DE102005015401A1

DE102005015401A1 - Surge arrester with two diverging electrodes and a spark gap acting between the electrodes

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Publication number: DE102005015401A1
Application number: DE102005015401A
Authority: DE
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: EP1836752B1; RU2380807C2; JP2008527640A; RU2007124540A; SI2328245T1; PL2328245T3; DE502005010986D1; JP4753095B2; ATE498931T1; WO2006074721A1; CN101107756B; EP2328245B1; DE102005015401B4; EP1836752A1; CN101107756A; EP2328245A2; EP2328245A3; PL1836752T3

Abstract

Lightning arrester has spark gap acting between two divergent electrodes and auxiliary sliding device for electric arc, which is active on electrode arc. Mobility of electric arc is increased directly after the ignition thereof, by means of combination of measures for reinforcing inherent magnetic field related to electric arc, and phased gas circulation (7) of encapsulated conducting lead.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit zwei divergierenden Elektroden und einer zwischen den Elektroden wirkenden Funkenstrecke, einem Gehäuse, einer am Elektrodenfußpunkt wirksamen Gleithilfe für den Lichtbogen sowie Mitteln zur magnetischen Beblasung des Lichtbogens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a surge arrester with two diverging electrodes and one between the electrodes acting spark gap, a housing, one at the Elektrodenfußpunkt effective Sliding assistance for the arc and means for magnetic blowing of the arc according to the generic term of claim 1

In Niederspannungsnetzen werden zum Schutz vor Überspannungen zwischen zwei aktiven Leitern in vielen Fällen Überspannungsableiter auf der Basis von selbstlöschenden Funkenstrecken eingesetzt. Diese Funkenstrecken dienen auch zum Schutz bei direktem Blitzeinschlag und müssen daher über ein hohes Stoßstrom-Ableitvermögen verfügen. Zudem besteht die Forderung nach einer hohen Anlagenverfügbarkeit, d.h. auch bei Überspannung, selbst bei Blitzeinwirkung, soll eine ungestörte Spannungsversorgung über das Netz erfolgen. Dies erfordert von den Überspannungsableitern ein möglichst hohes Folgestrom-Löschvermögen und zudem eine effektive Folgestrombegrenzung, damit das Auslösen der Überstrom-Schutzelemente des Netzes vermieden werden kann. Aufgrund der immer kompakteren Bauweise der Installationsumgebung der Überspannungsschutzableiter wird neben einer installationsgerechten Bauweise von modernen Geräten auch die Vermeidung des Freisetzens von ionisierten Gasen in die Umgebung beim Ansprechen gefordert.In Low voltage networks protect against surges between two active conductors in many cases surge arresters on the basis of self-extinguishing Spark gaps used. These spark gaps are also for protection in direct lightning strike and must therefore have a high surge current discharge capacity. moreover there is a demand for high system availability, i.e. even with overvoltage, even in case of lightning, an undisturbed power supply over the Network done. This requires the highest possible from the surge arresters Follow-up power and In addition, an effective sequence current limiting, thus triggering the overcurrent protection elements of the network can be avoided. Because of the increasingly compact Construction of the installation environment of surge arresters In addition to an installation-friendly design of modern equipment also the avoidance of the release of ionized gases into the environment when responding required.

Die Vermeidung der Abgabe von ionisierten Gasen an die Umgebung führt zu einem dramatisch höheren Leistungsumsatz in der Funkenstrecke. Bei ausblasenden Funkenstrecken werden zum Teil über 90% der umgesetzten Energie in Form von heißem Gas an die Umgebung abgegeben. Die erwünschte Folgestrom-Begrenzung und die damit verbundene hohe Lichtbogenspannung erfordert ebenfalls einen höheren Energieumsatz in der Funkenstrecke. Dieser gegenüber bisherigen Überspannungsableitern deutlich höhere Leistungsumsatz erfordert sowohl aufwendige Konstruktionen als auch leistungsfähigere bzw. abbrandfestere und kostenintensive Materialien. Durch die mit dem Energieeintrag verbundene Alterung aller eingesetzten Teile wird zudem die Realisierung der Hauptaufgaben des Ableiters, nämlich einerseits bei Überspannung eine reproduzierbare Ansprechspannung aufrechtzuerhalten und andererseits bei normalen Netzbedingungen eine hochisolierende Strecke zu bilden, erschwert.The Avoiding the delivery of ionized gases to the environment leads to a dramatically higher Power turnover in the spark gap. At Ausblasenden spark gaps in some cases more than 90% dissipated energy in the form of hot gas to the environment. The desired follow current limitation and the associated high arc voltage also requires a higher one Energy turnover in the spark gap. This compared to previous surge arresters clear higher Power conversion requires both complex designs and more powerful or erosion-resistant and cost-intensive materials. By the with Aging of all used parts associated with the energy input In addition, the realization of the main tasks of the arrester, on the one hand at overvoltage to maintain a reproducible response voltage and on the other hand to form a highly insulating line under normal network conditions, difficult.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß bei Funkenstrecken mit divergierenden Elektroden der Lichtbogen die Neigung besitzt, aufgrund seines Eigenmagnetfelds von dem Ort seiner Entstehung wegzuwandern. Es ist ebenfalls bekannt, daß durch dieses Wegwandern der sensible Zündbereich, welcher häufig eine Gleitstrecke aus Keramik oder Polymeren oder Ähnlichem besitzt, zumindest über einen gewissen Zeitbereich vor dem Leistungsumsatz, insbesondere durch den Folgestrom, geschützt werden kann. Eine Reduzierung der Belastung bei Impulsströmen ist aufgrund von physikalisch bedingten Verharrzeiten des Lichtbogens von bis zu mehreren 10μs nur schwer möglich. Neben dem Effekt der Reduzierung der Belastung des Zündbereichs wird bei divergierenden Elektroden häufig die Verlängerung des Lichtbogens zur Folgestromlöschung infolge der Erhöhung der Lichtbogenspannung genutzt.Out The prior art is known that at spark gaps with diverging Electrodes of the arc has the inclination, due to its own magnetic field to wander away from the place of its creation. It is also known that through this Walking away the sensitive ignition area, which often a slide of ceramic or polymers or the like owns, at least about a certain period of time before the power turnover, in particular protected by the follow current can be. A reduction in the load on pulse currents is due to physical stoppages of the arc from up to several 10μs only possible with difficulty. Besides the effect of reducing the load on the ignition area In diverging electrodes, the extension of the Arc for subsequent current quenching as a result of increase the arc voltage used.

Derzeitig bekannte Überspannungsableiter mit divergierenden Elektroden und hohem Blitzstoßstrom sowie hohem Folgestrom-Löschvermögen sind ausblasend ausgeführt.current known surge arrester with divergent electrodes and high lightning impulse current as well as high subsequent current extinguishing capacity are discharging executed.

Durch den Austritt von heißen ionisierten Gasen kann es bei derartigen Ableitern zu einer Gefährdung von benachbarten Anlagen kommen. Beispielsweise sei bezüglich des Standes der Technik auf die EP 0 706 245 A2 , die DE 44 02 615 A1 , die DE 44 39 730 C2 und die US-PS 2,608,599 verwiesen.Due to the escape of hot ionized gases, such arresters can endanger neighboring plants. For example, with respect to the prior art on the EP 0 706 245 A2 , the DE 44 02 615 A1 , the DE 44 39 730 C2 and the U.S. Patent 2,608,599 directed.

Um die Gefährdung der Umgebung durch das Ausblasen zu reduzieren, besitzen weitere bekannte Überspannungsableiter der Hörnerstrecken-Bauart eine oder mehrere, der Lichtbogenkammer nachgeschaltete Räume, in welchen die Temperatur des Gases vor dem Ausblasen aus dem Ableiter abgekühlt wird. Derartige Lösungen sind beispielsweise in der EP 0 860 918 A1 oder der WO 2004/015830 offenbart. Die bekannten Maßnahmen bei diesen Ableitern ändern jedoch nicht das Prinzip der ausblasenden Gestaltung und sind in der Lage, die bestehende Gefährdung nur zu reduzieren, nicht aber gänzlich zu beseitigen. Insbesondere die Wirkung der Gasdruckwelle kann durch die bekannten Maßnahmen nur bedingt verringert werden.In order to reduce the risk of the environment by the blow-out, further known surge arresters of Hörnerstrecken-type have one or more, the arc chamber downstream rooms in which the temperature of the gas is cooled before blowing out of the trap. Such solutions are for example in the EP 0 860 918 A1 or WO 2004/015830. However, the known measures in these arresters do not change the principle of Ausblasenden design and are able to reduce the existing risk only, but not completely eliminated. In particular, the effect of the gas pressure wave can be reduced only conditionally by the known measures.

Stapelfunkenstrecken für den Mittelspannungsbereich, wie sie häufig in einer Reihenschaltung eingesetzt werden, verfügen vereinzelt über Isoliersteg- bzw. auch Löschblechkammern, sind aber nicht für Blitzströme hoher Amplitude und für heute übliche Hutschienenmontage ausgelegt. Derartige Funkenstrecken werden im allgemeinen in einer Reihenschaltung mit Varistoren eingesetzt, welche zu einem großen Anteil die Strombegrenzung übernehmen. Die Bewegung des Lichtbogens wird bei vorbekannten Geräten mit in Reihe geschalteten Blasspulen hoher Induktivität unterstützt. Neben diesen Blasspulen sind die Gehäuse und insbesondere die Elektroden aus Materialien gefertigt, welche nennenswerte Blitzströme nicht beherrschen können.Stack spark gaps for the Medium voltage range, as often in a series circuit be used isolated over Isoliersteg- or also Löschblechkammern, but are not for lightning currents high amplitude and for usual today DIN rail mounting designed. Such spark gaps are in generally used in a series connection with varistors, which to a big one Share the current limit. The movement of the arc is in prior art devices with Supported in series high inductance blown coils. Next These puffs are the housings and in particular the electrodes are made of materials which significant lightning currents can not control.

Für eine effektive Folgestrombegrenzung bei Funkenstrecken ist eine Lichtbogenspannung im Bereich der Netzspannung notwendig. Bei bekannten ausblasenden Ableitern im Niederspannungsbereich mit divergierenden Elektroden wird die benötigte Lichtbogenspannung mittels Löschblechanordnungen, der Unterteilung des Lichtbogens in mehrere Teillichtbögen und der Verlängerung des Lichtbogens erreicht. Neben dem Ausblasen der ionisierten Gase besitzen die bekannten blitzstromtragfähigen Funkenstrecken noch weitere Nachteile.For an effective following current limitation with spark gaps, an arc voltage in Be rich in mains voltage necessary. In known Ausblasenden arresters in the low voltage range with diverging electrodes, the required arc voltage is achieved by means of quenching plate assemblies, the division of the arc into several partial arcs and the extension of the arc. In addition to the blowing out of the ionized gases, the known lightning current-carrying spark gaps have further disadvantages.

So muß der Lichtbogen bis zum Einlaufen in die Löschblechkammer relativ weite Wege zurücklegen, wodurch die Lichtbogenspannung zu Beginn des Folgestroms niedrig ist und somit der Folgestrom nahezu unbeeinflußt ansteigen kann und die Folgestrombegrenzung in dieser Phase nur geringe Werte erreicht. Der Strom erlangt somit hohe Augenblickswerte, deren Reduzierung wiederum sehr aufwendig ist.So must the Arc until it enters the splitter chamber relatively wide To cover paths, whereby the arc voltage low at the beginning of the follow current is and thus the follow current can rise almost unaffected and the follow current limiting reached only low values in this phase. The stream thus attains high instantaneous values, whose reduction in turn is very expensive.

Das Einlaufen in eine hohe Anzahl von Löschblechen und eventuell auch die Aufteilung in Teillichtbögen bewirkt trotz der relativ langen Laufzeit des Lichtbogens bis zum Erreichen der Löschkammer eine nahezu sprungartige Erhöhung der Lichtbogenspannung. Dies führt häufig zum Rückzünden des Folgestrom-Lichtbogens an thermisch stark belasteten Bereichen, z.B. der Zündstelle des Lichtbogens, welcher auch den vorangegangenen Impulsstoßstrom ausgesetzt war bzw. auch an konstruktiv bedingten Umlenkpunkten des Lichtbogenlaufwegs, an welchen es häufig zu längerem Verharren des Lichtbogens kommt.The Running into a high number of quenching plates and possibly also the division into partial arcs causes, despite the relatively long duration of the arc up to Reaching the quenching chamber a nearly jump-like increase the arc voltage. this leads to often to reignite the Follow-current arc at thermally heavily loaded areas, e.g. the ignition point of the arc which also exposed the previous impulse impulse current was or at structurally related deflection points of the arc run, on which it often for a longer time Persistence of the arc is coming.

Diese Rückzündungen führen jedoch zum wiederholten Zusammenbrechen der Lichtbogenspannung und somit zu längeren Lichtbogenzeiten und höheren Durchlaßintegralen.These backfiring to lead however, for repeated collapse of the arc voltage and thus to longer Arc times and higher Durchlaßintegralen.

Aufgrund der ausblasenden Gestaltung dieser bekannten Ableiter läuft der Lichtbogen trotz mehrfacher Rückzündungen im allgemeinen wieder bis in die Löschkammer ein.by virtue of the Ausblasenden design of this known arrester runs the Arc despite multiple flashbacks generally back to the quenching chamber.

Das Funktionsprinzip dieser eintretenden Folgestromlöschung entspricht dabei weitestgehend demjenigen von Niederspannungs-Leistungsschaltern. Niederspannungs-Leistungsschalter mit vergleichbarer Baugröße und Netzfolgestrom-Löschvermögen weisen derzeit weitestgehend freie Ausblasöffnungen auf. Gegenüber Funkenstrecken besitzen Schalter den Vorteil, daß die Bewegung des Lichtbogens durch das Öffnen und die sofortige Verlängerung des Lichtbogens zur Lichtbogenkammer gefördert wird. Die Beweglichkeit eines kurzen Lichtbogens, wie er aufgrund der geringen Distanzen bei Funkenstrecken entsteht, ist hingegen eingeschränkt.The The functional principle of this incoming follow current extinction corresponds largely to that of low-voltage circuit breakers. Low-voltage circuit breakers with comparable size and follow-up current-quenching capacity currently have largely free exhaust openings on. Across from Spark gaps switch have the advantage that the movement of the arc by opening and the immediate extension of the arc is conveyed to the arc chamber. The mobility a short arc, as he due to the small distances when spark gaps arises, however, is limited.

Des Weiteren besitzen Funkenstrecken den Nachteil, daß die Zündung mit einem hohen Impulsstrom beginnen kann und somit schlagartig insbesondere bei einer gekapselten Ausführung eine extrem hohe Druckbelastung entsteht, welche sehr stark den Beginn und die Bewegung des Lichtbogens beeinflußt. Dieser erzeugte Druckaufbau ist jedoch nicht nur schneller, sondern häufig auch deutlich höher als infolge der begrenzenden Netzfolgeströme bei Schaltgeräten.Of Furthermore, spark gaps have the disadvantage that the ignition with can start a high pulse current and thus abruptly in particular in an encapsulated version an extremely high pressure load arises, which very much the Beginning and the movement of the arc affected. This generated pressure build-up However, it is not only faster, but often also much higher than as a result of the limiting follow-on currents in switching devices.

Zusammenfassend dominieren derzeit ausblasende Gestaltungsvarianten, um die bei einer Kapselung dieser Geräte entstehenden Nachteile von vornherein zu umgehen. Eine Kapselung führt grundsätzlich zu einer drastischen Reduzierung des Leistungsvermögens und der Lebensdauer bis hin zum Totalausfall entsprechender Geräte.In summary currently dominate Ausblasende design variants to the at an encapsulation of these devices to overcome the disadvantages arising from the outset. An encapsulation basically leads to a drastic reduction in performance and lifetime towards total failure of corresponding devices.

Bei der Kapselung eines Ableiters, aber auch eines Leistungsschalters mit divergierenden Elektroden ergeben sich unter anderem folgende Probleme.at the encapsulation of a surge arrester, but also of a circuit breaker with diverging electrodes, among others, the following results Problems.

Bei der Zündung des Lichtbogens erhöht sich der Druck in der Funkenstrecke. Dies bewirkt eine Verlängerung der Verharrzeit des Lichtbogens und eine Reduzierung der Geschwindigkeit dieses. Durch den schlagartigen Druckaufbau kommt es in gekapselten Gehäusen zu Reflexionen von Druckwellen. Der Lichtbogen läuft gegen seine eigene Druckwelle und die Dichte des zu verdrängenden Gases nimmt zu. Dies kann dazu führen, daß die Kraft des Eigenmagnetfelds des Lichtbogens nicht mehr zur Bewegung des Lichtbogens entlang der Elektroden ausreicht. Somit erfolgt das Einlaufen des Lichtbogens in die Löschblechkammer sehr spät oder überhaupt nicht, wodurch eine rasche Folgestrombegrenzung nicht mehr sichergestellt werden kann.at the ignition of the arc increases the pressure in the spark gap. This causes an extension the retention time of the arc and a reduction of the speed this. Due to the sudden pressure build-up it comes in encapsulated housings to reflections of pressure waves. The arc runs against its own pressure wave and the density of the one to be displaced Gas increases. This can cause that the Force of the intrinsic magnetic field of the arc is no longer for movement of the arc along the electrodes is sufficient. Thus, done the entry of the arc into the splitter chamber very late or at all not, whereby a rapid sequence current limit is no longer ensured can be.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Überspannungsableiter mit zwei divergierenden Elektroden und einer zwischen den Elektroden wirkenden Funkenstrecke anzugeben, wobei der zu schaffende Ableiter gekapselt auszuführen ist und neben einer Blitzstrom-Tragfähigkeit ein hohes Folgestrom-Lösch- und -begrenzungsvermögen aufzuweisen hat.Out The above, it is therefore an object of the invention, a further developed surge arrester with two diverging electrodes and one between the electrodes indicate effective spark gap, wherein the to be created arrester encapsulated is and besides a lightning current carrying capacity a high following current deletion and limitability has to show.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Überspannungsableiter gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen beinhalten.The solution The object of the invention is achieved by a surge arrester according to the teaching according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient embodiments and Include further education.

Demnach wird die Beweglichkeit des Lichtbogens unmittelbar nach dessen Zündung durch eine Kombination von Maßnahmen zur Verstärkung des lichtbogenbedingten Eigenmagnetfelds und einer gestaffelten Gaszirkulation des gekapselt ausgeführten Ableiters erhöht.Accordingly, the mobility of the arc immediately after its ignition by a combination of measures to enhance the arc-related intrinsic magnetic field and a ge staggered gas circulation of the capsuled executed arrester increased.

Hierfür wird mindestens eine der Elektroden zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung mit einem ferromagnetischen Material hinterlegt. Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses, die Elektroden mindestens teilweise umschließend, eine Lichtbogenkammer ausgebildet, wobei die Kammerwände aus ferromagnetischen Material bestehen oder die Kammerwände mit einem ferro magnetischen Material isoliert hinterlegt werden. Durch die vorstehende Maßnahme ist der Zünd- und Laufbereich des Lichtbogens zwischen den Elektroden durch das ferromagnetische Material im Wesentlichen U-förmig umschlossen.At least one of the electrodes for support the arc movement deposited with a ferromagnetic material. Furthermore, within the housing, the electrodes at least partially enclosing, an arc chamber formed, wherein the chamber walls made of ferromagnetic material or the chamber walls with be deposited isolated a ferro magnetic material. By the above measure is the ignition and running range of the arc between the electrodes through the ferromagnetic material substantially U-shaped enclosed.

Ergänzend wird das Laufverhalten an den divergierenden Elektroden durch eine gezielte und gestaffelte Gaszirkulation in der Funkenstrecke verbessert, welche auch die Druckreflexion reduziert und die Führung des Lichtbogens in einer spaltartigen Kammer unterstützt.In addition will the running behavior at the diverging electrodes by a targeted and staggered gas circulation in the spark gap improves, which also reduces the pressure reflection and the leadership of the Arc supported in a gap-like chamber.

Auch kann das Einlaufen des Lichtbogens in die Strombegrenzungseinrichtung neben den erwähnten Maßnahmen durch die Gestaltung des Lichtbogen-Einlaufbereichs verbessert werden.Also may be the running of the arc in the current limiting device in addition to the mentioned activities be improved by the design of the arc inlet area.

Konkret besitzen die Elektroden im Laufbereich des Lichtbogens Ausnehmungen, durch welche ein Gasstrom zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung in das Innere der Lichtbogenkammer gelangt.Concrete have the electrodes in the running area of the arc recesses, through which a gas flow to assist the arc movement enters the interior of the arc chamber.

Die Lichtbogenkammerwände weisen weitere Ausnehmungen auf, durch welche ein Gasstrom zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung in das Innere der Lichtbogenkammer geführt ist.The Arc chamber walls have further recesses through which a gas flow to support the Arc movement is guided in the interior of the arc chamber.

Ebenfalls zur gezielten Gaszuführung weisen die Elektroden im Fußpunktbereich jeweils eine Bohrung oder dergleichen Öffnung auf. Die Bohrung oder die Öffnung steht mit einer Nut, die innenseitig an den Elektroden vorhanden ist, in Verbindung, wobei über die Bohrung und die Nut der Zündstelle des Lichtbogens Gas zur Entionisierung zuführbar ist.Also for targeted gas supply have the electrodes in the base area in each case a bore or the like opening. The hole or the opening stands with a groove, which is present on the inside of the electrodes is, in conjunction, being over the bore and the groove of the ignition point of the arc gas for deionization can be supplied.

Der Lichtbogenkammer schließt sich erfindungsgemäß eine Deionkammer an, wobei die Deionkammer einen zu den divergierenden Elektroden gerichteten Eintritt und mehrere, seitliche, schlitzförmige Austrittsöffnungen aufweist.Of the Arc chamber closes according to the invention a Deionkammer with the deion chamber directed toward the diverging electrodes Admission and several, lateral, slot-shaped outlet openings having.

Zwischen den seitlichen, schlitzförmigen Austrittsöffnungen der Deionkammer und den Ausnehmungen in der Lichtbogenkammer sowie der Bohrung im Elektrodenfußpunkt sind gasführende Kanäle vorgesehen.Between the lateral, slot-shaped outlet openings the Deionkammer and the recesses in the arc chamber as well the hole in the electrode base Gas-carrying channels are provided.

In dem Kanal, welcher zur Bohrung im Elektrodenfußpunkt führt, sind Kühlkaskaden vorgesehen oder es verläuft dieser Kanal zur Abkühlung des Gases mäanderförmig.In the channel, which leads to the hole in the electrode base, cooling cascades are provided or it runs this channel to cool off meandering of the gas.

Das Gas, welches zur Bohrung im Elektrodenfußpunkt gelangt, kann mit Umgebungsluft vermischt und dadurch ebenfalls gekühlt werden.The Gas, which comes to the hole in the electrode base, can with ambient air mixed and thereby also cooled.

Zur Gasvermischung ist unterhalb des Elektrodenfußpunkts eine Mischkammer angeordnet, welche eine oder mehrere, auch druckausgleichend zur Umgebung hin wirkende Bohrungen kleinen Querschnitts aufweist.to Gas mixing is arranged below the Elektrodenfußpunkts a mixing chamber, which one or more, also pressure-balancing acting towards the environment Has holes of small cross-section.

Die Bohrungen im Elektrodenfußpunkt reichen in die Mischkammer hinein oder besitzen eine entsprechende Verbindung zu dieser.The Drilled holes in the electrode base reach into the mixing chamber or have a corresponding Connection to this.

Im Bereich des Elektrodenfußpunkts kann weiterhin ein Magnet zur Förderung der Bewegung des Lichtbogens angeordnet werden.in the Area of the electrode footpoint can still be a magnet for promotion the movement of the arc can be arranged.

Die vorerwähnten gasführenden Kanäle sind gegeneinander isoliert und separat geführt, um eine gezielte Strömungsrückführung und Zirkulation zum Zündbereich und zum Laufbereich des Lichtbogens zu gewährleisten.The aforementioned gas-bearing channels are isolated from each other and led separately to a targeted flow recycling and Circulation to the ignition area and to ensure the running range of the arc.

Zur definierten Einstellung der Gasströmung können die Kanäle bestimmte, vorgegebene Querschnittsflächen aufweisen.to defined setting of the gas flow, the channels can predetermined cross-sectional areas exhibit.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zur Unterstützung und Verstärkung des Magnetfelds bei Folgeströmen eine Blasspule vorgesehen sein, welche einen Nebenschluß zu einer der Elektroden bildet, wobei in Lichtbogen-Laufrichtung vor dem Anschlußpunkt der Spule die betreffende Elektrode einen hochohmigen Abschnitt oder eine Isolationsstrecke aufweist.at a further embodiment The invention may be of assistance and reinforcement of the magnetic field with subsequent currents a blinding coil may be provided, which shunts to a the electrodes forms, wherein in arc running direction before the connection point of Coil the relevant electrode a high-resistance section or has an isolation path.

Damit die Verharrzeit des Lichtbogens gering ist und die Lichtbogenfußpunktbildung sowie die Lichtbogenbewegung beschleunigt werden können, wird erfindungsgemäß die Wirkung des Eigenmagnetfelds schon nahe dem Zündbereich des Lichtbogens erhöht.In order to the retention time of the arc is low and the arcing point formation and the arc movement can be accelerated is According to the invention, the effect of the intrinsic magnetic field already increased near the ignition of the arc.

Dies kann durch eine möglichst weite Stromschleife der stromführenden Kontakte bis zur Zündstelle erfolgen. Durch den Einsatz von zusätzlichen Magnetfeldern durch Blasspulen oder Magnete oder aber auch durch eine Hinterlegung bzw. U-förmige Ummantelung der Elektroden mit Eisen oder anderen ferromagnetischen Stoffen ist eine weitere Verstärkung des gewünschten Effekts möglich.This can through one as possible wide current loop of the current-carrying Contacts up to the ignition point respectively. Through the use of additional magnetic fields through Puffs or magnets or even by a deposit or U-shaped casing of the electrodes with iron or other ferromagnetic substances is another reinforcement of the desired Effects possible.

Die vorgeschlagene Maßnahme der Hinterlegung der Elektroden mit ferromagnetischem Material zur Unterstützung der Bogenbewegung ist sowohl einfach realisierbar als auch kostengünstig umzusetzen. Diese Materialien können hierbei elektrisch leitfähig mit den divergierenden Elektroden verbunden sein. Zweckmäßig ist jedoch eine isolierte Anordnung. Dies erhöht insbesondere das Magnetfeld am Fußpunkt des Lichtbogens, also unmittelbar an den Elektroden.The proposed measure of depositing the electrodes with ferromagnetic material Rial to support the bow movement is both easy to implement and inexpensive to implement. These materials may be electrically conductively connected to the divergent electrodes. However, it is expedient to have an insulated arrangement. In particular, this increases the magnetic field at the base of the arc, ie directly at the electrodes.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, ferromagnetische Materialien in die Elektroden aus abbrandfestem Material unmittelbar hinter oder neben der Lichtbogenlauffläche zu integrieren. Wird das ferromagnetische Material direkt neben der bevorzugten Lichtbogenlauffläche integriert, kann das Material zur Vermeidung von negativen Verschleißerscheinungen mit einem Isolator abgedeckt werden. Die Beweglichkeit des Lichtbogenfußpunkts kann auch durch die Hinterlegung bzw. Integration von Dauermagneten in einer oder in beiden Elektroden ergänzt bzw. erhöht werden.at a further embodiment The invention proposes ferromagnetic materials in the electrodes of erosion resistant material immediately behind or next to the arc running surface to integrate. Will the ferromagnetic material be right next to the preferred arc running surface Integrated, the material can avoid negative signs of wear covered with an insulator. The mobility of the arc root can also by the deposit or integration of permanent magnets be supplemented or increased in one or both electrodes.

Untersuchungen haben gezeigt, daß eine noch höhere Lichtbogen-Beweglichkeit dadurch erzielt wird, wenn auch die Lichtbogensäule einem die Bewegung unterstützenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Dies ist z.B. durch die vorgeschlagene U-förmige Ummantelung einer der Elektroden und des gesamten Entladungsbereichs zwischen beiden divergierenden Elektroden realisierbar. Die durch den Lichtbogen im ferromagnetischen Material erzeugten Feldlinien schließen sich durch den Lichtbogen zwischen den Elektroden und erzeugen somit eine gezielte Kraftwirkung auf diesen. Hier ist es zweckmäßig, wenn die eine Elektrode ohne U-förmige Ummantelung keine ferromagnetische Hinterlegung bzw. Einlagen besitzt, da sich ansonsten die Feldlinien über diesem Material schließen wodurch die Wirkung auf die Lichtbogensäule reduziert ist.investigations have shown that one more higher Arc mobility is achieved by, although the arc column one supporting the movement Magnetic field is exposed. This is e.g. by the proposed U-shaped Sheath of one of the electrodes and the entire discharge area can be realized between the two diverging electrodes. By the arc generated in the ferromagnetic material field lines shut down through the arc between the electrodes and thus generate a targeted force on this. Here it is useful if the one electrode without U-shaped Sheath has no ferromagnetic deposit or deposits, otherwise the field lines close over this material thereby the effect on the arc column is reduced.

Das U-förmige Umschließen der Elektrode kann die Hinterlegung mit ferromagnetischem Material ersetzen bzw. ergänzen.The U-shaped Enclose The electrode can be deposited with ferromagnetic material replace or supplement.

Ebenfalls ausgestaltend kann das ferromagnetische Material aus konstruktiven Gründen auch unterbrochen sein oder aus der Hinterlegung der einen Elektrode und zwei Platten bzw. einer L-Form und einer Platte neben den divergierenden Elektroden gebildet werden.Also ausgestaltend can the ferromagnetic material from constructive establish also be interrupted or from the deposit of an electrode and two plates or an L-shape and a plate next to the diverging ones Electrodes are formed.

Die Verharrzeit des Lichtbogens kann darüber hinaus durch die Wahl des Elektrodenmaterials zweckmäßig beeinflußt werden. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden jeweils aus verschiedenen Materialien bzw. aus Legierungen oder Sintermaterialien bestehen.The In addition, by the choice of the arc Electrode material can be influenced appropriately. So it is particularly advantageous if the electrodes each off different materials or from alloys or sintered materials consist.

Weiterhin positiv wirken sich Inhomogenitäten der Oberfläche aus. Diese können auch materialbedingt sein. Mikroskopische oder aber auch makroskopische Strukturen, welche parallel zur Laufrichtung des Lichtbogens liegen, sind besonders vorteilhaft. Die durch diese Maßnahmen bewirkte höhere Feldemission fördert eine sprunghafte Bewegung der Lichtbogenfußpunkte, wodurch die Wanderungsgeschwindigkeit erhöht werden kann.Farther Inhomogeneities have a positive effect the surface out. these can also be material-related. Microscopic or macroscopic Structures that are parallel to the direction of the arc, are particularly advantageous. The higher field emission caused by these measures promotes a sudden movement of the arc base, increasing the rate of migration elevated can be.

Auch kann die Fußpunktwanderung an den Laufschienen durch Profilgestaltung unterstützt werden, wobei sich insbesondere Kanten in Laufrichtung positiv auswirken. Des Weiteren können die Laufschienen aus in Laufrichtung geschichteten gleichen oder aber auch unterschiedlichen Materialien bestehen, wodurch das zur Laufrichtung seitliche Wandern reduziert wird. Das Laufschienenmaterial kann hoch- und niederschmelzende Komponenten enthalten oder aus diesen zusammengesetzt werden, so daß in Bewegungsrichtung Kanten oder Spitzen entstehen, zu denen die Lichtbogenfußpunkte bevorzugt springen, wodurch die Lichtbogengeschwindigkeit steigt und die Verharrzeiten reduziert werden. Denkbar sind hier Fasermetalle, Schichtmetalle oder entsprechende Laminate.Also can the Fußpunktwanderung be supported on the rails by tread design, in particular, edges in the running direction have a positive effect. Furthermore you can the rails from stratified in the same direction or but also different materials, which makes the Running direction lateral hiking is reduced. The track material may contain or exclude high and low melting components These are composed so that in the direction of movement edges or peaks arise, to which the arc bases preferably jump, whereby the arc speed increases and the retention times are reduced. Conceivable here are fiber metals, Layered metals or corresponding laminates.

Die vorstehend erläuterten Maßnahmen senken die Neigung des Lichtbogens zum Verharren und fördern die Anfangsbewegung desselben. Nach der Startphase soll der Lichtbogen möglichst schnell verlängert und der Löschkammer zugeführt werden. Der kontinuierlichen Bewegung wirken nun aber der erhöhte Druck und die reflektierten Druckwellen in dem gekapselten Ableiter entgegen.The explained above activities reduce the tendency of the arc to persist and promote the Initial movement of the same. After the starting phase, the arc should preferably extended quickly and the quenching chamber supplied become. The continuous movement but now act the increased pressure and the reflected pressure waves in the sealed arrester.

Um eine effektive Strombegrenzung bei gekapselten Funkenstrecken mit divergierenden Elektroden zu erreichen, wird vorgeschlagen, den Lichtbogen innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne in eine Lichtbogenkammer zu führen, in welcher die Lichtbogenspannung so stark erhöht wird, daß der Momentanwert der Netzspannung erreicht bzw. überschritten wird.Around an effective current limitation with encapsulated spark gaps with To achieve divergent electrodes, it is proposed that Arc within as possible short time span in an arc chamber, in which the arc voltage increased so much that is the instantaneous value the mains voltage is reached or exceeded becomes.

Als Lichtbogenkammer sind prinzipiell alle aus den Niederspannungs-Leistungsschaltern her bekannten Systeme einsetzbar. Dazu gehören unter anderem Isolierstegkammern, Löschblechkammern, Deionkammern, Mäanderkammern und deren Kombinationen. Die Wirkungsweise dieser Kammern beruht auf der Verlängerung, der Kühlung und zum Teil der Aufteilung des Lichtbogens.When Arc chamber are in principle all from the low-voltage circuit breakers her known systems used. These include, inter alia, Isolierstegkammern, Löschblechkammern, Deionkammern, Mäanderkammern and their combinations. The mode of action of these chambers is based on the extension, the cooling and partly the division of the arc.

Erfindungsgemäß wird nun neben der Unterstützung des Laufverhaltens des Lichtbogens durch die erläuterten Magnetfelder das Einlaufen in das Hindernis Lichtbogenkammer bzw. Deionkammer erzwungen.According to the invention will now next to the support the running behavior of the arc through the explained magnetic fields shrinkage forced into the obstruction arc chamber or Deionkammer.

Grundvoraussetzung für eine effektive Wirkung ist jedoch eine effiziente Gaszirkulation und -abkühlung, welche die Bewegung des Lichtbogens zur und in die Lichtbogenkammer unterstützt.A basic requirement for an effective effect, however, is an efficient gas circulation and -ab Cooling, which supports the movement of the arc to and into the arc chamber.

Hierzu werden erfindungsgemäße konstruktive Maßnahmen umgesetzt, welche die Gaszirkulation in mehreren Kreisen mit verschiedenen Funktionen erlaubt.For this Be inventive constructive activities implemented the gas circulation in several circles with different Functions allowed.

Sowohl die Gasausströmung aus der Lichtbogenkammer als auch die Gasrückführung in die Lichtbogenkammer erfolgt über mindestens zwei Kanäle.Either the gas outflow from the arc chamber as well as the gas recirculation into the arc chamber over at least two channels.

Die Rückführung und Abkühlung der heißen Gase wird bevorzugt seitlich neben der Lichtbogenkammer vorgenommen. Die Rückführung der abgekühlten Gase erfolgt zu einem geringen Teil unmittelbar im Zündbereich des Lichtbogens zwischen den divergierenden Elektroden und deren Fußpunkt und dient der Deionisation in diesem Bereich.The Repatriation and Cooling the hot gases is preferably made laterally adjacent to the arc chamber. The repatriation of cooled Gases occur to a small extent directly in the ignition range of the arc between the diverging electrodes and their nadir and serves for deionization in this area.

Damit die Gefahr des Wiederzündens durch noch heiße Gase reduziert wird, durchläuft die geringe Gasmenge, welche in diesen Bereich zugeführt wird, einen zusätzlichen Bereich zur intensiven Abkühlung. In diesem Bereich wird das Gas durch enge Kanäle bevorzugt aus Metall mit einer hohen Wärmekapazität geführt. Bei einer massiven Ausführung der Elektroden bzw. auch der ferromagnetischen Hinterlegung dieser Elektroden können diese Kanäle ohne zusätzlichen Platzbedarf in diese integriert werden. Eine für gekapselte Ableiter notwendige Druckausgleichsöffnung kleinen Querschnitts kann so angebracht werden, daß diese in Verbindung zu dem Kanal mit dem intensiv abgekühlten Gas steht.In order to the danger of reignition still hot Gases is reduced, passes through the small amount of gas that is fed into this area, An additional Area for intensive cooling. In this area, the gas is preferably through narrow channels made of metal with led a high heat capacity. at a massive execution the electrodes or the ferromagnetic deposit this Electrodes can these channels without additional Space requirements are integrated into this. A necessary for encapsulated arresters Pressure equalization port Small cross-section can be installed so that these in connection with the channel with the intensely cooled gas stands.

Die Rückführung der wesentlich größeren Gasmenge, welche den Hauptzirkulationskreis bildet, erfolgt über separate Kanäle seitlich an oder neben den divergierenden Elektroden oberhalb der Zündstelle, aber unterhalb des Einlaufbereichs in die Lichtbogen- bzw. Deionkammer. Diese Zuführung kann über einen oder mehrere Kanäle entlang der Laufschienen vorgenommen werden. Besonders günstig für diese Zuführung ist der Elektrodenbereich, welcher praktisch über dem Hauptbereich der Impulsstrombelastung liegt. Der Lichtbogen gelangt in diesen Bereich somit erst nach der Überwindung der Verharrzeit und einer gewissen Laufstrecke entlang der divergierenden Elektroden. In diesem Anfangsbereich ist die Unterstützung der Lichtbogenbewegung durch das Eigenmagnetfeld, die ferromagnetische Hinterlegung der Elektroden und eventuell gasabgebende Gleithilfen noch ausreichend.The Return of the much larger amount of gas, which forms the main circulation circuit, via separate channels laterally on or adjacent to the divergent electrodes above the ignition, but below the inlet area in the arc or Deionkammer. This feeder can over one or more channels be made along the rails. Especially cheap for this feed is the electrode area, which is practically above the main area of the pulse current load lies. The arc thus arrives in this area only after overcoming the persistence and a certain distance along the divergent Electrodes. In this initial area is the support of the Arc movement through the intrinsic magnetic field, the ferromagnetic Deposit of the electrodes and possibly gas-emitting sliding aids still sufficient.

Durch die gestaffelte Gasrückführung wird vermieden, daß lang andauernde Impulsströme vorzeitig zu einer beschleunigten Bewegung angeregt bzw. gekühlt werden, wodurch der Leistungsumsatz und die Belastung der Funkenstrecke begrenzt werden kann. Durch die Gaszirkulation wird somit im Wesentlichen nur der Folgestrom-Lichtbogen in seiner Bewegung vor dem Einlaufen in die Löschkammer unterstützt. Durch die Art der Gaszuführung wird nicht nur die Lichtbogensäule erfaßt, sondern auch die für die Bewegung des Lichtbogens mit verantwortlichen Fußpunktbereiche an beiden Elektroden.By the staggered gas recirculation is avoided that long continuous pulse currents prematurely excited or cooled to an accelerated movement, thereby reducing the power consumption and the load of the spark gap can be limited. Due to the gas circulation is thus substantially only the follow current arc in its movement before shrinking supported in the quenching chamber. By the type of gas supply not just the arc column detected, but also for the movement of the arc with responsible footpoint areas on both electrodes.

Um die Wirkung der Gasströmung auf die Lichtbogensäule zu erhöhen, wird der Laufbereich des Lichtbogens bis zur Löschkammer weitgehend spaltartig gestaltet. Hierdurch ist erreichbar, daß auch Lichtbögen mit noch relativ geringer Stromstärke einen Querschnitt im Bereich der Spaltbreite besitzen und somit das Gas nicht neben dem Lichtbogen entlang strömen kann, sondern eine möglichst große Kraftwirkung auf den Lichtbogen ausgeübt wird.Around the effect of gas flow on the arc column to increase, the running area of the arc becomes largely gap-like up to the quenching chamber designed. This is achievable that also arcs with still relatively low amperage have a cross section in the gap width and thus the gas can not flow alongside the arc, but one as possible great power effect applied to the arc becomes.

Durch eine möglichst geringe Spaltbreite wird einerseits das Laufverhalten des Lichtbogens entlang der Elektroden beschleunigt. Andererseits führt die Spaltbildung in diesem Laufbereich nicht zu einer extremen Reduktion des Querschnitts gegenüber dem Bereich der Impulsstromentladung, da ansonsten bereits in diesem unteren Laufbereich starke Druckreflexionen auftreten könnten, welche das Laufverhalten negativ beeinflussen.By one possible small gap width on the one hand, the running behavior of the arc along accelerates the electrodes. On the other hand, the gap formation in this Running range does not lead to an extreme reduction of the cross section over the Range of momentum discharge, otherwise already in this lower running range strong pressure reflections could occur which affect the running behavior negatively.

Der Querschnitt des Lichtbogen-Entladungsraums im Zündbereich wird im Wesentlichen durch die angestrebte Höhe des zu beherrschenden Impulses und die Druckfestigkeit der Elektroden und Wandmaterialien bestimmt.Of the Cross section of the arc discharge space in the ignition area becomes substantially by the desired height of the momentum to be controlled and the compressive strength of the electrodes and wall materials.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Kammerwände elastisch zu lagern. Hierdurch können sich die Kammerwände bei starken Druckbelastungen seitlich bewegen. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig die Gefahr einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Elektroden über die seitlichen Kammerwände reduziert.at an embodiment of the invention, it is possible, the chamber walls elastic to store. This allows the chamber walls move laterally under heavy pressure loads. This measure will at the same time the risk of an electrically conductive connection between the Electrodes over the lateral chamber walls reduced.

Erfindungsgemäß erfolgt der Gasaustritt aus der Lichtbogenkammer nicht nur oberhalb der Löschkammer, sondern bereits gestaffelt im Verlauf der Löschkammer mit seitlichen Ausführungen. Die Ausführungen sind bei Löschblech- bzw. Deionkammern isoliert, so daß das Übergreifen des Lichtbogens verhindert werden kann. Ebenso sind die Enden der Metallplatten der Löschkammer durch Isolationsstrecken vor dem Übergreifen des Lichtbogens geschützt. Die heißen Gase werden nach dem Verlassen der Löschkammer in Kanäle geführt, die bevorzugt beidseitig parallel zu der Lichtbogenkammer verlaufen. In diesen Kanälen wird das Gas abgekühlt und anschließend einem Entspannungsraum zugeführt, aus welchem die Zuführung in die Lichtbogenkammer in der beschriebenen Art und Weise erfolgt.According to the invention the gas outlet from the arc chamber not only above the Quenching chamber, but already staggered in the course of the extinguishing chamber with lateral versions. The designs are isolated at splitter plate or deion chambers, so that the overlap of the arc can be prevented. Likewise, the ends of the Metal plates of the quenching chamber through insulation stretches before the arc spreads protected. The hot ones Gases are guided after leaving the quenching chamber in channels, the preferably extend on both sides parallel to the arc chamber. In these channels the gas is cooled and subsequently supplied to a relaxation room, from which the feeder into the arc chamber in the manner described.

Die Oberfläche der vorgesehenen Kanäle und Hohlräume sollte möglichst groß sein und die Wandmaterialien sollten über eine hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit verfügen. Als Innenwände können somit die magnetischen Leitbleche bzw. falls vorhanden, auch die ferromagnetische U-förmige Ummantelung der Löschkammer dienen, wodurch diese gleichzeitig zwei Funktionen übernimmt.The surface of the designated channels and cavities should be as large as possible and the wall materials should have high heat capacity and thermal conductivity. As inner walls can thus serve the magnetic baffles or, if present, and the ferromagnetic U-shaped shell of the quenching chamber, whereby this simultaneously assumes two functions.

Eine weitere Unterstützung der Wirksamkeit der ferromagnetischen Stoffe kann durch eine komplette U-förmige Umhüllung des gesamten Lichtbogenbereichs erfolgen. Diese geschlossene ferromagnetische Umhüllung übt eine anziehende Wirkung auf den Lichtbogen aus. Zur Unterbindung von Wirbelströmen, welche sich hemmend auf die Bewegung des Lichtbogens auswirken, sollte die Umhüllung zweckmäßigerweise laminiert sein. Damit es nicht zum Kurzschluß des Lichtbogens über die Umhüllung kommt, muß diese an der Innenseite dünnwandig mit lichtbogenbeständigem Material isoliert werden. Idealerweise kann diese Isolierung als Isolierspalt, Mäanderkammer oder Isolierstegkammer ausgeführt werden. Diese Ausführungsform gewährleistet je nach Gestaltung eine allmählich bzw. auch eine schlagartige Erhöhung der Lichtbogenspannung beim Einlaufen in den Spaltbereich. Wird das Isolationsmaterial noch aus gasabgebenden Stoffen gestaltet, kann eine zusätzliche Druckerhöhung und damit eine unmittelbare Erhöhung der Lichtbogenspannung bewirkt werden.A further assistance The effectiveness of the ferromagnetic substances can be controlled by a complete U-shaped wrapping of the entire arc area. This closed ferromagnetic Serving one attractive effect on the arc. For the suppression of Eddy currents which inhibit the movement of the arc, should the serving expediently be laminated. So that it does not short-circuit the arc over the wrapping come, this must thin-walled on the inside with arc resistant Material to be isolated. Ideally, this isolation may be considered Insulating gap, meander chamber or Isolierstegkammer executed become. This embodiment guaranteed depending on the design one gradually or a sudden increase the arc voltage when entering the gap area. Becomes the insulation material is still made of gas-emitting substances, can be an extra pressure increase and thus an immediate increase the arc voltage can be effected.

Zur Erhöhung des Löschvermögens der Lichtbogenkammer ist eine zusätzliche Einbringung von Deionblechen in die Isolationskammer sinnvoll. Idealerweise sollten diese jedoch über eine unterschiedliche Höhe verfügen, so daß die Anzahl der Teillichtbögen nur allmählich, d.h. zeitversetzt erhöht wird. Alternativ können auch die Einlaufschlitze der Bleche unterschiedlich bzw. asymmetrisch gestaltet werden, um eine allmähliche Aufteilung des Lichtbogens zu erzwingen.to increase the extinguishing capacity of the arc chamber is an extra Insertion of Deionblechen in the isolation chamber makes sense. Ideally However, these should be over a different height feature, So that the Number of partial arcs only gradually, i.e. time-delayed increases. Alternatively you can also the inlet slots of the plates different or asymmetrical be designed to be a gradual To force division of the arc.

Der Einlauf des Lichtbogens in die Löschkammer sollte unmittelbar nach dem Zündbereich des Lichtbogens bzw. nach einer sehr kurzen Beschleunigungsstrecke erzwungen werden, da ansonsten keine effektive Strombegrenzung möglich wird.Of the Inlet of the arc in the quenching chamber should be immediately after the ignition range of the Arc forced or after a very short acceleration distance otherwise no effective current limit becomes possible.

Je kürzer der Einlaufbereich ist, desto höher ist allerdings die Gefahr der Rückzündung im Bereich des Zündbereichs der Funkenstrecke, da die Abkühlung und die Entionisierung des Zündbereichs innerhalb einer kurzen Zeitdauer und nur begrenzt möglich ist. Zur Reduzierung dieser Gefahr ist eine Verlängerung der Beschleunigungsstrecke bzw. eine Umlenkung des Licht bogens möglich. Die Lichtbogenausbreitung kann dabei um einen bestimmten Winkel gekippt zur Entstehungsrichtung des Lichtbogens erfolgen oder es kann der Lichtbogen z.B. in einer Mäanderkammer auch seitlich zu seinem Entstehungsort versetzt werden. Mit diesen Maßnahmen ist eine direkte Strahlwirkung des Lichtbogens auf die Zündstelle vermeidbar.ever shorter the inlet area is the higher however the danger of the reignition in the Range of ignition range the spark gap, as the cooling and the deionization of the ignition region within a short period of time and only to a limited extent. To reduce this risk is an extension of the acceleration section or a deflection of the light arc possible. The arc propagation can be tilted by a certain angle to the direction of origin of the arc or the arc may be e.g. in a Mäanderkammer be offset laterally to its place of origin. With these activities is a direct beam effect of the arc on the ignition point preventable.

Bezüglich der Magnetfeldverstärkung werden weitere Möglichkeiten vorgeschlagen. Insbesondere können sogenannte Blasspulen erfindungsgemäß angewendet werden. Bei Gleichspannung kann ein homogenes, von der Stromstärke unabhängiges Feld auch durch den Einsatz von Dauermagneten realisiert werden. Des weiteren kann die Führung der Anschlüsse bis zur Zündstelle so gestaltet werden, daß eine zusätzliche Kraft den Lichtbogen in die Kammer zieht. Denkbar ist es hier, z.B. einen Anschluß schlaufenförmig um die Löschkammer zu legen.Regarding the magnetic field amplification will be more options proposed. In particular, you can So-called blinding coils are used according to the invention. With DC voltage can a homogeneous, independent of the current field by the field Use of permanent magnets can be realized. Furthermore, the guide the connections to the ignition point be designed so that a additional Force pulls the arc into the chamber. It is conceivable here, e.g. a connection looped around the extinguishing chamber to lay.

Beim Einsatz von Blasspulen z.B. mit magnetischem Leitblech muß die Windungszahl aufgrund der hohen Blitzstoßströme und der Baugröße recht klein bemessen sein, wodurch ein starkes Magnetfeld nur bei vergleichsweise hohen Strömen entsteht. Da diese hohen Ströme jedoch gerade stark begrenzt werden sollen, ist es vorteilhaft, auch bei vergleichsweise kleinen Strömen schon über ein starkes Magnetfeld zu verfügen.At the Use of puff coils e.g. with magnetic baffle must the number of turns due to the high lightning currents and the Size quite small be sized, creating a strong magnetic field only at comparatively high currents arises. Because these high currents however, to be severely limited, it is advantageous even with comparatively small currents already over a strong magnetic field to dispose of.

Im obigen Sinne wird vorgeschlagen, daß der Stoßstrom, welcher infolge der Zündung der Funkenstrecke fließt, über eine separate Zuleitung ohne Blasspule bzw. über eine separate Blasspulenwicklung mit geringer Windungszahl zur Zündstelle geführt wird und daß der Folgestrom über eine Blasspule mit einer relativ hohen Windungszahl zu führen ist, welche schon bei kleinen Strömen ein starkes Magnetfeld erzeugt. Technisch wird dies durch zwei Stromzuführungen zu mindestens einem Funkenhorn bzw. einer Elektrode realisiert. Die Elektrode wird hierzu an einer Stelle elektrisch leitend unterbrochen oder hochohmig ausgeführt. Nach der Zündung des Lichtbogens und dem Stoßstrom überspringt der Lichtbogen diesen Bereich und der Folgestrom fließt über die Blasspule bzw. den Teil der Blasspule mit höherer Windungszahl.in the it is proposed above that the surge current, which due to the ignition the spark gap is flowing, over one separate supply cable without blower coil or via a separate blow coil winding with low number of turns to the ignition point guided and that is Follow current over a blow coil with a relatively high number of turns is to lead, which even with small streams creates a strong magnetic field. Technically, this is due to two power supplies realized to at least one sparking horn or an electrode. For this purpose, the electrode is interrupted electrically conductively at one point or high impedance. After the ignition of the Arc and the surge current skips the arc this area and the follow current flows over the Blowing coil or the part of the blow coil with higher number of turns.

Die Elektroden sind im Zündbereich der Stoßströme aus abbrandfestem Material gefertigt. Die Breite und die Höhe dieser abbrandfesten Flächen an den Elektroden im Zündbereich sollte jeweils 4mm nicht unterschreiten.The Electrodes are in the ignition range the surge currents from erosion-resistant Material made. The width and height of these erosion-resistant surfaces the electrodes in the ignition area should not fall below 4mm.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an embodiment and below With the help of figures closer explained become.

Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:

1 eine stirnseitige Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters; 1 a frontal sectional view of a surge arrester according to the invention;

2 eine Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ableiter; 2 a cross-sectional view through an arrester according to the invention;

3 eine Ausführungsform eines Ableiters in Stirnseitenansicht, bei welcher die Elektroden und der Zündbereich bereits von der Lichtbogen-Löschkammer umgeben sind, und 3 an embodiment of a diverter in front view, in which the electrodes and the ignition area are already surrounded by the arc-extinguishing chamber, and

4 eine seitliche Ansicht einer Funkenstrecke, bei der zur Verstärkung des Magnetfelds bei Folgestrom eine Blasspule vorgesehen ist. 4 a side view of a spark gap, in which a blow coil is provided to amplify the magnetic field at follow-up.

Der Überspannungsableiter nach 1 weist ein Außengehäuse auf, welches eine quasi druckdichte Kapselung darstellt.The surge arrester after 1 has an outer housing, which represents a quasi-pressure-tight enclosure.

Im Inneren dieses Gehäuses ist eine Elektrodenanordnung 1 vorhanden, wobei die Elektroden 1a und 1b (siehe 2) hörnerförmig divergieren.Inside this case is an electrode assembly 1 present, with the electrodes 1a and 1b (please refer 2 ) diverge like a horn.

Die Elektroden 1 besitzen eine durchgängige Bohrung 14 sowie an ihrer Innenseite eine vertikale Ausnehmung 13, die insgesamt einen Kanal bilden, über den Gas 8 zwischen die Elektroden zur Entionisierung der Zündstelle 4 im Innenraum der Funkenstrecke zuführbar ist.The electrodes 1 have a continuous bore 14 and on its inside a vertical recess 13 , which together form a channel, over the gas 8th between the electrodes for deionization of the ignition point 4 in the interior of the spark gap can be fed.

Anstelle einer durchgängigen Bohrung 14 können auch seitliche bzw. stirnseitige Ausnehmungen an den Elektroden 1 vorgesehen sein.Instead of a continuous bore 14 can also lateral or frontal recesses on the electrodes 1 be provided.

Die Elektroden 1 besitzen zusätzlich im Laufbereich des Lichtbogens seitliche Ausnehmungen 2, durch welche der Hauptteil der Gaszirkulation 7 zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung dem Innenraum der Funkenstrecke zugeführt wird.The electrodes 1 also have lateral recesses in the running area of the arc 2 through which the main part of the gas circulation 7 is supplied to the interior of the spark gap to assist the arc movement.

Gleichzeitig oder alternativ kann die Zuführung des Gases in diesem Bereich auch durch seitliche Ausnehmungen 3 oder durch entsprechende Durchbrüche bzw. Löcher in den Lichtbogenkammerwänden 11 erfolgen. Diese Kammerwände können mit ferromagnetischem Material 10 zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung hinterlegt sein.At the same time or alternatively, the supply of the gas in this area can also be through lateral recesses 3 or through appropriate openings or holes in the arc chamber walls 11 respectively. These chamber walls can be made with ferromagnetic material 10 be stored in support of the arc movement.

Aus dem Innenraum der Funkenstrecke gelangt das Gas durch mehrere gestaffelt angebrachte seitliche Öffnungen sowie nach dem völligen Durchlaufen der oberhalb vorgesehenen Deionkammer 6, die sich quasi als Bestandteil der Lichtbogenkammer darstellt.From the interior of the spark gap, the gas passes through several staggered mounted lateral openings and after the complete passage through the above-provided Deionkammer 6 , which is almost a part of the arc chamber.

Das Gas strömt hierbei in einen, jedoch bevorzugt in mehrere separate Kanäle 12, welche ein- bzw. beidseitig neben der Lichtbogenkammer 11 verlaufen.The gas flows in one, but preferably in several separate channels 12 , which one or both sides next to the arc chamber 11 run.

Je höher die Anzahl dieser Kanäle, insbesondere im Endbereich der Deionkammer 6 ist, desto geringer ist die Gefahr der Vereinigung von Teillichtbögen außerhalb der Deionkammer 6.The higher the number of these channels, especially in the end region of the deion chamber 6 is, the lower the risk of the union of partial arcs outside the Deionkammer 6 ,

Nach der Aufnahme in die separaten Kanäle wird das Gas in diesen Kanälen abgekühlt und durch die Öffnungen 2, 3 und teilweise 14 dem Innenraum der Funkenstrecke wieder zugeführt.After being taken into the separate channels, the gas in these channels is cooled and through the openings 2 . 3 and partly 14 fed back to the interior of the spark gap.

Die Abkühlung kann hierbei sowohl an vorhandene Isolationsmaterialien als auch an den Metallbestandteilen erfolgen.The Cooling This can be done both on existing insulation materials as well done on the metal components.

Das Gas 8, welches der Entionisierung des Zündbereichs dient, wird durch die Führung in dem Kanal innerhalb der Elektroden weiter abgekühlt. Eine zusätzliche Abkühlung kann durch eine mäanderförmige Führung 5 des Gases entlang von Kühlwänden realisiert werden.The gas 8th , which serves to deionize the ignition region, is further cooled by the guide in the channel within the electrodes. Additional cooling can be achieved by a meandering guide 5 the gas can be realized along cooling walls.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, das Gas 8 zusätzlich mit Luft aus der Umgebung zu vermischen, welche durch die Druckausgleichsöffnung 9 in die Funkenstrecke gelangt. Hierfür ist quasi im unteren Bereich des Ableiters eine Mischkammer vorhanden. Diese Öffnung mit minimalem Querschnitt ist darüber hinaus notwendig, um einen lang andauernden bzw. kumulativen Druckaufbau im Inneren der Funkenstrecke zu verhindern.Furthermore, there is the possibility of the gas 8th in addition to mix with air from the environment, which through the pressure equalization opening 9 gets into the spark gap. For this purpose, a mixing chamber is virtually present in the lower region of the arrester. This opening with minimal cross-section is also necessary to prevent a long-lasting or cumulative pressure build-up inside the spark gap.

Die seitliche Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung nach 2 zeigt noch einmal die Hauptelektroden 1a und 1b, wobei eine der Hauptelektroden (1b) zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung mit einem ferromagnetischen Material 10 hinterlegt ist. Zusammen mit dem ferromagnetischen Material in bzw. an den Lichtbogenkammerwänden 10 (siehe 1) wird der Zünd- und der Laufbereich des Lichtbogens zwischen den beiden Hauptelektroden 1a und 1b U-förmig umschlossen.The side view of an embodiment of the invention according to 2 shows again the main electrodes 1a and 1b in which one of the main electrodes ( 1b ) to assist arc movement with a ferromagnetic material 10 is deposited. Together with the ferromagnetic material in or on the arc chamber walls 10 (please refer 1 ) is the ignition and the running range of the arc between the two main electrodes 1a and 1b Enclosed in a U-shape.

Ausgestaltend kann ein Magnet 15 im Bereich der Zündstelle angebracht werden, wodurch die Fußpunktbewegung des Lichtbogens gefördert wird.Ausgestaltend can a magnet 15 be mounted in the region of the ignition, whereby the Fußpunktbewegung the arc is promoted.

Der Gasaustritt aus der Lichtbogen-Löschkammer 6 (Deionkammer) erfolgt sowohl durch die seitlichen Öffnungen 17 der Kammer als auch an der Oberseite der Kammer.The gas outlet from the arc extinguishing chamber 6 (Deionkammer) takes place through both the side openings 17 the chamber as well as at the top of the chamber.

Das entweichende Gas an den Seiten, aber auch das an der Oberseite kann in separaten, gegeneinander isolierten Kanälen geführt werden. Die Rückführung des Gases zum Schließen der Zirkulation erfolgt sowohl im Zündbereich durch die Elektroden als auch im Laufbereich des Lichtbogens über die Öffnungen 2.The escaping gas on the sides, but also on the top can be performed in separate, mutually insulated channels. The recirculation of the gas to close the circulation takes place both in the ignition region through the electrodes and in the running region of the arc through the openings 2 ,

3 zeigt eine Ansicht der Stirnseite eines Überspannungsableiters gemäß der Erfindung, bei welchem die Hauptelektroden 1 und der Zündbereich bereits von der Lichtbogen-Löschkammer (Deionkammer) 6 umgeben werden. 3 shows a view of the front side of a Surge arrester according to the invention, in which the main electrodes 1 and the ignition area already from the arc quenching chamber (Deionkammer) 6 be surrounded.

Durch diese Maßnahme kann die Zeit bis zum Einlaufen des Lichtbogens in die Kammer reduziert werden und das ferromagnetische Material der Deionkammer beschleunigt bereits bei der Zündung die Bewegung des Lichtbogens.By This measure can reduce the time it takes for the arc to enter the chamber be accelerated and the ferromagnetic material of the Deionkammer already at the ignition the Movement of the arc.

Zusätzlich zeigt die Darstellung nach 3 die Möglichkeit, die gesamte Lichtbogenkammer 6 mit einer U-förmigen ferromagnetischen Umhüllung 18 zu umgeben. Diese als auch die Durchführungen zur Gaszirkulation sind zweckmäßigerweise isoliert zur Lichtbogenkammer 6 angeordnet.In addition, the illustration after 3 the possibility of the entire arc chamber 6 with a U-shaped ferromagnetic cladding 18 to surround. These as well as the passages for gas circulation are expediently insulated from the arc chamber 6 arranged.

Gemäß der Darstellung nach 4 wird zur Verstärkung des Magnetfelds bei Folgestrom eine Blasspule 19 eingesetzt.As shown 4 becomes a blow coil to amplify the magnetic field at follow-up current 19 used.

Diese Spule bildet einen Nebenschluß zu einer der Hauptelektroden 1. Der Lichtbogen wird bei Impulsbelastung an der Zündstelle 4 zwischen den Hauptelektroden 1 gezündet. Der Impulsstrom fließt hierbei direkt über die Hauptelektrode 1 und nicht über die Spule 19.This coil forms a shunt to one of the main electrodes 1 , The arc becomes momentum at the ignition point 4 between the main electrodes 1 ignited. The pulse current flows directly through the main electrode 1 and not over the coil 19 ,

Aufgrund der kurzen Zeitdauer der Impulsentladung verbleibt der Lichtbogen im Bereich 20 zwischen den Hauptelektroden. Bei lang andauernden Impulsen bzw. bei Folgestrom erreicht der Lichtbogen auch den mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichneten Bereich zwischen den Elektroden.Due to the short duration of the pulse discharge, the arc remains in the range 20 between the main electrodes. For long-lasting pulses or for subsequent current of the arc reaches the reference numeral 30 marked area between the electrodes.

Der Fußpunkt des Lichtbogens erreicht die Position 22 an der Elektrode mit angeschlossener Blasspule 19. An dieser Stelle ist die Elektrode hochohmig bzw. isolierend unterbrochen. Nach dem Überspringen dieser Stelle fließt der Strom über die Blasspule 19, wodurch eine Unterstützung der Lichtbogenbewegung bewirkt wird.The base of the arc reaches the position 22 at the electrode with connected blow coil 19 , At this point, the electrode is interrupted high-impedance or insulating. After skipping this point, the current flows through the puff coil 19 , whereby a support of the arc movement is effected.

Die Blasspule 19 kann hierbei zusätzlich über sogenannte Leitbleche verfügen, welche wiederum U-förmig den Laufbereich des Lichtbogens umfassen.The pale coil 19 This may additionally have so-called baffles, which in turn comprise the running region of the arc in a U-shape.

Bei der Darstellung nach 4 sind die Öffnungen 21 zur Entionisierung der Zündstelle 4 als Nuten quer und nicht als durchgängige Bohrung in den Elektroden ausgeführt. Die Öffnungen der Gaszirkulation zur Unterstützung des Laufverhaltens des Lichtbogens 2 können oberhalb, aber auch teilweise unterhalb der Unterbrechungsstelle 22 angebracht sein.In the presentation after 4 are the openings 21 for deionization of the ignition point 4 designed as grooves transversely and not as a continuous hole in the electrodes. The openings of the gas circulation to support the running behavior of the arc 2 may be above, but also partially below the point of interruption 22 to be appropriate.

Zusammenfassend ermöglicht es die vorgestellte Lösung, einen gekapselten Überspannungsableiter auf der Basis einer Funkenstrecke mit divergierenden Elektroden anzugeben, wobei eine spezielle Gaszirkulation derart erfolgt, daß das heiße Gas gestaffelt und in getrennten Kanälen aus der Strombegrenzungseinrichtung abgeführt und abgekühlt wird, sowie wiederum an mindestens in Lichtbogen-Laufrichtung versetzten und getrennten Öffnungen über die Kanäle der Lichtbogenkammer Kaltgas zugeführt wird. Im Zündbereich ist weiterhin Kaltgas durch eine Druckausgleichsöffnung von außen zuführbar. Das U-förmig angeordnete ferromagnetische Material bewirkt eine Eigenmagnetfeld-Verstärkung um mindestens eine Elektrode, wobei auch die Lichtbogenkammer mit ferromagnetischem Material umgeben sein kann.In summary allows it the solution presented, an encapsulated surge arrester based on a spark gap with diverging electrodes specify, with a special gas circulation takes place such that the hot gas staggered and in separate channels is removed from the current limiting device and cooled, and again offset at least in arc running direction and separate openings over the channels the arc chamber is supplied cold gas. In the ignition area is Furthermore, cold gas can be supplied from the outside through a pressure equalization opening. The U-shaped arranged ferromagnetic material causes a self-magnetic field gain order at least one electrode, wherein also the arc chamber with ferromagnetic Material can be surrounded.

Claims

Surge arrester with two divergent electrodes and a spark gap acting between the electrodes, a housing and optionally an effective at the Elektrodenfußpunkt sliding aid for the arc and means for magnetic blowing of the arc, characterized in that the mobility of the arc immediately after its ignition by a combination of measures is increased to amplify the arc-related intrinsic magnetic field and a staggered gas circulation of the encapsulated executed arrester.

Surge arresters according to claim 1, characterized in that at least one of the electrodes for support the arc movement deposited with a ferromagnetic material is inside the case, the electrodes at least partially enclosing, an arc chamber is formed and the chamber walls made of ferromagnetic material or with such a material are deposited, so that the ignition and Running range of the arc between the electrodes through the ferromagnetic Material essentially U-shaped is enclosed.

Surge arresters according to claim 2, characterized in that the electrodes in the running area of the arc have recesses through which a gas flow for support the arc movement reaches the inside of the arc chamber.

Surge arresters according to claim 2 or 3, characterized in that the arc chamber walls more Have recesses through which a gas flow to support the Arc movement reaches the inside of the arc chamber.

Surge arrester according to one of the preceding claims, characterized that the electrodes in the base point in each case have a bore and a groove or recess which communicates with the latter on the inside, it being possible for gas to be fed to the deionization via the bore and the groove of the ignition point of the arc.

Surge arresters according to one of the preceding claims, characterized in that the Arc chamber an extinguishing chamber, in particular connects a deion chamber, wherein the deion chamber is directed to the divergent electrodes Admission and several, also lateral and slot-shaped outlet openings having.

Surge arresters according to claim 6, characterized in that at least between the lateral, slotted outlet openings the Deionkammer and the recesses in the arc chamber as well the hole in the electrode base gas bearing and gas-conducting, completely space-dividing channels are provided.

Surge arresters according to claim 7, characterized in that in the channel, which to the bore in the electrode base leads, Cooling cascades provided or the channel is meandering.

Surge arresters according to claim 8, characterized in that the gas, which for drilling in the electrode base passes, is mixed with ambient air.

Surge arresters according to claim 9, characterized in that for gas mixing below of the electrode base a mixing chamber is arranged, which one or more pressure-compensating Has holes of small cross-section.

Surge arresters according to claim 10, characterized in that the bore in the electrode base in the mixing chamber extends into or has a connection to this.

Surge arresters according to one of the preceding claims, characterized in that in the area of the electrode base a magnet for promotion the movement of the arc is arranged.

Surge arresters according to claim 7, characterized in that the channels isolated from each other and run separately are to make a targeted flow return to ignition and to ensure the running range of the arc.

Surge arresters according to claim 13, characterized in that the channels defined, predetermined Cross-sectional areas exhibit.

Surge arresters according to claim 2, characterized in that the ferromagnetic material is arranged isolated to the arc chamber.

Surge arresters according to one of the preceding claims, characterized in that for reinforcing the Magnetic field with subsequent currents a blower coil is provided which shunts to a the electrodes forms, wherein in arc running direction before the connection point the coil, the electrode in question a high-impedance section or has an isolation path.