EP3408903A1 - Anordnung zum ableiten von überspannungen - Google Patents

Anordnung zum ableiten von überspannungen

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EP3408903A1
EP3408903A1 EP16805384.1A EP16805384A EP3408903A1 EP 3408903 A1 EP3408903 A1 EP 3408903A1 EP 16805384 A EP16805384 A EP 16805384A EP 3408903 A1 EP3408903 A1 EP 3408903A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
potential node
capacitor
resistor
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16805384.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eduard DORSCH
Frank Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
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Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP3408903A1 publication Critical patent/EP3408903A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/06—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using spark-gap arresters
    • 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
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • 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
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • H01T4/20—Arrangements for improving potential distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/044—Physical layout, materials not provided for elsewhere

Definitions

  • An arrangement for deriving overvoltages is described. Furthermore, the use of the arrangement in an electronic device or in an electrical network is described.
  • An overvoltage arrester serves to limit dangerous or undesirable overvoltages in electrical cables and devices. This can cause overvoltage
  • Gas-filled surge arresters also referred to as gas arresters, are surge arresters in which the overvoltage in the gas manifold is dissipated by the automatic ignition of a gas discharge. They work according to the gas-physical principle of arc discharge, whereby after reaching a trap voltage, briefly as
  • ignition voltage Operating voltage or referred to as ignition voltage, forming an arc in the gas-tight discharge space within nanoseconds. Due to the high current carrying capacity of the arc, the overvoltage is effectively short-circuited.
  • the ignition voltage is static or stationary
  • each gas arrester has been connected to a capacitor so that the increasing pulse voltage is applied dynamically to each gas arrester.
  • An object to be solved is to provide an arrangement for deriving overvoltages, which has improved properties.
  • an arrangement for deriving overvoltages should be given, which has a constant low Anschhuntnaps, as well as a use for it.
  • This object is achieved by an arrangement according to the independent claim 1. Furthermore, this will be described in detail.
  • Surge arresters between a first potential node and a reference potential node may be four, five, ten or twenty gas-filled
  • the arrangement is preferably a Mehrfachgasabieiter or
  • the reference potential node preferably corresponds to the neutral conductor or N conductor.
  • Potential node preferably corresponds to the phase or the L-conductor.
  • Surge arresters are coupled to an RC element to the reference potential node.
  • the RC element has a parallel
  • the arrangement comprises at least one RC element, but preferably a plurality of RC elements.
  • the arrangement can be
  • the respective RC element is coupled directly and in particular without further, intermediate electronic component to the reference potential node.
  • the respective RC element is in each case connected in parallel with at least one surge arrester.
  • an RC element with a parallel-connected resistor and capacitor is coupled to the reference potential node by a potential node between two adjacent surge arresters. If the arrangement has a number N of surge arresters, N-1 RC elements are provided. The respective resistance is to
  • the arrangement comprises groups of surge arresters.
  • One group may have two, three or more surge arresters.
  • the arrangement may have two, three or more groups. Of a
  • Potential node between the individual groups is in each case an RC element with parallel resistor and
  • each one is
  • the time constant ⁇ of the RC element, in particular of the respective RC element is less than or equal to 1 ms. This can be a quick discharge of the Ensured capacitor and the An Anlagenmonyschreib be kept low.
  • the capacitance C of the capacitor in particular of the respective capacitor, is between 1 nF and 40 nF, the corner points in each case
  • Capacitor during the current pulse increases.
  • the use of an arrangement in an electronic device or in an electrical network is described.
  • the arrangement preferably corresponds to the arrangement described above. All the features that have been described in connection with the arrangement find
  • Telecommunication device for example a
  • Telecommunications network can be used. But it is not limited to telecommunications networks and can also be used in any other electrical circuit in the voltages by means of a
  • Figure la is a circuit diagram for an arrangement for deriving
  • Figure lb is a perspective view of an arrangement for
  • Figure 2a is a circuit diagram for an arrangement for deriving
  • Figure 2b is a perspective view of an arrangement for
  • 1a shows a circuit diagram for an arrangement 1 ⁇ for deriving overvoltages according to the prior art.
  • Figure lb shows a perspective view of the arrangement 1 ⁇ for deriving overvoltages according to the prior art.
  • the arrangement 1 ⁇ has a plurality of gas-filled
  • Gas Abieiter 2 ⁇ are connected in series.
  • the Gasabieiter ⁇ 2 ⁇ are stacked in the arrangement 1 as seen from the Figure lb is visible.
  • the arrangement 1 ⁇ is such
  • Potential node 6 ⁇ (L-conductor) and a reference potential node 5 ⁇ (neutral) can be a DC voltage to the
  • Reference potential node 5 ⁇ coupled.
  • the capacitors 3 ⁇ allow the faster
  • FIG. 2a shows a circuit diagram for an arrangement 1 for deriving overvoltages.
  • FIG. 2b further shows a perspective view of an arrangement 1 for deriving overvoltages.
  • the arrangement 1 has a plurality of gas-filled
  • the arrangement 1 has between four and ten gas discharge tubes 2.
  • N of Gasableitern 2 for example 15, 20 or 30 Gasabieiter 2 are conceivable. The number shown
  • Gas discharge 2 is therefore to be regarded as exemplary only.
  • the Gasabieiter 2 are stacked on top of each other ( Figure 2b).
  • the Gasabieiter 2 are connected in series.
  • the Gasabieiter 2 are in series between a first
  • Potential node 6 (L-conductor) and a reference potential node 5 (neutral conductor).
  • a capacitor 3 is connected in parallel.
  • a resistor 4 is connected in parallel.
  • an RC element with a parallel-connected resistor 4 and capacitor 3 is coupled to the reference potential node 5 by a potential node 7 between the individual gas arresters 2. If the arrangement 1 has N gas extractors 2, then they are shown in FIG.
  • Embodiment N-1 RC elements provided in the arrangement 1.
  • the number of Gasabieiter 2 but also the number of RC Corresponding members in the arrangement 1 (not explicitly shown).
  • N gas discharge tubes 2 N gas discharge tubes 2
  • N RC elements are thus also available.
  • a group of series-connected gas arresters 2, for example a group of two, three, four or five gas arresters 2 may be assigned an RC element.
  • the arrangement 1 can have several groups, for example two or three groups, of
  • the arrangement 1 is designed such that the respective capacitor 3 is discharged via the respective resistor 4 and thus the An videriadriad is kept low.
  • the respective capacitor 3 is discharged after the surge current within a few milliseconds (ms) through the resistor 4.
  • the An videriad consequently remains constantly low. Further, the An videriad with the capacitor-resistor combination is lower even at the first response than without resistor. 4
  • the respective RC element is coupled directly and in particular without further, intermediate electronic component to the reference potential node 5.
  • R indicates the nominal value of the resistor 4 and C the capacitance of the capacitor 3.
  • ⁇ ⁇ 1 ms for example 0.9 ms or 0.5 ms.
  • the capacitors 3 have a capacitance C in the range between InF and 40nF, the endpoints of the range being included in each case.
  • the capacitance C of the respective capacitor 3 is less than 20 nF,
  • the resistors 4 have a nominal value R in the range between 1 k ⁇ and 100 k ⁇ , the end points of the range being included in each case.
  • the nominal value R of the respective resistor 4 is preferably less than 100 k ⁇ , preferably less than 90 k ⁇ , for example 85 k ⁇ or 82 k ⁇ . The smaller the resistance, the longer it takes to load the resistor
  • Capacitor 3 during the current pulse. The switching time increases.
  • the capacitor-resistor combination 10 nF and 82 kQ has proven to be particularly advantageous.
  • the number of individual Gasabieiter 2 can be increased in the arrangement 1 and the quenching properties of the assembly 1 can be improved without the response voltage is too high.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Anordnung (1) zum Ableiten von Überspannungen beschrieben aufweisend eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von gasgefüllten Überspannungsableitern (2) zwischen einem ersten Potenzialknoten (6) und einem Bezugspotenzialknoten (5), wobei von wenigstens einem Potenzialknoten (7) zwischen den Überspannungsableitern (2) ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand (4) und Kondensator (3) zum Bezugspotenzialknoten (5) gekoppelt ist. Ferner wird eine Verwendung der Anordnung (1) beschrieben.

Description

Beschreibung
Anordnung zum Ableiten von Überspannungen Es wird eine Anordnung zum Ableiten von Überspannungen beschrieben. Ferner wird die Verwendung der Anordnung in einem elektronischen Gerät oder in einem elektrischen Netz beschrieben . Ein Überspannungsabieiter dient zur Begrenzung gefährlicher oder unerwünschter Überspannungen in elektrischen Leitungen und Geräten. Dadurch kann eine überspannungsbedingte
Schädigung der Leitungen und Geräte vermieden werden. Gasgefüllte Überspannungsabieiter, die auch als Gasabieiter bezeichnet werden, sind Überspannungsabieiter, bei denen die Überspannung im Gasabieiter durch das selbsttätige Zünden einer Gasentladung abgebaut wird. Sie arbeiten nach dem gasphysikalischen Prinzip der Bogenentladung, wobei sich nach Erreichen einer Ableiteransprechspannung, kurz als
Ansprechspannung oder als Zündspannung bezeichnet, innerhalb von Nanosekunden ein Lichtbogen im gasdichten Entladungsraum bildet. Durch die hohe Stromtragfähigkeit des Bogens wird die Überspannung effektiv kurzgeschlossen. Die Zündspannung wird bei statischer oder stationärer
Beanspruchung mit einem Anstieg der Spannung von 100 V/s als Ansprechgleichspannung Uag und bei dynamischer Belastung mit einem Anstieg der Spannung von 1 kV/ys als
Ansprechstoßspannung Uas bezeichnet.
Allerdings kommen bei Gleichspannung der Lichtbogen und der damit einhergehende Stromfluss nicht zum Erlöschen, sobald die Spannung wieder unter die Überspannung fällt. Dies ist erst der Fall, wenn die Spannung unter die Bogenbrennspannung des Gasabieiters sinkt, die der anliegenden Gleichspannnung entgegenwirkt. Wenn die Spannung unterhalb der
Bogenbrennspannung liegt, verlöscht der Lichtbogen
selbstständig. Um die Spannung, bei der der Lichtbogen in einer Überspannungsschutzeinrichtung erlischt, zu erhöhen, können mehrere Gasableiter in Reihe geschaltet werden, sodass sich deren Bogenbrennspannungen summieren. Allerdings erhöht sich dadurch auch die Zündspannung, die erforderlich ist, um alle Gasableiter zu zünden.
Die Zündspannung, bei der die Gasableiter einer
Reihenschaltung von N Gasableitern zünden, beträgt ungefähr das N-fache der Zündspannung eines Gasabieiters multipliziert mit 0,7. Dies bewirkt, dass der Schutzpegel einer solchen
Reihenschaltung entsprechend hoch ist. Ziel ist jedoch eine Anordnung mit einer möglichst niedrigen Zündspannung
beziehungsweise einem möglichst niedrigen Zündwert, im
Idealfall der Zündspannung eines einzigen Gasabieiters.
Um den Zündwert zu reduzieren, wurde in bisherigen Ansätzen beispielsweise jeder Gasableiter mit einem Kondensator beschaltet, sodass die ansteigende Impulsspannung dynamisch nach und nach an jedem Gasableiter anliegt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zum Ableiten von Überspannungen anzugeben, welche verbesserte Eigenschaften aufweist. Beispielsweise soll eine Anordnung zum Ableiten von Überspannungen angegeben werden, die eine konstant niedrige Ansprechstoßspannung aufweist, sowie eine Verwendung dafür. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Des Weiteren wird diese
Aufgabe gemäß einer Verwendung nach Anspruch 8 gelöst. Gemäß einem Aspekt wird eine Anordnung zum Ableiten von
Überspannungen beschrieben. Die Anordnung weist
eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von gasgefüllten
Überspannungsableitern zwischen einem ersten Potenzialknoten und einem Bezugspotenzialknoten auf. Beispielsweise kann die Anordnung vier, fünf, zehn oder 20 gasgefüllte
Überspannungsabieiter (Gasabieiter) aufweisen. Die Anordnung ist vorzugsweise ein Mehrfachgasabieiter bzw.
Mehrstackabieiter. Der Bezugspotentialknoten entspricht vorzugsweise dem Neutralleiter oder N-Leiter. Der erste
Potentialknoten entspricht vorzugsweise der Phase oder dem L- Leiter .
Von wenigstens einem Potenzialknoten zwischen den
Überspannungsableitern ist ein RC-Glied zum Bezugspotenzial- knoten gekoppelt. Das RC-Glied weist einen parallel
geschalteten Widerstand und Kondensator auf. Damit weist die Anordnung wenigstens ein RC-Glied, vorzugsweise jedoch eine Mehrzahl von RC-Gliedern auf. Die Anordnung kann
beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder zehn RC-Glieder aufweisen. Das jeweilige RC-Glied ist direkt und insbesondere ohne weitere, zwischengeschaltete elektronische Komponente zum Bezugspotenzialknoten gekoppelt. Das jeweilige RC-Glied ist jeweils wenigstens einem Überspannungsabieiter parallel geschaltet .
Durch den parallel zum Kondensator geschalteten Widerstand wird der Kondensator nach dem Stoßstrom innerhalb kurzer Zeit durch den Widerstand entladen. Die Ansprechstoßspannung bleibt konstant niedrig. Außerdem ist die Ansprechsto߬ spannung mit der Kondensator-Widerstand Kombination auch beim ersten Ansprechen niedriger, als ohne Widerstand. Damit wird eine Anordnung mit konstant niedriger Ansprechstoßspannung zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist von einem Potenzialknoten zwischen zwei benachbarten Überspannungsableitern jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand und Kondensator zum Bezugspotenzialknoten gekoppelt. Weist die Anordnung eine Anzahl N von Überspannungsableitern auf, so sind N-l RC- Glieder vorgesehen. Der jeweilige Widerstand ist dazu
vorgesehen, den zugehörigen Kondensator zu entladen und damit die Ansprechstoßspannung niedrig zu halten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung Gruppen von Überspannungsableitern auf. Eine Gruppe kann zwei, drei oder mehr Überspannungsabieiter aufweisen. Die Anordnung kann zwei, drei oder mehr Gruppen aufweisen. Von einem
Potenzialknoten zwischen den einzelnen Gruppen ist jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand und
Kondensator zum Bezugspotenzialknoten gekoppelt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist jedem
Überspannungsabieiter ein RC-Glied zugeordnet. Weist die
Anordnung eine Anzahl N von Überspannungsableitern auf, so sind in diesem Fall auch N RC-Glieder vorgesehen. Damit kann das Durchschaltverhalten der Anordnung weiter gesteigert werden .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Zeitkonstante τ des RC-Glieds, insbesondere des jeweiligen RC-Glieds, weniger oder gleich 1 ms. Damit kann eine schnelle Entladung des Kondensators sichergestellt und die Ansprechstoßspannung niedrig gehalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt die Kapazität C des Kondensators, insbesondere des jeweiligen Kondensators, zwischen 1 nF und 40 nF, wobei die Eckpunkte jeweils
inkludiert sind (1 nF < C -S 40 nF) . Je höher dabei die
Kapazität ist, desto höher ist die Durchschaltzeit (die
Reaktionszeit) des Überspannungsabieiters. Die
Ansprechstoßspannung sinkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt der Nennwert des
Widerstands, insbesondere des jeweiligen Widerstands,
zwischen 1 kQ und 100 kQ, wobei die Eckpunkte jeweils
inkludiert sind (1 kQ < R < 100 kQ) . Je kleiner dabei der Widerstandswert ist, desto länger dauert das Laden des
Kondensators während des Stromimpulses. Die Durchschaltzeit steigt . Gemäß einem Aspekt wird die Verwendung einer Anordnung in einem elektronischen Gerät oder in einem elektrischen Netz beschrieben. Die Anordnung entspricht vorzugsweise der oben beschriebenen Anordnung. Alle Merkmale, die im Zusammenhang mit der Anordnung beschrieben worden sind, finden
insbesondere auch bei der Verwendung der Anordnung Anwendung.
Beispielsweise kann die Anordnung in einer
Telekommunikationseinrichtung, beispielsweise einem
Telekommunikationsnetzwerk verwendet werden. Sie ist aber nicht auf Telekommunikationsnetzwerke eingeschränkt und kann auch in jeder anderen elektrischen Schaltung verwendet werden, in der Spannungen mittels eines
Überspannungsabieiters abgeführt werden müssen. Das oben beschriebene wird im Folgenden an Hand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen, vielmehr können die Darstellungen in einzelnen Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein. Es zeigen:
Figur la ein Schaltbild für eine Anordnung zum Ableiten von
Überspannungen gemäß dem Stand der Technik, Figur lb eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum
Ableiten von Überspannungen gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2a ein Schaltbild für eine Anordnung zum Ableiten von
Überspannungen,
Figur 2b eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum
Ableiten von Überspannungen. Die Figur la zeigt ein Schaltbild für eine Anordnung 1 λ zum Ableiten von Überspannungen gemäß dem Stand der Technik. Die Figur lb zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung 1 λ zum Ableiten von Überspannungen gemäß dem Stand der Technik. Die Anordnung 1 λ weist eine Mehrzahl von gasgefüllten
Überspannungsableitern, kurz Gasableitern 2λ auf. Die
Gasabieiter 2λ sind in Reihe geschaltet. Die Gasabieiter 2λ sind in der Anordnung 1 λ übereinandergestapelt , wie aus der Figur lb ersichtlich ist. Die Anordnung 1λ ist ein so
genannter Mehrstackableiter. Über einen ersten
Potenzialknoten 6λ (L-Leiter) und einen Bezugspotenzialknoten 5 λ (Neutralleiter) kann eine Gleichspannung an die
Reihenschaltung der Gasabieiter 2λ angelegt werden.
Nach dem Abklingen des Stromstoßes fließt aus dem Netz, zwischen L und N Leitern 6λ, 5λ der sogenannte Folgestrom. Diesen gilt es möglichst schnell zu unterbinden oder gar zu vermeiden. Um dies zu erreichen werden Mehrstackableiter verwendet. So wird die Bogenspannung der einzelnen Gas- ableiter 2λ addiert. Der Folgestrom wird unterbunden. Dabei entsteht der negative Nebeneffekt, dass die Ansprechsto߬ spannung mit der Anzahl der einzelnen Gasabieiter 2 λ
(Strecken) im Stack steigt. Die Begrenzungsspannung
„protection level" des Mehrstackabieiters wird zu hoch. Aus diesem Grund sind parallel zu den einzelnen Gasableitern 2 λ Kondensatoren 3λ geschaltet. Insbesondere ist von einem
Potenzialknoten 7 λ zwischen den einzelnen Gasableitern 2 λ jeweils ein parallel geschalteter Kondensator 3λ zum
Bezugspotenzialknoten 5λ gekoppelt.
Die Kondensatoren 3 λ ermöglichen das schnellere
Durchschaltverhalten der Gasabieiter 2λ im Stack.
Nachdem der Mehrstackableiter den Folgestrom gelöscht hat und wieder in den hochohmigen Zustand zurückgekehrt ist, bleiben die Kondensatoren 3λ jedoch teilweise geladen, was bei der nächsten Überspannung die Wirkung des Kondensators 3 λ minimiert. Um dies zu vermeiden wird erfindungsgemäß parallel zum Kondensator ein Widerstand eingesetzt, wie aus den
Figuren 2a und 2b ersichtlich ist. Die Figur 2a zeigt ein Schaltbild für eine Anordnung 1 zum Ableiten von Überspannungen. Die Figur 2b zeigt ferner eine perspektivische Ansicht einer Anordnung 1 zum Ableiten von Überspannungen .
Die Anordnung 1 weist eine Mehrzahl von gasgefüllten
Überspannungsableitern, kurz Gasableitern, 2 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung 1 zwischen vier und zehn Gasableitern 2 auf. Jedoch sind auch andere Anzahlen N von Gasableitern 2, beispielsweise 15, 20 oder 30 Gasabieiter 2 vorstellbar. Die gezeigte Anzahl an
Gasableitern 2 ist folglich lediglich als exemplarisch anzusehen . Die Gasabieiter 2 sind übereinandergestapelt (Figur 2b) . Die Gasabieiter 2 sind in Reihe geschaltet. Insbesondere liegen die Gasabieiter 2 in Reihe zwischen einem ersten
Potenzialknoten 6 (L-Leiter) und einem Bezugspotenzialknoten 5 (Neutralleiter) .
Wenigstens einem Teil der Gasabieiter 2 ist ein Kondensator 3 parallelgeschaltet. Zu dem jeweiligen Kondensator 3 ist ein Widerstand 4 parallelgeschaltet. Gemäß dem in Figur 2a gezeigten Ausführungsbeispiel ist von einem Potenzialknoten 7 zwischen den einzelnen Gasableitern 2 jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand 4 und Kondensator 3 zum Bezugspotenzialknoten 5 gekoppelt. Weist die Anordnung 1 also N Gasabieiter 2 auf, so sind gemäß dem gezeigten
Ausführungsbeispiel N-l RC-Glieder in der Anordnung 1 vorgesehen.
Alternativ dazu kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Anzahl der Gasabieiter 2 aber auch der Anzahl der RC- Glieder in der Anordnung 1 entsprechen (nicht explizit dargestellt) . Bei N Gasableitern 2 stehen damit auch N RC- Glieder zur Verfügung. Alternativ dazu kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht explizit dargestellt) einer Gruppe von in Serie geschalteten Gasableitern 2, beispielsweise einer Gruppe von zwei, drei, vier oder fünf Gasableitern 2, ein RC-Glied zugeordnet sein. In diesem Fall kann die Anordnung 1 mehrere Gruppen, beispielsweise zwei oder drei Gruppen, von
Gasableitern 2 aufweisen. Von einem Potenzialknoten zwischen den einzelnen Gruppen ist dann jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand 4 und Kondensator 3 zum Bezugspotenzialknoten 5 gekoppelt.
Die Anordnung 1 ist derart ausgebildet, dass der jeweilige Kondensator 3 über den jeweiligen Widerstand 4 entladen wird und somit die Ansprechstoßspannung niedrig gehalten wird. Der jeweilige Kondensator 3 wird nach dem Stoßstrom innerhalb weniger Millisekunden (ms) durch den Widerstand 4 entladen. Die Ansprechstoßspannung bleibt folglich konstant niedrig. Ferner ist die Ansprechstoßspannung mit der Kondensator- Widerstand Kombination auch beim ersten Ansprechen niedriger, als ohne Widerstand 4.
Das jeweilige RC-Glied ist direkt und insbesondere ohne weitere, zwischengeschaltete elektronische Komponente zum Bezugspotenzialknoten 5 gekoppelt. Vorzugsweise ist das jeweilige RC-Glied derart gewählt, dass die Zeitkostante τ = R · C im Millisekundenbereich liegt, wobei R den Nennwert des Widerstands 4 angibt und C die Kapazität des Kondensators 3. Vorzugsweile gilt τ ^ 1 ms, beispielsweise 0,9 ms oder 0,5 ms . Die Kondensatoren 3 weisen eine Kapazität C im Bereich zwischen InF und 40nF auf, wobei die Endpunkte des Bereichs jeweils inkludiert sind. Vorzugsweise liegt die Kapazität C des jeweiligen Kondensators 3 bei kleiner 20 nF,
beispielsweise bei 15 nF oder 10 nF. Mit höherer Kapazität C steigt dabei die Durchschaltzeit (die Reaktionszeit) des jeweiligen Gasabieiters 2. Die Ansprechstoßspannung sinkt. Die Widerstände 4 weisen einen Nennwert R im Bereich zwischen 1 kQ und 100 kQ auf, wobei die Endpunkte des Bereichs jeweils inkludiert sind. Vorzugsweise liegt der Nennwert R des jeweiligen Widerstands 4 bei kleiner 100 kQ, vorzugsweise kleiner 90kQ, beispielsweise bei 85 kQ oder 82 kQ. Je kleiner der Widerstandswert ist, desto länger dauert das Laden des
Kondensators 3 während des Stromimpulses. Die Durchschaltzeit steigt .
Als besonders vorteilhaft hat sich die Kondensator- Widerstands Kombination 10 nF und 82 kQ herausgestellt.
Durch den Einsatz des Widerstandes 4 kann die Anzahl der einzelnen Gasabieiter 2 in der Anordnung 1 erhöht werden und die Löscheigenschaften der Anordnung 1 verbessert werden, ohne dass die Ansprechspannung zu hoch wird.
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - beliebig miteinander kombiniert werden . Bezugs zeichenliste
1 , 1 λ Anordnung
2,2λ Überspannungsabieiter / Gasabieiter 3,3λ Kondensator
4 Widerstand
5,5λ Neutralleiter / Bezugspotentialknoten
6,6λ Phase / erster Potenzialknoten
7,7λ Potentialknoten

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Ableiten von Überspannungen aufweisend eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von gasgefüllten
Überspannungsableitern (2) zwischen einem ersten
Potenzialknoten (6) und einem Bezugspotenzialknoten (5), wobei von wenigstens einem Potenzialknoten (7) zwischen den Überspannungsableitern (2) ein RC-Glied mit parallel
geschaltetem Widerstand (4) und Kondensator (3) zum
Bezugspotenzialknoten (5) gekoppelt ist.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei von einem Potenzialknoten (7) zwischen zwei
benachbarten Überspannungsableitern (2) jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand (4) und Kondensator (3) zum Bezugspotenzialknoten (5) gekoppelt ist.
3. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Anordnung (1) Gruppen von Überspannungsableitern (2) aufweist, und wobei von einem Potenzialknoten (7) zwischen den einzelnen Gruppen jeweils ein RC-Glied mit parallel geschaltetem Widerstand (4) und Kondensator (3) zum Bezugspotenzialknoten (5) gekoppelt.
4. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei jedem Überspannungsabieiter (2) ein RC-Glied zugeordnet ist .
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zeitkonstante τ des RC-Glieds weniger oder gleich 1 ms beträgt.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapazität C des Kondensators (3) größer oder gleich 1 nF und kleiner oder gleich 40 nF beträgt.
7. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nennwert des Widerstands (4) größer oder gleich 1 kQ und kleiner oder gleich 100 kQ beträgt.
8. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das jeweilige RC-Glied direkt zum Bezugspotenzialknoten (5) gekoppelt ist.
9. Verwendung einer Anordnung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche in einem elektronischen Gerät oder in einem elektrischen Netz.
EP16805384.1A 2016-01-29 2016-11-30 Anordnung zum ableiten von überspannungen Withdrawn EP3408903A1 (de)

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WO (1) WO2017129291A1 (de)

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