RU2574288C2 - Lightning-proof horn-gap arrester with deion chamber - Google Patents

Lightning-proof horn-gap arrester with deion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2574288C2
RU2574288C2 RU2013105147/07A RU2013105147A RU2574288C2 RU 2574288 C2 RU2574288 C2 RU 2574288C2 RU 2013105147/07 A RU2013105147/07 A RU 2013105147/07A RU 2013105147 A RU2013105147 A RU 2013105147A RU 2574288 C2 RU2574288 C2 RU 2574288C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric arc
spark gap
electrodes
deion chamber
current
Prior art date
Application number
RU2013105147/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013105147A (en
Inventor
Арнд ЭРХАРДТ
Штефани ШРАЙТЕР
Original Assignee
Ден+Зёне Гмбх+Ко. Кг
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102011051738.3A external-priority patent/DE102011051738B4/en
Application filed by Ден+Зёне Гмбх+Ко. Кг filed Critical Ден+Зёне Гмбх+Ко. Кг
Publication of RU2013105147A publication Critical patent/RU2013105147A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2574288C2 publication Critical patent/RU2574288C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: arrester comprises deion chamber (6) for arc-quenching inside the body (1) and facilities to control inner gas flow to regulate characteristics of electric arc occurring at load with pulse current and electric arc stipulated by the mains aftercurrent. Distance is maintained very low between opposite surfaces of the arrester electrodes in the area of ignition. There is only insignificant expansion of distance between them in direction of the arrester end, which prevents undesired movement of electric arc at pulse currents. Gas circulation is envisaged so that blast wave from the arc stipulated by pulse current of the lightening is reflected from deion chamber (6) and/or other obstacles thus preventing movement of electric arc. Gas flow passes through deion chamber (6) with time delay, then it is returned back to the area of ignition and brought to openings made in electrodes for flow guidance thus promoting arc movement at the mains atercurrents occurred in direction of deion chamber (6).
EFFECT: optimal limitation of the mains aftercurrent excluding entry of current pulses with high amplitude to the deion chamber thus increasing service life of the arrester.
13 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к молниезащитному роговому искровому разряднику с деионной камерой для гашения дуги в корпусе, в том числе и с незадувающей конструкцией, и средствами для регулировки отличающихся характеристик электрической дуги, возникающей при нагрузке импульсным током, с одной стороны, и электрической дуги, обусловленной током последействия сети, с другой стороны.The invention relates to a lightning protection horn spark gap with a deion chamber for extinguishing an arc in a housing, including with a non-blowing structure, and means for adjusting the differing characteristics of an electric arc arising from a pulsed current load, on the one hand, and an electric arc caused by the aftereffect current network, on the other hand.

Уровень техникиState of the art

Из патентного документа DE 4435968 C2 известен элемент защиты от перенапряжения для отвода переходных перенапряжений, основанный на роговом искровом разряднике. В нем каждый электрод рогового искрового разрядника имеет элемент для подключения и искровой рог, причем искровые рога электродов, расположенных на расстоянии друг от друга, образуют пробиваемый воздушный искровой промежуток. Кроме того, внутри корпуса элемента защиты от перенапряжения предусмотрено плоско-электродное гасительное устройство, имеющее несколько плоских гасительных электродов, которые расположены напротив концов электродов искрового разрядника, удаленных от элементов для подключения, на расстоянии от этих концов электродов.From the patent document DE 4435968 C2 a surge protection element for rejection of transient overvoltages based on a horn spark gap is known. In it, each electrode of the horn spark gap has an element for connection and a spark horn, and the spark horns of electrodes located at a distance from each other form a punctured air spark gap. In addition, inside the casing of the overvoltage protection element, a flat electrode damping device is provided having several flat damping electrodes that are located opposite the ends of the spark gap electrodes remote from the connection elements at a distance from these ends of the electrodes.

Известный искровой разрядник выполнен с задуванием дуги и поэтому требует обширных и дорогостоящих мер по его защите. Для реализации достаточного ограничения тока, а также для долговечности при сопротивлении появляющимся тепловым и механическим нагрузкам искровой разрядник по патентному документу DE 4435968 C2 имеет разделение электрической дуги, а именно разделение с использованием двух деионных камер, что также приводит к дополнительным издержкам.Known spark gap is made with blowing the arc and therefore requires extensive and costly measures to protect it. In order to realize sufficient current limitation, as well as durability when resisting the appearing thermal and mechanical loads, the spark gap of the patent document DE 4435968 C2 has an electric arc separation, namely separation using two deion chambers, which also leads to additional costs.

Для современных молниезащитных разрядников, монтируемых в секционных корпусах и используемых в области низкого напряжения, существует требование выполнять их капсулированными. Такие молниезащитные разрядники должны иметь высокую эффективность гашения тока последействия сети, а также высокую степень ограничения тока последействия сети.For modern lightning protection arresters mounted in sectional housings and used in the field of low voltage, there is a requirement to perform them encapsulated. Such lightning protection arresters must have a high efficiency of quenching the aftereffect current of the network, as well as a high degree of limiting the current of the aftereffect of the network.

В патентных документах EP 1535378 B1 или EP 0860918 B1 показаны молниезащитные искровые разрядники с деионными камерами для секционных встраиваемых устройств, которые выполнены задувающими, но в которых, однако, выходящие газы по меньшей мере частично деионизованы. Эти искровые разрядники не дают возможности функционального разделения между возникающими импульсными токами и потокам последействия сети.Patent documents EP 1535378 B1 or EP 0860918 B1 show lightning arresters with deion chambers for sectional built-in devices which are made by blowing, but in which, however, the exhaust gases are at least partially deionized. These spark gaps do not provide the possibility of functional separation between the emerging pulsed currents and the aftereffects of the network.

Вообще применение распространенного в области низких напряжений принципа ограничения тока последействия сети посредством деионных камер в молниеотводах проблематично. Эффективное ограничение тока последействия сети с применением деионных камер основано на быстром вхождении электрической дуги в соответствующую дугогасительную камеру. Время до поступления в дугогасительную камеру мало, если реализуются малое расстояние между местом зажигания и деионной камерой и высокая скорость движения электрической дуги. Однако скорость движения электрической дуги зависит от многих параметров, а именно, помимо прочего, от материала электродов, от аэродинамического сопротивления, от конструкции и от соответствующих сил, которые действуют на электрическую дугу.In general, the application of the principle of limiting the aftereffect current of a network through deion chambers in lightning rods, which is widespread in the field of low voltages, is problematic. An effective limitation of the aftereffect current of a network using deion chambers is based on the rapid entry of an electric arc into the corresponding arcing chamber. The time before entering the arcing chamber is short if a small distance between the place of ignition and the deion chamber and a high speed of movement of the electric arc are realized. However, the speed of movement of the electric arc depends on many parameters, namely, among other things, on the material of the electrodes, on the aerodynamic drag, on the design and on the corresponding forces that act on the electric arc.

Поскольку, когда целью является сильное ограничение тока последействия сети, мгновенное значение тока последействия сети должно быть всегда меньше величины подводимых импульсных токов, возникает противоречие, так как силы, поддерживающие движение электрической дуги, увеличиваются с увеличением электрического тока, в соответствии с правилом Лоренца.Since, when the goal is to severely limit the network aftereffect current, the instantaneous value of the network aftereffect current should always be less than the magnitude of the impulse currents supplied, a contradiction arises, since the forces supporting the movement of the electric arc increase with increasing electric current, in accordance with the Lorentz rule.

В известных роговых искровых разрядниках это приводит к тому, что при быстром поступлении электрической дуги тока последействия сети в дугогасительную камеру и при хорошем ограничении тока последействия сети в деионную камеру поступают также и наиболее продолжительные импульсные токи, и, таким образом, также и обладающие высокой энергией импульсные токи молний. Значит, используемая деионная камера должна быть рассчитана термически и динамически на подводимые импульсные токи.In well-known horn spark arresters, this leads to the fact that, when the electric arc of the after-effects of the network quickly enters the arcing chamber and with a good limitation of the after-effects of the network, the longest pulsed currents also enter the deion chamber, and, thus, also have high energy pulse currents of lightning. This means that the deion chamber used must be designed thermally and dynamically for supplied pulsed currents.

Напряжение электрической дуги и вместе с ним преобразование мощности в соответствующем роговом искровом разряднике существенно повышается при разделении дуги на несколько частичных электрических дуг, так как при подводимых импульсных токах не происходит ограничения тока. Поэтому нагрузка на все части разрядника существенно увеличивается. Это особенно критично для капсулированных устройств, так как преобразование мощности происходит полностью в пределах разрядника. В противоположность им разрядники с задуванием дуги отдают до 90% оборота преобразуемой мощности в окружающее пространство.The voltage of the electric arc and with it the power conversion in the corresponding horn spark gap increases significantly when the arc is divided into several partial electric arcs, since no current limitation occurs when the pulsed currents are supplied. Therefore, the load on all parts of the spark gap increases significantly. This is especially critical for encapsulated devices, since power conversion takes place completely within the arrester. In contrast, arrester arresters give up to 90% of the converted power in the surrounding space.

Альтернативой необходимости противостоять этой сильной нагрузке внутри разрядника является временная задержка поступления электрической дуги в камеру путем увеличения интервалов или расстояний. В результате этого предотвращается поступление электрической дуги импульсного тока в камеру электрической дуги, однако получающееся при этом ограничение тока последействия сети неприемлемо. Относительно этого можно сослаться на патентный документ DE 2419731 B2.An alternative to having to withstand this heavy load inside the arrester is to temporarily delay the entry of an electric arc into the chamber by increasing the intervals or distances. As a result of this, the electric arc of the pulse current is prevented from entering the chamber of the electric arc, however, the resulting limitation of the aftereffect current of the network is unacceptable. Regarding this, reference can be made to patent document DE 2419731 B2.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Из вышеизложенного следует задача изобретения - создать усовершенствованный молниезащитный роговой искровой разрядник с деионной камерой, который, с одной стороны, имеет оптимальное ограничение тока последействия сети и, с другой стороны, позволяет избегать поступления в деионную камеру подводимых импульсных токов с высокой амплитудой, что обеспечивает высокий срок службы и износоустойчивость.From the foregoing, the objective of the invention is to create an improved lightning protection horn spark gap with a deion chamber, which, on the one hand, has an optimal limitation of the aftereffect current of the network and, on the other hand, avoids the input of high-amplitude pulsed currents into the deion chamber, which ensures high service life and wear resistance.

Решение задачи изобретения достигается благодаря комбинации признаков технического решения по пункту 1, причем зависимые пункты формулы изобретения представляют по меньшей мере целесообразные варианты осуществления и усовершенствования изобретения.The solution of the problem of the invention is achieved through a combination of features of a technical solution according to paragraph 1, wherein the dependent claims represent at least expedient embodiments and improvements of the invention.

В молниезащитном роговом искровом разряднике согласно изобретению, в том числе и с незадувающей конструкцией, вызывается различное поведение электрической дуги при токах последействия сети и при импульсных токах. В результате этого достигается экономически целесообразная и компактная конструкция деионной камеры, а также расходящихся электродов, сокращается тепловая и механическая нагрузка на разрядник, становится возможным уменьшение затрат на предотвращение явлений задувания, а также достигается повышение срока службы. Реализуется также простое, недорогое и компактное приспособление для зажигания в форме пускового электрода.In a lightning-proof horn spark gap according to the invention, including with a non-blowing design, different behavior of the electric arc is caused at the aftereffect currents and at pulsed currents. As a result of this, an economically feasible and compact design of the deion chamber, as well as diverging electrodes, is achieved, the thermal and mechanical load on the spark gap is reduced, it becomes possible to reduce the cost of preventing blowing phenomena, and also increase the service life. It also implements a simple, inexpensive and compact device for ignition in the form of a starting electrode.

При помощи решения согласно изобретению удается сокращать нагрузку на деионную камеру, создаваемую вследствие подводимых импульсных токов молний, вплоть до полного ее исключения. В первом варианте исполнения изобретения при незадувающей, т.е. капсулированной конструкции рогового искрового разрядника электрическая дуга импульсного тока как бы фиксируется внутри области зажигания расходящихся электродов вследствие особой формы области зажигания и целенаправленного управления отражениями волн давления в пределах искрового разрядника, в то время как электрическая дуга тока последействия сети за значительно более короткий промежуток времени поступает в дуговую камеру и ограничивается.Using the solution according to the invention, it is possible to reduce the load on the deion chamber created due to the supplied pulsed lightning currents, up to its complete elimination. In a first embodiment of the invention with non-blowing, i.e. In the encapsulated design of the horn spark gap, an electric arc of a pulsed current is fixed inside the ignition region of diverging electrodes due to the special shape of the ignition region and the targeted control of pressure wave reflections within the spark gap, while the electric arc of the aftereffect of the network for a significantly shorter period of time enters arc chamber and limited.

Идея согласно изобретению исходит из молниезащитного рогового искрового разрядника с деионной камерой для гашения дуги в корпусе с незадувающей конструкцией и управлением внутренним потоком газа для регулировки отличающихся характеристик электрической дуги, возникающей при нагрузке импульсным током, с одной стороны, и электрической дуги, обусловленной током последействия сети, с другой стороны.The idea according to the invention comes from a lightning protection horn spark gap with a deion chamber for extinguishing an arc in a housing with a non-blowing structure and controlling the internal gas flow to regulate the different characteristics of the electric arc arising from the load by the pulse current, on the one hand, and the electric arc due to the aftereffect of the network , on the other hand.

Для этого расстояние между противоположными поверхностями электродов рогового искрового разрядника в области зажигания поддерживается очень малым, чтобы предотвращать нежелательное перемещение электрической дуги при импульсных токах молний. Кроме того, противоположные поверхности электродов в области зажигания проходят по существу параллельно друг другу или имеют только очень незначительное расширение расстояния между ними в направлении конца рогового искрового разрядника. В результате этих геометрических мер в области зажигания действие сил на электрическую дугу импульсного тока минимизируется. В дополнение к этому ударные волны, производимые электрической дугой, которая возникает при разряде импульсного тока молнии в области зажигания искрового разрядника, образуют определенные отражения на препятствиях, с которыми поток встречается перед деионной камерой, на ней или также за ней. Силовое воздействие отраженной ударной волны или ударных волн используется для дальнейшего сокращения или компенсации тех сил электрического тока, которые могли бы вызывать нежелательное смещение электрической дуги импульсного тока молнии в направлении деионной камеры. Эффективность этих отражений для фиксации электрической дуги ограничивается, в частности, импульсными токами, обусловленными молнией, и ограничена также по времени. При применяемых мерах интенсивность и продолжительность действия эффективных сил фронта отражения зависит от величины, продолжительности и энергетического содержания импульсного тока, обусловленного молнией, таким образом, что это заставляет, в частности, критичные высокоэнергетические импульсные токи молний очень эффективно фиксироваться в месте зажигания дуги.To this end, the distance between the opposite surfaces of the electrodes of the horn spark gap in the ignition region is kept very small in order to prevent undesired movement of the electric arc with pulsed lightning currents. In addition, opposite surfaces of the electrodes in the ignition region extend substantially parallel to each other or have only a very slight extension of the distance between them towards the end of the horn spark gap. As a result of these geometric measures in the field of ignition, the effect of forces on the electric arc of the pulsed current is minimized. In addition to this, shock waves produced by an electric arc, which occurs during the discharge of a pulsed lightning current in the ignition region of a spark gap, form certain reflections on obstacles with which the stream meets in front of the deion chamber, on it or also behind it. The force impact of the reflected shock wave or shock waves is used to further reduce or compensate for the electric current forces that could cause an undesirable displacement of the electric arc of the pulsed lightning current in the direction of the deion chamber. The effectiveness of these reflections for fixing the electric arc is limited, in particular, by pulsed currents due to lightning, and is also limited in time. With the measures used, the intensity and duration of the effective forces of the reflection front depends on the magnitude, duration and energy content of the pulsed current caused by lightning, so that this makes, in particular, the critical high-energy pulsed lightning currents very effectively fixed in the place of ignition of the arc.

Применение мер, разъясненных выше, возможно также в полностью капсулированном роговом искровом разряднике с деионной камерой для ограничения тока электрической дуги, обусловленной током последействия, без дрейфа импульсного тока молнии в деионную камеру, вызванного внутренней циркуляцией газа, которая способствует также и подвижности тока последействия. Проходящий сквозь деионную камеру поток газа, в таком искровом разряднике идущий с временной задержкой, по меньшей мере частично возвращается к области движения электрической дуги искрового разрядника при помощи отклоняющих средств.The application of the measures explained above is also possible in a fully encapsulated horn spark gap with a deion chamber to limit the electric arc current due to the aftereffect current without drift of the pulsed lightning current into the deion chamber caused by internal gas circulation, which also contributes to the mobility of the aftereffect current. The gas flow passing through the deion chamber, in such a spark arrester coming with a time delay, at least partially returns to the area of motion of the electric arc of the spark arrester by means of deflecting means.

Как уже представлено, возможно расположение в области зажигания пускового электрода.As already presented, an arrangement in the ignition region of the starting electrode is possible.

Пусковой электрод включает в себя электропроводный элемент, который окружен искровым промежутком поверхностного разряда или имеет соседние с ним искровые промежутки поверхностного разряда из изолирующего либо полупроводящего материала.The starting electrode includes an electrically conductive element that is surrounded by a spark gap of the surface discharge or has adjacent spark gaps of the surface discharge of an insulating or semiconducting material.

Пусковой электрод вставлен либо в одном из двух электродов в области зажигания, либо между обоими электродами рогового искрового разрядника, причем предпочтительно расположен в нижней части области зажигания.The start electrode is inserted either in one of the two electrodes in the ignition region or between the two electrodes of the horn spark gap, and is preferably located in the lower part of the ignition region.

Искровые промежутки поверхностного разряда могут выполняться асимметричными или располагаться асимметрично.Spark gaps in the surface discharge can be asymmetric or asymmetrical.

Решение согласно изобретению позволяет достигать минимизации сил, возникающих вследствие амплитуды электрического тока, до уровня импульсного тока молнии благодаря специальному оформлению области зажигания и использованию отражения ударных волн внутри молниеотвода.The solution according to the invention allows to minimize the forces arising due to the amplitude of the electric current to the level of the pulsed lightning current due to the special design of the ignition region and the use of reflection of shock waves inside the lightning rod.

Электрическая дуга импульсного тока в начале своего возникновения стремится к диффузной форме. Эта форма благоприятствует существованию нескольких оснований электрической дуги и еще не сильно сфокусированной дуги. В результате слишком сильного сужения электрической дуги или ее охлаждения смежными элементами, такими как антифрикционные элементы стенок корпуса, керамические пластины и т.п., на начальной стадии электрической дуги повышается преобразование мощности в плазме, и электрическая дуга быстрее переходит в состояние термической плазмы. В этом состоянии сжатие электрической дуги выражено значительно сильнее, и электрическая дуга больше подвержена действующим на нее силам, которые способствуют нежелательному смещению во время нагрузки подаваемыми импульсными токами молнии.An electric arc of a pulsed current at the beginning of its appearance tends to a diffuse form. This form favors the existence of several bases of the electric arc and not yet very focused arc. As a result of too narrowing of the electric arc or its cooling by adjacent elements, such as anti-friction elements of the casing walls, ceramic plates, etc., at the initial stage of the electric arc, the power conversion in the plasma increases, and the electric arc quickly transfers to the state of thermal plasma. In this state, the compression of the electric arc is much more pronounced, and the electric arc is more susceptible to the forces acting on it, which contribute to undesirable displacement during the load by the pulsed lightning currents.

Вышеназванному эффекту противодействуют путем уменьшения расстояния между электродами в области зажигания до значений менее 1,2 мм, предпочтительно 0,8 мм. Сверх того, активные поверхности электродов в пределах области зажигания расположены приблизительно на таком же расстоянии. Это приблизительно одинаковое расстояние имеет место, в частности, в области выше места зажигания в направлении движения электрической дуги. Благодаря незначительному начальному расширению, т.е. благодаря минимальному изменению расстояния между расходящимися электродами, предотвращается или ограничивается "выбегание" электрической дуги. Степень начального расширения расстояния между расходящимися электродами должна составлять максимально 50%.The above effect is counteracted by reducing the distance between the electrodes in the ignition region to values less than 1.2 mm, preferably 0.8 mm. Moreover, the active surfaces of the electrodes within the ignition region are located at approximately the same distance. This approximately equal distance takes place, in particular, in the region above the ignition point in the direction of movement of the electric arc. Due to slight initial expansion, i.e. due to the minimal change in the distance between the diverging electrodes, the "run-out" of the electric arc is prevented or limited. The degree of initial expansion of the distance between diverging electrodes should be a maximum of 50%.

Ширина активной поверхности электродов при предпочтительном варианте исполнения составляет по меньшей мере 2 мм. При импульсных токах до 50 кА предпочтительна и достаточна активная ширина электрода от 2 мм до 6 мм.The width of the active surface of the electrodes in the preferred embodiment is at least 2 mm. For pulsed currents up to 50 kA, an active electrode width of 2 mm to 6 mm is preferable and sufficient.

Было установлено, что необходимо реализовать плотность тока менее 2 кА/мм2, предпочтительно 1 кА/мм2, по отношению к амплитуде подведенного импульсного тока в нормальных атмосферных условиях, чтобы конструктивно предотвращать отшнуровывание электрической дуги в области ее начала.It has been found that it is necessary to realize a current density of less than 2 kA / mm 2 , preferably 1 kA / mm 2 , with respect to the amplitude of the supplied pulsed current under normal atmospheric conditions, in order to constructively prevent the arcing from unraveling in the region of its beginning.

Достаточно большая поверхность электродов, незначительное отшнуровывание и незначительная длина электрической дуги позволяют уменьшить - в частности, в фазе дуги перед достижением теплового равновесия - действие сил, которое приводит к нежелательному перемещению электрической дуги в деионные камеры. Таким образом, тепловая постоянная времени электрической дуги в воздухе может составлять примерно 10 мкс до 100 мкс.The sufficiently large surface of the electrodes, insignificant tearing and insignificant length of the electric arc make it possible to reduce, in particular, in the phase of the arc before reaching thermal equilibrium, the action of forces, which leads to undesirable movement of the electric arc into deion chambers. Thus, the thermal time constant of an electric arc in air can be about 10 μs to 100 μs.

Поскольку при помощи упомянутых мер невозможно бесконечно задерживать сжатие электрической дуги, обусловленной импульсным током, самое позднее на участке заднего фронта импульса молнии после достижения теплового равновесия электрическая дуга сожмется и подвергнется повышенному силовому воздействию. В этой критической фазе согласно изобретению подействует отражение ударной волны, создаваемое представленной описанной конструкцией препятствий на пути потока циркуляции газа.Since with the help of the mentioned measures it is impossible to infinitely delay the compression of the electric arc caused by the pulse current, at the latest in the region of the trailing edge of the lightning pulse after reaching thermal equilibrium, the electric arc will be compressed and subjected to increased force. In this critical phase according to the invention, the shock wave reflection generated by the described construction of the obstacles in the flow path of the gas circulation will act.

Наряду с сокращением воздействия сил электрического тока в конструкции с расходящимися электродами для электрической дуги импульсного тока, в представленном разряднике с внутренней циркуляцией газа поперечное сечение потока и сопротивление потоку формируются таким образом, что отражение ударной волны, произведенной самим импульсным током, противодействует движению электрической дуги.Along with reducing the impact of electric current forces in a design with diverging electrodes for an electric arc of a pulsed current, in the presented spark gap with internal gas circulation, the flow cross section and flow resistance are formed in such a way that the reflection of the shock wave produced by the pulsed current itself counteracts the movement of the electric arc.

Для этого в качестве фронта отражения может служить повышение сопротивления потоку в зоне впуска деионной камеры, но также и сопротивление потоку при выпуске воздуха из деионной камеры.To this end, an increase in resistance to flow in the inlet zone of the deion chamber can serve as a reflection front, but also resistance to flow when air is released from the deion chamber.

Чтобы оптимизировать воздействие отражения давления, нужно учитывать скорость распространения ударной волны в соответствующей среде. При этом первая отраженная ударная волна не обязательно должна встречать электрическую дугу до достижения "собственного времени выдержки", зависящего помимо прочего от материала и составляющего несколько десятков микросекунд. Считается, что временных промежутков, значительно больших, чем 100 мкс, или превышающих время половинного уменьшения амплитуды на участке заднего фронта импульса, нужно избегать.In order to optimize the effect of pressure reflection, the propagation velocity of the shock wave in the corresponding medium must be taken into account. In this case, the first reflected shock wave does not have to meet an electric arc before reaching the "own exposure time", which depends, among other things, on the material and amounts to several tens of microseconds. It is believed that time gaps significantly larger than 100 μs, or exceeding the time of half amplitude reduction in the section of the trailing edge of the pulse, should be avoided.

Вследствие геометрических характеристик искрового промежутка в области зажигания разрядника на электрическую дугу импульсного тока молнии действуют, как уже разъяснялось, только минимальные силы, которые могли бы вызывать движение дуги в направлении деионной камеры. Отражения, создаваемые препятствием или препятствиями на пути потока, приводят к ударным волнам, которые достигают электрической дуги импульсного тока молнии самое позднее после "собственного времени выдержки" и по возможности действуют также до достижения времени половинного уменьшения амплитуды на участке заднего фронта токового импульса, а также в достаточной степени компенсируют силы, приводящие в движение электрическую дугу, своим противоположно направленным силовым воздействием. Для достижения этой цели намеренно создаются ударные волны отражения от одного или нескольких препятствий, расположенных последовательно на пути потока. Посредством этих мер создаются отраженные волны давления разной продолжительности или частоты, и их распределенные по времени отдельные силы или также наложение этих сил используются в течение критического периода.Due to the geometric characteristics of the spark gap in the ignition region of the spark gap, only the minimal forces that could cause the arc to move in the direction of the deion chamber act on the electric arc of the pulsed lightning current. Reflections created by an obstruction or obstructions in the flow path lead to shock waves that reach the electric arc of the lightning impulse current at the latest after the "own exposure time" and, if possible, also act until the time reaches half the decrease in amplitude in the region of the trailing edge of the current pulse, as well as sufficiently compensate for the forces driving the electric arc with their oppositely directed force. To achieve this goal, shock waves of reflection from one or more obstacles arranged in series on the flow path are intentionally created. Through these measures, reflected pressure waves of different durations or frequencies are created, and their individual forces distributed over time or also the superposition of these forces are used during the critical period.

Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials

Ниже изобретение более подробно разъясняется на основе варианта осуществления, а также с привлечением фигур чертежей.Below the invention is explained in more detail on the basis of a variant implementation, as well as with the involvement of the figures of the drawings.

Показаны:Showing:

фиг.1a - принципиальное изображение молниезащитного рогового искрового разрядника согласно изобретению, с изображением конструкции расходящихся электродов и принципиальной схемой деионной камеры;figa is a schematic illustration of a lightning protection horn spark gap according to the invention, with a design of diverging electrodes and a circuit diagram of a deion chamber;

фиг.1b - детальное изображение области зажигания электродов рогового искрового разрядника;fig.1b is a detailed image of the ignition region of the electrodes of the horn spark gap;

фиг.2 - вид сбоку согласно изображению на фиг.1a с показанным направлением течения газа назад к отверстиям для потока в электродах рогового искрового разрядника;figure 2 is a side view according to the image in figure la with the shown direction of gas flow back to the holes for the flow in the electrodes of the horn spark gap;

фиг.3 - совмещение графиков электрического тока и напряжения обычного закрытого рогового искрового разрядника с деионной камерой при импульсе E и нагрузке F от токов последействия сети;figure 3 - the combination of the graphs of electric current and voltage of a conventional closed horn spark gap with a deion chamber with a pulse E and load F from the currents of the aftereffect of the network;

фиг.4 - изображение, аналогичное представленному на фиг.3, однако, с характеристиками электрического тока и напряжения рогового искрового разрядника согласно изобретению;Fig. 4 is a view similar to that shown in Fig. 3, however, with the characteristics of the electric current and voltage of the horn spark gap according to the invention;

фиг.5 - изображение области зажигания рогового искрового разрядника с пусковым электродом, который встроен в один из электродов искрового рога разрядника, иfigure 5 - image of the ignition region of the horn spark gap with a starting electrode, which is built into one of the electrodes of the spark horn of the spark gap, and

фиг.6 - изображение области зажигания в конструкции молниезащитного рогового искрового разрядника согласно изобретению с пусковым электродом между обоими слегка расходящимися основными электродами.6 is a depiction of the ignition region in the design of a lightning protection horn spark gap according to the invention with a starting electrode between the two slightly diverging main electrodes.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На основании фиг.1a понятен принципиальный вариант исполнения конструкции молниезащитного рогового искрового разрядника согласно изобретению.On the basis of figa, a fundamental embodiment of the design of a lightning protection horn spark gap according to the invention is understood.

При этом устройство искрового разрядника смонтировано в секционном корпусе 1 и имеет две соединительные клеммы 2.In this case, the spark gap device is mounted in a sectional housing 1 and has two connecting terminals 2.

Искровой разрядник имеет два незначительно расходящихся электрода 3 и 4 с выемками 5 для циркуляции газа и обтекания электрической дуги тока последействия.The spark gap has two slightly diverging electrodes 3 and 4 with recesses 5 for gas circulation and flow around the electric arc of the aftereffect current.

Между сильно расходящимися участками электродов 3 и 4 в их конечной области находится деионная камера 6 с отверстиями для циркуляции газа.Between strongly divergent sections of the electrodes 3 and 4 in their final region is a deion chamber 6 with openings for gas circulation.

Участок движения электрической дуги между областью зажигания (см. детальное изображение согласно фиг.1b) и деионной камерой 6 ограничивается по сторонам изолирующими пластинами (см. фиг.2, поз.8).The section of movement of the electric arc between the ignition region (see the detailed image according to Fig.1b) and the deion chamber 6 is limited to the sides by insulating plates (see Fig.2, pos.8).

Деионная камера 6 предпочтительно имеет выпуски воздуха из отдельных участков деионной камеры, расположенные попеременно на разных сторонах. Эти отверстия размещены как на боковых сторонах, так и на торцевой стороне деионной камеры 6.The deion chamber 6 preferably has air outlets from separate portions of the deion chamber located alternately on different sides. These holes are placed both on the sides and on the end side of the deion chamber 6.

В области движения дуги искрового разрядника газы отводятся через упомянутые боковые выемки 5 в электродах 3 и 4. При этом эти боковые отверстия для потока или выемки 5 находятся выше области, в которой электрическая дуга стагнирует во время нагрузки импульсным электрическим током молнии (см. фиг.1b).In the area of movement of the arc of the spark gap, gases are removed through the aforementioned side recesses 5 in the electrodes 3 and 4. Moreover, these side openings for the flow or recess 5 are located above the region in which the electric arc stagnates during the load with a pulsed electric lightning current (see Fig. 1b).

Для целенаправленного разделения устремляющихся назад газов по отдельным выемкам или отверстиям 5 для потока с целью лучшего поддержания движения электрической дуги при токе последействия сети вытекающее из деионной камеры количество газа разделяется сплиттером 7 на несколько отдельных потоков газа.For the purposeful separation of backward-flowing gases in separate recesses or openings 5 for flow, in order to better maintain the movement of the electric arc at the aftereffect current, the amount of gas flowing from the deion chamber is divided by splitter 7 into several separate gas streams.

Кроме того, этот сплиттер 7 предотвращает непосредственное течение газа из деионной камеры 6 в боковые выемки 5, вследствие чего даже при очень сильных нагрузках электрической дуги еще нагретые и/или ионизированные газы не возвращаются в область движения. Кроме того, предотвращается подвод продуктов сгорания или соответствующих твердых частиц.In addition, this splitter 7 prevents the direct flow of gas from the deion chamber 6 to the side recesses 5, as a result of which, even with very strong loads of the electric arc, still heated and / or ionized gases do not return to the region of motion. In addition, the supply of combustion products or associated particulate matter is prevented.

Сплиттер 7 выполняется, например, в форме маленькой разделительной стенки, расположенной под углом, и находится в области уменьшения давления газа, т.е. в области, в которую попадают газы из области движения и из камеры электрической дуги. Сплиттер 7 служит в этой области в качестве разделительной или отклоняющей стенки для газов, которые подводятся из камеры электрической дуги еще с высокой температурой и которые снова подводятся к области движения электрической дуги через пазы в электродах с двух сторон. Относительно прямой сфокусированный поток газа из камеры электрической дуги наталкивается на сплиттер и разделяется на два потока с более длинными путями, - помимо прочего для снижения температуры и для распределения в виде диффузного потока, - которые оба попадают в отверстия подвода газа в области электродов. Таким образом, еще нагретый газ разделяется на два потока с двух сторон, охлаждается и дополнительно предотвращает попадание свободных проводящих частиц в область электродов. Имеющиеся сплиттеры способствуют равномерному распределению охлажденного газа между всеми отверстиями для обратного потока в области движения электрической дуги. Это равномерное разделение имеет большое значение для оптимального поддержания характеристик движения электрической дуги тока последействия. Например, при использовании только одного отверстия рециркуляции относительно тонкая электрическая дуга электрического тока последействия легко могла бы остаться без воздействия целенаправленной внутренней циркуляции газа, поддерживающего движение. Это привело бы контрпродуктивным образом к слишком продолжительному прохождению электрической дуги от места зажигания до камеры электрической дуги или даже к застою электрической дуги, вследствие чего был бы возможен отказ искрового разрядника. Таким образом, сплиттер поддерживает первоначальную основную функцию капсулирования рогового искрового разрядника, а именно целенаправленную внутреннюю циркуляцию газа для обеспечения характеристики движения электрической дуги тока последействия и тем самым для ограничения и погашения тока последействия.The splitter 7 is, for example, in the form of a small dividing wall, located at an angle, and is located in the region of decreasing gas pressure, i.e. in the area into which gases from the area of motion and from the chamber of the electric arc. The splitter 7 serves in this area as a dividing or deflecting wall for gases that are supplied from the electric arc chamber with a still high temperature and which are again brought to the area of electric arc movement through the grooves in the electrodes on both sides. A relatively direct focused gas stream from the electric arc chamber encounters a splitter and splits into two streams with longer paths - among other things, to lower the temperature and to distribute in the form of a diffuse stream - both of which enter the gas supply openings in the area of the electrodes. Thus, the still heated gas is divided into two streams from two sides, is cooled and further prevents free conductive particles from entering the electrode region. Existing splitters contribute to an even distribution of chilled gas between all openings for the reverse flow in the area of movement of the electric arc. This uniform separation is of great importance for optimally maintaining the characteristics of the electric arc movement of the aftereffect current. For example, when using only one recirculation hole, a relatively thin electric arc of the aftereffect current could easily remain without the effect of targeted internal circulation of the gas that supports the movement. This would lead in a counterproductive way to the passage of the electric arc for too long from the ignition point to the chamber of the electric arc or even to the stagnation of the electric arc, as a result of which the spark gap could fail. Thus, the splitter supports the initial main function of encapsulation of the horn spark gap, namely, targeted internal circulation of the gas to ensure the characteristics of the electric arc movement of the aftereffect current and thereby to limit and suppress the aftereffect current.

Поперечное сечение выемок 5 в электродах выбрано очень незначительным по сравнению с выпускными отверстиями деионной камеры 6 и составляет в примере осуществления не менее 10% от поперечного сечения отверстия выпусков воздуха.The cross section of the recesses 5 in the electrodes is selected to be very insignificant in comparison with the outlet openings of the deion chamber 6 and in the embodiment is at least 10% of the cross section of the opening of the air outlets.

На фиг.1b детально показана область зажигания электрической дуги, которая образуется между электродами 3 и 4 ниже выемок 5 для циркуляции газа.Figure 1b shows in detail the ignition region of the electric arc, which is formed between the electrodes 3 and 4 below the recesses 5 for gas circulation.

Зажигание электрической дуги может происходить активно или пассивно.Arc ignition can occur actively or passively.

При этом электрическая дуга возникает между обоими электродами 3 и 4 в области A.In this case, an electric arc arises between both electrodes 3 and 4 in region A.

Расстояние между электродами в области A при варианте осуществления - от 0,8 мм до 1,2 мм.The distance between the electrodes in region A in the embodiment is from 0.8 mm to 1.2 mm.

Поверхность, на которой остается электрическая дуга во время нагрузки электрическим импульсным током молнии, проходит самое большее до области B. Максимальное расширение расстояния между расходящимися электродами по отношению к области A на месте B составляет 50%.The surface on which the electric arc remains during loading by an electric pulse current of lightning passes at most to region B. The maximum expansion of the distance between diverging electrodes with respect to region A at location B is 50%.

Результирующая поверхность электродов между областями A и B соответствует в минимальном случае той поверхности, которая получается как частное от деления максимальной амплитуды подведенного электрического импульсного тока на предпочтительное значение плотности тока 1 кА/мм2.The resulting surface of the electrodes between regions A and B corresponds in the minimum case to that surface which is obtained as the quotient of dividing the maximum amplitude of the supplied electric pulse current by the preferred current density of 1 kA / mm 2 .

На фиг.2 показано поперечное сечение деионной камеры, а также размещение предпочтительных областей отражения.Figure 2 shows a cross section of a deion chamber, as well as the arrangement of preferred reflection areas.

Здесь также в свою очередь надо исходить из секционного монтажного корпуса 1 с искровым промежутком и видимым электродом 4, а также боковыми выемками 5 для циркуляции газа между деионной камерой 6 и областью движения электрической дуги.Here, in turn, it is also necessary to proceed from the sectional mounting case 1 with a spark gap and a visible electrode 4, as well as side recesses 5 for circulating gas between the deion chamber 6 and the region of motion of the electric arc.

Область движения электрической дуги ограничивается изолирующими защитными пластинами 8.The area of movement of the electric arc is limited by insulating protective plates 8.

Электрическая дуга 9 тока последействия сети проходит вдоль расходящихся электродов 3, 4 до области C впуска деионной камеры 6 и после этого разделяется на отдельные участки камеры. Деионная камера 6 имеет на боковых сторонах и на торцевой стороне выпускные отверстия (изображены стрелками), с помощью которых удаляют воздух из областей между отдельными плоскими гасительными электродами с V-образным вырезом деионной камеры. Отдельные плоские гасительные электроды с V-образными вырезами внутри деионной камеры 6 представлены пунктиром.An electric arc 9 of the aftereffect current of the network passes along diverging electrodes 3, 4 to the inlet region C of the deion chamber 6 and then is divided into separate sections of the chamber. The deion chamber 6 has outlet openings (shown by arrows) on the sides and on the end side, with which air is removed from the regions between the individual flat damping electrodes with a V-neck of the deion chamber. Separate flat quenching electrodes with V-shaped cutouts inside the deion chamber 6 are represented by a dotted line.

На торцевой стороне деионной камеры выпуск воздуха разделяется также в направлении оси камеры, изоляционной перемычкой 10.On the front side of the deion chamber, the air outlet is also divided in the direction of the axis of the chamber, by an insulating jumper 10.

На аэродинамическое сопротивление в области C впуска деионной камеры 6, наряду с выбором расстояния между отдельными плоскими электродами, формой V-образного выреза и расстоянием от первого отдельного плоского гасителя деионной камеры до соответствующих электродов или направляющих пластин 3, 4, влияют также следующие меры.The aerodynamic drag in the inlet region C of the deion chamber 6, along with the choice of the distance between the individual flat electrodes, the shape of the V-shaped cut-out and the distance from the first individual flat damper of the deion chamber to the corresponding electrodes or guide plates 3, 4, is also affected by the following measures.

V-образные вырезы деионной камеры дополнительно могут забиваться изоляцией.V-shaped cutouts of the deion chamber can additionally become clogged with insulation.

В боковых изоляционных пластинах 8 области движения электрической дуги ниже деионной камеры 6 могут располагаться дополнительные сужения в качестве препятствий для потока.In the lateral insulating plates 8, the areas of electric arc movement below the deion chamber 6 may contain additional restrictions as obstacles to the flow.

Количество, размер и форма выпускных отверстий могут влиять на аэродинамическое сопротивление в области D выпуска воздуха деионной камеры 6 и задавать его.The number, size and shape of the exhaust openings can affect and define the aerodynamic drag in the air discharge region D of the deion chamber 6.

Описанная возможность располагать препятствие для потока ниже деионной камеры служит для создания фронта отражения вблизи области фиксации электрической дуги импульсного тока молнии. Одновременно благодаря этой мере происходит ускорение поступления электрической дуги тока последействия в деионную камеру. Упомянутое клиновидное сужение, расположенное с обеих сторон в области движения электрической дуги, может использоваться очень гибко для управления аэродинамическим сопротивлением путем варьирования клиновидной формы вплоть до массивного клина и соответственно остаточной ширины канала.The described possibility of placing an obstacle to the flow below the deion chamber serves to create a reflection front near the region of fixation of the electric arc of the pulsed lightning current. At the same time, due to this measure, the acceleration of the electric arc of the aftereffect current into the deion chamber occurs. Mentioned wedge-shaped narrowing, located on both sides in the area of movement of the electric arc, can be used very flexibly to control aerodynamic drag by varying the wedge shape up to a massive wedge and, accordingly, the residual width of the channel.

Однако возможно также изменение аэродинамического сопротивления за счет объема и геометрии каналов возвратного потока рядом с деионной камерой 6 и над ней. В принципе для содействия фиксации электрической дуги импульсного тока в непосредственной близости от области зажигания (см. фиг.1b) электродов 3, 4 подходят отражения ударной волны как в диапазоне впуска C, так и в области выпуска D воздуха. Решающими для выбора наиболее благоприятной области отражения являются, в соответствии с формой исполнения искрового разрядника, требования в отношении предельной допускаемой импульсной нагрузки и гасящей способности при электрическом токе последействия сети.However, it is also possible to change the aerodynamic drag due to the volume and geometry of the channels of the return flow near the deion chamber 6 and above it. In principle, in order to facilitate the fixation of the electric arc of the pulsed current in the immediate vicinity of the ignition region (see Fig. 1b) of the electrodes 3, 4, shock wave reflections are suitable both in the inlet range C and in the air outlet region D. Decisive for the choice of the most favorable reflection area are, in accordance with the form of execution of the spark gap, the requirements with respect to the maximum permissible impulse load and damping capacity with the electric current of the aftereffect of the network.

Представленные согласно изобретению меры вызывают надежную фиксацию импульсных токов молнии с временем выдержки порядка нескольких миллисекунд в области зажигания между участком A и участком B искрового разрядника.Presented according to the invention, the measures cause reliable fixation of pulsed lightning currents with a holding time of the order of several milliseconds in the ignition region between section A and section B of the spark gap.

При ожидаемом токе последействия сети, например, 50 кА поступление в деионную камеру 6 и ее ограничение, напротив, происходит в течение максимум одной миллисекунды. При этом мгновенное значение токов последействия ограничивается немногими кА. Эффективность мер согласно изобретению прослеживается посредством сравнения изображений по фиг.3 и 4.With the expected current of the aftereffect of the network, for example, 50 kA, entry into the deion chamber 6 and its limitation, on the contrary, occurs within a maximum of one millisecond. In this case, the instantaneous value of the aftereffect currents is limited to a few kA. The effectiveness of the measures according to the invention is traced by comparing the images of FIGS. 3 and 4.

На фиг.3 показано совмещение характеристик электрического тока (внизу) и напряжения (вверху) в обычном закрытом роговом искровом разряднике с деионной камерой при импульсе (E) и нагрузке токами последействия сети (F).Figure 3 shows the combination of the characteristics of the electric current (bottom) and voltage (top) in a conventional closed horn spark gap with a deion chamber with a pulse (E) and the load with currents of the aftereffect of the network (F).

Видно, что при импульсном токе вследствие высокой крутизны графика электрического тока и высокой амплитуды электрическая дуга поступает в деионную камеру очень скоро. Энергетическая нагрузка деионной камеры за счет подведенного импульсного тока, который практически не может быть ограничен при поступлении в камеру, очень высока. Детали всего искрового разрядника чрезвычайно сильно нагружаются в результате воздействия давления и тепловой нагрузки. Оборот энергии в деионной камере при 25 кА 10/350 мкс находится в пределах до 7 кДж.It can be seen that with pulsed current, due to the high steepness of the graph of the electric current and high amplitude, the electric arc enters the deion chamber very soon. The energy load of the deion chamber due to the supplied pulsed current, which can hardly be limited when it enters the chamber, is very high. The parts of the entire spark gap are extremely stressed due to pressure and heat load. The energy turnover in the deion chamber at 25 kA 10/350 μs is in the range up to 7 kJ.

За счет реализованного ограничения тока последействия сети удельная энергия при ожидаемом электрическом токе последействия сети 25 кА составляет только 2 кА2с. При нагрузке импульсным током 25 кА 10/350 мкс это значение составляет, напротив, примерно в 100 раз больше. Однако при исполнении искрового разрядника согласно изобретению имеется возможность рассчитывать параметры деталей камеры для электрической дуги или всего искрового разрядника на значительно более низкую энергетическую нагрузку. Материал, подвергаемый сильным энергетическим нагрузкам, и соответственно дорогой, требуется исключительно в области зажигания рогового искрового разрядника между участками A и B.Due to the implemented limitation of the aftereffect current, the specific energy at the expected electric aftereffect current of the 25 kA network is only 2 kA 2 s. When loaded with a pulse current of 25 kA 10/350 μs, this value, on the contrary, is approximately 100 times greater. However, when executing the spark gap according to the invention, it is possible to calculate the parameters of the chamber parts for the electric arc or the entire spark gap for a significantly lower energy load. Material subjected to strong energy loads, and therefore expensive, is required exclusively in the ignition region of the horn spark gap between sections A and B.

На фиг.4. показана характеристика закрытого рогового искрового разрядника согласно изобретению. Изменение напряжения электрической дуги и ограничение тока при нагрузке током последействия сети (F) соответствуют тем же характеристикам (F) с фиг.3. При нагрузке импульсным электрическим током (E) электрическая дуга, согласно изобретению, фиксируется в области зажигания обоих электродов, так что тепловая и динамичная нагрузка всего искрового разрядника сокращается до малой доли нагрузки искрового разрядника, соответствующей графику на фиг.3, вследствие значительно меньшего напряжения электрической дуги.In figure 4. a characteristic of a closed horn spark gap according to the invention is shown. Changing the voltage of the electric arc and limiting the current under load by the current of the aftereffect of the network (F) correspond to the same characteristics (F) of FIG. 3. When loaded with a pulsed electric current (E), the electric arc according to the invention is fixed in the ignition region of both electrodes, so that the thermal and dynamic load of the entire spark gap is reduced to a small fraction of the load of the spark gap, corresponding to the graph in Fig. 3, due to a significantly lower voltage arcs.

При варианте исполнения искрового разрядника согласно изобретению оборот энергии при импульсной нагрузке с 25 кА в форме импульса 10/350 мкс сокращается по меньшей мере десятикратно по сравнению с искровым разрядником без соответствующего функционального разделения в отношении тока последействия сети и импульсного тока молнии.In the embodiment of the spark gap according to the invention, the energy turnover at a pulse load of 25 kA in the form of a pulse of 10/350 μs is reduced by at least ten times compared with the spark gap without the corresponding functional separation with respect to the after-current of the network and the pulsed lightning current.

Благодаря исполнению искрового разрядника, возможно, незадувающего, согласно изобретению имеется возможность резко сокращать оборот энергии, который вследствие капсулирования нагружает все детали искрового разрядника на 100%. В результате этого в свою очередь становится возможным сокращение конструктивных размеров, и это уменьшает конструктивные затраты. В конце концов, находят применение более простые и соответственно менее дорогие материалы.Due to the performance of the spark gap, possibly non-blowing, according to the invention it is possible to drastically reduce the energy turnover, which, due to encapsulation, loads all the details of the spark gap by 100%. As a result of this, in turn, it becomes possible to reduce the structural dimensions, and this reduces the structural costs. In the end, simpler and therefore less expensive materials find application.

В дальнейшем варианте исполнения оформление области зажигания производится с использованием пускового электрода.In a further embodiment, the ignition region is formed using a starting electrode.

При этом возможно обращение к исполнению в форме воздушного искрового разрядника в соответствии с фиг.5 и/или в форме искрового промежутка поверхностного разряда в соответствии с фиг.6.In this case, it is possible to resort to execution in the form of an air spark gap in accordance with Fig. 5 and / or in the form of a spark gap of a surface discharge in accordance with Fig. 6.

На фиг.5 показан вариант исполнения с пусковым электродом 11 в области зажигания. Пусковой электрод 11 и искровой промежуток 12 поверхностного разряда проводятся сквозь выемку внутри одного из двух основных электродов 3, 4 или на его поверхности. Этот вариант подходит, в частности, для исполнения искрового промежутка между обоими основными электродами 3, 4 без искрового промежутка для поверхностного разряда.Figure 5 shows an embodiment with a starting electrode 11 in the ignition region. The starting electrode 11 and the spark gap 12 of the surface discharge are conducted through a recess inside one of the two main electrodes 3, 4 or on its surface. This option is suitable, in particular, for the execution of the spark gap between the two main electrodes 3, 4 without a spark gap for surface discharge.

Кроме того, показанное устройство зажигания по фиг.5 очень хорошо защищено термически и механически благодаря жаростойкому материалу соответствующего основного электрода и таким образом особенно долговечно. Это является особенным преимуществом представленного варианта исполнения рогового искрового разрядника, так как фиксация электрической дуги импульсного тока в области зажигания более сильно нагружает также пусковой электрод. К тому же в представленном варианте расположения пускового электрода особенно просто реализуется необходимый для показанных вариантов исполнения малый интервал между двумя основными электродами 3, 4 при очень хороших значениях сопротивления изоляции.In addition, the ignition device shown in FIG. 5 is very thermally and mechanically protected due to the heat-resistant material of the corresponding main electrode and is thus particularly durable. This is a particular advantage of the presented embodiment of the horn spark gap, since the fixation of the electric arc of the pulse current in the ignition region loads the starting electrode more heavily. Moreover, in the presented embodiment, the location of the starting electrode is especially simple to realize the small interval necessary for the shown embodiments between the two main electrodes 3, 4 with very good insulation resistance values.

В качестве альтернативы расположению пускового электрода 11 между обоими расходящимися основными электродами представляется допустимым также боковое расположение пускового электрода.As an alternative to the arrangement of the trigger electrode 11 between the two diverging main electrodes, the lateral arrangement of the trigger electrode is also acceptable.

Согласно фиг.6 пусковой электрод 11 находится между обоими основными электродами 3 и 4. При этом пусковой электрод 11 расположен внутри двух искровых промежутков 13, 14 поверхностного разряда. При предпочтительном асимметричном оформлении искровых промежутков 13, 14 поверхностного разряда возможен также выбор более высокого, в вертикальном направлении, расположения искрового промежутка 14 поверхностного разряда и/или выполнение его более толстым. В результате этого также повышается сопротивление изоляции. Исполнение одного или обоих искровых промежутков поверхностного разряда в форме воздушных промежутков также в рамках изобретения.According to Fig.6, the starting electrode 11 is located between the two main electrodes 3 and 4. In this case, the starting electrode 11 is located inside the two spark gaps 13, 14 of the surface discharge. With the preferred asymmetric design of the spark gaps 13, 14 of the surface discharge, it is also possible to select a higher, in the vertical direction, location of the spark gap 14 of the surface discharge and / or make it thicker. As a result of this, insulation resistance also increases. The execution of one or both of the spark gaps of the surface discharge in the form of air gaps is also within the scope of the invention.

Искровые промежутки 12, 13 поверхностного разряда, которые пробиваются при зажигании искрового разрядника, могут быть выполнены в соответствии с уровнем техники как чисто изоляционные промежутки или же в виде сочетания изоляционного промежутка, имеющего пренебрежимо малое напряжение пробоя, с продолжением из электротехнического материала, который пробивается электрической дугой.Spark gaps 12, 13 of the surface discharge, which are pierced by ignition of the spark gap, can be made in accordance with the prior art as purely insulating gaps or as a combination of an insulating gap having a negligible breakdown voltage, with a continuation of the electrical material that is punched by electrical an arc.

В случае чистого изоляционного промежутка применением импульсного трансформатора обеспечивается повышенное напряжение зажигания. При варианте исполнения с электропроводным материалом в качестве вспомогательного элемента для пробоя в принципе требуется только переключатель напряжения.In the case of a clean insulation gap, the use of a pulse transformer provides increased ignition voltage. In the embodiment with an electrically conductive material as an auxiliary element for breakdown, in principle, only a voltage switch is required.

В представленных вариантах с триггером принимается, что по причине небольших расстояний между обоими основными электродами 3, 4 при необходимости выбирается очень короткое время задержки зажигания искрового разрядника в целом, вследствие чего энергетическая нагрузка и соответственно также конструктивные размеры также очень незначительны. Кроме того, малое расстояние между основными электродами обеспечивает, например, при отказе пусковой схемы функционирование пассивного разрядника при уровне защиты максимум 4 кВ.In the presented variants with a trigger, it is assumed that due to the small distances between both main electrodes 3, 4, if necessary, a very short ignition delay time of the spark gap as a whole is selected, as a result of which the energy load and, accordingly, also the structural dimensions are also very small. In addition, the small distance between the main electrodes provides, for example, in case of a failure of the starting circuit, the operation of a passive arrester with a protection level of maximum 4 kV.

В варианте исполнения изобретения с электропроводным материалом, служащим в качестве вспомогательного элемента для пробоя, в принципе требуется только переключатель напряжения и/или элемент, ограничивающий электрический ток, такой как резистор, варистор, позистор или аналогичный.In an embodiment of the invention with an electrically conductive material serving as an auxiliary element for breakdown, in principle, only a voltage switch and / or an element limiting an electric current, such as a resistor, varistor, posistor or the like, are required.

Claims (13)

1. Молниезащитный роговой искровой разрядник с деионной камерой для гашения дуги в корпусе и средствами для регулировки отличающихся характеристик электрической дуги, возникающей при нагрузке импульсным током, с одной стороны, и электрической дуги, обусловленной током последействия сети, с другой стороны, в котором обеспечено поддержание малого расстояния между противоположными поверхностями электродов рогового искрового разрядника в области зажигания, при этом противоположные поверхности электродов в области зажигания имеют незначительное расширение расстояния между ними в направлении конца рогового искрового разрядника, причем в электродах предусмотрены отверстия для потока, при этом данный молниезащитный роговой искровой разрядник незадувающей конструкции обеспечивает возможность циркуляции газа таким образом, что ударная волна, которую производит обусловленная импульсным током молнии электрическая дуга, отражается от деионной камеры и/или от препятствий на пути потока и противодействует движению электрической дуги, а также таким образом, что поток газа, который проходит сквозь деионную камеру, по меньшей мере частично отводится назад к области зажигания при помощи отклоняющих средств и приводится к имеющимся в электродах отверстиям для потока, чтобы способствовать движению электрической дуги при токах последействия сети в направлении деионной камеры, причем для этой цели отверстия для потока выполнены, в направлении деионной камеры, над областью зажигания и над областью, в которой электрическая дуга стагнирует во время нагрузки импульсным электрическим током молнии.1. A lightning-proof horn spark gap with a deion chamber for extinguishing an arc in a housing and means for adjusting the different characteristics of an electric arc arising from a pulsed current load, on the one hand, and an electric arc caused by the aftereffect current of the network, on the other hand, in which a small distance between opposite surfaces of the electrodes of the horn spark gap in the ignition region, while the opposite electrode surfaces in the ignition region have a substantial expansion of the distance between them in the direction of the end of the horn spark gap, and there are openings for flow in the electrodes, while this lightning-proof horn spark gap of a non-blowing structure allows gas to circulate in such a way that the shock wave produced by the electric arc caused by the pulsed lightning current is reflected from the deion chamber and / or from obstacles in the flow path and counteracts the movement of the electric arc, and also in such a way that the gas flow, which passes through the deion chamber, is at least partially retracted back to the ignition region by means of deflecting means and is brought to the flow openings in the electrodes in order to facilitate the movement of the electric arc at the aftereffect currents of the network in the direction of the deion chamber, and for this purpose, the flow openings made, in the direction of the deion chamber, over the ignition region and over the region in which the electric arc stagnates during the load with a pulsed electric current of lightning. 2. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между противоположными поверхностями электродов в области зажигания составляет менее 1,5 мм, предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 мм до 0,8 мм.2. The arrester according to claim 1, characterized in that the distance between the opposite surfaces of the electrodes in the ignition region is less than 1.5 mm, preferably in the range from 0.5 mm to 0.8 mm. 3. Разрядник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что максимальное расширение расстояния между противоположными поверхностями электродов в области зажигания составляет 50%.3. The arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the maximum expansion of the distance between opposite surfaces of the electrodes in the ignition region is 50%. 4. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что ширина поверхностей электродов в области зажигания составляет по существу от 2 мм до 6 мм.4. The arrester according to claim 1, characterized in that the width of the surfaces of the electrodes in the ignition region is essentially from 2 mm to 6 mm. 5. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что устройство смонтировано в секционном корпусе, причем корпус имеет отверстия в форме щелей или прорезей для выравнивания давления.5. The spark gap according to claim 1, characterized in that the device is mounted in a sectional housing, the housing having holes in the form of slots or slots for equalizing the pressure. 6. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что участок движения электрической дуги ограничен по сторонам изолирующими пластинами, закрывающими электроды по бокам, причем пластины проходят от области зажигания до деионной камеры.6. The spark gap according to claim 1, characterized in that the electric arc motion section is bounded laterally by insulating plates covering the electrodes on the sides, the plates extending from the ignition region to the deion chamber. 7. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что площадь сечения отверстий для потока в электродах существенно меньше, чем общая площадь отверстий для выхода потока деионной камеры.7. The spark gap according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the holes for the flow in the electrodes is substantially smaller than the total area of the openings for the exit of the flow of the deion chamber. 8. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что деионная камера имеет множество отдельных плоских гасителей, расположенных на расстоянии друг от друга, каждый из которых имеет V-образный вырез, проем которого направлен к роговому искровому промежутку, чтобы путем выбора расстояния между отдельными гасителями и/или их дополнительного заполнения устанавливать или регулировать аэродинамическое сопротивление в области впуска деионной камеры.8. The arrester according to claim 1, characterized in that the deion chamber has a plurality of individual flat absorbers located at a distance from each other, each of which has a V-shaped notch, the opening of which is directed towards the horn spark gap, so that by choosing the distance between the individual dampers and / or their additional filling to establish or regulate aerodynamic drag in the inlet region of the deion chamber. 9. Разрядник по п. 8, отличающийся тем, что деионная камера имеет отверстия для выхода воздуха, количество, размер и форма которых выбраны из условия регулировки или задания аэродинамического сопротивления в области впуска деионной камеры.9. The arrester according to claim 8, characterized in that the deion chamber has openings for air outlet, the quantity, size and shape of which are selected from the conditions for adjusting or defining aerodynamic drag in the inlet region of the deion chamber. 10. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что в области зажигания расположен пусковой электрод.10. The arrester according to claim 1, characterized in that a starting electrode is located in the ignition area. 11. Разрядник по п. 10, отличающийся тем, что пусковой электрод включает в себя электропроводный элемент, который окружен искровым промежутком поверхностного разряда или рядом с которым имеются искровые промежутки поверхностного разряда.11. The arrester according to claim 10, characterized in that the starting electrode includes an electrically conductive element that is surrounded by a spark gap of the surface discharge or near which there are spark gaps of the surface discharge. 12. Разрядник по п. 10 или 11, отличающийся тем, что пусковой электрод встроен в один из двух электродов в области зажигания или расположен между двумя электродами рогового искрового разрядника.12. The spark gap according to claim 10 or 11, characterized in that the starting electrode is integrated in one of the two electrodes in the ignition region or is located between the two electrodes of the horn spark gap. 13. Разрядник по п. 11, отличающийся тем, что искровые промежутки поверхностного разряда выполнены асимметричными или асимметрично расположены. 13. The spark gap according to claim 11, characterized in that the spark gaps of the surface discharge are asymmetric or asymmetrically arranged.
RU2013105147/07A 2010-08-04 2011-07-14 Lightning-proof horn-gap arrester with deion chamber RU2574288C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010033293.3 2010-08-04
DE102010033293 2010-08-04
DE102011051738.3 2011-07-11
DE102011051738.3A DE102011051738B4 (en) 2010-08-04 2011-07-11 Horn spark gap lightning arrester with deion chamber
PCT/EP2011/062041 WO2012016804A1 (en) 2010-08-04 2011-07-14 Horn spark gap lightning arrestor with a deion chamber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013105147A RU2013105147A (en) 2014-09-10
RU2574288C2 true RU2574288C2 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714927C2 (en) * 2015-07-20 2020-02-21 Дзотуп С.Р.Л. Improved disconnector and surge arrester including such disconnector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE131548C (en) *
DE4435968C2 (en) * 1994-10-07 1996-09-12 Phoenix Contact Gmbh & Co Surge protection element
EP0920098A2 (en) * 1994-10-07 1999-06-02 PHOENIX CONTACT GmbH & Co. Overvoltage protection element
RU2360807C2 (en) * 2007-08-06 2009-07-10 Государственное научное учреждение "Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства" (ВНИПТИМЭСХ) Device for performance of service works

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE131548C (en) *
DE4435968C2 (en) * 1994-10-07 1996-09-12 Phoenix Contact Gmbh & Co Surge protection element
EP0920098A2 (en) * 1994-10-07 1999-06-02 PHOENIX CONTACT GmbH & Co. Overvoltage protection element
RU2360807C2 (en) * 2007-08-06 2009-07-10 Государственное научное учреждение "Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства" (ВНИПТИМЭСХ) Device for performance of service works

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714927C2 (en) * 2015-07-20 2020-02-21 Дзотуп С.Р.Л. Improved disconnector and surge arrester including such disconnector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9083153B2 (en) Horn spark gap lightning arrestor with a deion chamber
RU2380807C2 (en) Discharger of overvoltage protection with two divergent electrodes and spark gap between them
MX2011007722A (en) Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester.
US7564668B2 (en) Overvoltage protection means
US8618435B2 (en) Ablative plasma gun
US20220084772A1 (en) Overvoltage protection arrangement with a horn spark gap, located in a housing, with a chamber for arc quenching
US9019680B2 (en) Horn spark gap with a deion chamber
RU2574288C2 (en) Lightning-proof horn-gap arrester with deion chamber
US3259780A (en) Electric gap device using porous material in the arc chamber
KR101427021B1 (en) Spark gap
US3320482A (en) Lightning arrester for high energy switching surges
AU2003224593B2 (en) Device and method for triggering a spark gap
US20080037191A1 (en) Overvoltage Protection Device with Improved Interrupting Capacity
US3513354A (en) Lightning arrester with high surge energy absorbing capability
CN110999001B (en) Surge arrester and method for dimensioning an arc channel thereof
US10411439B2 (en) Surge arrester
JP2022515695A (en) Arrangement for igniting the spark gap
Hüttner et al. Basic problems and solution of the encapsulation of a low-voltage spark gap with arc splitter chamber
JP5020054B2 (en) Low power protector
US20240162689A1 (en) Lightning-protection spark gap
RU2553450C1 (en) Device and method for fast closing circuit of electric circuit and use of this device
CN111082319B (en) Protective device for discharge current with transverse discharge direction
Volkov et al. MV multi channel closing switch for water storages
Ehrhardt et al. New deion chamber for encapsulated switchgear
RU198701U1 (en) PULSE OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE