[0001] Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit zwei divergierenden Elektroden
und einer zwischen den Elektroden wirkenden Funkenstrecke, einem Gehäuse, einer am
Elektrodenfußpunkt wirksamen Gleithilfe für den Lichtbogen sowie Mitteln zur magnetischen
Beblasung des Lichtbogens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solch ein Überspannungsableiter
ist z. B. aus
GB-A-957 359 bekannt.
[0002] In Niederspannungsnetzen werden zum Schutz vor Überspannungen zwischen zwei aktiven
Leitern in vielen Fällen Überspannungsableiter auf der Basis von selbstlöschenden
Funkenstrecken eingesetzt. Diese Funkenstrecken dienen auch zum Schutz bei direktem
Blitzeinschlag und müssen daher über ein hohes Stoßstrom-Ableitvermögen verfügen.
Zudem besteht die Forderung nach einer hohen Anlagenverfügbarkeit, d.h. auch bei Überspannung,
selbst bei Blitzeinwirkung, soll eine ungestörte Spannungsversorgung über das Netz
erfolgen. Dies erfordert von den Überspannungsableitern ein möglichst hohes Folgestrom-Löschvermögen
und zudem eine effektive Folgestrombegrenzung, damit das Auslösen der Überstrom-Schutzelemente
des Netzes vermieden werden kann. Aufgrund der immer kompakteren Bauweise der Installationsumgebung
der Überspannungsschutzableiter wird neben einer installationsgerechten Bauweise von
modernen Geräten auch die Vermeidung des Freisetzens von ionisierten Gasen in die
Umgebung beim Ansprechen gefordert.
[0003] Die Vermeidung der Abgabe von ionisierten Gasen an die Umgebung führt zu einem dramatisch
höheren Leistungsumsatz in der Funkenstrecke. Bei ausblasenden Funkenstrecken werden
zum Teil über 90% der umgesetzten Energie in Form von heißem Gas an die Umgebung abgegeben.
Die erwünschte Folgestrom-Begrenzung und die damit verbundene hohe Lichtbogenspannung
erfordert ebenfalls einen höheren Energieumsatz in der Funkenstrecke. Dieser gegenüber
bisherigen Überspannungsableitern deutlich höhere Leistungsumsatz erfordert sowohl
aufwendige Konstruktionen als auch leistungsfähigere bzw. abbrandfestere und kostenintensive
Materialien. Durch die mit dem Energieeintrag verbundene Alterung aller eingesetzten
Teile wird zudem die Realisierung der Hauptaufgaben des Ableiters, nämlich einerseits
bei Überspannung eine reproduzierbare Ansprechspannung aufrechtzuerhalten und andererseits
bei normalen Netzbedingungen eine hochisolierende Strecke zu bilden, erschwert.
[0004] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß bei Funkenstrecken mit divergierenden
Elektroden der Lichtbogen die Neigung besitzt, aufgrund seines Eigenmagnetfelds von
dem Ort seiner Entstehung wegzuwandern. Es ist ebenfalls bekannt, daß durch dieses
Wegwandern der sensible Zündbereich, welcher häufig eine Gleitstrecke aus Keramik
oder Polymeren oder Ähnlichem besitzt, zumindest über einen gewissen Zeitbereich vor
dem Leistungsumsatz, insbesondere durch den Folgestrom, geschützt werden kann. Eine
Reduzierung der Belastung bei Impulsströmen ist aufgrund von physikalisch bedingten
Verharrzeiten des Lichtbogens von bis zu mehreren 10µs nur schwer möglich. Neben dem
Effekt der Reduzierung der Belastung des Zündbereichs wird bei divergierenden Elektroden
häufig die Verlängerung des Lichtbogens zur Folgestromlöschung infolge der Erhöhung
der Lichtbogenspannung genutzt.
[0005] Derzeitig bekannte Überspannungsableiter mit divergierenden Elektroden und hohem
Blitzstoßstrom sowie hohem Folgestrom-Löschvermögen sind ausblasend ausgeführt.
Durch den Austritt von heißen ionisierten Gasen kann es bei derartigen Ableitern zu
einer Gefährdung von benachbarten Anlagen kommen. Beispielsweise sei bezüglich des
Standes der Technik auf die
EP 0 706 245 A2, die
DE 44 02 615 A1, die
DE 44 39 730 C2 und die
US-PS 2,608,599 verwiesen.
[0006] Um die Gefährdung der Umgebung durch das Ausblasen zu reduzieren, besitzen weitere
bekannte Überspannungsableiter der Hörnerstrecken-Bauart eine oder mehrere, der Lichtbogenkammer
nachgeschaltete Räume, in welchen die Temperatur des Gases vor dem Ausblasen aus dem
Ableiter abgekühlt wird. Derartige Lösungen sind beispielsweise in der
EP 0 860 918 A1 oder der
WO 2004/015830 offenbart. Die bekannten Maßnahmen bei diesen Ableitern ändern jedoch nicht das Prinzip
der ausblasenden Gestaltung und sind in der Lage, die bestehende Gefährdung nur zu
reduzieren, nicht aber gänzlich zu beseitigen. Insbesondere die Wirkung der Gasdruckwelle
kann durch die bekannten Maßnahmen nur bedingt verringert werden.
[0007] Stapelfunkenstrecken für den Mittelspannungsbereich, wie sie häufig in einer Reihenschaltung
eingesetzt werden, verfügen vereinzelt über Isoliersteg- bzw. auch Löschblechkammern,
sind aber nicht für Blitzströme hoher Amplitude und für heute übliche Hutschienenmontage
ausgelegt. Derartige Funkenstrecken werden im allgemeinen in einer Reihenschaltung
mit Varistoren eingesetzt, welche zu einem großen Anteil die Strombegrenzung übernehmen.
Die Bewegung des Lichtbogens wird bei vorbekannten Geräten mit in Reihe geschalteten
Blasspulen hoher Induktivität unterstützt. Neben diesen Blasspulen sind die Gehäuse
und insbesondere die Elektroden aus Materialien gefertigt, welche nennenswerte Blitzströme
nicht beherrschen können.
[0008] Für eine effektive Folgestrombegrenzung bei Funkenstrecken ist eine Lichtbogenspannung
im Bereich der Netzspannung notwendig. Bei bekannten ausblasenden Ableitern im Niederspannungsbereich
mit divergierenden Elektroden wird die benötigte Lichtbogenspannung mittels Löschblechanordnungen,
der Unterteilung des Lichtbogens in mehrere Teillichtbögen und der Verlängerung des
Lichtbogens erreicht. Neben dem Ausblasen der ionisierten Gase besitzen die bekannten
blitzstromtragfähigen Funkenstrecken noch weitere Nachteile. So muß der Lichtbogen
bis zum Einlaufen in die Löschblechkammer relativ weite Wege zurücklegen, wodurch
die Lichtbogenspannung zu Beginn des Folgestroms niedrig ist und somit der Folgestrom
nahezu unbeeinflußt ansteigen kann und die Folgestrombegrenzung in dieser Phase nur
geringe Werte erreicht. Der Strom erlangt somit hohe Augenblickswerte, deren Reduzierung
wiederum sehr aufwendig ist.
[0009] Das Einlaufen in eine hohe Anzahl von Löschblechen und eventuell auch die Aufteilung
in Teillichtbögen bewirkt trotz der relativ langen Laufzeit des Lichtbogens bis zum
Erreichen der Löschkammer eine nahezu sprungartige Erhöhung der Lichtbogenspannung.
Dies führt häufig zum Rückzünden des Folgestrom-Lichtbogens an thermisch stark belasteten
Bereichen, z.B. der Zündstelle des Lichtbogens, welcher auch den vorangegangenen Impulsstoßstrom
ausgesetzt war bzw. auch an konstruktiv bedingten Umlenkpunkten des Lichtbogenlaufwegs,
an welchen es häufig zu längerem Verharren des Lichtbogens kommt.
Diese Rückzündungen führen jedoch zum wiederholten Zusammenbrechen der Lichtbogenspannung
und somit zu längeren Lichtbogenzeiten und höheren Durchlaßintegralen.
[0010] Aufgrund der ausblasenden Gestaltung dieser bekannten Ableiter läuft der Lichtbogen
trotz mehrfacher Rückzündungen im allgemeinen wieder bis in die Löschkammer ein.
[0011] Das Funktionsprinzip dieser eintretenden Folgestromlöschung entspricht dabei weitestgehend
demjenigen von Niederspannungs-Leistungsschaltern. Niederspannungs-Leistungsschalter
mit vergleichbarer Baugröße und Netzfolgestrom-Löschvermögen weisen derzeit weitestgehend
freie Ausblasöffnungen auf. Gegenüber Funkenstrecken besitzen Schalter den Vorteil,
daß die Bewegung des Lichtbogens durch das Öffnen und die sofortige Verlängerung des
Lichtbogens zur Lichtbogenkammer gefördert wird. Die Beweglichkeit eines kurzen Lichtbogens,
wie er aufgrund der geringen Distanzen bei Funkenstrecken entsteht, ist hingegen eingeschränkt.
[0012] Des Weiteren besitzen Funkenstrecken den Nachteil, daß die Zündung mit einem hohen
Impulsstrom beginnen kann und somit schlagartig insbesondere bei einer gekapselten
Ausführung eine extrem hohe Druckbelastung entsteht, welche sehr stark den Beginn
und die Bewegung des Lichtbogens beeinflußt. Dieser erzeugte Druckaufbau ist jedoch
nicht nur schneller, sondern häufig auch deutlich höher als infolge der begrenzenden
Netzfolgeströme bei Schaltgeräten.
[0013] Zusammenfassend dominieren derzeit ausblasende Gestaltungsvarianten, um die bei einer
Kapselung dieser Geräte entstehenden Nachteile von vornherein zu umgehen. Eine Kapselung
führt grundsätzlich zu einer drastischen Reduzierung des Leistungsvermögens und der
Lebensdauer bis hin zum Totalausfall entsprechender Geräte.
[0014] Bei der Kapselung eines Ableiters, aber auch eines Leistungsschalters mit divergierenden
Elektroden ergeben sich unter anderem folgende Probleme.
[0015] Bei der Zündung des Lichtbogens erhöht sich der Druck in der Funkenstrecke. Dies
bewirkt eine Verlängerung der Verharrzeit des Lichtbogens und eine Reduzierung der
Geschwindigkeit dieses. Durch den schlagartigen Druckaufbau kommt es in gekapselten
Gehäusen zu Reflexionen von Druckwellen. Der Lichtbogen läuft gegen seine eigene Druckwelle
und die Dichte des zu verdrängenden Gases nimmt zu. Dies kann dazu führen, daß die
Kraft des Eigenmagnetfelds des Lichtbogens nicht mehr zur Bewegung des Lichtbogens
entlang der Elektroden ausreicht. Somit erfolgt das Einlaufen des Lichtbogens in die
Löschblechkammer sehr spät oder überhaupt nicht, wodurch eine rasche Folgestrombegrenzung
nicht mehr sichergestellt werden kann.
[0016] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten
Überspannungsableiter mit zwei divergierenden Elektroden und einer zwischen den Elektroden
wirkenden Funkenstrecke anzugeben, wobei der zu schaffende Ableiter gekapselt auszuführen
ist und neben einer Blitzstrom-Tragfähigkeit ein hohes Folgestrom-Lösch- und -begrenzungsvermögen
aufzuweisen hat.
[0017] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Überspannungsableiter gemäß
der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen beinhalten.
[0018] Demnach wird die Beweglichkeit des Lichtbogens unmittelbar nach dessen Zündung durch
eine Kombination von Maßnahmen zur Verstärkung des lichtbogenbedingten Eigenmagnetfelds
und einer gestaffelten Gaszirkulation des gekapselt ausgeführten Ableiters erhöht.
[0019] Hierfür wird mindestens eine der Elektroden zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung
mit einem ferromagnetischen Material hinterlegt. Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses,
die Elektroden mindestens teilweise umschließend, eine Lichtbogenkammer ausgebildet,
wobei die Kammerwände aus ferromagnetischen Material bestehen oder die Kammerwände
mit einem ferromagnetischen Material isoliert hinterlegt werden. Durch die vorstehende
Maßnahme ist der Zünd- und Laufbereich des Lichtbogens zwischen den Elektroden durch
das ferromagnetische Material im Wesentlichen U-förmig umschlossen.
[0020] Ergänzend wird das Laufverhalten an den divergierenden Elektroden durch eine gezielte
und gestaffelte Gaszirkulation in der Funkenstrecke verbessert, welche auch die Druckreflexion
reduziert und die Führung des Lichtbogens in einer spaltartigen Kammer unterstützt.
[0021] Auch kann das Einlaufen des Lichtbogens in die Strombegrenzungseinrichtung neben
den erwähnten Maßnahmen durch die Gestaltung des Lichtbogen-Einlaufbereichs verbessert
werden.
[0022] Konkret besitzen die Elektroden im Laufbereich des Lichtbogens Ausnehmungen, durch
welche ein Gasstrom zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung in das Innere der Lichtbogenkammer
gelangt.
[0023] Die Lichtbogenkammerwände weisen weitere Ausnehmungen auf, durch welche ein Gasstrom
zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung in das Innere der Lichtbogenkammer geführt
ist.
[0024] Ebenfalls zur gezielten Gaszuführung weisen die Elektroden im Fußpunktbereich jeweils
eine Bohrung oder dergleichen Öffnung auf. Die Bohrung oder die Öffnung steht mit
einer Nut, die innenseitig an den Elektroden vorhanden ist, in Verbindung, wobei über
die Bohrung und die Nut der Zündstelle des Lichtbogens Gas zur Entionisierung zuführbar
ist.
[0025] Der Lichtbogenkammer schließt sich erfindungsgemäß eine Deionkammer an, wobei die
Deionkammer einen zu den divergierenden Elektroden gerichteten Eintritt und mehrere,
seitliche, schlitzförmige Austrittsöffnungen aufweist.
[0026] Zwischen den seitlichen, schlitzförmigen Austrittsöffnungen der Deionkammer und den
Ausnehmungen in der Lichtbogenkammer sowie der Bohrung im Elektrodenfußpunkt sind
gasführende Kanäle vorgesehen.
[0027] In dem Kanal, welcher zur Bohrung im Elektrodenfußpunkt führt, sind Kühlkaskaden
vorgesehen oder es verläuft dieser Kanal zur Abkühlung des Gases mäanderförmig.
[0028] Das Gas, welches zur Bohrung im Elektrodenfußpunkt gelangt, kann mit Umgebungsluft
vermischt und dadurch ebenfalls gekühlt werden.
[0029] Zur Gasvermischung ist unterhalb des Elektrodenfußpunkts eine Mischkammer angeordnet,
welche eine oder mehrere, auch druckausgleichend zur Umgebung hin wirkende Bohrungen
kleinen Querschnitts aufweist.
[0030] Die Bohrungen im Elektrodenfußpunkt reichen in die Mischkammer hinein oder besitzen
eine entsprechende Verbindung zu dieser.
[0031] Im Bereich des Elektrodenfußpunkts kann weiterhin ein Magnet zur Förderung der Bewegung
des Lichtbogens angeordnet werden.
[0032] Die vorerwähnten gasführenden Kanäle sind gegeneinander isoliert und separat geführt,
um eine gezielte Strömungsrückführung und Zirkulation zum Zündbereich und zum Laufbereich
des Lichtbogens zu gewährleisten.
[0033] Zur definierten Einstellung der Gasströmung können die Kanäle bestimmte, vorgegebene
Querschnittsflächen aufweisen.
[0034] Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zur Unterstützung und Verstärkung
des Magnetfelds bei Folgeströmen eine Blasspule vorgesehen sein, welche einen Nebenschluß
zu einer der Elektroden bildet, wobei in Lichtbogen-Laufrichtung vor dem Anschlußpunkt
der Spule die betreffende Elektrode einen hochohmigen Abschnitt oder eine Isolationsstrecke
aufweist.
[0035] Damit die Verharrzeit des Lichtbogens gering ist und die Lichtbogenfußpunktbildung
sowie die Lichtbogenbewegung beschleunigt werden können, wird erfindungsgemäß die
Wirkung des Eigenmagnetfelds schon nahe dem Zündbereich des Lichtbogens erhöht.
[0036] Dies kann durch eine möglichst weite Stromschleife der stromführenden Kontakte bis
zur Zündstelle erfolgen. Durch den Einsatz von zusätzlichen Magnetfeldern durch Blasspulen
oder Magnete oder aber auch durch eine Hinterlegung bzw. U-förmige Ummantelung der
Elektroden mit Eisen oder anderen ferromagnetischen Stoffen ist eine weitere Verstärkung
des gewünschten Effekts möglich.
[0037] Die vorgeschlagene Maßnahme der Hinterlegung der Elektroden mit ferromagnetischem
Material zur Unterstützung der Bogenbewegung ist sowohl einfach realisierbar als auch
kostengünstig umzusetzen. Diese Materialien können hierbei elektrisch leitfähig mit
den divergierenden Elektroden verbunden sein. Zweckmäßig ist jedoch eine isolierte
Anordnung. Dies erhöht insbesondere das Magnetfeld am Fußpunkt des Lichtbogens, also
unmittelbar an den Elektroden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, ferromagnetische Materialien in die Elektroden aus abbrandfestem Material
unmittelbar hinter oder neben der Lichtbogenlauffläche zu integrieren. Wird das ferromagnetische
Material direkt neben der bevorzugten Lichtbogenlauffläche integriert, kann das Material
zur Vermeidung von negativen Verschleißerscheinungen mit einem Isolator abgedeckt
werden. Die Beweglichkeit des Lichtbogenfußpunkts kann auch durch die Hinterlegung
bzw. Integration von Dauermagneten in einer oder in beiden Elektroden ergänzt bzw.
erhöht werden.
[0038] Untersuchungen haben gezeigt, daß eine noch höhere Lichtbogen-Beweglichkeit dadurch
erzielt wird, wenn auch die Lichtbogensäule einem die Bewegung unterstützenden Magnetfeld
ausgesetzt wird. Dies ist z.B. durch die vorgeschlagene U-förmige Ummantelung einer
der Elektroden und des gesamten Entladungsbereichs zwischen beiden divergierenden
Elektroden realisierbar. Die durch den Lichtbogen im ferromagnetischen Material erzeugten
Feldlinien schließen sich durch den Lichtbogen zwischen den Elektroden und erzeugen
somit eine gezielte Kraftwirkung auf diesen. Hier ist es zweckmäßig, wenn die eine
Elektrode ohne U-förmige Ummantelung keine ferromagnetische Hinterlegung bzw. Einlagen
besitzt, da sich ansonsten die Feldlinien über diesem Material schließen wodurch die
Wirkung auf die Lichtbogensäule reduziert ist. Das U-förmige Umschließen der Elektrode
kann die Hinterlegung mit ferromagnetischem Material ersetzen bzw. ergänzen.
[0039] Ebenfalls ausgestaltend kann das ferromagnetische Material aus konstruktiven Gründen
auch unterbrochen sein oder aus der Hinterlegung der einen Elektrode und zwei Platten
bzw. einer L-Form und einer Platte neben den divergierenden Elektroden gebildet werden.
[0040] Die Verharrzeit des Lichtbogens kann darüber hinaus durch die Wahl des Elektrodenmaterials
zweckmäßig beeinflußt werden. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden
jeweils aus verschiedenen Materialien bzw. aus Legierungen oder Sintermaterialien
bestehen.
Weiterhin positiv wirken sich Inhomogenitäten der Oberfläche aus. Diese können auch
materialbedingt sein. Mikroskopische oder aber auch makroskopische Strukturen, welche
parallel zur Laufrichtung des Lichtbogens liegen, sind besonders vorteilhaft. Die
durch diese Maßnahmen bewirkte höhere Feldemission fördert eine sprunghafte Bewegung
der Lichtbogenfußpunkte, wodurch die Wanderungsgeschwindigkeit erhöht werden kann.
[0041] Auch kann die Fußpunktwanderung an den Laufschienen durch Profilgestaltung unterstützt
werden, wobei sich insbesondere Kanten in Laufrichtung positiv auswirken. Des Weiteren
können die Laufschienen aus in Laufrichtung geschichteten gleichen oder aber auch
unterschiedlichen Materialien bestehen, wodurch das zur Laufrichtung seitliche Wandern
reduziert wird. Das Laufschienenmaterial kann hoch- und niederschmelzende Komponenten
enthalten oder aus diesen zusammengesetzt werden, so daß in Bewegungsrichtung Kanten
oder Spitzen entstehen, zu denen die Lichtbogenfußpunkte bevorzugt springen, wodurch
die Lichtbogengeschwindigkeit steigt und die Verharrzeiten reduziert werden. Denkbar
sind hier Fasermetalle, Schichtmetalle oder entsprechende Laminate.
[0042] Die vorstehend erläuterten Maßnahmen senken die Neigung des Lichtbogens zum Verharren
und fördern die Anfangsbewegung desselben. Nach der Startphase soll der Lichtbogen
möglichst schnell verlängert und der Löschkammer zugeführt werden. Der kontinuierlichen
Bewegung wirken nun aber der erhöhte Druck und die reflektierten Druckwellen in dem
gekapselten Ableiter entgegen.
[0043] Um eine effektive Strombegrenzung bei gekapselten Funkenstrecken mit divergierenden
Elektroden zu erreichen, wird vorgeschlagen, den Lichtbogen innerhalb einer möglichst
kurzen Zeitspanne in eine Lichtbogenkammer zu führen, in welcher die Lichtbogenspannung
so stark erhöht wird, daß der Momentanwert der Netzspannung erreicht bzw. überschritten
wird.
[0044] Als Lichtbogenkammer sind prinzipiell alle aus den Niederspannungs-Leistungsschaltern
her bekannten Systeme einsetzbar. Dazu gehören unter anderem Isolierstegkammern, Löschblechkammern,
Deionkammern, Mäanderkammern und deren Kombinationen. Die Wirkungsweise dieser Kammern
beruht auf der Verlängerung, der Kühlung und zum Teil der Aufteilung des Lichtbogens.
[0045] Erfindungsgemäß wird nun neben der Unterstützung des Laufverhaltens des Lichtbogens
durch die erläuterten Magnetfelder das Einlaufen in das Hindernis Lichtbogenkammer
bzw. Deionkammer erzwungen.
[0046] Grundvoraussetzung für eine effektive Wirkung ist jedoch eine effiziente Gaszirkulation
und -abkühlung, welche die Bewegung des Lichtbogens zur und in die Lichtbogenkammer
unterstützt.
[0047] Hierzu werden erfindungsgemäße konstruktive Maßnahmen umgesetzt, welche die Gaszirkulation
in mehreren Kreisen mit verschiedenen Funktionen erlaubt.
[0048] Sowohl die Gasausströmung aus der Lichtbogenkammer als auch die Gasrückführung in
die Lichtbogenkammer erfolgt über mindestens zwei Kanäle.
[0049] Die Rückführung und Abkühlung der heißen Gase wird bevorzugt seitlich neben der Lichtbogenkammer
vorgenommen. Die Rückführung der abgekühlten Gase erfolgt zu einem geringen Teil unmittelbar
im Zündbereich des Lichtbogens zwischen den divergierenden Elektroden und deren Fußpunkt
und dient der Deionisation in diesem Bereich.
[0050] Damit die Gefahr des Wiederzündens durch noch heiße Gase reduziert wird, durchläuft
die geringe Gasmenge, welche in diesen Bereich zugeführt wird, einen zusätzlichen
Bereich zur intensiven Abkühlung. In diesem Bereich wird das Gas durch enge Kanäle
bevorzugt aus Metall mit einer hohen Wärmekapazität geführt. Bei einer massiven Ausführung
der Elektroden bzw. auch der ferromagnetischen Hinterlegung dieser Elektroden können
diese Kanäle ohne zusätzlichen Platzbedarf in diese integriert werden. Eine für gekapselte
Ableiter notwendige Druckausgleichsöffnung kleinen Querschnitts kann so angebracht
werden, daß diese in Verbindung zu dem Kanal mit dem intensiv abgekühlten Gas steht.
[0051] Die Rückführung der wesentlich größeren Gasmenge, welche den Hauptzirkulationskreis
bildet, erfolgt über separate Kanäle seitlich an oder neben den divergierenden Elektroden
oberhalb der Zündstelle, aber unterhalb des Einlaufbereichs in die Lichtbogen- bzw.
Deionkammer. Diese Zuführung kann über einen oder mehrere Kanäle entlang der Laufschienen
vorgenommen werden. Besonders günstig für diese Zuführung ist der Elektrodenbereich,
welcher praktisch über dem Hauptbereich der Impulsstrombelastung liegt. Der Lichtbogen
gelangt in diesen Bereich somit erst nach der Überwindung der Verharrzeit und einer
gewissen Laufstrecke entlang der divergierenden Elektroden. In diesem Anfangsbereich
ist die Unterstützung der Lichtbogenbewegung durch das Eigenmagnetfeld, die ferromagnetische
Hinterlegung der Elektroden und eventuell gasabgebende Gleithilfen noch ausreichend.
[0052] Durch die gestaffelte Gasrückführung wird vermieden, daß lang andauernde Impulsströme
vorzeitig zu einer beschleunigten Bewegung angeregt bzw. gekühlt werden, wodurch der
Leistungsumsatz und die Belastung der Funkenstrecke begrenzt werden kann. Durch die
Gaszirkulation wird somit im Wesentlichen nur der Folgestrom-Lichtbogen in seiner
Bewegung vor dem Einlaufen in die Löschkammer unterstützt. Durch die Art der Gaszuführung
wird nicht nur die Lichtbogensäule erfaßt, sondern auch die für die Bewegung des Lichtbogens
mit verantwortlichen Fußpunktbereiche an beiden Elektroden.
[0053] Um die Wirkung der Gasströmung auf die Lichtbogensäule zu erhöhen, wird der Laufbereich
des Lichtbogens bis zur Löschkammer weitgehend spaltartig gestaltet. Hierdurch ist
erreichbar, daß auch Lichtbögen mit noch relativ geringer Stromstärke einen Querschnitt
im Bereich der Spaltbreite besitzen und somit das Gas nicht neben dem Lichtbogen entlang
strömen kann, sondern eine möglichst große Kraftwirkung auf den Lichtbogen ausgeübt
wird.
[0054] Durch eine möglichst geringe Spaltbreite wird einerseits das Laufverhalten des Lichtbogens
entlang der Elektroden beschleunigt. Andererseits führt die Spaltbildung in diesem
Laufbereich nicht zu einer extremen Reduktion des Querschnitts gegenüber dem Bereich
der Impulsstromentladung, da ansonsten bereits in diesem unteren Laufbereich starke
Druckreflexionen auftreten könnten, welche das Laufverhalten negativ beeinflussen.
[0055] Der Querschnitt des Lichtbogen-Entladungsraums im Zündbereich wird im Wesentlichen
durch die angestrebte Höhe des zu beherrschenden Impulses und die Druckfestigkeit
der Elektroden und Wandmaterialien bestimmt.
[0056] Bei einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Kammerwände elastisch
zu lagern. Hierdurch können sich die Kammerwände bei starken Druckbelastungen seitlich
bewegen. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig die Gefahr einer elektrisch leitfähigen
Verbindung zwischen den Elektroden über die seitlichen Kammerwände reduziert.
[0057] Erfindungsgemäß erfolgt der Gasaustritt aus der Lichtbogenkammer nicht nur oberhalb
der Löschkammer, sondern bereits gestaffelt im Verlauf der Löschkammer mit seitlichen
Ausführungen. Die Ausführungen sind bei Löschblech- bzw. Deionkammern isoliert, so
daß das Übergreifen des Lichtbogens verhindert werden kann. Ebenso sind die Enden
der Metallplatten der Löschkammer durch Isolationsstrecken vor dem Übergreifen des
Lichtbogens geschützt. Die heißen Gase werden nach dem Verlassen der Löschkammer in
Kanäle geführt, die bevorzugt beidseitig parallel zu der Lichtbogenkammer verlaufen.
In diesen Kanälen wird das Gas abgekühlt und anschließend einem Entspannungsraum zugeführt,
aus welchem die Zuführung in die Lichtbogenkammer in der beschriebenen Art und Weise
erfolgt.
[0058] Die Oberfläche der vorgesehenen Kanäle und Hohlräume sollte möglichst groß sein und
die Wandmaterialien sollten über eine hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit verfügen.
Als Innenwände können somit die magnetischen Leitbleche bzw. falls vorhanden, auch
die ferromagnetische U-förmige Ummantelung der Löschkammer dienen, wodurch diese gleichzeitig
zwei Funktionen übernimmt.
[0059] Eine weitere Unterstützung der Wirksamkeit der ferromagnetischen Stoffe kann durch
eine komplette U-förmige Umhüllung des gesamten Lichtbogenbereichs erfolgen. Diese
geschlossene ferromagnetische Umhüllung übt eine anziehende Wirkung auf den Lichtbogen
aus. Zur Unterbindung von Wirbelströmen, welche sich hemmend auf die Bewegung des
Lichtbogens auswirken, sollte die Umhüllung zweckmäßigerweise laminiert sein. Damit
es nicht zum Kurzschluß des Lichtbogens über die Umhüllung kommt, muß diese an der
Innenseite dünnwandig mit lichtbogenbeständigem Material isoliert werden. Idealerweise
kann diese Isolierung als Isolierspalt, Mäanderkammer oder Isolierstegkammer ausgeführt
werden. Diese Ausführungsform gewährleistet je nach Gestaltung eine allmählich bzw.
auch eine schlagartige Erhöhung der Lichtbogenspannung beim Einlaufen in den Spaltbereich.
Wird das Isolationsmaterial noch aus gasabgebenden Stoffen gestaltet, kann eine zusätzliche
Druckerhöhung und damit eine unmittelbare Erhöhung der Lichtbogenspannung bewirkt
werden.
[0060] Zur Erhöhung des Löschvermögens der Lichtbogenkammer ist eine zusätzliche Einbringung
von Deionblechen in die Isolationskammer sinnvoll. Idealerweise sollten diese jedoch
über eine unterschiedliche Höhe verfügen, so daß die Anzahl der Teillichtbögen nur
allmählich, d.h. zeitversetzt erhöht wird. Alternativ können auch die Einlaufschlitze
der Bleche unterschiedlich bzw. asymmetrisch gestaltet werden, um eine allmähliche
Aufteilung des Lichtbogens zu erzwingen.
[0061] Der Einlauf des Lichtbogens in die Löschkammer sollte unmittelbar nach dem Zündbereich
des Lichtbogens bzw. nach einer sehr kurzen Beschleunigungsstrecke erzwungen werden,
da ansonsten keine effektive Strombegrenzung möglich wird.
[0062] Je kürzer der Einlaufbereich ist, desto höher ist allerdings die Gefahr der Rückzündung
im Bereich des Zündbereichs der Funkenstrecke, da die Abkühlung und die Entionisierung
des Zündbereichs innerhalb einer kurzen Zeitdauer und nur begrenzt möglich ist. Zur
Reduzierung dieser Gefahr ist eine Verlängerung der Beschleunigungsstrecke bzw. eine
Umlenkung des Lichtbogens möglich. Die Lichtbogenausbreitung kann dabei um einen bestimmten
Winkel gekippt zur Entstehungsrichtung des Lichtbogens erfolgen oder es kann der Lichtbogen
z.B. in einer Mäanderkammer auch seitlich zu seinem Entstehungsort versetzt werden.
Mit diesen Maßnahmen ist eine direkte Strahlwirkung des Lichtbogens auf die Zündstelle
vermeidbar.
[0063] Bezüglich der Magnetfeldverstärkung werden weitere Möglichkeiten vorgeschlagen. Insbesondere
können sogenannte Blasspulen erfindungsgemäß angewendet werden. Bei Gleichspannung
kann ein homogenes, von der Stromstärke unabhängiges Feld auch durch den Einsatz von
Dauermagneten realisiert werden. Des weiteren kann die Führung der Anschlüsse bis
zur Zündstelle so gestaltet werden, daß eine zusätzliche Kraft den Lichtbogen in die
Kammer zieht. Denkbar ist es hier, z.B. einen Anschluß schlaufenförmig um die Löschkammer
zu legen.
[0064] Beim Einsatz von Blasspulen z.B. mit magnetischem Leitblech muß die Windungszahl
aufgrund der hohen Blitzstoßströme und der Baugröße recht klein bemessen sein, wodurch
ein starkes Magnetfeld nur bei vergleichsweise hohen Strömen entsteht. Da diese hohen
Ströme jedoch gerade stark begrenzt werden sollen, ist es vorteilhaft, auch bei vergleichsweise
kleinen Strömen schon über ein starkes Magnetfeld zu verfügen.
[0065] Im obigen Sinne wird vorgeschlagen, daß der Stoßstrom, welcher infolge der Zündung
der Funkenstrecke fließt, über eine separate Zuleitung ohne Blasspule bzw. über eine
separate Blasspulenwicklung mit geringer Windungszahl zur Zündstelle geführt wird
und daß der Folgestrom über eine Blasspule mit einer relativ hohen Windungszahl zu
führen ist, welche schon bei kleinen Strömen ein starkes Magnetfeld erzeugt. Technisch
wird dies durch zwei Stromzuführungen zu mindestens einem Funkenhorn bzw. einer Elektrode
realisiert. Die Elektrode wird hierzu an einer Stelle elektrisch leitend unterbrochen
oder hochohmig ausgeführt. Nach der Zündung des Lichtbogens und dem Stoßstrom überspringt
der Lichtbogen diesen Bereich und der Folgestrom fließt über die Blasspule bzw. den
Teil der Blasspule mit höherer Windungszahl.
[0066] Die Elektroden sind im Zündbereich der Stoßströme aus abbrandfestem Material gefertigt.
Die Breite und die Höhe dieser abbrandfesten Flächen an den Elektroden im Zündbereich
sollte jeweils 4mm nicht unterschreiten.
[0067] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme
von Figuren näher erläutert werden.
[0068] Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine stirnseitige Schnittdarstellungeines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters;
- Fig. 2
- eine Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ableiter;
- Fig. 3
- eine Ausführungsform eines Ableiters in Stirnseitenansicht, bei welcher die Elektroden
und der Zündbereich bereits von der Lichtbogen-Löschkammer umgeben sind, und
- Fig. 4
- eine seitliche Ansicht einer Funkenstrecke, bei der zur Verstärkung des Magnetfelds
bei Folgestrom eine Blasspule vorgesehen ist.
[0069] Der Überspannungsableiter nach Fig. 1 weist ein Außengehäuse auf, welches eine quasi
druckdichte Kapselung darstellt.
[0070] Im Inneren dieses Gehäuses ist eine Elektrodenanordnung 1 vorhanden, wobei die Elektroden
1a und 1b (siehe Fig. 2) hörnerförmig divergieren.
[0071] Die Elektroden 1 besitzen eine durchgängige Bohrung 14 sowie an ihrer Innenseite
eine vertikale Ausnehmung 13, die insgesamt einen Kanal bilden, über den Gas 8 zwischen
die Elektroden zur Entionisierung der Zündstelle 4 im Innenraum der Funkenstrecke
zuführbar ist.
[0072] Anstelle einer durchgängigen Bohrung 14 können auch seitliche bzw. stirnseitige Ausnehmungen
an den Elektroden 1 vorgesehen sein.
[0073] Die Elektroden 1 besitzen zusätzlich im Laufbereich des Lichtbogens seitliche Ausnehmungen
2, durch welche der Hauptteil der Gaszirkulation 7 zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung
dem Innenraum der Funkenstrecke zugeführt wird.
[0074] Gleichzeitig oder alternativ kann die Zuführung des Gases in diesem Bereich auch
durch seitliche Ausnehmungen 3 oder durch entsprechende Durchbrüche bzw. Löcher in
den Lichtbogenkammerwänden 11 erfolgen. Diese Kammerwände können mit ferromagnetischem
Material 10 zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung hinterlegt sein.
[0075] Aus dem Innenraum der Funkenstrecke gelangt das Gas durch mehrere gestaffelt angebrachte
seitliche Öffnungen sowie nach dem völligen Durchlaufen der oberhalb vorgesehenen
Deionkammer 6, die sich quasi als Bestandteil der Lichtbogenkammer darstellt.
[0076] Das Gas strömt hierbei in einen, jedoch bevorzugt in mehrere separate Kanäle 12,
welche ein- bzw. beidseitig neben der Lichtbogenkammer 11 verlaufen.
[0077] Je höher die Anzahl dieser Kanäle, insbesondere im Endbereich der Deionkammer 6 ist,
desto geringer ist die Gefahr der Vereinigung von Teillichtbögen außerhalb der Deionkammer
6.
Nach der Aufnahme in die separaten Kanäle wird das Gas in diesen Kanälen abgekühlt
und durch die Öffnungen 2, 3 und teilweise 14 dem Innenraum der Funkenstrecke wieder
zugeführt.
[0078] Die Abkühlung kann hierbei sowohl an vorhandene Isolationsmaterialien als auch an
den Metallbestandteilen erfolgen.
[0079] Das Gas 8, welches der Entionisierung des Zündbereichs dient, wird durch die Führung
in dem Kanal innerhalb der Elektroden weiter abgekühlt. Eine zusätzliche Abkühlung
kann durch eine mäanderförmige Führung 5 des Gases entlang von Kühlwänden realisiert
werden.
[0080] Des Weiteren besteht die Möglichkeit, das Gas 8 zusätzlich mit Luft aus der Umgebung
zu vermischen, welche durch die Druckausgleichsöffnung 9 in die Funkenstrecke gelangt.
Hierfür ist quasi im unteren Bereich des Ableiters eine Mischkammer vorhanden. Diese
Öffnung mit minimalem Querschnitt ist darüber hinaus notwendig, um einen lang andauernden
bzw. kumulativen Druckaufbau im Inneren der Funkenstrecke zu verhindern.
[0081] Die seitliche Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 zeigt noch
einmal die Hauptelektroden 1a und 1b,wobei eine der Hauptelektroden (1b) zur Unterstützung
der Lichtbogenbewegung mit einem ferromagnetischen Material 10 hinterlegt ist. Zusammen
mit dem ferromagnetischen Material in bzw. an den Lichtbogenkammerwänden 10 (siehe
Fig. 1) wird der Zünd- und der Laufbereich des Lichtbogens zwischen den beiden Hauptelektroden
1a und 1b U-förmig umschlossen.
[0082] Ausgestaltend kann ein Magnet 15 im Bereich der Zündstelle angebracht werden, wodurch
die Fußpunktbewegung des Lichtbogens gefördert wird.
[0083] Der Gasaustritt aus der Lichtbogen-Löschkammer 6 (Deionkammer) erfolgt sowohl durch
die seitlichen Öffnungen 17 der Kammer als auch an der Oberseite der Kammer.
[0084] Das entweichende Gas an den Seiten, aber auch das an der Oberseite kann in separaten,
gegeneinander isolierten Kanälen geführt werden. Die Rückführung des Gases zum Schließen
der Zirkulation erfolgt sowohl im Zündbereich durch die Elektroden als auch im Laufbereich
des Lichtbogens über die Öffnungen 2.
[0085] Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Stirnseite eines Überspannungsableiters gemäß der Erfindung,
bei welchem die Hauptelektroden 1 und der Zündbereich bereits von der Lichtbogen-Löschkammer
(Deionkammer) 6 umgeben werden.
[0086] Durch diese Maßnahme kann die Zeit bis zum Einlaufen des Lichtbogens in die Kammer
reduziert werden und das ferromagnetische Material der Deionkammer beschleunigt bereits
bei der Zündung die Bewegung des Lichtbogens. Zusätzlich zeigt die Darstellung nach
Fig. 3 die Möglichkeit, die gesamte Lichtbogenkammer 6 mit einer U-förmigen ferromagnetischen
Umhüllung 18 zu umgeben. Diese als auch die Durchführungen zur Gaszirkulation sind
zweckmäßigerweise isoliert zur Lichtbogenkammer 6 angeordnet.
[0087] Gemäß der Darstellung nach Fig. 4 wird zur Verstärkung des Magnetfelds bei Folgestrom
eine Blasspule 19 eingesetzt.
[0088] Diese Spule bildet einen Nebenschluß zu einer der Hauptelektroden 1. Der Lichtbogen
wird bei Impulsbelastung an der Zündstelle 4 zwischen den Hauptelektroden 1 gezündet.
Der Impulsstrom fließt hierbei direkt über die Hauptelektrode 1 und nicht über die
Spule 19.
Aufgrund der kurzen Zeitdauer der Impulsentladung verbleibt der Lichtbogen im Bereich
20 zwischen den Hauptelektroden. Bei lang andauernden Impulsen bzw. bei Folgestrom
erreicht der Lichtbogen auch den mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichneten Bereich
zwischen den Elektroden.
Der Fußpunkt des Lichtbogens erreicht die Position 22 an der Elektrode mit angeschlossener
Blasspule 19. An dieser Stelle ist die Elektrode hochohmig bzw. isolierend unterbrochen.
Nach dem Überspringen dieser Stelle fließt der Strom über die Blasspule 19, wodurch
eine Unterstützung der Lichtbogenbewegung bewirkt wird.
[0089] Die Blasspule 19 kann hierbei zusätzlich über sogenannte Leitbleche verfügen, welche
wiederum U-förmig den Laufbereich des Lichtbogens umfassen.
[0090] Bei der Darstellung nach Fig. 4 sind die Öffnungen 21 zur Entionisierung der Zündstelle
4 als Nuten quer und nicht als durchgängige Bohrung in den Elektroden ausgeführt.
Die Öffnungen der Gaszirkulation zur Unterstützung des Laufverhaltens des Lichtbogens
2 können oberhalb, aber auch teilweise unterhalb der Unterbrechungsstelle 22 angebracht
sein.
[0091] Zusammenfassend ermöglicht es die vorgestellte Lösung, einen gekapselten Überspannungsableiter
auf der Basis einer Funkenstrecke mit divergierenden Elektroden anzugeben, wobei eine
spezielle Gaszirkulation derart erfolgt, daß das heiße Gas gestaffelt und in getrennten
Kanälen aus der Strombegrenzungseinrichtung abgeführt und abgekühlt wird, sowie wiederum
an mindestens in Lichtbogen-Laufrichtung versetzten und getrennten Öffnungen über
die Kanäle der Lichtbogenkammer Kaltgas zugeführt wird. Im Zündbereich ist weiterhin
Kaltgas durch eine Druckausgleichsöffnung von außen zuführbar. Das U-förmig angeordnete
ferromagnetische Material bewirkt eine Eigenmagnetfeld-Verstärkung um mindestens eine
Elektrode, wobei auch die Lichtbogenkammer mit ferromagnetischem Material umgeben
sein kann.
1. Überspannungsableiter mit zwei divergierenden Elektroden (1a, 1b) und einer zwischen
den Elektroden wirkenden Funkenstrecke, einem Gehäuse sowie gegebenenfalls einer am
Elektrodenfußpunkt wirksamen Gleithilfe für den Lichtbogen und Mitteln zur magnetischen
Beblasung des Lichtbogens, wobei die Beweglichkeit des Lichtbogens unmittelbar nach
dessen Zündung durch eine Kombination von Maßnahmen zur Verstärkung des lichtbogenbedingten
Eigenmagnetfelds und einer gestaffelten Gaszirkulation des gekapselt ausgeführten
Ableiters erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Lichtbogenkammer (11) eine Deionkammer anschließt und die Deionkammer (6)
einen zu den divergierenden Elektroden (1) gerichteten Eintritt und mehrere, auch
seitliche und schlitzförmige Austrittsöffnungen aufweist, wobei mindestens zwischen
den seitlichen, schlitzförmigen Austrittsöffnungen der Deionkammer (6) und den Ausnehmungen
in der Lichtbogenkammer (11) sowie einer Bohrung (14) oder Öffnung im Elektrodenfußpunkt
gasführende und gasleitende, vollständig raumteilende Kanäle (12) vorgesehen sind.
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden (1) im Fußpunkt jeweils die Bohrung (14) oder Öffnung und eine mit
dieser innenseitig in Verbindung stehende Nut oder Aussparung aufweisen, wobei über
die Bohrung oder Öffnung und die Nut der Zündstelle (4) des Lichtbogens Gas (8) zur
Entionisierung zuführbar ist.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kanal (12), welcher zur Bohrung (14) oder Öffnung im Elektrodenfußpunkt führt,
Kühlkaskaden vorgesehen sind oder der Kanal (5) mäanderförmig verläuft.
4. Überspannungsableiter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gas (8), welches zur Bohrung (14) oder Öffnung im Elektrodenfußpunkt gelangt,
mit Umgebungsluft vermischt wird.
5. Überspannungsableiter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Gasvermischung unterhalb des Elektrodenfußpunkts eine Mischkammer angeordnet ist,
welche eine oder mehrere druckausgleichende Bohrungen (9) kleinen Querschnitts aufweist.
6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bohrung (14) oder Öffnung im Elektrodenfußpunkt in die Mischkammer hineinreicht
oder eine Verbindung zu dieser besitzt.
7. Überspannungsableiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich des Elektrodenfußpunkts ein Magnet (15) zur Förderung der Bewegung des
Lichtbogens angeordnet ist.
8. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kanäle (12) gegeneinander isoliert und separat geführt sind, um eine gezielte
Strömungsrückführung zum Zündbereich und zum Laufbereich des Lichtbogens zu gewährleisten.
9. Überspannungsableiter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kanäle (12) definierte, vorgegebene Querschnittsflächen aufweisen.
1. Surge arrester comprising two diverging electrodes (1a, 1b) and a spark gap acting
between the electrodes, a housing and, if applicable, a sliding aid for the arc active
at the electrode base point, and means for the magnetic blowing of the arc, wherein
the mobility of the arc immediately after its ignition is increased by a combination
of measures for intensifying the arc-induced self-magnetic field and a phased gas
circulation of the encapsulated arrester,
characterized in that
the arc chamber (11) is joined by a deionizing chamber, and the deionizing chamber
(6) has an inlet directed towards the diverging electrodes (1) and several, also lateral
and slot-shaped outlet openings, wherein gas-carrying and gas-conducting, completely
space-dividing channels (12) are provided at least between the lateral, slot-shaped
outlet openings of the deionizing chamber (6) and the recesses in the arc chamber
(11) as well as a bore (14) or opening in the electrode base point.
2. Surge arrester according to claim 1,
characterized in that
the electrodes (1) each have the bore (14) or opening and a groove or recess internally
connected with same in the base point, wherein gas (8) for deionization can be fed
to the ignition point (4) of the arc through the bore or opening and the groove.
3. Surge arrester according to claim 1,
characterized in that
in the channel (12) leading to the bore (14) or opening in the electrode base point
cooling cascades are provided or the channel (5) runs in a meandering pattern.
4. Surge arrester according to claim 3,
characterized in that
the gas (8) flowing to the bore (14) or opening in the electrode base point is mixed
with ambient air.
5. Surge arrester according to claim 4,
characterized in that
a mixing chamber for mixing the gas is disposed underneath the electrode base point,
which includes one or more pressure-compensating bores (9) of a small cross section.
6. Surge arrester according to claim 5,
characterized in that
the bore (14) or opening in the electrode base point extends into the mixing chamber
or is connected to it.
7. Surge arrester according to one of the preceding claims,
characterized in that
a magnet (15) for supporting the movement of the arc is disposed in the area of the
electrode base point.
8. Surge arrester according to claim 1,
characterized in that
the channels (12) are passed insulated from each other and separately so as to ensure
a directed flow return to the ignition area and to the travel area of the arc.
9. Surge arrester according to claim 8,
characterized in that
the channels (12) have defined, predetermined cross-sectional areas.
1. Dérivateur de surtensions comprenant deux électrodes divergentes (1a, 1b) et un trajet
d'éclatement effectif entre les électrodes, un boîtier ainsi que, le cas échéant,
une aide de passage efficace au niveau de l'emplacement au pied des électrodes pour
l'arc électrique et des moyens pour le soufflage magnétique de l'arc électrique, dans
lequel la mobilité de l'arc électrique immédiatement après son allumage est augmentée
par une combinaison de mesures techniques destinées à renforcer le champ magnétique
propre dû à l'arc électrique et une circulation étagée du gaz dans le dérivateur,
réalisé de façon encapsulée,
caractérisé en ce que
la chambre à arc électrique (11) est suivie d'une chambre de désionisation (6) et
la chambre de désionisation (6) comporte une entrée dirigée vers les électrodes divergentes
(1) et plusieurs ouvertures de sortie, également latérales et en forme de fente, dans
lequel des canaux (12) qui divisent totalement l'espace sont prévus au moins entre
les ouvertures de sortie latérales en forme de fente de la chambre de désionisation
(6) et les évidements dans la chambre à arc électrique (11) de même qu'un perçage
(14) ou une ouverture à l'emplacement au pied des électrodes, assurant le guidage
ou le passage d'un gaz.
2. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les électrodes (1) comportent à l'emplacement du pied respectivement le perçage (14)
ou ouverture, et une gorge ou une échancrure qui communique du côté intérieur avec
celui-ci/celle-ci, de telle sorte qu'un gaz (8) de désionisation peut être alimenté
via le perçage ou ouverture et la gorge à l'emplacement d'allumage (4) de l'arc électrique.
3. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'il est prévu des cascades de refroidissement dans le canal (12) qui mène au perçage
(14) ou à l'ouverture à l'emplacement au pied des électrodes, ou en ce que le canal (5) s'étend en forme de méandres.
4. Dérivateur de surtensions selon la revendication 3,
caractérisé en ce que le gaz (8) qui parvient au perçage (14) ou à l'ouverture à l'emplacement au pied
des électrodes est mélangé avec l'air environnant.
5. Dérivateur de surtensions selon la revendication 4,
caractérisé en ce qu'une chambre de mélange est agencée au-dessous de l'emplacement au pied des électrodes
pour le mélange des gaz, laquelle comporte un ou plusieurs perçages d'égalisation
de pression (9) de petite section.
6. Dérivateur de surtensions selon la revendication 5,
caractérisé en ce que le perçage (14) ou l'ouverture à l'emplacement au pied des électrodes pénètre jusque
dans la chambre de mélange ou possède une liaison vers celle-ci.
7. Dérivateur de surtensions selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'un aimant (15) est agencé dans la région de l'emplacement au pied des électrodes pour
favoriser le mouvement de l'arc électrique.
8. Dérivateur de surtensions selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les canaux sont menés de façon isolée et séparée les uns par rapport aux autres,
afin de garantir un retour ciblé de l'écoulement vers la zone d'allumage et vers la
zone de déplacement de l'arc électrique.
9. Dérivateur de surtensions selon la revendication 8,
caractérisé en ce que les canaux (12) présentent des aires de section transversale définies prédéterminées.