Überspannungsableiter mit Funkenstrecke

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Überspannungsleiter mit Funkenstrecke, wobei sich zwischen den gegenüberliegenden Flächen der auf Abstand gehaltenen Elektroden ein Isolierstück befindet und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (6) die Ränder, welche die Grenze zwischen gegenüberliegenden (21, 31) und Seitenflächen (22, 32) bilden, mindestens bei einer Elektrode (2,3) überragt, derart daß die Zündung der Funkenstrecke als Gleitentladung (Gleit-Bogenentladung) auf einem gekrümmten Weg entlang der überstehenden Fläche des lsolierstücks (6) erfolgt.
Dadurch daß die Zündung des Bogens auf gekrümmtem Wege, nämlich um das Isolationsstück herum, erfolgt, ist dieser nicht stabil, da er insbesondere in dem Bereich um das Isolationsstück herum nicht dem Feldlinienverlauf entspricht. Er wird sich daher einen Ortsverlauf suchen, bei dem die Ladungsträger auf ihrem Wege zwischen den Elektroden den ganz in der Luft verlaufenden Feldlinien folgen können. Der Bogen wird also von der Zündstelle wegwandern. Dadurch wird der empfindliche Zündbereich vor Abbrand der Elektroden und des Isolierstoffes geschützt. Die Funkenstrecke erhält dadurch eine längere Lebensdauer. Da der Bogen in eineZone abgedrängt wird, in der er eine größere Länge aufweist, ist 1.' leichter lösch- und 2. besser kühlbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter, insbesondere für die Begrenzung von überspannungen in Niederspannungsanlagen und für die blitzschutzmäßige Kopplung galvanisch getrennter Kreise, mit mindestens einer Funkenstrecke, wobei sich zwischen den gegenüberliegenden Flächen der auf Abstand gehaltenen Elektroden ein Isolierstück befindet..

[0002] Solche überspannungsableiter sind beispielsweise durch die DE-OS 23 37 743 bzw. 26 27 648 bekannt geworden, wobei sich die überschlagstelle im Außenbereich entweder zwischen den Mantelflächen der bevorzugt planen, scheibenförmigen Elektroden, deren Stirnflächen durch eine Isolationsschicht auf Abstand gehalten werden, oder zwischen der Mantelfläche der einen und der Stirnfläche der anderen Elektrode ausbildet. Bei diesem überspannungsableiter ist es von Vorteil, daß die beim überschlag entstehende Energie rasch abgeführt und somit eine Explosionsgefahr gebannt werden kann. Nachteilig ist jedoch das nicht ganz optimale Löschverhalten für Netz-Nachströme.

[0003] Es ist auch schon vorgeschlagen worden (P 29 34 236.7), an den Bereich der Bogenentladung eine Kammer anzuschließen, deren Wände Isolierstoff enthalten, der unter Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt (Hartgas), und die eine Austrittsöffnung aufweist, durch welche die bei der Bogenentladung entstehenden Gase entweichen können. Dieser überspannungsableiter ist zwar wesentlich verbessert gegenüber dem erstgenannten, seine Lebensdauer ist jedoch begrenzt durch Abbrand derjenigen Elektrodenteile, welche die überschlagstelle bei der Zündung bilden, bzw. durch Abbrand des Hartgasisolierkörpers.

[0004] Weiterhin ist vorgeschlagen worden (P 29 34 238.9), bei einer Funkenstrecke, deren überschlagstelle außerhalb einer die Elektrodenstirnflächen auf Abstand haltenden Isolationsschicht durch die Elektrodenseitenflächen gebildet wird, als Material für die Isolationsschicht Hartgas zu wählen. Auch diese Konstruktion hat sich bewährt, es gilt jedoch ebenfalls das zuvor Gesagte.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen unaufwendigen Überspannungsableite mit verbessertem Löschverhalten für Netz-Nachströme und mit größerer Lebensdauer anzugeben.

[0006] Die Lösung der Erfindung erfolgt nach den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln.

[0007] Durch den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter ergeben sich die Vorteile, daß die Zündung des Bogens, etwa den kürzesten Feldlinien der Luftstrecke folgend, auf gekrümmtem Wege, nämlich um das Isolationsstück herum, erfolgt. Dieser gekrümmte Bogen ist nicht stabil, da er insbesondere in dem Bereich um das Isolationsstück herum nicht dem Feldlinienverlauf entspricht. Er wird sich daher einen Ortsverlauf suchen, bei dem die Ladungsträger auf ihrem Wege zwischen den Elektroden den ganz in der Luft verlaufenden Feldlinien folgen können. Der Bogen wird also von der Zündstelle wegwandern und sich zwischen Elektrodenflächen aufbauen, die einen größeren Abstand voneinander haben. Dadurch wird der empfindliche Zündbereich vor Abbrand der Elektroden und auch des Isolierstoffes geschützt. Die Funkenstrecke erhält dadurch eine längere Lebendauer. Dadurch, daß der Bogen in eine Zone,' die durch das Isolierstück nicht gestört ist, die aber auch eine größere Länge aufweist, abgedrängt wird, wird der Bogen 1. leichter gelöscht und 2. besser gekühlt.

[0008] Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren.

[0009] Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke, deren plane Scheibenelektroden 2, 3 durch ein ebenfalls planes Scheibenisolierstück 6 auf Distanz gehalten sind. Die beiden Elektroden weisen in einem größeren Abstand voneinander einen Durchmessersprung auf. Das Isolierstück 6 steht allseitig über den Rand der Elektrodenstirnflächen 21 bzw. 31 hinaus, so daß eine Zündung als gekrümmter Bogen 1 erfolgt, der jedoch alsbald, wie oben geschildert, nach außen in den Bereich 1' abwandert. Das Abwandern wird unterstützt durch magnetische Kräfte des .Bogenstromes. Ist weiterhin das Isolierstück aus Hartgas, das bekanntlich bei Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt, so wird der Gasinnendruck des Zündbogens zusätzlich durch Freiwerden des Löschgases verstärkt, wodurch das Abwandern des Bogens nach außen unterstützt wird. An den Elektrodenrand gedrängt ist der Bogen besser kühl- und blasbar (Löschung). Ein Abbrand an den äußeren Zonen der Elektroden beeinträchtigt die Funktion der Funkenstrecke nicht, an diesen Zonen ist genügend Material vorhanden. Dagegen sind die inneren Zonen der beiden Elektroden, zwischen denen der Bogen gezündet wird, und die gegen Abbrand sehr empfindlich sind,-aufgrund des schnellen Abwanderns des Bogens nach der Zündung geschützt, wodurch eine wesentlich längere Lebensdauer erreicht wird.

[0010] Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einer Doppelfunkenstrecke, die aus ebenen Scheibenelektroden 2, 3, 4 mit dazwischenliegenden Isolierstücken 6 gebildet wird. Die Elektroden weisen den gleichen Durchmesser auf, nur die beiden äußeren Elektroden haben in einem entfernteren Abstand zueinander einen Durchmessersprung. Erfindungsgemäß ragen die Isolierstücke über die angrenzenden Stirnflächen der Elektroden hinaus, indem sie einen um etwa zwei Isolierstückdicken größeren Durchmesser aufweisen. Um die Elektrodenanordnung ist eine Kammer 10 angeordnet, deren Wände aus einem Hohlzylinder 20, der mit der oberen äußeren Elektrode 2 verbunden ist, einer flachen Scheibe aus Isolierstoff 6f und aus dem unteren Elektrodenfortsatz 40 der äußeren unteren Elektrode 4 gebildet wird. Die untere Isolierstoffscheibe 6f, die an dem Hohlzylinder 20 befestigt ist, weist Öffnungen 8a auf, durch die die bei der Bogenentladung entstehenden Gase aus der Kammer 10 entweichen können. Die Innenseite des Hohlzylinders 20 ist teilweise mit Isolierstoff 6b, der vorteilhafterweise wie die Isolierstücke 6 aus Hartgas bestehen, ausgekleidet. Diese erfindungsgemäße überspannungsableiteranordnung ist besonders vorteilhaft, da die beiden zwischen den Elektroden 3 und 4 bzw. 2 und 3 gezündeten Bögen 1, die sich jeweils um die äußeren Wülste der Isolierstücke herum stark gekrümmt erstrecken, sich sofort nach der Zündung durch elektrische Kräfte zu einem gemeinsamen Bogen vereinigen, der jedoch, wie weiter oben geschildert, nach außen abgedrängt wird und vorwiegend zwischen den äußeren Rändern der Durchmessersprünge der beiden äußeren Elektroden brennt. Dadurch, daß ein Abbrand an diesen Randzonen die Funktion der Funkenstrecke nicht beeinträchtigt und daß der empfindliehe Zündbereich gegen Abbrand geschützt ist, weil der Bogen nur in der Zündphase hier verweilt, weist dieser überspannungsableiter eine lange Lebensdauer auf, wobei in wenig aufwendiger Weise ein gutes Löschverhalten ermöglicht .wird. Die Lebensdauer wird noch weiter erhöht, wenn Elektrodenmaterial Metallegierungen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Abbrand gewählt wird.

Ansprüche

1. überspannungsableiter mit Funkenstrecke, wobei sich zwischen den gegenüber liegenden Flächen der auf Abstand gehaltenen Elektroden ein Isolierstück befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (6) die Ränder, welche die Grenze zwischen gegenüberliegenden (21, 31) und Seitenflächen (22, 32) bilden, mindestens bei einer Elektrode (2, 3) überragt, derart daß die Zündung der Funkenstrecke als Gleitentladung (Gleit-Bogenentladung) auf einem gekrümmten Weg entlang der überstehenden Fläche des Isolierstücks (6) erfolgt.

2. überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überragung einen Wert etwa von der Größenordnung des Abstands (a1) bzw. der Isolierstückdicke (d) aufweist.

3. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichet, daß das Isolierstück (6) bei Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt (Hartgas).

4. überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Doppel (Figur 2) oder Mehrfachfunkenstrecke.

₅, überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3 in Fig. 1 bzw. 2, 4 in Fig. 2) einen Durchmessersprung aufweisen.

6. überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Bereich (1, 1') der Bogenentladung eine Kammer (10) anschließt, die Wände aus Isolierstoff (6b) aufweist, der unter Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt (Hartgas), und die eine Austrittsöffnung (8a) aufweist, durch welche die bei der Bogenentladung entstehenden Gase entweichen können.

7. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch scheibenförmige Elektroden (2, 3, 4) mit dazwischenliegendem scheibenförmigem Abstandshalter (6).

8. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Anordnungen von Elektroden und Abstandshalter.

9. überspannungsabieiter nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) die Elektrodenanordnung ringförmig umgibt, wobei die Wände hohlzylinder- bzw. ringförmig ausgebildet sind.

10. überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung durch die offene Seite des Hohlzylinders bzw. durch Bohrungen oder Schlitze (8a) in dem Mantel bzw. in der Grundfläche des Hohlzylinders gebildet wird.

11. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Elektroden (2, 3, 4) aus Metallegierungen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Abbrand.

Zeichnung