EP0917265B1 - Funkenstreckenvorrichtung zum Schutz von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Apparaten gegen zeitlichen Überspannungen - Google Patents

Funkenstreckenvorrichtung zum Schutz von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Apparaten gegen zeitlichen Überspannungen Download PDF

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EP0917265B1
EP0917265B1 EP19980402794 EP98402794A EP0917265B1 EP 0917265 B1 EP0917265 B1 EP 0917265B1 EP 19980402794 EP19980402794 EP 19980402794 EP 98402794 A EP98402794 A EP 98402794A EP 0917265 B1 EP0917265 B1 EP 0917265B1
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tongues
electrodes
arc
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EP19980402794
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Alain Rousseau
Nicolas Quentin
Mehrdad H. Hassanzade
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Soule Protection Surtensions SA
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Soule Materiel Electrique
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/14—Arcing horns

Definitions

  • the present invention relates to the field of protection of electrical lines and / or electrical appliances against temporary overvoltages.
  • the present invention more specifically relates to a device forming surge arrester with high energy absorption capacity.
  • DE-A-1,924,063 describes a spark gap according to the preamble of claim 1.
  • the present invention now aims to propose new means with high energy absorption capacity and adapted for allow a natural extinction of a stream of continuation.
  • the two tongues are made of deformable material.
  • arc extinction means is provided next to the gap defined between the two electrodes.
  • FIG. 1 to 3 There is shown in Figures 1 to 3 annexed a spark gap which includes a housing 100 housing two tongues 110 which each carry an electrode 150.
  • the housing 100 may be subject to many embodiments.
  • the housing 100 is adapted to allow fixation on a support rail, such as a standard DIN rail.
  • the housing 100 preferably has a shape generally cuboid.
  • the housing 100 preferably has a shape flattened general device comprising on a longitudinal edge 101, a outgrowth 102 whose outline is itself globally cuboid.
  • the housing 100 is advantageously made of material electrically insulating.
  • the housing 100 is made of, or coated with self-extinguishing material, ie a material suitable for generate a gas promoting the extinction of the arc when this material is licked by an electric arc.
  • the tabs 110 are preferably symmetrical with respect to a median plane P perpendicular to the main faces 103, 104 and forming itself plane of symmetry for the outgrowth 102.
  • the tongues 110 are made of electrically driver.
  • each tongue 110 is formed of three sections 112, 114 and 116 generally rectilinear.
  • the first two sections 112 are coplanar and adjacent to the second longitudinal edge 105 of the housing 100, that is to say the one opposite to 102. They are adapted to serve as a connection to lines or electrical equipment to be protected.
  • the second sections 114 converge with each other towards the center of the housing 100, from the inner end of the aforementioned sections 112.
  • third sections 116 extend the second sections 114 and diverge from each other, away from said second sections 114. These third sections 116 point towards the angles of the outgrowth 102, at rest. As a non-limiting example, at rest, the third sections 116 typically make an angle of the order of 60 ⁇ .
  • the third sections 116 each carry an electrode 150, on their surfaces opposite.
  • the electrodes 150 are inclined between they, in the form of dihedron, at rest. More precisely, the electrodes 150 diverge from each other, from the birth point of the arc, that is to say from their end near the arrival of the current.
  • each electrode 150 is formed of a pellet ring attached to the third section of a tongue 110 by all appropriate means, for example by welding, riveting (as illustrated in the appended figures) or any equivalent means.
  • the electrodes 150 must of course be made in one electrically conductive material, resistant to an electric arc, it is say having good holding when subjected to an electric arc.
  • the electrodes 150 may be made of a material with arc extinction, as indicated previously for the case 100.
  • an arc-extinguishing material deposit may be applied directly to the electrodes 150.
  • the spark gap further comprises two rigid supports 160 for the tabs 110. These are preferably rectilinear, parallel to each other and symmetrical with respect to the median plane P supra.
  • the supports 160 may also be made of or coated of arc extinguishing material.
  • the base of the supports 160 is fixed on the second longitudinal edge 105 of the housing 100.
  • summit 162 supports 160 is preferably oblique with respect to the median plane P, according to an obliqueness coinciding with that of the second sections 114, at rest.
  • case 100 illustrated in the appended figures comprises a spark arrester 170, which surrounds the second and third sections 114, 116 and the electrodes 150 and the supports 160.
  • this chimney 170 is formed of two walls 172, 174 planes, parallel to each other, which prolong the side walls of the protrusion 102.
  • the chimney 170 is advantageously made of or coated with extinguishing material arc.
  • the walls 172, 174 are provided at their opposite base to the protrusion 102, cutouts 173 allowing the passage of second sections 114 with freedom of deformation, as one will explain it later.
  • the housing 100 includes vents 106 designed to allow the escape of the gases generated inside the housing 100 under the effect of an electric arc.
  • vents 106 can be provided in the sidewalls of the outgrowth 102, parallel to the median plane P, and perpendicular to the plane longitudinal 101.
  • the two electrodes 150 are placed in the air.
  • This arc is then fed by the current in a row.
  • the formed angle by the two electrodes 150 facilitates the stretching of the upward arc, created by the electrodynamic forces, that is to say in approximation of the protrusion 102 of the housing 100.
  • the tabs 110 are advantageously made of a deformable material under the effect of an arc developed between the electrodes 150.
  • the electrodes 150 are further spread automatically when an electric arc appears between them, which further favors the extinction of the current.
  • the deformation of the tongues 110 may be due to the forces electrodynamics developed during the appearance of such an arc.
  • the reminder of the tongues 110 in the rest position can be obtained thanks to the intrinsic elasticity of the tongues 110 or else by means resilient additional springbacks, such as tared springs, which apply the tabs at the second portions 114, towards their rest position illustrated in Figure 1.
  • the tongues 110 are deformed in spacing under the effect of the heating produced in the tongues 110 following the current passing through them to reach the electrodes . 150.
  • the tongues 110 are preferably adapted to return to the rest position, at room temperature, thanks to their intrinsic properties.
  • the tongues 110 may for example be formed of bimetals sensitive to heat or shape memory material.
  • bimetallic strips or of shape memory material allows to improve the deformation of the tongues 110, of the rest position approach shown in Figure 1, to a position discarded when the appearance of an electric arc illustrated in Figure 2, with recall automatic to the rest position when removing said arc
  • the housing 100 is provided on its inner surface with a deflector of gas 190 placed opposite the interval defined between the two 150. More precisely this deflector 190 is placed on the side electrodes 150 to which is pushed the arc. So according to the mode of particular embodiment illustrated in the accompanying figures, the deflector 190 is placed on the inner surface of the outgrowth 102.
  • the deflector 190 is advantageously made of, or coated with, arc extinguishing material.
  • the electrodes 150 and the supports 160 As described above for the housing 100, the electrodes 150 and the supports 160, such arc extinguishing material is not consumed not but projects a substance that promotes the extinction of the arc.
  • FIG. 4 illustrates a first embodiment on which we find fully the means previously described and which does not differs from this embodiment of Figures 1 to 3 that by the fact that according to Figure 4, the spark gap device further comprises a braid 200 of electrically conductive flexible material, placed in parallel of each tongue 110.
  • the braids 200 are placed between the first sections 112 and the third sections 116 of the tongues 110. 200 braids can be attached to these elements, with electrical contact, by any appropriate means, such as for example by welding or mechanical fixation.
  • the braids 200 directly provide the current flow, from the connection section 112, to the electrodes 150.
  • Such braids 200 have a resistance lower than that of the shape memory or bimetallic alloy constituting the tongues 110 and thus avoid the passage of a large current through the material deformable tongues 110 and therefore avoid a important heating up of these.
  • FIG. 5 to 7 Is shown in Figures 5 to 7 annexed a second mode realization on which there is a housing 100 which houses two rigid supports 1600, two deformable tongues 110 and two electrodes 150.
  • the whole is preferably symmetrical with respect to the median plane P, resting.
  • the supports 1600 are made of electrically conductor, for example copper. They participate in the passage of the current developing the bow.
  • Each support 1600 preferably comprises four sections 1602, 1604, 1606 and 1608.
  • the first two sections 1602 are coplanar and adjacent to the second longitudinal edge 105 of the housing 100, that is to say the one opposite to 102. They are adapted to serve as a connection to lines or electrical equipment to be protected.
  • the second sections 1604 converge with each other towards the center of the housing 100, from the inner end of the aforementioned sections 1602.
  • the third sections 1606 extend the second sections 1604. They are preferably parallel to each other.
  • fourth sections 1608 are coplanar with each other and accommodated in the outgrowth 102. They diverge from one another their connection area on the third sections 1606.
  • the tongues 110 have the general shape of an "L” to two branches 1100 and 1102.
  • a first branch 1100 of the tabs is pressed against the the outer surface of the fourth sections 1608.
  • the first part 1100 of the tongues can be connected to this fourth stretch by all suitable means, for example by welding or riveting in 1609.
  • the second branches 1102 extend parallel to each other, between the two supports 1600.
  • the device illustrated in FIGS. 5 to 7 furthermore comprises a spacer 210 made of electrically insulating material interposed between two tabs 110.
  • the spacer 210 preferably has the shape of a T.
  • the transverse head 212 of this spacer 210 rests on the outer surface of the tongues 110.
  • the core 214 of the spacer 210 is disposed between the tabs 110.
  • the electrodes 150 are placed on the free ends of the second branches 1102, between the second sections 1604.
  • the tongues 110 are made in one deformable material during the appearance of an electric arc, for example under the effect of electrodynamic forces, or even thanks to properties bimetallic or with shape memory, with automatic elastic rest position.
  • the electrodes 150 are removed thanks to the deformability properties of the tongues 110, to promote the extinction of the arc by stretching.
  • the tongues 110 bring back automatically the electrodes 150 in the illustrated rest position in Figure 5.
  • Electrodes 150 come then rest on the 1604 sections of the supports 1600 as we see it in figure 7.
  • the supports 1600 ensure the current flow to the electrodes 150, in parallel with the tongues 110. This provision preserves the 110 tabs. supports 160 then play a role comparable to that of the braids 200 according to the embodiment of Figure 4.
  • the deflector 190 placed opposite the defined interval between the electrodes 150 is formed of a crenellated plate.
  • This plate 190 thus forms a baffle that can proceed essentially by mechanical effect, ie elongation of the arc, to participate in the extinction of it.
  • the plate 190 is also made of Self-extinguishing material, to enhance this arc extinguishing effect.
  • the placed means next to the interval defined between the electrodes 150, to participate in extinction of the arc can be formed by magnetic means, by example permanent magnet or electric coil, proceeding essentially by lengthening it.
  • spark gap devices allow to cut intensities up to a few kA to at least about 50 kA, of 10/350 form.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Claims (25)

  1. Funkenstreckenvorrichtung für den Schutz von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Geräten gegen kurzzeitige Überspannungen, mit zwei von jeweiligen Streifen (110) getragenen Elektroden (150), wobei wenigstens einer der Streifen (110) aus einem verformbaren Material gefertigt ist, so dass der Abstand zwischen den Elektroden (150) bei der Entwicklung eines Lichtbogens zwischen diesen vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (200; 1600) enthält, die geeignet sind, das Fliessen des Stromes parallel zu den Streifen (110) zwischen den Anschlussklemmen (112; 1602) und den Elektroden (150), wenigstens nach Verformung der Streifen (110), zu gewährleisten.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Streifen (110) aus einem verformbaren Material gefertigt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie gegenüber dem Zwischenraum, der sich zwischen den zwei Elektroden (150) befindet, Mittel (190) zum Lichtbogenlöschen enthält.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (100) aus einem selbstlöschenden Material gefertigt ist oder mit einem solchen überzogen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (150) im Ruhezustand V-förmig gegeneinander geneigt sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (150) aus einem lichtbogenlöschenden Material gefertigt sind oder mit einem solchen überzogen sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter zwei starre Stützen (160) für die Streifen (110) im Ruhezustand enthält.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (160) aus einem lichtbogenlöschenden Material gefertigt sind oder mit einem solchen überzogen sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Funkenschutzkamin (170) aufweist, der zumindest die Elektroden (150) umgibt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin (170) aus lichtbogenlöschendem Material gefertigt ist oder mit einem solchen überzogen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (100) mit Zuglöchern (106) versehen ist, die dazu dienen, das Entweichen der unter der Wirkung eines Lichtbogens im Inneren des Gehäuses (100) erzeugten Gase zu ermöglichen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (110) so angepasst sind, dass sie unter der Wirkung der bei der Entstehung eines Lichtbogens entwickelten elektrodynamischen Kräfte verformt werden.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (110) so angepasst sind, dass sie unter der Wirkung ihrer Erwärmung, die durch das Fliessen des Stromes zu den Elektroden (150) entsteht, spreizend verformt werden.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (110) so angepasst sind, dass sie bei Umgebungstemperatur durch ihre eigenen Eigenschaften die Ruhestellung wieder einnehmen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (110) wärmeempfindliche Bimetallstreifen sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (110) aus Material mit Formgedächtnis gebildet sind.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gasumlenkplatte (190) aufweist, die gegenüber dem Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden (150) angeordnet ist, und zwar auf derjenigen Seite der Elektroden (150), zu welcher der Lichtbogen getrieben wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasumlenkplatte (190) aus einem lichtbogenlöschenden Material gefertigt ist oder mit einem solchen überzogen ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die geeignet sind, das Fliessen des Stromes zu gewährleisten, aus einer Litze (200) aus einem elektrisch leitenden, biegsamen Material bestehen, welche parallel zu dem jeweiligen Streifen (110) angeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strebe (210) besitzt, die zwischen den beiden Streifen (110) eingefügt ist und aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 sowie 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die geeignet sind, das Fliessen des Stromes zu gewährleisten, aus Stützen (1600) aus elektrisch leitendem Material bestehen, die an den Außenseiten der Streifen (110) und im Abstand zu den Elektroden (150) im Ruhezustand angebracht sind, wobei die Streifen (110) dennoch geeignet sind, bei Entstehen eines Lichtbogens hoher Leistung gegen die Stützen (1600) gedrückt zu werden, so dass die Stützen (1600) das Fliessen des Stromes zu den Elektroden (150) parallel zu den Streifen (110) gewährleisten.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkplatte (190) aus einer krenelierten Platte gebildet ist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (190) eine Ablenkplatte bildet, die mit einem mechanischen Effekt arbeitet, d.h. durch Erhöhung der Länge des Lichtbogens, um an dessen Löschen mitzuwirken.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (190) aus einem selbstlöschenden Material gefertigt ist oder mit einem solchen überzogen ist.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie magnetische Mittel aufweist, nämlich einen Magneten oder eine elektrische Spule, die dem Zwischenraum zwischen den Elektroden (150) gegenüberstehen, um am Löschen des Lichtbogens mitzuwirken.
EP19980402794 1997-11-12 1998-11-12 Funkenstreckenvorrichtung zum Schutz von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Apparaten gegen zeitlichen Überspannungen Expired - Lifetime EP0917265B1 (de)

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EP0917265A1 EP0917265A1 (de) 1999-05-19
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