DE102020117042A1

DE102020117042A1 - Surge protection arrangement

Info

Publication number: DE102020117042A1
Application number: DE102020117042.4A
Authority: DE
Inventors: Jan Hegerfeld; Christian SANDER
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Überspannungsschutzanordnung (1) mit einem Überspannungsbauelement (2), insbesondere einer Funkenstrecke oder einem gasgefüllten Überspannungsableiter, mit einer der Zündung des Überspannungsbauelements (2) dienenden Zündvorrichtung (3), mit einem Leistungshalbleiter (4) und mit einer Logikschaltung (5), wobei der Steuereingang () des Leistungshalbleiters (4) mit der Logikschaltung (5) verbunden ist, wobei der Leistungshalbleiter (4) ausgangsseitig mit der Zündvorrichtung (3) verbunden ist, wobei der Leistungshalbleiter (4) zu Beginn eines Überspannungsereignisses von der Logikschaltung (5) aktiviert wird, sodass bei leitendem Leistungshalbleiter (4) ein Strom durch den Leistungshalbleiter (4) zur Zündvorrichtung (5) fließt, wobei der Leistungshalbleiter (4) nach Zündung des Überspannungsbauelements (2) von der Logikschaltung (5) deaktiviert wird, und wobei der Leistungshalbleiter (4) zum Ende des Überspannungsereignisses wieder von der Logikschaltung (5) aktiviert und danach wieder deaktiviert wird.Shown and described is an overvoltage protection arrangement (1) with an overvoltage component (2), in particular a spark gap or a gas-filled surge arrester, with an ignition device (3) serving to ignite the overvoltage component (2), with a power semiconductor (4) and with a logic circuit ( 5), the control input () of the power semiconductor (4) being connected to the logic circuit (5), the output of the power semiconductor (4) being connected to the ignition device (3), the power semiconductor (4) being disconnected from the at the beginning of an overvoltage event Logic circuit (5) is activated so that when the power semiconductor (4) is conductive, a current flows through the power semiconductor (4) to the ignition device (5), the power semiconductor (4) being deactivated by the logic circuit (5) after the overvoltage component (2) has been ignited , and wherein the power semiconductor (4) at the end of the overvoltage event again from the logic circuit ng (5) is activated and then deactivated again.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzanordnung mit einem Überspannungsbauelement, insbesondere einer Funkenstrecke oder einem gasgefüllten Überspannungsableiter, mit einer der Zündung des Überspannungsbauelements dienenden Zündvorrichtung, mit einem Leistungshalbleiter und mit einer Logikschaltung, wobei der Steuereingang des Leistungshalbleiters mit der Logikschaltung verbunden ist. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines Überspannungsbauelements, insbesondere einer Funkenstrecke oder eines gasgefüllten Überspannungsableiters.The invention relates to an overvoltage protection arrangement with an overvoltage component, in particular a spark gap or a gas-filled surge arrester, with an ignition device used to ignite the overvoltage component, with a power semiconductor and with a logic circuit, the control input of the power semiconductor being connected to the logic circuit. In addition, the invention also relates to a method for operating an overvoltage component, in particular a spark gap or a gas-filled surge arrester.

Sowohl Funkenstrecken als auch gasgefüllte Überspannungsableiter, die auch als Gasableiter oder GDT (Gas Discharge Tube) bezeichnet werden, weisen zwei einander gegenüberliegende Elektroden auf, zwischen denen der Entladungsraum ausgebildet ist. Steigt die Spannung zwischen den beiden Elektroden auf die Überschlagspannung an, so führt das entstehende elektrische Feld zu einer Ionisation des im Entladungsraum befindlichen Gases, so dass dieses leitfähig wird und die Strecke zwischen den beiden Elektroden aufgrund von Stoßionisation innerhalb von Bruchteilen einer Mikrosekunde durch einen Funken, den sogenannten Lichtbogen, kurzgeschlossen wird.Both spark gaps and gas-filled surge arresters, which are also referred to as gas arresters or GDT (Gas Discharge Tube), have two electrodes lying opposite one another, between which the discharge space is formed. If the voltage between the two electrodes rises to the flashover voltage, the resulting electrical field leads to an ionization of the gas in the discharge space, so that it becomes conductive and the distance between the two electrodes due to impact ionization within fractions of a microsecond by a spark , the so-called arc, is short-circuited.

Derartige Überspannungsbauelemente werden insbesondere im Bereich der Hauptstromversorgung von Niederspannungsnetzen als Grobschutz eingesetzt, da sie ein hohes Ableitvermögen aufweisen. Dabei können sehr hohe und steil ansteigende Ströme mit Werten bis in den dreistelligen kA-Bereich über die Funkenstrecke fließen. Gasableiter unterscheiden sich von Funkenstrecken u. a. durch die enger spezifizierte und enger tolerierte Ansprechspannung, was durch die hermetische Kapselung und eine definierte Gasfüllung erreicht wird. Überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen Ansprechspannung. Daher werden insbesondere zur Zündung von Funkenstrecken, aber auch zur Zündung von gasgefüllten Überspannungsableitern, bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannungsbauelements verringert wird.Such overvoltage components are used in particular in the area of the main power supply of low-voltage networks as coarse protection, since they have a high discharge capacity. Very high and steeply rising currents with values in the three-digit kA range can flow over the spark gap. Gas arresters differ from spark gaps, among other things. through the more closely specified and tolerated response voltage, which is achieved through the hermetic encapsulation and a defined gas filling. Surge arresters with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high response voltage. For this reason, in particular for igniting spark gaps, but also for igniting gas-filled surge arresters, different types of ignition aids have been used for a long time, with the aid of which the response voltage of the spark gap or the surge component is reduced.

Bei Überspannungsbauelementen der in Rede stehenden Art - mit oder ohne Verwendung einer Zündhilfe - entsteht beim Zünden der Funkenstrecke über den Lichtbogen eine niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden, über die der abzuleitende transiente Stoßstrom fließt. Bei anliegender Netzspannung kann über diese niederimpedante Verbindung jedoch auch ein unerwünschter Netzfolgestrom fließen, so dass man bestrebt ist, den Lichtbogen nach abgeschlossenem Ableitvorgang möglichst schnell zu löschen. Eine Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, die Lichtbogenlänge und damit die Lichtbogenbrennspannung nach dem Ansprechen der Funkenstrecke zu vergrößern. Eine andere Möglichkeit, den Lichtbogen nach dem Ableitvorgang zu löschen, besteht in der Kühlung des Lichtbogens durch die Kühlwirkung von Isolierstoffwänden sowie die Verwendung von gasenden Isolierstoffen. Auch hierdurch wird die Lichtbogenbrennspannung erhöht.In overvoltage components of the type in question - with or without the use of an ignition aid - when the spark gap is ignited, a low-impedance connection is created between the two electrodes through which the transient surge current to be diverted flows. When the mains voltage is applied, however, an undesired mains follow current can also flow via this low-impedance connection, so that one endeavors to extinguish the arc as quickly as possible after the discharge process has been completed. One way of achieving this goal is to increase the arc length and thus the arc voltage after the spark gap has responded. Another possibility of extinguishing the arc after the discharge process is to cool the arc through the cooling effect of insulating walls and the use of gassing insulating materials. This also increases the arc voltage.

Die zuvor genannten Maßnahmen, bei denen zur Unterdrückung des Netzfolgestroms die Lichtbogenbrennspannung erhöht wird, führen zusammen mit den sehr hohen abzuleitenden Strömen dazu, dass der Leistungsumsatz innerhalb der Lichtbogenbrennkammer sehr hoch wird. Bei Funkenstreckenanordnungen wird diese Energie zum Teil an das die Lichtbogenbrennkammer umgebende isolierende Material des Gehäuses abgegeben, was zu einem teilweisen Abbrand des Materials führt. Damit das isolierende Material dadurch nicht zu schnell und zu stark beschädigt wird, muss es eine sehr hohe thermische und mechanische Beständigkeit aufweisen. Insgesamt sind somit erhöhte konstruktive Maßnahmen erforderlich, damit es nicht zu einer Zerstörung der Überspannungsschutzanordnung kommt.The aforementioned measures, in which the arc voltage is increased to suppress the line follow current, together with the very high currents to be diverted, result in the power consumption within the arc chamber becoming very high. In the case of spark gap arrangements, this energy is partly given off to the insulating material of the housing surrounding the arc combustion chamber, which leads to a partial burn-off of the material. So that the insulating material is not damaged too quickly and too severely, it must have a very high thermal and mechanical resistance. Overall, increased structural measures are therefore required so that the overvoltage protection arrangement is not destroyed.

Aus der DE 10 2016 2011 628 A1 ist eine Überspannungsschutzanordnung mit einer Folgestromlöschhilfe bekannt, bei der einer Funkenstrecke oder einem Gasableiter ein separater Löschpfad bedarfsweise parallelgeschaltet ist, wobei im Löschpfad ein Halbleiterschalter angeordnet ist, der von einer Logikschaltung gesteuert wird. Der Eingang der Logikschaltung ist dabei mit einem optischen Überwachungselement verbunden, das das Anstehen eines Lichtbogens im Überspannungsschutzelement erkennt. Beim Anstehen eines Lichtbogens wird der Halbleiterschalter über die Logikschaltung aktiviert, so dass der zunächst nur über die gezündete Funkenstrecke bzw. den gezündeten Gasableiter fließende Strom über den parallelen Löschpfad mit dem Halbleiterschalter fließt. Ist der Lichtbogen im Überspannungsbauelement erloschen, so wird der Halbleiterschalter deaktiviert, so dass auch der Stromfluss über den Löschpfad unterbrochen wird.From the DE 10 2016 2011 628 A1 an overvoltage protection arrangement with a follow current extinguishing aid is known in which a spark gap or a gas arrester is connected in parallel with a separate extinguishing path if necessary, a semiconductor switch controlled by a logic circuit being arranged in the extinguishing path. The input of the logic circuit is connected to an optical monitoring element that detects the presence of an arc in the overvoltage protection element. When an arc is present, the semiconductor switch is activated via the logic circuit so that the current, which initially only flows through the ignited spark gap or the ignited gas discharge tube, flows via the parallel extinguishing path with the semiconductor switch. If the arc in the overvoltage component is extinguished, the semiconductor switch is deactivated, so that the flow of current via the extinguishing path is also interrupted.

Die DE 10 2015 013 222 B3 offenbart eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Ansteuerung von triggerbaren Überspannungsbauelementen wie Funkenstrecken oder Gasableiter. Hierzu ist ein Leistungshalbleiter vorgesehen, der ausgangsseitig mit dem Triggereingang des Überspannungsbauelements in Verbindung steht. Zur Steuerung des Leistungshalbleiters ist eine Logikschaltung vorgesehen, die mit einer Impuls-Erkennungsstufe eingangsseitig verbunden ist. Bei Erkennung eines Überspannungsereignisses wird der Leistungshalbleiter von der Logikschaltung aktiviert, so dass über den dann leitenden Leistungshalbleiter ein Strom zum Triggereingang fließt und so ein Zünden des Überspannungsableiters initiiert wird. Um eine Beschädigung des Leistungshalbleiters zu vermeiden, wird dieser nur für eine bestimmte Zeitdauer aktiviert, die eine sichere Zündung der Funkenstrecke bzw. des Gasableiters gewährleisten soll. Danach wird der Leistungshalbleiter deaktiviert, damit ein möglicher Netzfolgestrom nicht über die Zündvorrichtung und den Leistungshalbleiter fließt. Ein solcher Netzfolgestrom muss bei dieser bekannten Überspannungsschutzanordnung somit durch das Überspannungsbauelement, also die Funkenstrecke oder den gasgefüllten Überspannungsableiter, gelöscht werden, was zu den zuvor bereits beschriebenen Problemen führen kann.The DE 10 2015 013 222 B3 discloses a circuit arrangement for the electronic control of triggerable overvoltage components such as spark gaps or gas discharge tubes. For this purpose, a power semiconductor is provided, which is connected on the output side to the trigger input of the overvoltage component. To control the power semiconductor, a logic circuit is provided which is connected on the input side to a pulse recognition stage. Upon detection of a In the event of an overvoltage event, the power semiconductor is activated by the logic circuit, so that a current flows to the trigger input via the then conductive power semiconductor, thus initiating the ignition of the surge arrester. In order to avoid damage to the power semiconductor, it is only activated for a certain period of time, which is intended to ensure reliable ignition of the spark gap or the gas arrester. The power semiconductor is then deactivated so that a possible line follow current does not flow through the ignition device and the power semiconductor. In this known overvoltage protection arrangement, such a line follow current must therefore be extinguished by the overvoltage component, that is to say the spark gap or the gas-filled surge arrester, which can lead to the problems already described above.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Überspannungsschutzanordnung derart weiterzuentwickeln, dass sie möglichst einfach aufgebaut und hergestellt werden kann. Dabei sollen die zuvor genannten Nachteile möglichst vermieden werden. Insbesondere soll eine zuverlässige Löschung eines Netzfolgestroms bei gleichzeitig einfacher Zündung des Überspannungsbauelements gewährleistet sein. Außerdem soll ein Verfahren zum Betreiben eines Überspannungsbauelements angegeben werden, mit dem sowohl eine einfache Zündung des Überspannungsbauelements als auch eine zuverlässige Löschung eines Netzfolgestroms möglich ist.The present invention is therefore based on the object of further developing an overvoltage protection arrangement described in the introduction in such a way that it can be constructed and manufactured as simply as possible. The disadvantages mentioned above should be avoided as far as possible. In particular, a reliable quenching of a line follower current with a simple ignition of the overvoltage component should be ensured at the same time. In addition, a method for operating an overvoltage component is to be specified, with which both simple ignition of the overvoltage component and reliable extinction of a line follow current is possible.

Diese Aufgabe ist bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Überspannungsschutzanordnung weist neben dem Überspannungsbauelement und einer Zündvorrichtung insbesondere mindestens einen Leistungshalbleiter und eine Logikschaltung auf, wobei die Logikschaltung mit dem Steuereingang des Leistungshalbleiters und der Leistungshalbleiter ausgangsseitig mit der Zündvorrichtung verbunden ist. Zu Beginn eines Überspannungsereignisses wird der Leistungshalbleiter von der Logikschaltung aktiviert, so dass bei aktiviertem, also leitendem Leistungshalbleiter ein Strom durch den Leistungshalbleiter zur Zündvorrichtung fließt. Hierdurch wird die gewollte Zündung des Überspannungsbauelements initiiert. Nach der Zündung des Überspannungsbauelements wird der Leistungshalbleiter dann durch die Logikschaltung deaktiviert, so dass der abzuleitende Stoßstrom nur noch über das gezündete Überspannungsbauelement fließt. Zusätzlich wird zum Ende des Überspannungsereignisses der Leistungshalbleiter wieder von der Logikschaltung aktiviert, so dass dem Strompfad über das Überspannungsbauelement ein Strompfad über die Zündvorrichtung parallelgeschaltet wird. Dies führt dazu, dass der Strom, der zunächst nur über das gezündete Überspannungsbauelement fließt, auf den nun parallel geschalteten, die Zündvorrichtung aufweisenden Strompfad kommutiert, und der Strom über das Überspannungsbauelement erlischt.This object is achieved in the overvoltage protection arrangement according to the invention with the features of claim 1. The overvoltage protection arrangement has, in addition to the overvoltage component and an ignition device, in particular at least one power semiconductor and a logic circuit, the logic circuit being connected to the control input of the power semiconductor and the output side of the power semiconductor being connected to the ignition device. At the beginning of an overvoltage event, the power semiconductor is activated by the logic circuit, so that when the power semiconductor is activated, that is to say conductive, a current flows through the power semiconductor to the ignition device. This initiates the intended ignition of the overvoltage component. After the overvoltage component has been ignited, the power semiconductor is then deactivated by the logic circuit so that the surge current to be diverted only flows through the ignited overvoltage component. In addition, at the end of the overvoltage event, the power semiconductor is activated again by the logic circuit, so that a current path via the ignition device is connected in parallel to the current path via the overvoltage component. This leads to the fact that the current, which initially only flows via the ignited overvoltage component, commutates on the current path that is now connected in parallel and has the ignition device, and the current via the overvoltage component is extinguished.

Da der Leistungshalbleiter erfindungsgemäß erst zum Ende des Überspannungsereignisses wieder von der Logikschaltung aktiviert wird, fließt nicht mehr der abzuleitende Stoßstrom sondern nur noch der wesentlich geringere Netzfolgestrom über den parallelen Strompfad und damit auch über die Zündvorrichtung. Dadurch ist sichergestellt, dass der dann über die Zündvorrichtung fließende Strom nicht zu einer erneuten Zündung des Überspannungsbauelements führt. Durch ein erneutes Deaktivieren des Leistungshalbleiters kann ein fließender Netzfolgestrom dann endgültig unterbrochen werden.Since, according to the invention, the power semiconductor is only activated again by the logic circuit at the end of the overvoltage event, the surge current to be diverted no longer flows but only the significantly lower line follow current via the parallel current path and thus also via the ignition device. This ensures that the current then flowing via the ignition device does not lead to a renewed ignition of the overvoltage component. By deactivating the power semiconductor again, a flowing line follow current can then be finally interrupted.

Bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung wird der durch die Logikschaltung gesteuerte Leistungshalbleiter somit nicht nur zum gewollten Zünden des Überspannungsbauelements mit Hilfe der Zündvorrichtung sondern auch zur Bereitstellung eines Parallelpfades zum Löschen eines Netzfolgestroms benutzt. Der gleiche Strompfad, bestehend aus Leistungshalbleiter und Zündvorrichtung wird somit sowohl zur Zündung des Überspannungsbauelements als auch zur Löschung eines Netzfolgestroms und damit zur Löschung eines in dem Überspannungsbauelement anstehenden Lichtbogens genutzt, wobei die Funktionsweisen zeitlich nacheinander genutzt und durch die Logikschaltung gesteuert werden.In the overvoltage protection arrangement according to the invention, the power semiconductor controlled by the logic circuit is thus used not only for the deliberate ignition of the overvoltage component with the aid of the ignition device, but also to provide a parallel path for extinguishing a line follow current. The same current path, consisting of power semiconductor and ignition device, is therefore used both to ignite the overvoltage component and to extinguish a line follow current and thus to extinguish an arc pending in the overvoltage component, the modes of operation being used one after the other and controlled by the logic circuit.

Das endgültige Abschalten bzw. deaktivieren des Leistungshalbleiters, mit dem ein Netzfolgestrom unterbrochen wird, kann dadurch von der Logikschaltung gesteuert werden, dass mittels eines Überwachungselements überprüft wird, ob im Überspannungsbauelement noch ein Lichtbogen ansteht. Hierzu kann beispielsweise ein optisches Überwachungselement eingesetzt werden. Um den Anteil der erforderlichen Bauteile zu reduzieren, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedoch vorgesehen, dass der Leistungshalbleiter zum Ende des Überspannungsereignisses von der Logikschaltung für eine vorgegebene bzw. vorgebbare Zeitdauer aktiviert wird und danach automatisch deaktiviert wird. Hierdurch kann auf die Verwendung zusätzlicher Überwachungselemente verzichtet werden. Die jeweilige Zeitdauer kann dabei von der Logikschaltung fest vorgegeben sein oder je nach Anwendungsfall bestimmt werden. Die Zeitdauer kann jedoch auch aus bestimmten Parametern der Überspannungsschutzanordnung berechnet werden, insbesondere aus Kennwerten des Überspannungsbauelements und/oder der Leistungshalberleiters sowie des Netzes, in dem die Überspannungsschutzanordnung angeordnet ist.The final disconnection or deactivation of the power semiconductor, with which a line follow current is interrupted, can be controlled by the logic circuit in that a monitoring element is used to check whether an arc is still pending in the overvoltage component. For example, an optical monitoring element can be used for this purpose. In order to reduce the proportion of required components, however, a preferred embodiment of the invention provides that the power semiconductor is activated by the logic circuit for a predefined or predefinable period of time at the end of the overvoltage event and is then automatically deactivated. This means that the use of additional monitoring elements can be dispensed with. The respective period of time can be predetermined by the logic circuit or determined depending on the application. The duration can, however, also be calculated from certain parameters of the overvoltage protection arrangement, in particular from characteristic values of the overvoltage component and / or the power semiconductors and of the network in which the overvoltage protection arrangement is arranged.

Gemäß einer weiteren vorläufigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Überspannungsschutzanordnung eine Spannungsmesseinheit auf, die die am Überspannungsbauelement anliegende Spannung erfasst, wobei die Aktivierung des Leistungshalbleiters zu Beginn eines Überspannungsereignisses erfolgt, wenn die von der Spannungsmesseinheit gemessene Spannung einen Grenzwert übersteigt. Die Aktivierung des Leistungshalbleiters und damit auch die Zündung des Überspannungsbauelements erfolgt somit aufgrund einer gemessenen erhöhten Spannung.According to a further preliminary embodiment of the invention, the overvoltage protection arrangement has a voltage measuring unit that detects the voltage applied to the overvoltage component, the power semiconductor being activated at the beginning of an overvoltage event when the voltage measured by the voltage measuring unit exceeds a limit value. The activation of the power semiconductor and thus also the ignition of the overvoltage component therefore takes place on the basis of a measured increased voltage.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Strommesseinheit vorgesehen, die den über die Zündvorrichtung fließenden Strom erfasst, wobei die Deaktivierung des Leistungshalbleiters durch die Logikschaltung dann erfolgt, wenn der von der Strommesseinheit gemessene Strom für eine bestimmte Zeitdauer einen Grenzwert übersteigt. Die Deaktivierung des Leistungshalbleiters erfolgt somit in Abhängigkeit von der Ladung, die über die Zündvorrichtung in das Überspannungsbauelement eingebracht worden ist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Zeitpunkt der Zündung des Überspannungsbauelements abgeschätzt werden, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Leistungshalbleiter erst dann deaktiviert wird, wenn es zuvor zu einer Zündung des Überspannungsbauelements gekommen ist.According to a further advantageous embodiment, a current measuring unit is provided which detects the current flowing through the ignition device, the power semiconductor being deactivated by the logic circuit when the current measured by the current measuring unit exceeds a limit value for a certain period of time. The deactivation of the power semiconductor therefore takes place as a function of the charge that has been introduced into the overvoltage component via the ignition device. In this way, the point in time of the ignition of the overvoltage component can be estimated in a simple manner, whereby it can be ensured that the power semiconductor is only deactivated when the overvoltage component has previously been ignited.

Die erneute Aktivierung des Leistungshalbleiters zum Ende des Überspannungsereignisses erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung der von der Spannungsmesseinheit gemessenen Spannung, des von der Strommesseinheit gemessenen Stroms durch das Überspannungsbauelement und vorzugsweise auch unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zeitdauer. Beispielsweise wird der Leistungshalbleiter von der Logikschaltung dann erneut aktiviert, wenn der gemessene Strom und/oder die gemessene Spannung für eine bestimmte Zeitdauer einen Schwellwert unterschritten hat. Dies wird dann als Ende des eigentlichen Überspannungsereignisses interpretiert, so dass der Leistungshalbleiter wieder aktiviert werden kann, um einen Netzfolgestrom zu unterbrechen bzw. den im Überspannungsbauelement anstehenden Lichtbogen zu löschen.The renewed activation of the power semiconductor at the end of the overvoltage event is preferably carried out taking into account the voltage measured by the voltage measuring unit, the current measured by the current measuring unit through the overvoltage component and preferably also taking into account a predetermined period of time. For example, the power semiconductor is reactivated by the logic circuit when the measured current and / or the measured voltage has fallen below a threshold value for a certain period of time. This is then interpreted as the end of the actual overvoltage event, so that the power semiconductor can be activated again in order to interrupt a line follow current or to extinguish the arc pending in the overvoltage component.

Wie zuvor ausgeführt worden ist, erfolgt die zweite Aktivierung des Leistungshalbleiters vorzugsweise für eine vorgegebene oder vorgebbare bzw. bestimmte Zeitdauer. Um dabei sicherzustellen, dass es während der erneuten Aktivierung des Leistungshalbleiters zum Erlöschen des Lichtbogens im Überspannungsbauelement gekommen ist, kann zum einen die Zeitdauer relativ groß gewählt werden. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass nach der zweiten Deaktivierung des Leistungshalbleiters eine Analyse der anliegenden Spannung und/oder des über das Überspannungsbauelement fließenden Stroms erfolgt. Hierdurch kann überprüft werden, ob der gewollte Löschvorgang erfolgreich war, d. h. kein Netzfolgestrom mehr über die Überspannungsschutzanordnung fließt. Wird bei der Analyse festgestellt, dass die Löschung des Lichtbogens nicht erfolgreich war, so dass ein Netzfolgestrom noch fließt, so wird der Leistungshalbleiter nochmals aktiviert und anschließend deaktiviert, der Löschvorgang also nochmals durchgeführt. Die Zeitdauer, während der der Leistungshalbleiter nochmals aktiviert wird, kann dabei von der vorher gewählten oder bestimmten Zeitdauer abweichen, insbesondere kürzer gewählt sein.As has been explained above, the second activation of the power semiconductor takes place preferably for a predefined or predefinable or specific period of time. In order to ensure that the arc in the overvoltage component has been extinguished during the renewed activation of the power semiconductor, on the one hand the duration can be selected to be relatively long. As an alternative to this, it can be provided that, after the second deactivation of the power semiconductor, an analysis of the applied voltage and / or of the current flowing through the overvoltage component takes place. This makes it possible to check whether the intended deletion process was successful, i. E. H. mains follow current no longer flows through the overvoltage protection arrangement. If the analysis reveals that the arc was not extinguished successfully, so that a line follower current is still flowing, the power semiconductor is activated again and then deactivated, i.e. the extinguishing process is carried out again. The time period during which the power semiconductor is activated again can deviate from the previously selected or determined time period, in particular it can be selected to be shorter.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung weist diese nicht nur einen Leistungshalbleiter, sondem zwei Leistungshalbleiter auf, wobei auch der Steuereingang des zweiten Leistungshalbleiters mit der Logikschaltung verbunden ist. Der zweite Leistungshalbleiter ist dabei eingangsseitig sowohl mit dem Ausgang des ersten Leistungshalbleiters als auch mit der Zündvorrichtung verbunden, so dass die beiden Leistungshalbleiter zueinander in Reihe geschaltet sind, wenn beide Leistungshalbleiter leitend sind.According to an alternative embodiment of the overvoltage protection arrangement according to the invention, it has not only one power semiconductor but two power semiconductors, the control input of the second power semiconductor also being connected to the logic circuit. The second power semiconductor is connected on the input side both to the output of the first power semiconductor and to the ignition device, so that the two power semiconductors are connected in series with one another when both power semiconductors are conductive.

Während zum Zünden des Überspannungsbauelements nur der erste Leistungshalbleiter aktiviert wird, werden zum Löschen des Lichtbogens am Ende des Überspannungsereignisses beide Leistungshalbleiter von der Logikschaltung aktiviert, so dass dem Strompfad über das gezündete Überspannungsbauelement ein Strompfad über die beiden aktivierten Leistungshalbleiter parallelgeschaltet wird. Dies führt dann zu einer Kommutierung des fließenden Netzfolgestroms in den parallelen Strompfad mit den beiden Leistungshalbleitern, was zu einem Erlöschen des Lichtbogens in dem Überspannungsbauelement führt.While only the first power semiconductor is activated to ignite the overvoltage component, both power semiconductors are activated by the logic circuit to extinguish the arc at the end of the overvoltage event, so that a current path via the two activated power semiconductors is connected in parallel to the current path via the ignited overvoltage component. This then leads to a commutation of the mains follow current flowing into the parallel current path with the two power semiconductors, which leads to the arc being extinguished in the overvoltage component.

Eingangs ist ausgeführt worden, dass die Überspannungsschutzanordnung eine Zündvorrichtung aufweist. Die Zündvorrichtung kann beispielsweise eine Triggerelektrode aufweisen, wie sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. In diesem Fall kann die Zündvorrichtung neben der Triggerelektrode insbesondere auch noch einen Übertrager aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Überspannungsschutzanordnung weist die Zündvorrichtung ein Zündelement und eine Zündelektrode auf, wobei das Zündelement auf der einen Seite mit einer Elektrode der Funkenstrecke und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode elektrisch leitend verbunden ist. Ist bei einer solchen Zündvorrichtung der Leistungshalbleiter aktiviert, so fließt zunächst ein Strom vom ersten Anschluss des Überspannungsbauelements, also der Funkenstrecke, über den leitenden Leistungshalbleiter, die Zündelektrode und das Zündelement zur zweiten Elektrode der Funkenstrecke. Dabei führt der Stromfluss über das Zündelement zu einer Entladung innerhalb des Brennraums im Bereich des Zündelements bzw. zu einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der dem Zündelement zugeordneten Elektrode, was zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden führt.At the beginning it was stated that the overvoltage protection arrangement has an ignition device. The ignition device can, for example, have a trigger electrode as is well known from the prior art. In this case, the ignition device can in particular also have a transmitter in addition to the trigger electrode. According to a preferred embodiment of the overvoltage protection arrangement, the ignition device has an ignition element and an ignition electrode, the ignition element being electrically conductively connected on one side to an electrode of the spark gap and on the other side to the ignition electrode. If the power semiconductor is activated in such an ignition device, a current initially flows from the first connection of the overvoltage component, that is to say the spark gap, via the conductive one Power semiconductors, the ignition electrode and the ignition element to the second electrode of the spark gap. The current flow via the ignition element leads to a discharge within the combustion chamber in the area of the ignition element or to an initial arc between the ignition electrode and the electrode assigned to the ignition element, which leads to ignition of the spark gap between the two electrodes.

Als Leistungshalbleiter kommen vorzugsweise IGBTs oder MOSFETs zum Einsatz. Es können jedoch auch andere schnell schaltende Elemente, wie beispielsweise Thyristoren eingesetzt werden. Als Logikschaltung wird bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung vorzugsweise ein Mikrokontroller verwendet, dessen Spannungsversorgung über die anliegende Netzspannung, eine interne oder externe Spannungsquelle oder die Spannung des Überspannungsereignisses erfolgen kann.IGBTs or MOSFETs are preferably used as power semiconductors. However, other fast-switching elements, such as thyristors, can also be used. A microcontroller is preferably used as the logic circuit in the overvoltage protection arrangement according to the invention, the voltage of which can be supplied via the applied mains voltage, an internal or external voltage source or the voltage of the overvoltage event.

Die zuvor genannte Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Das Verfahren zeichnet sich dabei insbesondere durch folgende Schritte aus:

• Aktivierung des Leistungshalbleiter durch die Logikschaltung zu Beginn eines Überspannungsereignisses, sodass bei leitendem Leistungshalbleiter ein Strom durch den Leistungshalbleiter zur Zündvorrichtung fließt,
• Deaktivierung des Leistungshalbleiter durch die Logikschaltung nach Zündung des Überspannungsbauelements, und
• erneute Aktivierung des Leistungshalbleiter durch die Logikschaltung zum Ende des Überspannungsereignisses und anschließendes Deaktivieren des Leistungshalbleiters.

The aforementioned object is achieved in the method according to the invention with the features of claim 10. The process is characterized in particular by the following steps:

• Activation of the power semiconductor by the logic circuit at the beginning of an overvoltage event, so that when the power semiconductor is conductive, a current flows through the power semiconductor to the ignition device,
• Deactivation of the power semiconductor by the logic circuit after the overvoltage component has been ignited, and
• Renewed activation of the power semiconductor by the logic circuit at the end of the overvoltage event and subsequent deactivation of the power semiconductor.

Bezüglich der Vorteile des Verfahrens wird auf die zuvor im Zusammenhang mit der Überspannungsschutzanordnung beschriebenen Vorteile verwiesen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Leistungshalbleiter durch die Logikschaltung derart gesteuert, dass er zunächst die gewollte Zündung des Überspannungsbauelements mit Hilfe der Zündvorrichtung einleitet und anschließen, nach erfolgter Zündung und nach der Ableitung des Stoßstromes, zur Löschung eines in dem Überspannungsbauelement anstehenden Lichtbogens genutzt wird, indem durch Aktivierung des Leistungshalbleiter ein Parallelpfad zum Strompfad über dem Überspannungsbauelement ausgebildet wird.With regard to the advantages of the method, reference is made to the advantages described above in connection with the overvoltage protection arrangement. In the method according to the invention, the power semiconductor is controlled by the logic circuit in such a way that it first initiates the intended ignition of the overvoltage component with the aid of the ignition device and then, after ignition has taken place and after the surge current has been discharged, it is used to extinguish an arc that is present in the overvoltage component by activating the power semiconductor to create a parallel path to the current path across the overvoltage component.

Bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen des Verfahrens wird auf die dem Patentanspruch 10 nachgeordneten Patentansprüche sowie die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Überspannungsschutzanordnung verwiesen.With regard to advantageous refinements of the method, reference is made to the claims subordinate to claim 10 as well as the above statements in connection with the overvoltage protection arrangement.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Überspannungsschutzanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

1 ein vereinfachtes Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung,
2 ein vereinfachtes Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung, und
3 eine schematische Darstellung eines Teils der Überspannungsschutzanordnung gemäß 1,

In particular, there are a large number of possibilities for designing and developing the overvoltage protection arrangement according to the invention. For this purpose, reference is made both to the patent claims and to the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show in the drawing

1 a simplified circuit diagram of a first embodiment of the overvoltage protection arrangement according to the invention,
2 a simplified circuit diagram of a second embodiment of the overvoltage protection arrangement according to the invention, and
3rd a schematic representation of part of the overvoltage protection arrangement according to FIG 1 ,

Die 1 und 2 zeigen jeweils ein stark vereinfachtes Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung 1. Die Überspannungsschutzanordnung 1 weist insbesondere ein Überspannungsbauelement 2 auf, bei dem es sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils um eine Funkenstrecke handelt. Zur Überspannungsschutzanordnung 1 gehört darüber hinaus noch eine Zündvorrichtung 3, die der Zündung der Funkenstrecke dient, ein Leistungshalbleiter 4 und eine Logikschaltung 5, bei der es sich beispielsweise um einen Mikrokontroller handeln kann. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Steuereingang 6 des Leistungshalbleiters 4 mit einem Ausgang 7 der Logikschaltung 5 verbunden. Außerdem ist der Leistungshalbleiter 4 ausgangsseitig mit der Zündvorrichtung 3 verbunden, so dass bei aktiviertem Leistungshalbleiter 4 ein Strom durch den Leistungshalbleiter 4 zur Zündvorrichtung 3 fließen kann.The 1 and 2 each show a greatly simplified circuit diagram of an exemplary embodiment of the overvoltage protection arrangement according to the invention 1 . The surge protection arrangement 1 in particular has an overvoltage component 2 on, which is a spark gap in each of the illustrated embodiments. For overvoltage protection arrangement 1 also includes an ignition device 3rd , which is used to ignite the spark gap, a power semiconductor 4th and a logic circuit 5 , which can be a microcontroller, for example. How out 1 can be seen is the control input 6th of the power semiconductor 4th with an exit 7th the logic circuit 5 connected. In addition, the power semiconductor is 4th on the output side with the ignition device 3rd connected, so that when the power semiconductor is activated 4th a current through the power semiconductor 4th to the ignition device 3rd can flow.

Die Steuerung des Leistungshalbleiters 4 durch die Logikschaltung 5 erfolgt dabei derart, dass zu Beginn eines Überspannungsereignisses der Leistungshalbleiter 4 durch die Logikschaltung 5 aktiviert wird und nach erfolgter Zündung des Überspannungsbauelements 2 der Leistungshalbleiter 4 wieder durch die Logikschaltung 5 deaktiviert wird. Nach erfolgter Zündung des Überspannungsbauelements 2, also beispielsweise der Funkenstrecke, fließt der abzuleitende Stoßstrom über das durchgezündete Überspannungsbauelement 2 und nicht mehr über die Zündvorrichtung 3 und den Leistungshalbleiter 4. Um einen im Überspannungsbauelement 2 anstehenden Lichtbogen zu löschen, wird der Leistungshalbleiter 4 zum Ende des Überspannungsereignisses von der Logikschaltung 5 wieder aktiviert, so dass dem Überspannungsbauelement 2 ein Strompfad über den Leistungshalbleiter 4 und die Zündvorrichtung 3 parallelgeschaltet ist. Dies führt dazu, dass der Strom auf den parallelen Strompfad kommutiert, der dann als Löschpfad dient, und der Lichtbogen im Überspannungsbauelement 2 verlöscht.The control of the power semiconductor 4th through the logic circuit 5 takes place in such a way that at the beginning of an overvoltage event the power semiconductor 4th through the logic circuit 5 is activated and after the overvoltage component has been ignited 2 the power semiconductor 4th again through the logic circuit 5 is deactivated. After the overvoltage component has ignited 2 , for example the spark gap, the surge current to be diverted flows through the overvoltage component that has been ignited 2 and no longer via the ignition device 3rd and the power semiconductor 4th . To one in the surge component 2 The power semiconductor is used to extinguish a pending arc 4th at the end of the overvoltage event from the logic circuit 5 activated again, leaving the surge device 2 a current path through the power semiconductor 4th and the igniter 3rd is connected in parallel. This leads to the fact that the current commutates on the parallel current path, which then serves as an extinguishing path, and the arc in the overvoltage component 2 goes out.

Wie aus der schematischen Darstellung gemäß 3 erkennbar ist, weist die Überspannungsschutzanordnung 1 noch eine Spannungsmesseinheit 8 und eine Strommesseinheit 9 auf. Mittels der Spannungsmesseinheit 8 kann die am Überspannungsbauelement 2 anliegende Spannung erfasst werden und somit die Aktivierung des Leistungshalbleiters 4 durch die Logikschaltung 5 dann erfolgen, wenn die von der Spannungsmesseinheit 8 gemessene Spannung einen Grenzwert übersteigt. Mit Hilfe der Strommesseinheit 9 kann der über die Zündvorrichtung 3 fließende Strom erfasst werden, so dass die Deaktivierung des Leistungshalbleiters 4 durch die Logikschaltung 5 dann erfolgen kann, wenn der von der Strommesseinheit 9 gemessene Strom für eine bestimmte Zeitdauer einen Grenzwert übersteigt. Der Stromgrenzwert und die Zeitdauer sind dabei so gewählt, dass das Überspannungsbauelement 2 sicher gezündet hat, bevor der Leistungshalbleiter 4 deaktiviert und damit auch die Zündvorrichtung 3 abgetrennt wird.As shown in the schematic representation 3rd can be seen, the overvoltage protection arrangement 1 another voltage measuring unit 8th and a current measuring unit 9 on. Using the voltage measuring unit 8th can be the one on the overvoltage component 2 applied voltage can be detected and thus the activation of the power semiconductor 4th through the logic circuit 5 then take place when the voltage measuring unit 8th measured voltage exceeds a limit value. With the help of the current measuring unit 9 can the over the ignition device 3rd Flowing current can be detected, so that the deactivation of the power semiconductor 4th through the logic circuit 5 can then take place when the from the current measuring unit 9 measured current exceeds a limit value for a certain period of time. The current limit value and the duration are selected so that the overvoltage component 2 has safely ignited before the power semiconductor 4th deactivated and thus also the ignition device 3rd is separated.

Die Logikschaltung 5 weist darüber hinaus noch ein Zeitglied 10 auf, das dafür vorgesehen ist, dass der Leistungshalbleiter 4 zum Ende des Überspannungsereignisses von der Logikschaltung 5 für eine vorgegebene Zeitdauer aktiviert wird. Während dieser Zeitdauer wird dadurch dem Strompfad über das gezündete Überspannungsbauelement 2 ein Strompfad über den Leistungshalbleiter 4 und die Zündvorrichtung 3 parallelgeschaltet, so dass der Strom auf diesen Parallelpfad kommutiert und ein im Überspannungsbauelement 2 anstehender Lichtbogen erlischt.The logic circuit 5 also has a timing element 10 on, which is intended that the power semiconductor 4th at the end of the overvoltage event from the logic circuit 5 is activated for a predetermined period of time. During this period, the current path through the ignited overvoltage component is thereby opened 2 a current path through the power semiconductor 4th and the igniter 3rd connected in parallel, so that the current commutates on this parallel path and one in the overvoltage component 2 pending arc extinguishes.

Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Überspannungsschutzanordnung 1 unterscheidet sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, dass die Überspannungsschutzanordnung 1 einen zweiten Leistungshalbleiter 11 aufweist, dessen Steuereingang 12 mit einem weiteren Ausgang 13 der Logikschaltung 5 verbunden ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der zweite Leistungshalbleiter 12 eingangsseitig mit dem Ausgang des ersten Leistungshalbleiters 4 und mit der Zündvorrichtung 3 verbunden. Die beiden Leistungshalbleiter 4, 11 sind somit zueinander in Reihe geschaltet, wenn beide Leistungshalbleiter 4, 11 leitend sind. Wird zum Ende des Überspannungsereignisses nicht nur der erste Leistungshalbleiter 4, sondern zusätzlich auch der zweite Leistungshalbleiter 11 aktiviert, so führt dies dazu, dass dem Strompfad über das Überspannungsbauelement 2 ein Strompfad über die beiden Leistungshalbleiter 4, 11 parallelgeschaltet ist. Da dann der zunächst über das gezündete Überspannungsbauelement 2 fließende Strom auf diesen Parallelpfad kommutiert, kommt es auch so zu einem Verlöschen des im Überspannungsbauelement 2 anstehenden Lichtbogens. Wird anschließend der erste Leistungshalbleiter 4 wieder deaktiviert, so wird ein vorher über die beiden Leistungshalbleiter 4, 11 fließender Netzfolgestrom unterbrochen.This in 2 illustrated embodiment of the overvoltage protection arrangement 1 differs from the embodiment according to FIG 1 that the surge protection arrangement 1 a second power semiconductor 11 has, the control input of which 12th with another exit 13th the logic circuit 5 connected is. How out 2 can be seen is the second power semiconductor 12th on the input side with the output of the first power semiconductor 4th and with the ignition device 3rd connected. The two power semiconductors 4th , 11 are thus connected in series with each other if both power semiconductors 4th , 11 are conductive. Not just the first power semiconductor at the end of the overvoltage event 4th , but also the second power semiconductor 11 activated, this leads to the current path via the overvoltage component 2 a current path across the two power semiconductors 4th , 11 is connected in parallel. Since then the first about the ignited overvoltage component 2 If the current flowing commutates on this parallel path, the in the overvoltage component is also extinguished 2 pending arc. Then becomes the first power semiconductor 4th deactivated again, a previous one is made via the two power semiconductors 4th , 11 flowing line follow current interrupted.

Bei der in 3 dargestellten schematischen Darstellung der Überspannungsschutzanordnung 1 ist als Überspannungsbauelement 2 eine Funkenstrecke vorgesehen, die zwei Elektroden 14, 15 aufweist, zwischen denen der Brennraum 16 ausgebildet ist. Die Zündvorrichtung 3 weist ein Zündelement 17 und eine Zündelektrode 18 auf, wobei das Zündelement 17 auf der einen Seite mit der ersten Elektrode 14 und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode 18 elektrisch leitend verbunden ist. Ist der Leistungshalbleiter 4 aktiviert, so kann ein Strom über den Leistungshalbleiter 4, die Zündelektrode 18 und das Zündelement 17 zur zugeordneten ersten Elektrode 14 fließen. Dieser Stromfluss über das Zündelement 17 führt zu einer Entladung innerhalb des Brennraums 16 im Bereich des Zündelements 17 sowie zu einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode 18 und der Elektrode 14, was dann zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden 14, 15 führt.At the in 3rd shown schematic representation of the overvoltage protection arrangement 1 is as a surge component 2 a spark gap is provided, the two electrodes 14th , 15th has, between which the combustion chamber 16 is trained. The ignition device 3rd has an ignition element 17th and an ignition electrode 18th on, the ignition element 17th on one side with the first electrode 14th and on the other side with the ignition electrode 18th is electrically connected. Is the power semiconductor 4th activated, a current can flow through the power semiconductor 4th , the ignition electrode 18th and the ignition element 17th to the assigned first electrode 14th flow. This current flow through the ignition element 17th leads to a discharge within the combustion chamber 16 in the area of the ignition element 17th as well as an initial arc between the ignition electrode 18th and the electrode 14th which then ignites the spark gap between the two electrodes 14th , 15th leads.

Aus der schematischen Darstellung der Überspannungsschutzanordnung 1 gemäß 3 ist noch erkennbar, dass in der einen Elektrode 14 ein Ausblaskanal 19 ausgebildet ist, so dass beim Zündvorgang und beim Ableiten des Stoßstromes innerhalb des Brennraums 16 entstandenes ionisiertes Gas gezielt aus dem Brennraum 16 entweichen kann. Dadurch wird die Gefahr eines erneuten, ungewollten Zündens der Funkenstrecke nach dem eigentlichen Ableitvorgang weiter verringert.From the schematic representation of the surge protection arrangement 1 according to 3rd can still be seen that in one electrode 14th a discharge duct 19th is designed so that during the ignition process and when the surge current is diverted within the combustion chamber 16 resulting ionized gas specifically from the combustion chamber 16 can escape. This further reduces the risk of unwanted ignition of the spark gap after the actual discharge process.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1.1.: ÜberspannungsschutzanordnungSurge protection arrangement
2.2.: ÜberspannungsbauelementSurge device
3.3.: ZündvorrichtungIgnition device
4.4th: LeistungshalbleiterPower semiconductors
5.5.: LogikschaltungLogic circuit
6.6th: SteuereingangControl input
7.7th: Ausgang 5Exit 5
8.8th.: SpannungsmesseinheitVoltage measuring unit
9.9.: StrommesseinheitCurrent measuring unit
10.10.: ZeitgliedTimer
11.11.: 2. Leistungshalbleiter2. Power semiconductors
12.12th: SteuereingangControl input
13.13th: Ausgang 5Exit 5
14, 15.14, 15.: ElektrodenElectrodes
16.16.: BrennraumCombustion chamber
17.17th: ZündelementIgnition element
18.18th: ZündelektrodeIgnition electrode
19.19th: AusblaskanalExhaust duct

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 1020162011628 A1 [0006]
DE 102015013222 B3 [0007]

Claims

Overvoltage protection arrangement (1) with an overvoltage component (2), in particular a spark gap or a gas-filled surge arrester, with an ignition device (3) serving to ignite the overvoltage component (2), with a power semiconductor (4) and with a logic circuit (5), wherein the control input (6) of the power semiconductor (4) is connected to the logic circuit (5), the output of the power semiconductor (4) being connected to the ignition device (3), wherein the power semiconductor (4) is activated by the logic circuit (5) at the beginning of an overvoltage event, so that when the power semiconductor (4) is conductive, a current flows through the power semiconductor (4) to the ignition device (3), wherein the power semiconductor (4) is deactivated by the logic circuit (5) after the overvoltage component (2) has been ignited, and the power semiconductor (4) being activated again by the logic circuit (5) at the end of the overvoltage event and then deactivated again.

Overvoltage protection arrangement (1) according to Claim 1 , characterized in that the power semiconductor (4) is activated at the end of the overvoltage event by the logic circuit (5) for a predefined or predefinable period of time or for a variable period of time dependent on parameters.

Overvoltage protection arrangement (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that a voltage measuring unit (8) is provided which detects the voltage applied to the overvoltage component (2) and that the power semiconductor (4) is activated at the beginning of an overvoltage event when the voltage measured by the voltage measuring unit (8) reaches a limit value exceeds.

Overvoltage protection arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that a current measuring unit (9) is provided which detects the current flowing through the ignition device (3) and that the deactivation of the power semiconductor (4) takes place when the current measured by the current measuring unit (9) has a certain period of time Exceeds limit.

Overvoltage protection arrangement (1) according to Claim 3 and 4th , characterized in that the renewed activation of the power semiconductor (4) at the end of the overvoltage event as a function of the voltage measured by the voltage measuring unit (8) and / or as a function of the current measured by the current measuring unit (9) and / or as a function of a period of time during which the voltage and / or the current falls below a limit value takes place.

Overvoltage protection arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that after the second deactivation of the power semiconductor (4) in the logic circuit (5) an analysis of the applied voltage and / or of the current flowing through the overvoltage component (2) takes place and then the power semiconductor (4) is again from the logic circuit ( 5) is activated and then deactivated again if the analysis shows that a line follow current has not been interrupted.

Overvoltage protection arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that a second power semiconductor (11) is provided, the control input (12) of the second power semiconductor (11) being connected to the logic circuit (5) and the second power semiconductor (11) on the input side to the output of the first power semiconductor (4 ) and is connected to the ignition device (3) so that the two power semiconductors (4, 11) are connected in series with one another when both power semiconductors (4, 11) are conductive, and that the second power semiconductor (11) at the end of the overvoltage event is activated by the logic circuit (5).

Overvoltage protection arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 7th , with a spark gap having two electrodes (14, 15), characterized in that the ignition device (3) has an ignition element (17) and an ignition electrode (18), the ignition element (17) having an electrode (14) on one side ) and is connected on the other side to the ignition electrode (18) in an electrically conductive manner.

Overvoltage protection arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the voltage supply of the logic circuit (5) takes place via the applied mains voltage, the voltage of the overvoltage event or an internal or external voltage source.

Method for operating an overvoltage component (2) with an ignition device (3) serving to ignite the overvoltage component (2), with a power semiconductor (4) and with a logic circuit (5), the power semiconductor (4) via its control input (6) with the logic circuit (5) and is connected on the output side to the ignition device (3), characterized by the following steps. • Activation of the power semiconductor (4) by the logic circuit (5) at the beginning of an overvoltage event, so that when the power semiconductor is conductive (4) a current flows through the power semiconductor (4) to the ignition device (3), • deactivation of the power semiconductor (4) by the logic circuit (5) after ignition of the overvoltage component (2), and • renewed activation of the power semiconductor (4) by the Logic circuit (5) at the end of the overvoltage event and subsequent deactivation of the power semiconductor (4).

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the power semiconductor (4) is activated at the end of the overvoltage event by the logic circuit (5) for a predefined or predefinable period of time or for a variable period of time dependent on parameters.

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized by the following further step: • Analysis of the voltage applied to the overvoltage component (2) and / or the current flowing through the overvoltage component (2) in the logic circuit (5) after the second deactivation of the power semiconductor (4) • Renewed activation and subsequent deactivation of the power semiconductor (4) by the logic circuit (5) if the analysis shows that a line follow current has not been interrupted.

Method according to one of the Claims 10 to 12th , characterized in that the activation of the power semiconductor (4) takes place at the beginning of an overvoltage event when the voltage applied to the overvoltage component (2), which is measured by a voltage measuring unit (8), exceeds a limit value.

Method according to one of the Claims 10 to 13th , characterized in that the deactivation of the power semiconductor (4) takes place when the current flowing through the ignition device (3), which is measured by a current measuring unit (9), exceeds a limit value for a certain period of time.

Method according to one of the Claims 10 to 14th , characterized in that the renewed activation of the power semiconductor (4) at the end of the overvoltage event as a function of the voltage measured by a voltage measuring unit (8) and / or as a function of the current measured by a current measuring unit (9) and / or as a function of a period of time during which the voltage and / or the current falls below a limit value takes place.