DE102014015611A1

DE102014015611A1 - Surge arresters

Info

Publication number: DE102014015611A1
Application number: DE102014015611.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Meyer; Jan-Erik Schmutz
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: CN105552721B; CN105552721A; DE102014015611B4

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Überspannungsableiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, mit einem Gehäuse (2), mit zwei einander axial gegenüberliegenden Hauptelektroden (3, 4), deren elektrische Anschlussebereiche (3a, 4a) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind, mit einer im Inneren des Gehäuses (2) zwischen den beiden Hauptelektroden (3, 4) ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer (5) und mit einer zumindest eine Zündelektrode (6) aufweisenden Zündhilfe, wobei zwischen den beiden Hauptelektroden (3, 4) eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden (3, 4) ein Lichtbogen in der Lichtbogenbrennkammer (5) entsteht. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter kann der elektrische Anschluss der Zündelektrode dadurch auf einfache Art und Weise erfolgen, dass eine Hauptelektrode (4) eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich (6a) der Zündelektrode (6) aus dem Gehäuse (2) nach außen erstreckt, oder dass die Zündelektrode (6) eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich (4a) einer Hauptelektrode (4) aus dem Gehäuse (2) nach außen erstreckt.Described and illustrated is a surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, with a housing (2), with two axially opposite main electrodes (3, 4), the electrical Anschlußsesebereiche (3a, 4a) are led out of the housing (2), with an arc combustion chamber (5) formed in the interior of the housing (2) between the two main electrodes (3, 4) and with an ignition aid having at least one ignition electrode (6), a spark gap being formed between the two main electrodes (3, 4), so that when the spark gap between the two main electrodes (3, 4) is ignited an arc is produced in the arc combustion chamber (5). In the surge arrester according to the invention, the electrical connection of the ignition electrode can be carried out in a simple manner, that a main electrode (4) has a bore through which the electrical connection region (6a) of the ignition electrode (6) from the housing (2) to the outside extends, or that the ignition electrode (6) has a bore through which extends the electrical connection region (4a) of a main electrode (4) from the housing (2) to the outside.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, mit einem Gehäuse, mit zwei einander axial gegenüberliegenden Hauptelektroden, deren elektrische Anschlussbereiche aus dem Gehäuse herausgeführt sind, mit einer im Inneren des Gehäuses zwischen den beiden Hauptelektroden ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer und mit einer zumindest eine Zündelektrode aufweisenden Zündhilfe, wobei zwischen den beiden Hauptelektroden eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden ein Lichtbogen in der Lichtbogenbrennkammer entsteht.The invention relates to a surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, comprising a housing, with two axially opposed main electrodes whose electrical connection areas are led out of the housing, with an arc formed in the interior of the housing between the two main electrodes and at least one Ignition aid having ignition electrode, wherein between the two main electrodes, a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two main electrodes, an arc is formed in the arc combustion chamber.

In Niederspannungsnetzen werden zum Schutz vor Überspannungen häufig Überspannungsableiter auf Basis von Funkenstrecken eingesetzt, d. h. Überspannungsableiter deren wesentlicher Bestandteil eine Funkenstrecke ist, die bei einer bestimmten Überspannung anspricht, wobei beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Da Überspannungsableiter mit Funkenstrecken auch zum Schutz vor Blitzeinschlag eingesetzt werden, können sehr hohe und steil ansteigende Ströme mit Werten bis in den dreistelligen kA-Bereich über die Funkenstrecke fließen. Aufgrund der dabei im Inneren des Überspannungsableiters auftretenden Drücke sind derartige Überspannungsableiter in der Regel in druckfesten Gehäusen angeordnet, die häufig aus Metall, insbesondere aus Stahl bestehen.In low-voltage networks surge arresters based on spark gaps are often used to protect against overvoltages, d. H. Surge arresters whose essential component is a spark gap that responds at a certain overvoltage, wherein an arc arises when the spark gap between the two electrodes. Since surge arresters with spark gaps are also used to protect against lightning strikes, very high and steeply rising currents with values of up to the three-digit kA range can flow over the spark gap. Due to the pressures occurring in the interior of the surge arrester such surge arresters are usually arranged in pressure-resistant housings, which often consist of metal, especially steel.

Überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke als Ableiter haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen und auch nicht sonderlich konstanten Ansprechspannung. Daher werden zur Zündung von Funkenstrecken bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannungsableiters verringert wird. Dabei werden in der Regel Zündhilfen verwendet, die mindestens eine Zündelektrode aufweisen, die über einen externen Schaltkreis mit einem Potential verbunden wird, dass sich von den an den beiden Hauptelektroden anliegenden Potentialen unterscheidet.Although surge arresters with a spark gap as arresters have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and not very constant response voltage. Therefore, different types of ignition aids have long been used for the ignition of spark gaps, with the help of the response voltage of the spark gap and the surge arrester is reduced. Ignition aids are generally used, which have at least one ignition electrode, which is connected via an external circuit to a potential that differs from the voltage applied to the two main electrodes potentials.

So ist beispielsweise aus der DE 198 03 636 A1 ein Überspannungsschutzelement mit zwei Elektroden und einer zwischen den Elektroden ausgebildeten Funkenstrecke bekannt, das neben den beiden Hauptelektroden noch zwei eine Zündfunkenstrecke bildende Zündelektroden als Teil der Zündhilfe aufweist. Darüber hinaus gehört zu der Zündhilfe noch ein Zündkreis mit einem Zündschaltelement, wobei der Zündkreis mit dem Zündschaltelement für ein Ansprechen der Zündfunkenstrecke sorgt, wenn eine entsprechende Überspannung an dem Überspannungsschutzelement anliegt. Das Ansprechen der Zündfunkenstrecke führt zu einer Ionisierung der in der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden vorhandenen Luft, so dass es nach dem Ansprechen der von den beiden Zündelektroden gebildeten Zündfunkenstrecke schlagartig zu einem Ansprechen bzw. Zünden der Hauptfunkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden kommt.For example, from the DE 198 03 636 A1 an overvoltage protection element with two electrodes and a spark gap formed between the electrodes, which in addition to the two main electrodes still has two spark gaps forming a spark gap as part of the ignition aid. In addition, the ignition aid still includes an ignition circuit with an ignition switching element, wherein the ignition circuit with the ignition switching element ensures a response of the spark gap when a corresponding overvoltage is applied to the overvoltage protection element. The response of the spark gap leads to an ionization of existing in the spark gap between the two main electrodes air, so that it comes after the response of the ignition spark formed by the two ignition spark abruptly to a response or ignition of the main spark gap between the two main electrodes.

Aus der DE 103 38 835 A1 ist ein eingangs beschriebener Überspannungsableiter bekannt, bei dem der Abstand zwischen den beiden Elektroden so groß gewählt ist, dass die Lichtbogenspannung größer als die erwartete Netzspannung ist. Dadurch soll das Auftreten eines Netzfolgestromes verhindert werden. Damit die Ansprechspannung dieses Überspannungsableiters durch den relativ großen Abstand der beiden Elektroden der Funkenstrecke nicht zu groß ist, ist eine Zündhilfe vorgesehen, durch die die gewünschte Ansprechspannung des Überspannungsableiters eingestellt werden kann.From the DE 103 38 835 A1 is a surge arrester described above, in which the distance between the two electrodes is chosen so large that the arc voltage is greater than the expected mains voltage. This should prevent the occurrence of a follow-up current. Thus, the response of this surge arrester is not too large by the relatively large distance between the two electrodes of the spark gap, a starting aid is provided by the desired response voltage of the surge arrester can be adjusted.

Bei dem bekannten Überspannungsableiter weist die Zündhilfe neben einer Zündelektrode noch ein Zündelement und ein Spannungsschaltelement auf, wobei die Zündelektrode und das Zündelement innerhalb des metallischen Gehäuses angeordnet sind und mit der Lichtbogenbrennkammer in Verbindung stehen. Beim Auftreten einer Überspannung, die größer als die Ansprechspannung des Spannungsschaltelements ist, fließt dabei zunächst ein Strom vom ersten Anschluss des Überspannungsableiters über das Spannungsschaltelement und das Gehäuse zur Zündelektrode. Da das resistive Zündelement auf der einen Seite mit der Zündelektrode und auf der anderen Seite mit der zugeordneten Hauptelektrode in Berührung steht, fließt der Strom von der Zündelektrode über das Zündelement zur zugeordneten Hauptelektrode. Dabei führt der Stromfluss über das Zündelement zu einer Entladung bzw. einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der dem Zündelement zugeordneten Hauptelektrode, wodurch die Lichtbogenbrennkammer mit ionisiertem Gas gefüllt wird, so dass es dann zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden kommt. Auch wenn sich die in der DE 103 38 835 A1 beschriebene Zündhilfe in der Praxis sehr bewährt hat, so erfordert der elektrische Anschluss der Zündelektrode über das metallische Gehäuse einen erhöhten Aufwand zur Isolation des Gehäuses gegenüber den beiden Hauptelektroden und der Lichtbogenbrennkammer und dem darin entstehenden ionisierten heißen Gas.In the known surge arrester, the ignition aid in addition to an ignition electrode nor an ignition element and a voltage switching element, wherein the ignition electrode and the ignition element are disposed within the metallic housing and are in communication with the arc combustion chamber. When an overvoltage occurs which is greater than the response voltage of the voltage switching element, a current first flows from the first terminal of the surge arrester via the voltage switching element and the housing to the ignition electrode. Since the resistive ignition element is in contact with the ignition electrode on one side and with the associated main electrode on the other side, the current flows from the ignition electrode via the ignition element to the associated main electrode. In this case, the current flow via the ignition element leads to a discharge or an initiating arc between the ignition electrode and the ignition electrode associated with the main electrode, whereby the arc combustion chamber is filled with ionized gas, so that then comes to an ignition of the spark gap between the two main electrodes. Even if the in the DE 103 38 835 A1 described ignition aid has proven very successful in practice, the electrical connection of the ignition electrode via the metallic housing requires an increased effort to insulate the housing relative to the two main electrodes and the arc combustion chamber and the resulting ionized hot gas.

Auch aus der EP 1 992 051 B1 ist ebenfalls ein Überspannungsableiter mit einem metallischen Außengehäuse und zwei innerhalb des Gehäuses angeordneten Hauptelektroden, zwischen denen die Lichtbogenbrennkammer ausgebildet ist, sowie einer Zündelektrode bekannt. Zur Positionierung der drei Elektroden in dem metallischen Gehäuse sind die Elektroden jeweils in einem Zentrierkörper eingebettet, wobei zumindest der Zentrierkörper einer Hauptelektrode und der Zündelektrode aus einem Isoliermaterial besteht. Bei diesem bekannten Überspannungsableiter ist die Zündelektrode somit gegenüber dem metallischen Gehäuse isoliert, so dass das Gehäuse nicht zum elektrischen Anschluss der Zündelektrode genutzt werden kann.Also from the EP 1 992 051 B1 is also a surge arrester with a metallic outer housing and two disposed within the housing main electrodes, between which the Arc combustion chamber is formed, and an ignition electrode known. For positioning the three electrodes in the metallic housing, the electrodes are each embedded in a centering body, wherein at least the centering body of a main electrode and the ignition electrode consists of an insulating material. In this known surge arrester the ignition electrode is thus insulated from the metallic housing, so that the housing can not be used for electrical connection of the ignition electrode.

Der Anschluss der Zündelektrode erfolgt dabei über einen isolierten, bandförmigen Leiter, dessen erstes, abisoliertes Ende mit der Zündelektrode verbunden ist und dessen zweites Ende durch einen spaltförmigen Raum zwischen der Außenseite einer Hauptelektrode und dem zugehörigen Zentrierkörper nach außen geführt ist. Auch wenn der verwendete bandförmige Leiter nur eine sehr geringe Dicke aufweisen soll, so stellt der spaltförmige Raum für den Leiter eine Durchbrechung der Isolation dar, wodurch die Isolation geschwächt wird. Darüber hinaus ist die Ausbildung des Spaltes in dem Zentrierkörper mit einem erhöhten Fertigungsaufwand verbunden.The connection of the ignition electrode takes place via an insulated, band-shaped conductor, the first, stripped end is connected to the ignition electrode and the second end is guided by a gap-shaped space between the outside of a main electrode and the associated centering to the outside. Although the band-shaped conductor used should have only a very small thickness, the gap-shaped space for the conductor represents an opening of the insulation, whereby the insulation is weakened. In addition, the formation of the gap in the centering body is associated with an increased production cost.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs beschriebenen Überspannungsableiter derart weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Nachteile nach Möglichkeit vermieden werden. Insbesondere soll dabei der elektrische Anschluss der Zündelektrode auf möglichst einfache Art und Weise erfolgen, wobei sich der Aufwand zur Isolation der Elektroden zueinander und gegenüber dem Gehäuse möglichst nicht erhöhen soll.The present invention is therefore based on the object to further develop a surge arrester described above such that the aforementioned disadvantages are avoided as far as possible. In particular, the electrical connection of the ignition electrode should be carried out in the simplest possible way, with the effort to isolate the electrodes from each other and with respect to the housing preferably not to increase.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine der beiden Hauptelektroden eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der Zündelektrode aus dem Gehäuse nach außen erstreckt, oder dass die Zündelektrode eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich einer der beiden Hauptelektroden aus dem Gehäuse nach außen erstreckt. Erfindungsgemäß erfolgt somit der Anschluss der dritten Elektrode – Zündelektrode oder eine Hauptelektrode – weder über das Gehäuse noch über einen bandförmigen Leiter, sondern durch die Durchführung des Anschlussbereichs dieser Elektrode – Zündelektrode oder Hauptelektrode – durch eine in einer anderen Elektrode – Hauptelektrode oder Zündelektrode – ausgebildete Bohrung.This object is achieved in the surge arrester described above with the features of claim 1, characterized in that one of the two main electrodes has a bore through which extends the electrical connection region of the ignition electrode from the housing to the outside, or that the ignition electrode has a bore through the electrical connection region of one of the two main electrodes extends outward from the housing. According to the invention, therefore, the connection of the third electrode - ignition electrode or a main electrode - neither via the housing nor a band-shaped conductor, but by carrying out the connection region of this electrode - ignition electrode or main electrode - by a in another electrode - main electrode or ignition electrode - formed hole ,

Durch die Durchführung des Anschlussbereichs der einen Elektrode durch die Bohrung in der anderen Elektrode wird die Isolierung der die Bohrung aufweisenden Elektrode zum Gehäuse nicht beeinflusst. Darüber weist der erfindungsgemäße Überspannungsableiter den Vorteil auf, dass sowohl die Elektroden als auch die verwendeten Isolierkörper rotationssymmetrisch ausgebildet sein können, was deren Herstellung vereinfacht. Schließlich hat der erfindungsgemäße Überspannungsableiter den Vorteil, dass sich durch die Durchführung des Anschlussbereichs der einen Elektrode – Zündelektrode oder Hauptelektrode – durch die Bohrung in der zweiten Elektrode – Hauptelektrode oder Zündelektrode – der benötigte Bauraum innerhalb des Gehäuses nicht erhöht. Dies ist deshalb vorteilhaft, da moderne Überspannungsableiter zunehmend eine möglichst geringe Baugröße aufweisen sollen, so dass der zur Verfügung stehende Bauraum innerhalb des Gehäuses sehr begrenzt ist.By performing the connection region of the one electrode through the hole in the other electrode, the insulation of the bore having electrode to the housing is not affected. In addition, the surge arrester according to the invention has the advantage that both the electrodes and the insulating body used can be rotationally symmetrical, which simplifies their manufacture. Finally, the surge arrester according to the invention has the advantage that by carrying out the connection region of the one electrode - ignition electrode or main electrode - through the bore in the second electrode - main electrode or ignition electrode - does not increase the required space within the housing. This is advantageous because modern surge arresters should increasingly have the smallest possible size, so that the available space within the housing is very limited.

Zuvor ist ausgeführt worden, dass entweder eine der beiden Hauptelektroden eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der Zündelektrode erstreckt, oder die Zündelektrode eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich einer der beiden Hauptelektroden erstreckt. Beiden Alternativen ist dabei gemeinsam, dass die eine Hauptelektrode und die Zündelektrode koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eine der beiden Elektroden – Hauptelektrode oder Zündelektrode – eine Bohrung aufweist, durch die der Anschlussbereich der anderen Elektrode – Zündelektrode oder Hauptelektrode – hindurchgeführt ist.It has previously been stated that either one of the two main electrodes has a bore through which the electrical connection region of the ignition electrode extends, or the ignition electrode has a bore through which the electrical connection region of one of the two main electrodes extends. Both alternatives have in common that the one main electrode and the ignition electrode are arranged coaxially with each other, wherein one of the two electrodes - main electrode or ignition electrode - has a bore through which the connection region of the other electrode - ignition or main electrode - is passed.

Zur Anordnung, Fixierung und Isolation des Anschlussbereichs in der Bohrung ist bei beiden Alternativen vorzugsweise eine zumindest den elektrischen Anschlussbereich der entsprechenden Elektrode umgebende Isolation in der Bohrung angeordnet. Weist – gemäß der bevorzugten Ausgestaltung – die eine Hauptelektrode die Bohrung auf, so ist in dieser Bohrung eine zumindest den elektrischen Anschlussbereich der Zündelektrode umgebende Isolation angeordnet bzw. ausgebildet. Die zwischen dem durch die Bohrung sich erstreckenden Anschlussbereich der Zündelektrode und der Hauptelektrode eingebrachte Isolation bewirkt dabei – neben der elektrischen Isolation zwischen den Elektroden – auch eine sichere Positionierung und Fixierung der Zündelektrode.For arranging, fixing and isolating the connection region in the bore, in both alternatives, an insulation surrounding at least the electrical connection region of the corresponding electrode is preferably arranged in the bore. If, according to the preferred embodiment, the one main electrode has the bore, an insulation surrounding or forming at least the electrical connection region of the ignition electrode is arranged in this bore. The insulation introduced between the connection region of the ignition electrode and the main electrode which extends through the bore thereby effects - in addition to the electrical insulation between the electrodes - also a secure positioning and fixing of the ignition electrode.

Da im Ableitfall im Inneren der Lichtbogenbrennkammer ein hoher Druck entstehen kann, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Zündelektrode durch die Bohrung in der Hauptelektrode oder die Hauptelektrode durch die Bohrung in der Zündelektrode aus dem Gehäuse herausgedrückt werden kann. Um dies zu verhindern, sind die Hauptelektrode, die Zündelektrode und die Isolation geometrisch derart aufeinander abgestimmt, dass eine axiale Verschiebung der entsprechenden Elektrode – Zündelektrode oder Hauptelektrode – nach außen verhindert wird.Since a high pressure can arise in the interior of the arc combustion chamber in the discharge case, there is in principle the risk that the ignition electrode can be forced out of the housing through the bore in the main electrode or the main electrode through the bore in the ignition electrode. To prevent this, the main electrode, the ignition electrode and the insulation are geometrically matched to one another such that an axial displacement of the corresponding electrode - ignition electrode or main electrode - is prevented to the outside.

Ist gemäß der bevorzugten Variante der Erfindung der Anschlussbereich der Zündelektrode durch die Bohrung in einer Hauptelektrode aus dem Gehäuse herausgeführt, so sind somit die Bohrung in der Hauptelektrode, die Zündelektrode und die Isolation geometrisch derart ausgebildet, dass sich die Zündelektrode bei Auftreten eines hohen Druckes innerhalb der Lichtbogenbrennkammer an der Isolation und die Isolation an der Bohrung in der Hauptelektrode abstützen kann. Dies kann beispielsweise dadurch einfach realisiert werden, dass sowohl der Anschlussbereich der Zündelektrode als auch der Außendurchmesser der Isolation konisch ausgebildet sind, wobei sich der Durchmesser des Anschlussbereichs der Zündelektrode und der Außendurchmesser der Isolation vom Innen nach Außen verringert. Bei einer derartigen konischen Ausbildung des Außendurchmessers der Isolation ist dann auch der Innendurchmesser der Bohrung in der Hauptelektrode entsprechend konisch ausgebildet, d. h. der axiale Verlauf des Innendurchmessers der Bohrung ist auf den axialen Verlauf des Außendurchmessers der Isolation abgestimmt. If, according to the preferred variant of the invention, the connection region of the ignition electrode leads out of the housing through the bore in a main electrode, then the bore in the main electrode, the ignition electrode and the insulation are geometrically designed in such a way that the ignition electrode intervenes when a high pressure occurs the arc combustion chamber on the insulation and the insulation can be supported on the bore in the main electrode. This can be easily realized, for example, in that both the connection region of the ignition electrode and the outer diameter of the insulation are conical, whereby the diameter of the connection region of the ignition electrode and the outer diameter of the insulation decreases from the inside to the outside. In such a conical design of the outer diameter of the insulation and the inner diameter of the bore in the main electrode is then correspondingly conical, ie, the axial course of the inner diameter of the bore is matched to the axial profile of the outer diameter of the insulation.

Weist gemäß der zweiten Alternative die Zündelektrode eine Bohrung auf, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der eine Hauptelektrode nach außen erstreckt, so gelten die zuvor gemachten Ausführungen entsprechend. Bei dieser Variante ist dann in der Bohrung in der Zündelektrode eine zumindest den elektrischen Anschlussbereich der Hauptelektrode umgebende Isolation angeordnet.If, according to the second alternative, the ignition electrode has a bore through which the electrical connection region of the one main electrode extends to the outside, then the statements made above apply correspondingly. In this variant, an insulation surrounding at least the electrical connection region of the main electrode is then arranged in the bore in the ignition electrode.

Eingangs ist ausgeführt worden, dass die Zündhilfe, durch die die Ansprechspannung des Überspannungsableiters festgelegt wird, zumindest eine Zündelektrode aufweist. Die Zündelektrode kann dabei mit einem geringen Abstand zu einer der beiden Hauptelektroden angeordnet sein, so dass zwischen der Zündelektrode und der zugeordneten Hauptelektrode eine Zündfunkenstrecke ausgebildet ist. Ein Zünden der Zündfunkenstrecke führt dann zu einer Ionisation der Lichtbogenbrennkammer, so dass es dann auch zu einem Zünden der (Haupt-)funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden kommt.Initially, it has been stated that the starting aid, by which the response voltage of the surge arrester is set, has at least one ignition electrode. The ignition electrode can be arranged with a small distance to one of the two main electrodes, so that a spark gap is formed between the ignition electrode and the associated main electrode. An ignition of the spark gap then leads to an ionization of the arc combustion chamber, so that it then comes to an ignition of the (main) spark gap between the two main electrodes.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist die Zündhilfe neben der Zündelektrode noch einen Zündschaltkreis und ein resistives Zündelement auf, wobei das Zündelement mit der Lichtbogenbrennkammer in Verbindung steht und auf der einen Seite mit der Zündelektrode und auf der anderen Seite mit der zugeordneten Hauptelektrode in Berührung steht. Von ihrem grundsätzlichen Aufbau kann die Zündhilfe dann so ausgebildet sein, wie auch die in der DE 103 38 835 A1 beschriebene Zündhilfe aufgebaut ist, so dass nach dem Zünden des Zündschaltkreises zunächst ein Strom von der Zündelektrode über das Zündelement zur zugeordneten Hauptelektrode fließt. Im Unterschied zu dem aus der DE 103 38 835 A1 bekannten Überspannungsableiter erfolgt der elektrische Anschluss der Zündelektrode jedoch nicht über das Gehäuse sondern über den Anschlussbereich der Zündelektrode, der aus dem Gehäuse nach außen herausgeführt ist.According to an advantageous embodiment of the surge arrester according to the invention, the ignition aid next to the ignition electrode nor a ignition circuit and a resistive ignition element, wherein the ignition element is in communication with the arc combustion chamber and on the one hand with the ignition electrode and on the other side with the associated main electrode in contact stands. From their basic structure, the ignition aid can then be designed as well as in the DE 103 38 835 A1 described ignition aid is constructed so that after the ignition of the ignition circuit, first a current flows from the ignition electrode via the ignition element to the associated main electrode. Unlike the one from the DE 103 38 835 A1 known surge arrester, however, the electrical connection of the ignition electrode does not take place via the housing but via the connection region of the ignition electrode, which is led out of the housing to the outside.

Aufgrund der geringen Stromtragfähigkeit zumindest der mit der Lichtbogenbrennkammer in Verbindung stehenden Oberfläche des Zündelements führt ein Stromfluss über das Zündelement zu Entladungen, was zu einer Ionisierung der Lichtbogenbrennkammer führt. Ist die Lichtbogenbrennkammer ausreichend mit ionisiertem Gas gefüllt, so kommt es zum Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden, so dass ein Lichtbogen zwischen den beiden Hauptelektroden ansteht, über den dann der abzuleitende Stoßstrom fließt.Due to the low current carrying capacity of at least the surface of the ignition element which is in communication with the arc combustion chamber, a current flow via the ignition element leads to discharges, which leads to an ionization of the arc combustion chamber. If the arc combustion chamber sufficiently filled with ionized gas, it will ignite the spark gap between the two main electrodes, so that an arc between the two main electrodes is present, then flows over the then derived surge current.

Weist bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter die Zündelektrode eine Bohrung auf, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der einen Hauptelektrode aus dem Gehäuse nach außen erstreckt, so weist die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite dieser Hauptelektrode vorzugsweise einen geringeren Abstand zur gegenüberliegenden Hauptelektrode auf als die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite der Zündelektrode. Die Hauptelektrode weist dabei vorzugsweise im Querschnitt eine T-Form auf, wobei der in Axialrichtung verlaufende Schenkel der T-förmigen Hauptelektrode den elektrischen Anschlussbereich bildet, der sich durch die Bohrung in der Zündelektrode aus dem Gehäuse nach Außen erstreckt.If, in the case of the surge arrester according to the invention, the ignition electrode has a bore through which the electrical connection region of the one main electrode extends outward from the housing, the end face of this main electrode facing away from the connection region preferably has a smaller distance from the opposite main electrode than the end side facing away from the connection region the ignition electrode. In this case, the main electrode preferably has a T-shape in cross-section, wherein the leg of the T-shaped main electrode extending in the axial direction forms the electrical connection region which extends out of the housing through the bore in the ignition electrode.

Auch bei der Variante des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, bei der eine Hauptelektrode eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der Zündelektrode aus dem Gehäuse nach außen erstreckt, kann die Anschlusselektrode so ausgebildet sein, dass die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite der Zündelektrode einen geringeren Abstand zur gegenüberliegenden Hauptelektrode aufweist als die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite der zugeordneten Hauptelektrode. Die auch bei dieser Ausführungsvariante im Querschnitt vorzugsweise T-förmig ausgebildete Zündelektrode ist dann nur teilweise, nämlich mit ihrem in Achsrichtung verlaufenden Schenkel der T-förmigen Zündelektrode, der den Anschlussbereich bildet, innerhalb der Bohrung in der Hauptelektrode angeordnet. Der senkrecht zur Achsrichtung verlaufende Schenkel der T-förmigen Zündelektrode befindet sich dagegen innerhalb der Lichtbogenbrennkammer, d. h. räumlich zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Stirnseiten der beiden Hauptelektroden angeordnet ist. Bei einer derartigen T-förmigen Ausbildung der Zündelektrode kann ein zur Zündhilfe gehörendes Zündelement dann durch den senkrecht zur Achsrichtung verlaufenden Schenkel der T-förmigen Zündelektrode abgedeckt sein, so dass das Zündelement gegenüber dem beim Anstehen eines Lichtbogens zwischen den beiden Hauptelektroden entstehenden heißen Gas in der Lichtbogenbrennkammer geschützt ist. Hierdurch kann die thermische Belastung des Zündelements reduziert werden.In the case of the variant of the surge arrester according to the invention, in which a main electrode has a bore through which the electrical connection region of the ignition electrode extends outward from the housing, the connection electrode can be designed such that the end face of the ignition electrode facing away from the connection region has a smaller distance to the ignition electrode opposite main electrode than the terminal region facing away from the end of the associated main electrode. The in this embodiment in cross-section preferably T-shaped ignition electrode is then only partially, namely arranged with its axially extending leg of the T-shaped ignition electrode, which forms the connection area, within the bore in the main electrode. The perpendicular to the axial direction leg of the T-shaped ignition electrode, however, is located within the arc combustion chamber, that is spatially disposed between the two opposite end faces of the two main electrodes. In such a T-shaped design of the ignition electrode can be a belonging to the ignition ignition element then be covered by the perpendicular to the axial direction leg of the T-shaped ignition electrode, so that the ignition element is protected from the hot gas arising in the presence of an arc between the two main electrodes in the arc combustion chamber. As a result, the thermal load of the ignition element can be reduced.

Darüber hinaus ist bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters zwischen der Stirnseite der Zündelektrode und der Stirnseite der gegenüberliegenden Hauptelektrode vorzugsweise eine Isolation angeordnet. Durch die Anordnung der Isolation wird verhindert, dass sich der Lichtbogen nach dem Ansprechen der Zündhilfe zwischen der Zündelektrode und der gegenüberliegenden Hauptelektrode ausbildet. Es wird somit sichergestellt, dass sich der Lichtbogen nach dem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden ausbildet. Da der Abstand zwischen den beiden Hauptelektroden bei dieser Ausgestaltung des Überspannungsableiters größer ist als der Abstand zwischen der Zündelektrode und der gegenüberliegenden Hauptelektrode wird dadurch eine Erhöhung der Lichtbogenbrennspannung erreicht, was sich positiv auf das Löschen eines evtl. anstehenden Netzfolgestromes auswirkt.In addition, an insulation is preferably arranged in this embodiment of the surge arrester according to the invention between the end face of the ignition electrode and the end face of the opposite main electrode. The arrangement of the insulation prevents the arc from forming after the ignition aid has responded between the ignition electrode and the opposing main electrode. It is thus ensured that the arc forms after the ignition of the spark gap between the two main electrodes. Since the distance between the two main electrodes in this embodiment of the surge arrester is greater than the distance between the ignition electrode and the opposing main electrode, thereby increasing the arc voltage is achieved, which has a positive effect on the deletion of any pending Netzfolgestromes.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, bei dem die Hauptelektrode eine Bohrung aufweist, durch die sich der elektrische Anschlussbereich der Zündelektrode aus dem Gehäuse nach außen erstreckt, weist die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite der Zündelektrode einen größeren Abstand zur gegenüberliegenden Hauptelektrode auf als die dem Anschlussbereich abgewandte Stirnseite der Hauptelektrode, so dass die Stirnseite der Zündelektrode nicht in die Lichtbogenbrennkammer hineinragt. Bei dieser Ausführungsvariante des Überspannungsableiters ist die Zündelektrode, die hierbei vorzugsweise stabförmig ausgebildet ist, in der Hauptelektrode eingebettet, so dass die Stirnseite der Zündelektrode gegenüber der Stirnseite der sie umgebenden Hauptelektrode zurückversetzt ist. Da die Stirnseite der Zündelektrode dabei nicht in die Lichtbogenbrennkammer hineinragt, sondern innerhalb der Bohrung in der Hauptelektrode angeordnet ist, ist die thermische Belastung der Zündelektrode beim Anstehen eines Lichtbogens zwischen den beiden Hauptelektroden verringert.According to a particularly preferred embodiment of the surge arrester according to the invention, in which the main electrode has a bore through which the electrical connection region of the ignition electrode extends outwardly from the housing, the end face of the ignition electrode facing away from the connection region has a greater distance to the opposite main electrode than the one Terminal region facing away from the main electrode, so that the end face of the ignition electrode does not protrude into the arc combustion chamber. In this embodiment of the surge arrester, the ignition electrode, which in this case is preferably rod-shaped, is embedded in the main electrode, so that the end face of the ignition electrode is set back relative to the end face of the main electrode surrounding it. Since the end face of the ignition electrode does not protrude into the arc combustion chamber, but is arranged within the bore in the main electrode, the thermal load of the ignition electrode is reduced in the presence of an arc between the two main electrodes.

Weist bei dieser bevorzugten Ausführungsvariante des Überspannungsableiters die Zündhilfe ein Zündelement auf, so befindet sich vorzugsweise auch das Zündelement innerhalb der Bohrung in der Hauptelektrode, so dass das Zündelement nicht in den Lichtbogenbrennraum hineinragt, was zu einer Reduzierung auch der thermischen Belastung des Zündelements beim Anstehen eines Lichtbogens zwischen den beiden Hauptelektroden führt.If the ignition aid has an ignition element in this preferred embodiment of the surge arrester, the ignition element is preferably also located within the bore in the main electrode, so that the ignition element does not project into the arc combustion chamber, which also reduces the thermal load on the ignition element when queuing Arc between the two main electrodes leads.

Das Zündelement ist dabei vorzugsweise scheibenförmig mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt, wobei der Außendurchmesser des Zündelements dem Innendurchmesser der Bohrung in der Hauptelektrode und der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung in dem Zündelement dem Außendurchmesser der vorderen Stirnseite der Zündelektrode entspricht. Bevorzugt schließt dabei die Zündelektrode bündig mit der der Lichtbogenbrennkammer zugewandten Stirnseite des Zündelements ab.The ignition element is preferably designed disk-shaped with a through hole, wherein the outer diameter of the ignition element corresponds to the inner diameter of the bore in the main electrode and the inner diameter of the through hole in the ignition element to the outer diameter of the front end side of the ignition electrode. In this case, the ignition electrode preferably ends flush with the end face of the ignition element facing the arc combustion chamber.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dies Ausführungsvariante ist dabei zwischen der Lichtbogenbrennkammer und der Stirnseite der Zündelektrode eine Isolation angeordnet, wobei in der Isolation mindestens eine Öffnung ausgebildet ist, durch die das Zündelement mit der Lichtbogenbrennkammer in Verbindung steht. Die vor der Stirnseite des Zündelements angeordnete Isolation bewirkt einen zusätzlichen Schutz des Zündelements, so dass dieses in noch geringerem Maße der thermischen Belastung durch einen zwischen den beiden Hauptelektroden anstehenden Lichtbogen bzw. das dadurch entstehende heiße Gas ausgesetzt ist. Durch die mindestens eine Öffnung, die in der Isolation vorgesehene ist, ist jedoch sichergestellt, dass es zur gewünschten Ionisation der Lichtbogenbrennkammer kommt, wenn nach dem Ansprechen der Zündhilfe ein Strom von der Zündelektrode über das Zündelement zur zugeordneten Hauptelektrode fließt.According to a further advantageous embodiment of this embodiment, an insulation is arranged between the arc combustion chamber and the end face of the ignition electrode, wherein in the insulation at least one opening is formed, through which the ignition element is in communication with the arc combustion chamber. The arranged in front of the end of the ignition element insulation causes additional protection of the ignition element, so that this is exposed to even less extent the thermal load by a pending between the two main electrodes arc or the resulting hot gas. The at least one opening, which is provided in the insulation, however, ensures that the desired ionization of the arc combustion chamber occurs when, after the activation of the starting aid, a current flows from the ignition electrode via the ignition element to the associated main electrode.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch I nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigenIn particular, there are now a variety of ways to design and develop the surge arrester according to the invention. Reference is made to both the claims subordinate to claim I and to the following description of preferred embodiments in conjunction with the drawings. In the drawing show

1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsableiters, 1 a simplified schematic representation of a first embodiment of a surge arrester,

2 eine vereinfachte Darstellung einer Variante des Überspannungsableiters gemäß 1, 2 a simplified representation of a variant of the surge arrester according to 1 .

3 eine vereinfachte schematische Darstellung einer grundsätzlich zweiten Ausführungsvariante eines Überspannungsableiters, 3 a simplified schematic representation of a basically second embodiment of a surge arrester,

4 eine vereinfachte Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsableiters und 4 a simplified representation of a third embodiment of a surge arrester and

5 eine vereinfachte Darstellung einer Variante des Überspannungsableiters gemäß 4. 5 a simplified representation of a variant of the surge arrester according to 4 ,

Die Figuren zeigen vereinfachte, schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 1, wobei der Überspannungsableiter 1 ein Gehäuse 2 mit zwei einander axial gegenüberliegenden Hauptelektroden 3 und 4 aufweist, zwischen denen eine Lichtbogenbrennkammer 5 ausgebildet ist. Wie im Stand der Technik üblich, sind die Anschlussbereiche 3a, 4a der beiden Hauptelektroden 3, 4 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt, so dass der Überspannungsableiter 1 beispielsweise mit einer Phase L und dem Neutralleiter N eines Niederspannungsnetzes elektrisch verbunden werden kann. Neben den beiden Hauptelektroden 3, 4 ist in dem Gehäuse 2 des Überspannungsableiters 1 noch eine Zündelektrode 6 angeordnet, die Teil einer Zündhilfe ist, mit der die Ansprechspannung des Überspannungsableiters 1 eingestellt bzw. festgelegt werden kann. Die Zündhilfe sorgt dabei dafür, dass der Überspannungsableiter 1 bereits bei einer Überspannung anspricht, die wesentlich geringer als die Ansprechspannung der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden 3, 4 ist.The figures show simplified, schematic representations of different embodiments of the surge arrester according to the invention 1 , where the surge arrester 1 a housing 2 with two axially opposed main electrodes 3 and 4 between which an arc combustion chamber 5 is trained. As is common in the art, the connection areas are 3a . 4a the two main electrodes 3 . 4 out of the case 2 led out, so that the surge arrester 1 For example, with a phase L and the neutral conductor N of a low-voltage network can be electrically connected. Next to the two main electrodes 3 . 4 is in the case 2 the surge arrester 1 another ignition electrode 6 arranged, which is part of a starting aid, with the response voltage of the surge arrester 1 can be set or fixed. The ignition aid ensures that the surge arrester 1 already responds at an overvoltage, which is much lower than the operating voltage of the spark gap between the two main electrodes 3 . 4 is.

Bei den in den 1 und 2 sowie 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen weist die zweite Hauptelektrode 4 eine Bohrung auf, durch die sich der elektrische Anschlussbereich 6a der Zündelektrode 6 aus dem Gehäuse 2 nach außen erstreckt. Der elektrische Anschluss der Zündelektrode 6 erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 1 somit dadurch, dass das Zündpotential durch die in der Hauptelektrode 4 ausgebildete Bohrung in das Innere des Gehäuses 2 geführt wird. Dies hatte den Vorteil, dass keine Durchführung, beispielsweise in Form eines schmalen Kanals, oder einer sonstige Durchbrechung des die Hauptelektrode 4 umgebenden Isolationskörpers 7 erforderlich ist. Auch wird die Abdichtung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Isolationskörper 7 nicht beeinträchtigt. Die der Isolationen der beiden Hauptelektroden 3, 4 und des Inneren des Gehäuses 2 dienenden Isolationskörper 7, 8 müssen somit zum elektrischen Anschluss der Zündelektrode 6 nicht beeinflusst werden. Insbesondere können neben dem Gehäuse 2 und den beiden Hauptelektroden 3, 4 sowie der Zündelektrode 6 auch die Isolationskörper 7, 8 rotationssymmetrisch ausgebildet sein, was deren Herstellung vereinfacht. Außerdem führt die Durchführung des Anschlussbereichs 6a der Zündelektrode 6 durch die Hauptelektrode 4 auch nicht zu einer Vergrößerung des Bauraums innerhalb des Gehäuses 2.In the in the 1 and 2 such as 4 and 5 illustrated embodiments, the second main electrode 4 a hole through which the electrical connection area 6a the ignition electrode 6 out of the case 2 extends to the outside. The electrical connection of the ignition electrode 6 takes place in the surge arrester according to the invention 1 thus by the fact that the ignition potential by the in the main electrode 4 trained hole in the interior of the housing 2 to be led. This had the advantage that no implementation, for example in the form of a narrow channel, or another opening of the main electrode 4 surrounding insulation body 7 is required. Also, the seal between the housing 2 and the insulating body 7 not impaired. The insulation of the two main electrodes 3 . 4 and the interior of the case 2 serving insulation body 7 . 8th thus have to the electrical connection of the ignition electrode 6 not affected. In particular, in addition to the housing 2 and the two main electrodes 3 . 4 and the ignition electrode 6 also the insulation bodies 7 . 8th be rotationally symmetrical, which simplifies their production. It also performs the implementation of the connection area 6a the ignition electrode 6 through the main electrode 4 also not to increase the space within the housing 2 ,

Zur Fixierung und Isolierung des Anschlussbereichs 6a der Zündelektrode 6 ist in der Bohrung der Hauptelektrode 4 eine Isolation 9 angebracht, die den Anschlussbereich 6a des Zündelements 6 umgibt und die Bohrung vollständig ausfüllt. Das Ausführungsbeispiel des Überspannungsableiters 1 gemäß 2 unterscheidet sich dabei nur dadurch von dem Ausführungsbeispiel des Überspannungsableiters 1 gemäß 1, dass bei dem Überspannungsableiter 1 gemäß 2 der Anschlussbereich 6a der Zündelektrode 6 sowie der Außendurchmesser der Isolation 9 – und korrespondierend dazu auch die in der Hauptelektrode 4 ausgebildete Bohrung – konisch ausgebildet sind. Dies führt dazu, dass sich der Anschlussbereich 6a der Zündelektrode 6 an der Isolation 9 und diese an der Bohrung in der Hauptelektrode 4 abstützen kann, wenn beim Anstehen eines Lichtbogens innerhalb der Lichtbogenbrennkammer 5 ein hoher Druck entsteht, der eine axiale Kraft auf die Zündelektrode 6 ausübt.For fixing and insulating the connection area 6a the ignition electrode 6 is in the hole of the main electrode 4 an isolation 9 attached to the connecting area 6a of the ignition element 6 surrounds and completely fills the hole. The embodiment of the surge arrester 1 according to 2 differs only by the embodiment of the surge arrester 1 according to 1 that at the surge arrester 1 according to 2 the connection area 6a the ignition electrode 6 as well as the outer diameter of the insulation 9 - And corresponding to that in the main electrode 4 trained bore - are conical. This causes the connection area 6a the ignition electrode 6 at the isolation 9 and these at the hole in the main electrode 4 can support when pending an arc within the arc combustion chamber 5 a high pressure is created which causes an axial force on the ignition electrode 6 exercises.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 1 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von den übrigen Ausführungsbeispielen, insbesondere von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, dass die Anordnung der zweiten Hauptelektrode 4 und der Zündelektrode 6 vertauscht sind. Bei dem in 3 dargestellten Überspannungsableiter 1 weist somit die Zündelektrode 6 eine Bohrung auf, durch die sich der elektrische Anschlussbereich 4a der zweiten Hauptelektrode 4 aus dem Gehäuse 2 nach außen erstreckt. In der Bohrung in der Zündelektrode 6 ist dabei ebenfalls eine den Anschlussbereich 4a der Hauptelektrode umgebende Isolation 9 angeordnet, durch die der Anschlussbereich 4a der Hauptelektrode 4 gegenüber der Zündelektrode 6 isoliert ist, die darüber hinaus jedoch auch der Fixierung der Hauptelektrode 4 innerhalb der Bohrung in der Zündelektrode 6 dient. Ähnlich wie in 2 dargestellt, könnten auch hier der Anschlussbereich 4a der Hauptelektrode 4 sowie der Außendurchmesser der Isolation 9 und die in der Zündelektrode 6 ausgebildete Bohrung konisch ausgeführt sein.This in 3 illustrated embodiment of a surge arrester according to the invention 1 differs essentially thereby of the other embodiments, in particular of the embodiment according to 1 in that the arrangement of the second main electrode 4 and the ignition electrode 6 are reversed. At the in 3 illustrated surge arrester 1 thus has the ignition electrode 6 a hole through which the electrical connection area 4a the second main electrode 4 out of the case 2 extends to the outside. In the hole in the ignition electrode 6 is also one of the connection area 4a the main electrode surrounding insulation 9 arranged through which the connection area 4a the main electrode 4 opposite the ignition electrode 6 is isolated, in addition, however, also the fixation of the main electrode 4 inside the hole in the ignition electrode 6 serves. Similar to in 2 shown, could also be the connection area 4a the main electrode 4 as well as the outer diameter of the insulation 9 and in the ignition electrode 6 trained bore be made conical.

Allen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Zündhilfe neben der Zündelektrode 6 noch einen Zündschaltkreis, der durch die Reihenschaltung eines gasgefüllten Überspannungsableiters 10 und eines Varistors 11 gebildet wird, und ein resistives Zündelement 12 aufweist. Das Zündelement 12 kontaktiert auf der einen Seite die Zündelektrode 6 und auf der anderen Seite die zugeordnete Hauptelektrode 4, so dass nach dem Zünden des Zündschaltkreises zunächst ein Strom von der Zündelektrode 6 über das Zündelement 12 zur Hauptelektrode 4 fließt. Dadurch, dass zumindest die mit der Lichtbogenbrennkammer 5 in Verbindung stehende Oberfläche des Zündelements 12 nur eine relativ geringe Stromtragfähigkeit aufweist, führt der Stromfluss über das Zündelement 12 zu Entladungen, was zu einer Ionisierung des Gases in der Lichtbogenbrennkammer 5 führt. Ist die Lichtbogenbrennkammer 5 ausreichend mit ionisiertem Gas gefüllt, so kommt es dann zum Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden 3, 4, so dass ein Lichtbogen zwischen den beiden Hauptelektroden 3, 4 ansteht, über den der abzuleitende Stoßstrom fließt. Die Zündelektrode 6 und insbesondere das Zündelement 12 werden dann nicht mehr mit dem Stoßstrom belastet.All embodiments shown in the figures have in common that the ignition aid in addition to the ignition electrode 6 another ignition circuit, by the series connection of a gas-filled surge arrester 10 and a varistor 11 is formed, and a resistive ignition element 12 having. The ignition element 12 contacted on one side of the ignition electrode 6 and on the other side the associated main electrode 4 such that after ignition of the ignition circuit, first of all a current from the ignition electrode 6 over the ignition element 12 to the main electrode 4 flows. As a result, at least that with the arc combustion chamber 5 related surface of the ignition element 12 has only a relatively low current carrying capacity, the current flow leads through the ignition element 12 to discharges, resulting in ionization of the gas in the arc combustion chamber 5 leads. Is the arc combustion chamber 5 sufficiently with filled with ionized gas, it then comes to ignite the spark gap between the two main electrodes 3 . 4 , making an arc between the two main electrodes 3 . 4 is present, over which the surge current to be derived flows. The ignition electrode 6 and in particular the ignition element 12 are then no longer burdened with the surge current.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen des Überspannungsableiters 1 gemäß den 1 und 2 ist die Zündelektrode 6 im Querschnitt T-förmig ausgebildet, wobei sich nur der in Achsrichtung erstreckende Schenkel der T-förmigen Zündelektrode 6 innerhalb der Bohrung der Hauptelektrode 4 befindet, während der senkrecht zur Achsrichtung verlaufende Schenkel der T-förmigen Zündelektrode 6 sich innerhalb der Lichtbogenbrennkammer 5 befindet. Der Abstand der dem Anschlussbereich 6a abgewandten Stirnseite 6b der Zündelektrode 6 weist somit einen geringeren Abstand zur gegenüberliegenden Hauptelektrode 3 bzw. deren Stirnseite 3b auf als die dem Anschlussbereich 4a abgewandte Stirnseite 4b der Hauptelektrode 4. Da hierbei der senkrecht zur Achsrichtung verlaufende Schenkel der T-förmigen Zündelektrode 6 das Zündelement 12 abdeckt, wird das Zündelement 12 gegenüber der Lichtbogenbrennkammer 5 abgeschirmt und damit die thermische Belastung des Zündelements 12 verringert, da das Zündelement 12 nur in einem geringeren Maß den beim Anstehen eines Lichtbogens entstehenden heißen Gasen und hohen Drücken ausgesetzt ist.In the two embodiments of the surge arrester 1 according to the 1 and 2 is the ignition electrode 6 T-shaped in cross-section, with only the leg extending in the axial direction of the T-shaped ignition electrode 6 within the bore of the main electrode 4 is located during the perpendicular to the axial direction leg of the T-shaped ignition electrode 6 within the arc combustion chamber 5 located. The distance of the connection area 6a opposite end face 6b the ignition electrode 6 thus has a smaller distance to the opposite main electrode 3 or their front side 3b on than the connection area 4a opposite end face 4b the main electrode 4 , Since in this case the leg extending perpendicular to the axial direction of the T-shaped ignition electrode 6 the ignition element 12 covers, the ignition element 12 opposite the arc combustion chamber 5 shielded and thus the thermal load of the ignition element 12 decreases because the ignition element 12 is exposed only to a lesser extent to the emergence of an arc resulting hot gases and high pressures.

Zusätzlich ist zwischen der Stirnseite 6b der Zündelektrode 6 und der gegenüberliegenden Stirnseite 3b der Hauptelektrode 3 eine Isolation 13 angeordnet, die von einem scheibenförmigen Körper gebildet ist. Die Isolation 13 verhindert, dass sich nach dem Zünden der Funkenstrecke ein Lichtbogen zwischen der Stirnseite 6b der Zündelektrode 6 und der gegenüberliegenden Stirnseite 3b der Hauptelektrode 3 ausbildet.In addition, between the front side 6b the ignition electrode 6 and the opposite end face 3b the main electrode 3 an isolation 13 arranged, which is formed by a disc-shaped body. The isolation 13 Prevents an arc between the front side after the ignition of the spark gap 6b the ignition electrode 6 and the opposite end face 3b the main electrode 3 formed.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die zweite Hauptelektrode 4 – ähnlich wie die Zündelektrode 6 bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 – im Querschnitt T-förmig ausgebildet. Der senkrecht zur Achsrichtung verlaufende Schenkel der T-förmigen Hauptelektrode 4 befindet sich dabei innerhalb der Lichtbogenbrennkammer 5, so dass die Stirnseite 4b der Hauptelektrode 4 einen geringeren Abstand zur Stirnseite 3b der gegenüberliegenden Hauptelektrode 3 aufweist als die Stirnseite 6b der Zündelektrode.In the embodiment according to 3 is the second main electrode 4 - similar to the ignition electrode 6 in the embodiments according to the 1 and 2 - T-shaped in cross section. The perpendicular to the axial direction leg of the T-shaped main electrode 4 is located inside the arc combustion chamber 5 so the front side 4b the main electrode 4 a smaller distance to the front side 3b the opposite main electrode 3 has as the front side 6b the ignition electrode.

Die 4 und 5 zeigen eine besondere bevorzugte Ausgestaltung des Überspannungsableiters 1, bei dem die dem Anschlussbereich 6a abgewandte Stirnseite 6b der Zündelektrode 6 einen größeren Abstand zur Stirnseite 3b der gegenüberliegenden Hauptelektrode 3 aufweist als die Stirnseite 4b der Hauptelektrode 4. Die Stirnseite 6b der Zündelektrode 6 ragt bei diesen beiden Ausführungsbeispielen somit nicht in die Lichtbogenbrennkammer 5 hinein, sondern ist innerhalb der Bohrung in der Hauptelektrode 4 zurückversetzt angeordnet. Das Zündelement 12 ist auch hierbei scheibenförmig mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt, in der das dem Anschlussbereich 6a abgewandte Ende der Zündelektrode hineinragt, wobei die Stirnseite 6b der Zündelektrode bündig mit der der Lichtbogenbrennkammer 5 zugewandten Stirnseite des Zündelements 12 abschließt.The 4 and 5 show a particularly preferred embodiment of the surge arrester 1 in which the the connection area 6a opposite end face 6b the ignition electrode 6 a greater distance to the front side 3b the opposite main electrode 3 has as the front side 4b the main electrode 4 , The front side 6b the ignition electrode 6 thus does not protrude into the arc combustion chamber in these two embodiments 5 into it, but is inside the hole in the main electrode 4 set back. The ignition element 12 is here also disc-shaped with a through hole running in which the connection area 6a remote end of the ignition electrode protrudes, wherein the end face 6b the ignition electrode flush with that of the arc combustion chamber 5 facing end face of the ignition element 12 concludes.

Zwischen der Lichtbogenbrennkammer 5 und dem Zündelement 12 ist darüber hinaus noch eine weitere Isolation 14 innerhalb der Bohrung in der Hauptelektrode 4 angeordnet, die die der Lichtbogenbrennkammer 5 zugewandte Stirnseite des Zündelements 12 abdeckt. In der Isolation 14 sind dabei mehrere Öffnungen 15 ausgebildet, so dass das Zündelement 12 mit der Lichtbogenbrennkammer 5 in Verbindung steht und es zu der gewünschten Ionisation des Gases in der Lichtbogenbrennkammer 5 kommt, wenn nach dem Ansprechen der Zündhilfe ein Strom von der Zündelektrode 6 über das Zündelement 12 zur Hauptelektrode 4 fließt. Bei dieser Ausführungsvariante des Überspannungsableiters 1 ist das Zündelement 12 somit besonders gut gegen die beim Anstehen eines Lichtbogens in der Lichtbogenbrennkammer 5 entstehenden hohen Drücke und Temperaturen geschützt.Between the arc combustion chamber 5 and the ignition element 12 is beyond that another isolation 14 inside the hole in the main electrode 4 arranged, that of the arc combustion chamber 5 facing end face of the ignition element 12 covers. In isolation 14 are several openings 15 formed, so that the ignition element 12 with the arc combustion chamber 5 communicates with it and to the desired ionization of the gas in the arc combustion chamber 5 comes when, after the triggering of the ignition aid, a current from the ignition electrode 6 over the ignition element 12 to the main electrode 4 flows. In this embodiment of the surge arrester 1 is the ignition element 12 thus particularly well against when pending an arc in the arc combustion chamber 5 Protected resulting high pressures and temperatures.

Bei dem Überspannungsableiter 1 gemäß 5 ist die Zündelektrode 6 ebenso wie die Isolation 9 konisch ausgebildet, so dass sich die Zündelektrode 6 an der Isolation 9 und diese an der Bohrung in der Hauptelektrode 4 abstützen kann, wenn beim Anstehen eines Lichtbogens innerhalb der Lichtbogebrennkammer ein hoher Druck entsteht, der eine axiale Kraft auf die Zündelektrode 6 ausübt. Ein derartiger hoher Druck könnte ansonsten dazu führen, dass es zu einer Axialverschiebung der Zündelektrode 6 nach außen kommt, d. h. die Zündelektrode 6 aus der Bohrung in der Hauptelektrode 4 herausgedrückt würde.In the surge arrester 1 according to 5 is the ignition electrode 6 as well as the isolation 9 conical, so that the ignition electrode 6 at the isolation 9 and these at the hole in the main electrode 4 can support when a high pressure arises in the presence of an arc within the Lichtbrgebrennkammer, the axial force on the ignition electrode 6 exercises. Otherwise, such a high pressure could lead to an axial displacement of the ignition electrode 6 comes out, ie the ignition electrode 6 from the hole in the main electrode 4 would be pushed out.

Aus den Figuren ist ersichtlich, dass bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 1 das Gehäuse 2, die beiden Hauptelektroden 3 und 4, die Zündelektrode 6 sowie die der Isolation dienenden Körper 7, 8, 9 und 13 alle rotationssymmetrisch ausgebildet sein können, so dass die Isolationskörper einfach hergestellt werden können. Da der Anschluss der Zündelektrode 6 nicht über das Gehäuse 2 erfolgt, muss das Gehäuse 2 auch nicht zwingend aus Metall, insbesondere aus Stahl bestehen, sondern kann auch aus Kunststoff hergestellt sein, sofern es ausreichend druckfest ist. Insgesamt weist der Überspannungsableiter 1 somit einen sehr einfachen Aufbau auf, wobei der elektrische Anschluss der drei Elektroden 3, 4 und 6 auch bei geringem Bauraum einfach vorgenommen werden kann.From the figures it can be seen that in the surge arrester according to the invention 1 the housing 2 , the two main electrodes 3 and 4 , the ignition electrode 6 as well as the body serving for isolation 7 . 8th . 9 and 13 all may be rotationally symmetrical, so that the insulation body can be easily manufactured. Because the connection of the ignition electrode 6 not over the case 2 done, the housing must 2 also not necessarily made of metal, in particular made of steel, but may also be made of plastic, provided it is sufficiently pressure-resistant. Overall, the surge arrester has 1 Thus, a very simple structure, wherein the electrical connection of the three electrodes 3 . 4 and 6 can be easily made even with little space.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19803636 A1 [0004]
DE 10338835 A1 [0005, 0006, 0018, 0018]
EP 1992051 B1 [0007]

Claims

Surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, with a housing ( 2 ), with two axially opposite main electrodes ( 3 . 4 ), whose electrical connection areas ( 3a . 4a ) out of the housing ( 2 ), with one inside the housing ( 2 ) between the two main electrodes ( 3 . 4 ) formed arc combustion chamber ( 5 ) and with at least one ignition electrode ( 6 ), wherein between the two main electrodes ( 3 . 4 ) a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two main electrodes ( 3 . 4 ) an arc in the arc combustion chamber ( 5 ), characterized in that a main electrode ( 4 ) has a bore through which the electrical connection region ( 6a ) of the ignition electrode ( 6 ) out of the housing ( 2 ) extends to the outside, or that the ignition electrode ( 6 ) has a bore through which the electrical connection region ( 4a ) of a main electrode ( 4 ) out of the housing ( 2 ) extends to the outside.

Surge arrester according to claim 1, characterized in that in the bore in the main electrode ( 4 ) at least the electrical connection area ( 6a ) of the ignition electrode ( 6 ) surrounding isolation ( 9 ) or in the bore in the ignition electrode ( 6 ) at least the electrical connection area ( 4a ) of the main electrode ( 4 ) surrounding isolation ( 9 ) is arranged.

Surge arrester according to Claim 2, characterized in that the main electrode ( 4 ), the ignition electrode ( 6 ) and the isolation ( 9 ) are geometrically matched to one another such that an axial displacement of the ignition electrode ( 6 ) or the main electrode ( 4 ) is prevented to the outside.

Surge arrester according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the starting aid comprises an ignition circuit ( 10 . 11 ) and a resistive ignition element ( 12 ), wherein the ignition element ( 12 ) with the arc combustion chamber ( 5 ) and on one side with the ignition electrode ( 6 ) and on the other side with the associated main electrode ( 4 ) is in contact, so that after ignition of the ignition circuit ( 10 . 11 ) first a current from the ignition electrode ( 6 ) via the ignition element ( 12 ) to the associated main electrode ( 4 ) flows.

Surge arrester according to one of Claims 1 to 4, the ignition electrode ( 6 ) has a bore through which the electrical connection region ( 4a ) of the main electrode ( 4 ) out of the housing ( 2 ) extends to the outside, characterized in that the connection area ( 4a ) facing away from the end face ( 4b ) of the main electrode ( 4 ) a smaller distance to the opposite main electrode ( 3 ) than the terminal area ( 6a ) facing away from the end face ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ).

Surge arrester according to one of claims 1 to 4, wherein the main electrode ( 4 ) has a bore through which the electrical connection region ( 6a ) of the ignition electrode ( 6 ) out of the housing ( 2 ) extends to the outside, characterized in that the connection area ( 6a ) facing away from the end face ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) a smaller distance to the opposite main electrode ( 3 ) than the terminal area ( 4a ) facing away from the end face ( 4b ) of the main electrode ( 4 ).

Surge arrester according to claim 6, characterized in that between the end face ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) and the front side ( 3a ) of the opposite main electrode ( 3 ) an isolation ( 13 ) is ordered.

Surge arrester according to one of claims 1 to 4, wherein the main electrode ( 4 ) has a bore through which the electrical connection region ( 6a ) of the ignition electrode ( 6 ) out of the housing ( 2 ) extends to the outside, characterized in that the connection area ( 6a ) facing away from the end face ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) a greater distance to the opposite main electrode ( 3 ) than the terminal area ( 4a ) facing away from the end face ( 4b ) of the main electrode ( 4 ), so that the front side ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) not in the arc combustion chamber ( 5 ) protrudes.

Surge arrester according to claim 4 and 8, characterized in that between the arc combustion chamber ( 5 ) and the front side ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) an isolation ( 14 ), wherein in the insulation ( 14 ) at least one opening ( 15 ) is formed, so that in the region of the front side ( 6b ) of the ignition electrode ( 6 ) arranged ignition element ( 12 ) with the arc combustion chamber ( 5 ) through the at least one opening ( 14 ).

Surge arrester according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the housing ( 2 ) is formed substantially rotationally symmetrical and made of metal, in particular steel or plastic.