照一种优选的设计方案，被布置在两个电极之间的辅助点火装置具有较长的、电阻性（即带电阻的）区域和短的绝缘区域，其中电阻性区域在一侧上与一个电极连接并且在另一侧上与绝缘区域连接。这样，为了火花隙的点火仅须使短的绝缘区域飞弧（ueberschlagen），而电弧在点火之后在明显更远地相互间隔的电极之间燃烧。由此，电极之间的距离可以选择为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N，从而电网续流能够快速地被去除或者甚至完全阻止电网续流的出现。

如果要放电的冲击电流的幅度在火花隙点火之后升高，那么电弧就扩散到膨胀区域中并且在内部区域中形成的等离子体同样从小的内部区域流动到较大的膨胀区域中。因为电弧现在处于膨胀区域的较大的体积之内，所以膨胀区域的侧壁对电弧的冷却作用较小，使得电弧电压不进一步升高。在要放电的冲击电流末尾，当其幅度又下降时，不仅由于由绝缘物质壁排放的气体而对电弧的鼓风减少，而且通过电弧本身在电弧燃烧室之内产生的压力减小，使得电弧的扩大也减少。电弧于是又在电弧燃烧室的内部区域附近、即靠近点火区域附近燃烧，在那里通过由绝缘性材料构成的侧壁引起的冷却是更强的。由此可以实现：电弧电压在放电过程的末尾也不会下降到期望的电网电压之下。

因此总体上提供一种过电压放电器，在所述过电压放电器中在冲击电流放电时在电弧燃烧室中形成的能量转换通过如下方式被减少：电弧在放电过程期间始终呈现在能量上有益的形式，使得电弧电压U_L近似保持恒定。在此，通过电极的端侧之间相对较大的轴向距离以及电弧燃烧室的设计实现的是：电弧电压U_L始终在所期望的电网电压U_N之上，也即不下降到最小值之下。针对电弧电压U_L的这种最小值例如可以位于350V至450V的范围中。在按照本发明的过电压放电器中，这例如可以利用在电极的端侧之间处于5mm和20mm之间的距离a来实现。

附图说明

具体地，现在存在大量设计和改进按照本发明的过电压放电器的可能性。为此，不仅参考专利权利要求1下属的专利权利要求而且参考结合附图对优选的实施例随后的描述。在附图中：

图1 以透视图和截面图示出过电压放电器的简化的图示，

图2 示出过电压放电器的纵截面图，

图3 示出过电压放电器的横截面图，

图4 示出过电压放电器的电弧燃烧室的五种不同的变型方案，

图5 以纵截面图并且从上方示出过电压放电器的另一实施方式的简化的图示，

图6 以纵截面图示出过电压放电器的另一实施方式的简化的图示，以及

图7 示出按照图6的过电压放电器的一种变型方案。

具体实施方式

图1示出按照本发明的过电压放电器1的简化的图示，一次是从上方斜看的透视图（图1a），以及一次是从在纵向被切开的过电压放电器1的一侧斜看的透视图（图1b）。过电压放电器1具有壳体2，所述壳体带有两个彼此轴向对置的电极3、4以及被构造在壳体2的内部中的电弧燃烧室5。在此，按照图1的过电压放电器的简化的图示仅仅示出壳体2的一部分，其中尤其是向上封闭壳体2的壳体部分被略去，使得能够看到被构造在壳体2的内部中的电弧燃烧室5中。除了在所述图中仅仅示意性示出的壳体2之外，过电压放电器1也还可以附加地具有外部壳体，所述外部壳体例如由钢构成，由此能够保证高的耐压性。

在两个电极3、4之间构造有火花隙，使得当在两个电极3、4之间的火花隙点火时形成在图2至7中所指明的电弧6。为了阻止出现电网续流或者尽可能快速地去除流动的电网续流，将两个彼此对置的电极3、4的端侧3a、4a之间的轴向距离a选择为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N。两个电极3、4的端侧3a、4a之间的距离a在此可以在5mm和20mm之间。

从按照本发明的过电压放电器1的简化的图示中可以看出，电弧燃烧室5具有内部区域7和至少一个膨胀区域8，存在的电弧6在点火之后可以扩散到所述膨胀区域中。在过电压放电器1的在图1至4中所示出的实施例中，在电弧燃烧室5中分别仅仅构造有一个膨胀区域8，而在按照图5至7的实施例中电弧燃烧室5具有两个膨胀区域8、8'，所述膨胀区域与内部区域7的两个彼此对置的纵向侧邻接。

如例如从图1b中可见的一样，电弧燃烧室5的被布置在两个电极3、4之间并且由其端侧3a、4a轴向限定的内部区域7过渡到明显更大的膨胀区域8中，即内部区域7通过其整个纵向侧而不是通过窄通道与膨胀区域8连接。电弧燃烧室5因此总体上具有明显比由现有技术已知的过电压放电器更大的体积，在由现有技术已知的过电压放电器中电弧燃烧室一般来说是圆柱形的，其中电弧燃烧室的直径一般来说相应于电极的端侧的尺寸。

在按照本发明的过电压放电器1中，至少膨胀区域8的两个侧壁9、10至少部分地由绝缘性材料11构成。优选地，所述侧壁总体上由绝缘性材料构成并且除此之外膨胀区域8的端侧也由绝缘性材料构成，使得电弧燃烧室5总体上由绝缘性材料包围。

在图2中示意性示出：在按照本发明的过电压放电器1中电弧6根据要放电的冲击电流的瞬时电流强度可以以不同远近的方式扩散到电弧燃烧室5的膨胀区域8中。冲击电流的幅度越大，则电弧6在此一般来说越远地扩散进入到电弧燃烧室5的膨胀区域8中。这通过如下方式来实现：电弧燃烧室5不限于在两个电极3、4之间的内部区域7，而是以膨胀区域8具有附加的大区域，所述大区域垂直于两个电极3、4之间的连接线地延伸，由此总体上提供用于电弧6的相对更大体积的绝缘缝或者绝缘空间。由此提供如下可能性：电弧6始终在电弧燃烧室5之内扩散，使得所述电弧呈现在能量上尽可能有益的形式，从而电弧电压在冲击电流的幅度升高时不升高或者仅仅相对小地升高。因此，在放电过程期间实现电弧电压的线性化，使得在电弧燃烧室5之内的能量转换也是尽可能小的。

如除此之外尤其是从图2和3中也可见的那样，膨胀区域8具有明显大于电弧燃烧室5的内部区域7的高度h的高度H。此外，按照图1和2，膨胀区域8具有长度L，所述长度大于内部区域7的长度l，其中内部区域的长度l相应于在两个电极3、4的端侧3a、4a之间的距离a。所述两个电极3、4因此不仅仅以其端侧3a、4a而且以相应的长度伸入到电弧燃烧室5中，使得两个电极3、4以其（在图中上部的）纵向侧邻接于膨胀区域8。由此提供如下可能性：电弧6的底点如在图2中所示出的那样在点火之后在两个电极3、4的纵向侧上向外迁移。

在图4中以横截面示出了电弧燃烧室5的不同的变型方案，所述变型方案通过膨胀区域8的设计或者膨胀区域8的侧壁9、10的构造来彼此进行区别。在按照图4a至4d的变型方案中，膨胀区域8分别在上部区域中具有比在下部区域中更大的宽度。膨胀区域8的扩宽在此可以直线地走向（图4a），使得膨胀区域8具有大致V形的横截面。此外，侧壁9、10的弧形（图4b和4c）或者阶梯形（图d）的走向也是可能的。在此，按照图4b和4c的两个实施变型方案区别在于：在按照图4b的实施例中，膨胀区域8稍微在内部区域7之上具有区域12，在膨胀区域8的侧壁9、10之间的距离在所述区域12中减小；而在按照图4c的实施例中，膨胀区域8从内部区域7直至其上边缘连续地扩宽。

图4e示出了如下实施例，在所述实施例中膨胀区域8在横截面中从内部区域7通向其上端而减小。因为在该实施例中膨胀区域8也具有比内部区域7更大的长度L，所以膨胀区域8或者电弧燃烧室5的这种设计方案在要放电的冲击电流升高的情况下也实现电弧6的扩大。两个侧壁9、10相互的、在膨胀区域8的上部分中实现的较小的距离在该区域中导致对电弧6的更强烈的冷却，这抵抗电弧6的进一步扩大。由此阻止电弧6的过大的延长，这与电弧电压的升高相关联。

最后，电弧燃烧室5的在图中所示出的不同的几何设计方案全部都提供如下可能性：电弧6扩散到膨胀区域8中，使得所述电弧呈现其在能量上最有益的形式，使得电弧电压即使在要放电的冲击电流的幅度升高的情况下也保持近似恒定。通过电弧燃烧室5的合适的确定大小，尤其是通过相应地选择在两个电极3、4的端侧3a、4a之间的轴向距离a在此可以实现的是：电弧电压U_L始终稍微在所期望的电网电压U_N之上。

在按照图5的实施例中，膨胀区域8的侧壁9、10之间的距离在其中减小的区域12垂直于在两个电极3、4之间的连接线地延伸并且延伸跨过两个膨胀区域8、8'或者电弧燃烧室5的整个高度。作为用于电弧6的窄部的直线状或带状的区域12在此居中地被构造在两个电极3、4的端侧3a、4a之间。电弧6距在区域12中、即在窄部之内的两个侧壁9、10的较小的距离导致：在区域12中的侧壁9、10比在邻接的膨胀区域8中的侧壁排放更多的气体，其中在所述膨胀区域中电弧6具有距侧壁9、10更大的距离。这导致在图5a中用箭头指明的彼此相反定向的两个气体流13，所述气体流从窄部12到邻接的膨胀区域8中。在冲击电流的放电过程之后，所述两个气体流13导致区域12的增强的以及更快速的去电离，从而减少在存在电网电压的情况下火花隙重新点火的危险。

在按照图6和7的过电压放电器1或者电弧燃烧室5的两种实施变型方案中，电弧燃烧室5具有两个膨胀区域8、8'，所述膨胀区域与内部区域7的两个彼此对置的纵向侧邻接。两个电极3、4在此居中地被布置在电弧燃烧室5中，使得两个膨胀区域8、8'具有相同的尺寸并且相对于内部区域7对称地被布置。

为了能够有针对性地影响热的电离的气体在电弧燃烧室5之内的流动以及有针对性地使等离子体从电弧燃烧室5中流走，在按照图7的实施变型方案中开口14不仅被构造在内部区域7的侧壁9、10中而且被构造在膨胀区域8、8'的侧壁9、10中，热的电离的气体可以通过所述开口从电弧燃烧室5流出。除此之外，通过构造开口14可以有针对性地减小或调整在电弧燃烧室5之内的压力。此外，通过构造开口14以及由此形成的气体流可以实现附加的冷却效果。

因为在按照本发明的过电压放电器1中将两个电极3、4的端侧3a、4a之间的距离a选择为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N，所以在电弧燃烧室5的区域中设置有辅助点火装置，通过该辅助点火装置可以调整过电压放电器1的所预期的响应电压。在图1中所示出的实施例中，辅助点火装置由电阻性区域15和短的绝缘区域16构成，其中电阻性区域15在一侧与一个电极4连接并且在另一侧与绝缘区域16连接。然而，除此之外也可以使用其他类型的、本身由现有技术已知的辅助点火装置，所述辅助点火装置在所预期的响应电压的情况下导致过电压放电器1的点火。

Claims (13)

1.用于在低电压电网的供电中使用的过电压放电器，该过电压放电器带有：带有壳体（2）、带有两个彼此轴向对置的电极（3、4）、带有被构造在所述壳体（2）的内部中的电弧燃烧室（5）、以及带有辅助点火装置，其中在所述两个电极（3、4）之间构造有火花隙，使得在所述两个电极（3、4）之间的火花隙点火时形成电弧（6），并且

其中在所述两个电极（3、4）的端侧（3a、4a）之间的轴向距离a被选择为大的，使得电弧电压U_L大于所期望的电网电压U_N，

其特征在于，

所述电弧燃烧室（5）具有内部区域（7）和至少一个膨胀区域（8），所述电弧（6）在点火之后能够扩散到所述膨胀区域中，

其中所述内部区域（7）被布置在两个彼此对置的电极（3、4）之间并且被所述两个电极（3、4）的端侧（3a、4a）在轴向上限定，以及

其中所述至少一个膨胀区域（8）与所述内部区域（7）的纵向侧邻接并且所述膨胀区域（8）的至少两个侧壁（9、10）至少部分地由绝缘性材料（11）构成。

2.根据权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述电弧燃烧室（5）具有两个膨胀区域（8、8'），所述膨胀区域与所述内部区域（7）的两个对置的纵向侧邻接，其中所述膨胀区域（8、8'）优选地具有基本上相同的尺寸，使得所述内部区域（7）基本上居中地被布置在所述电弧燃烧室（5）中。

3.根据权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述电弧燃烧室（5）具有如下膨胀区域（8），所述膨胀区域与所述内部区域（7）的纵向侧邻接，其中所述内部区域（7）的与所述膨胀区域（8）相对的纵向侧是封闭的。

4.根据权利要求1至3之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）具有大于所述内部区域（7）的高度h的高度H。

5.根据权利要求1至4之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）具有大于所述内部区域（7）的长度l的长度L，其中至少一个电极（3、4）以其纵向侧与所述膨胀区域（8）邻接。

6.根据权利要求1至5之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）在横截面中由所述内部区域（7）向外扩宽。

7.根据权利要求1至6之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）的侧壁（9、10）被构造为使得所述膨胀区域（8）具有如下区域（12），在所述区域中在所述侧壁（9、10）之间的距离减小。

8.根据权利要求7所述的过电压放电器，其特征在于，所述区域（12）基本上与所述两个电极（3、4）之间的连接线垂直地延伸并且延伸跨过所述膨胀区域（8）的整个高度H，在所述区域（12）中在所述侧壁（9、10）之间的距离减小，其中直线或带状的区域（12）优选地居中地被构造在所述两个电极（3、4）的端侧（3a、4a）之间。

9.根据权利要求1至7之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）的侧壁（9、10）至少部分地球形地被构造，使得所述膨胀区域（8）至少区域地具有凹形的横截面。

10.根据权利要求1至9之一所述的过电压放电器，其特征在于，在所述膨胀区域（8）的侧壁（9、10）中的至少一个中构造有至少一个开口（14），热的电离的气体能够通过所述开口从所述电弧燃烧室（5）中流出。

11.根据权利要求1至10之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述膨胀区域（8）的侧壁（9、10）至少区域地由硬的、释放气体的绝缘物质、例如POM构成。

12.根据权利要求1至11之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述辅助点火装置具有电阻性区域（15）和短的绝缘区域（16），其中所述电阻性区域（15）在一侧上与一个电极（4）连接并且在另一侧上与所述绝缘区域（16）连接。

13.根据权利要求1至12之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述电弧燃烧室（5）的膨胀区域（8）和内部区域的侧壁（9、10）除了在所述辅助点火装置的区域中由绝缘性材料（11）构成。