DE10211795A1 - Method for applying coordinated power to operate multi-stage flash current and surge absorber devices uses triggers and purposeful commutating between single stages. - Google Patents

Abstract

First (USG1) and second (USG2) surge absorbers in two classes (B,C) are decoupled. Together with a decoupling inductive resistor (UL), the second surge absorber forms a cumulative voltage (Up1=Up2+UL) to act as an ignition voltage for the first surge absorber. An Independent claim is also included for a device for applying coordinated power to operate multi-stage flash current and surge absorber devices.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum energetisch koordinierten Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen mittels Triggerung und gezielter Kommutierung zwischen den einzelnen Stufen unter Berücksichtigung eines Scheitelwertes der jeweils abzuleitenden oder zu begrenzenden elektrischen Größe gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung zur koordinierten Zündung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern mittels eines derartigen Verfahrens. The invention relates to a method for energetic coordinated operation of multi-stage lightning and Surge arrester arrangements by means of triggering and more targeted Commutation between the individual stages under consideration a peak value of the respectively derived or to limiting electrical variable according to the preamble of Claim 1 and a device for coordinated ignition of lightning and surge arresters by means of a such process.

Niederspannungsanlagen werden in bekannter Weise wirksam gegen Überspannungen durch den Einsatz von Überspannungsableitern geschützt. Hierdurch werden Überspannungen auf Spannungswerte begrenzt, die für nachgeschaltete Betriebsmittel ungefährlich sind und es werden offene Störlichtbögen verhindert, die ansonsten zu einer Brandgefährdung führen können. Die Begrenzung einer Überspannung, d. h. der Ableitvorgang eines Überspannungsableiters verursacht einen Ableitstrom im Ableitpfad des Ableiters, der dort einen entsprechenden Energieumsatz hervorruft. Da Überspannungen aus verschiedenen Störquellen hervorgehen können, ist der Energieumsatz im Überspannungsableiter im wesentlichen davon abhängig, welche Ursache die zu begrenzende Überspannung hat. Im Bereich der transienten Überspannungen mit Impulsdauer bis etwa 1 ms unterscheidet man die Störquellen Schaltüberspannungen oder blitzbedingte Überspannungen. Low-voltage systems are effective in a known manner against surges through the use of Protected surge arresters. As a result, surges on Voltage limits limited for downstream equipment are safe and there will be open arcs prevented, which can otherwise lead to fire hazard. The limitation of an overvoltage, d. H. the discharge process a surge arrester causes a leakage current in the Discharge path of the arrester, there a corresponding Energy turnover causes. Because surges from different Sources of energy, is the energy turnover in the Surge arresters essentially depend on which Cause the overvoltage to be limited has. In the field of transient overvoltages with pulse duration up to approx. 1 ms one differentiates the sources of interference switching overvoltages or lightning surges.

Blitzbedingte Überspannungen sind gegenüber Schaltüberspannungen relativ energiereich. Überspannungsableiter, die für blitzbedingte Überspannungen konzipiert sind, decken deshalb die energetischen Anforderungen zur Begrenzung von Schaltüberspannungen ab. Für energetische Betrachtungen sind deshalb nur blitzbedingte Überspannungen relevant. Derartige blitzbedingte Überspannungen unterscheiden sich wiederum energetisch untereinander sehr stark durch die Art der Einkopplung, z. B. auf galvanischen, induktiven oder kapazitiven Weg. Lightning surges are opposite Switching overvoltages relatively energetic. Surge arresters used for lightning surges are therefore designed to cover the energetic requirements to limit Switching overvoltages. For energetic considerations are Therefore, only lightning-related overvoltages relevant. such lightning surges differ again energetic to each other very much by the nature of Coupling, z. B. on galvanic, inductive or capacitive Path.

Die vorgenannten unterschiedlichen Kopplungsarten rufen sehr verschiedene energetische Belastungen in den mit der Ableitung der Störgröße betrauten Überspannungsschutzgeräten vor, die zu einer Klassifizierung der Ableiter führte. So werden in E DIN VDE 0675, Teil 6, verschiedene Klassen aufgeführt, die entsprechend den Ereignissen zugeordnet werden können. Blitzstromableiter der Klasse B für hohe energetische Belastungen dienen der Ableitung von Stoßströmen bzw. Blitzteilströmen aus Direkteinschlägen mittels galvanischer Kopplung. Ableiter der Klasse C zielen auf mittlere energetische Belastungen zur Ableitung von Stoßströmen aus Nah- und Ferneinschlägen, wobei hier induktive und kapazitive Kopplungen vorliegen. Überspannungsableiter der Klasse D hingegen sind für kleine energetische Belastungen vorgesehen und dienen der Ableitung von Restgrößen der vorgeordneten höherklassigen Ableiter und Schaltüberspannungen direkt am Endgerät. The aforementioned different types of coupling cause very different energetic loads in the entrusted with the disturbance overvoltage protection devices, which led to a classification of the arrester. Thus, in E DIN VDE 0675, Part 6 , various classes are listed that can be assigned according to the events. Class B lightning arresters for high energy loads serve to dissipate surge currents or partial lightning currents from direct impacts by means of galvanic coupling. Class C arresters aim at medium-energy loads to dissipate surge currents from near and far impacts, with inductive and capacitive couplings being present here. Class D surge arresters, on the other hand, are designed for small energetic loads and serve to dissipate residual quantities of the higher-level arresters and switching overvoltages directly at the end device.

Eine nicht normative Folgeklasse E beschreibt meist undefinierte, energieschwache Schutzschaltungen in einem Endgerät, die hauptsächlich für Schaltüberspannungen konzipiert sind. A non-normative subsequent class E usually describes undefined, low-power protection circuits in a terminal, which are mainly designed for switching overvoltages.

Überspannungsableiter der einzelnen Klassen werden diskret, häufiger aber auch in bestimmten Kombinationen eingesetzt. Dafür sind in der Anwendung in Richtung Störquelle die energiestarken und in Richtung Endgerät, d. h. zum Leitungsabschluß die energieschwächeren Überspannungsschutzgeräte einzusetzen. Surge arresters of the individual classes become discreet, more often but also used in certain combinations. In the application in the direction of the source of interference are the strong in energy and towards the terminal, d. H. to the Line termination the more energy-efficient surge protection devices use.

Die Zusammensetzung der Schutzgeräte erfolgt so, daß sich ihr Energieabsorbtionsvermögen und Begrenzungsvermögen umgekehrt proportional verhalten. Das heißt, der energieschwache Ableiter begrenzt die Überspannung auf den kleinsten und der energiestarke Ableiter auf den höchsten Wert. The composition of the protective devices is such that you Energy absorption capacity and limiting capacity reversed behave proportionately. That is, the energy-awake Arrester limits the overvoltage to the smallest and the high-energy arresters to the highest value.

Diese Form eines sogenannten gestaffelten Schutzkonzeptes wird in IEC 1312-1/IEC 1312-3 ausführlich als sogenanntes Blitzschutz-Zonenkonzept beschrieben. Die unterschiedlichen elektrischen Kennwerte des Energieabsorbtionsvermögens und der Begrenzungsspannung, d. h. des Schutzpegels, bedingen eine energetische Koordination der Ableiter untereinander, die so auszulegen ist, daß der Ableitstrom vom tiefbegrenzenden energieschwachen Ableiter auf die vorgeordneten energiestärkeren, relativ hochbegrenzenden Ableiter kommutiert, so daß letztlich ein entsprechend seiner Klassifizierung energiestarker Ableiter nahezu den gesamten Blitzteilstrom übernimmt. This form of a so-called staggered protection concept is described in detail in IEC 1312-1 / IEC 1312-3 as a so-called lightning protection zone concept. The different electrical characteristics of the Energieabsorbtionsvermögens and the limiting voltage, ie the protection level, require an energetic coordination of the arresters with each other, which must be designed so that the leakage current commutes from the low-limiting low-energy arrester on the upstream energy higher, relatively high-limiting arrester, so that ultimately one according to his Classification of energy-rich arresters takes over almost the entire lightning partial current.

Diese Kommutierung muß erfolgen, bevor einer der nachgeordneten energieschwachen Ableiter energetisch überlastet wird, z. B. durch eine zu hohe Blitzstromamplitude oder einen langanhaltenden Blitzstromverlauf. This commutation must be done before one of the secondary low-energy arrester is energetically overloaded, z. B. by too high a flash current amplitude or a long-lasting lightning current curve.

Eine energetische Koordination ist in dem Verfahren zum Betreiben einer Überspannungsschutzeinrichtung mit mindestens einem Grobschutz- und einem Feinschutzelement gemäß DE 199 52 004 A1 beschrieben. Dort wird zur mittelbaren Bestimmung der energetischen Belastung des Feinschutzelementes oder der Feinschutzstufe ein Teilstrom aus der Feinschutzstufe ausgekoppelt, welcher einer Vorionisation des als Funkenstrecke ausgebildeten Grobschutzelementes bewirkt, wobei über die Größe der Stromauskopplung das Ansprechen und der Zeitpunkt der Zündung der Funkenstrecke in Abhängigkeit von der Belastbarkeit des Feinschutzelementes steuerbar ist. Durch Vorgabe geringer Werte des ausgekoppelten Teilstromes und gegebener Isolationsladungsmenge der Funkenstrecke des Grobschutzelementes wird ein unerwünschtes Zünden desselben bei kurzen Störimpulsen auch großer Steilheit unterbunden. An energetic coordination is in the process for Operating an overvoltage protection device with at least a coarse protection and a fine protection element according to DE 199 52 004 A1 described. There, for the indirect determination of the energetic load of the fine protection element or the Fine protection level one partial flow from the fine protection level decoupled, which a Vorionisation of the as a spark gap trained Grobschutzelementes causes, over the Size of the current decoupling the response and the timing the ignition of the spark gap depending on the Resilience of the fine protection element is controllable. By default low values of the decoupled partial flow and given Insulation charge amount of the spark gap of the Grobschutzelementes is an undesirable ignition of the same at short Interference impulses also prevented great steepness.

Die DE 100 04 130 A1 offenbart ein weitergebildetes Verfahren zum sicheren Betreiben einer mindestens zweistufigen Überspannungsschutzeinrichtung, wobei dort die in der nachgeschalteten bzw. zweiten Schutzstufe vorliegende, tatsächlich umgesetzte energetische Belastung durch Auswertung des ∫i dt, ∫u dt und/oder des Leistungsumsatzes nach ∫uidt, ∫u²dt oder ∫i²dt erfaßt und beim Erreichen oder Überschreiten der Belastungsgrenzen der genannten zweiten Stufe die erste Schutzstufe mit Grobschutzelement aktiviert wird. DE 100 04 130 A1 discloses a further developed method for safe operation of an at least two-stage overvoltage protection device, where there in the downstream or second protection level present, actually implemented energetic load by evaluating the ∫i dt, ∫u dt and / or the power after ∫uidt, ∫u ² dt or ∫i ² dt detected and on reaching or exceeding the load limits of said second stage, the first protection level with coarse protection element is activated.

Nach dem Stand der Technik werden zum Zweck der Koordination zwischen den einzelnen Ableitern Induktivitäten eingesetzt, die entweder über eine entsprechende Leitungslänge mit einer gegebenen Leitungsinduktivität oder eine konzentrierte Induktivität, d. h. eine Entkopplungsspule gebildet werden. Das Bemessen dieser Induktivitäten richtet sich nach dem Energieabsorbtionsvermögen des nachgeordneten energieschwachen Ableiters für einen normierten Stoßstromimpuls, dessen Stromänderungsgeschwindigkeit di/dt eine Induktionsspannung über der Induktivität der Leitung oder in Kopplungsspule erzeugt, die eine Zündung des vorgeordneten energiestarken Ableiters hervorruft. Diese Koordination wird so eingestellt, daß bei einem maximalen Strom bestimmter Wellenform, der für den energieschwachen Ableiter spezifiziert ist, die Kommutierung erfolgt. According to the state of the art, for the purpose of coordination inserted inductors between the individual arresters, which either has a corresponding line length with a given line inductance or a concentrated Inductance, d. H. a decoupling coil are formed. The Sizing of these inductors depends on the Energy absorption capacity of the downstream energy low Ableiters for a normalized surge current pulse whose Rate of current change di / dt an induction voltage over the inductance of the line or generated in coupling coil, the one ignition of the upstream high-energy arrester causes. This coordination is adjusted so that at a maximum current of certain waveform, for the low-energy arrester is specified, the commutation he follows.

Ein Nachteil der vorstehend genannten Methode ist die Abhängigkeit der Kommutierung in der Stromänderungsgeschwindigkeit ohne Einbeziehung der Impulsdauer, die wesentlich die energetische Belastung der energieschwachen Stufe und damit den Kommutierungszeitpunkt bestimmt. A disadvantage of the aforementioned method is the Dependence of commutation in the rate of change of current without incorporating the pulse duration, which is essential to the energetic load of the low energy level and thus the Commutation time determined.

Müssen in der zu betrachtenden Applikation z. B. mehrere Impulsverläufe berücksichtigt werden, ist die Entkopplung auf den Scheitelwert des längsten und damit des energiereichsten Impulses auszulegen. Dieser zulässige Scheitelwert ist kleiner als die zulässigen Scheitelwerte der Impulsströme kürzerer Zeitdauer. So führen z. B. nicht nur die gegebenenfalls durch die Bemessung der Koordination beabsichtigt langanhaltende Blitzteilströme einer normierten Wellenform 10/350, sondern ohne Notwendigkeit auch die wesentlich kürzeren, häufiger vorkommenden induzierten Stoßströme mit der normierten Wellenform 8/20 mit annähernd gleicher Amplitude und etwa gleicher Stromänderungsgeschwindigkeit zu einer Kommutierung. Es entsteht daher gegebenenfalls ein Ungleichgewicht in der Energiebilanz der an der Koordination beteiligten Ableiter dergestalt, daß der energieschwache Ableiter weit unterhalb seiner Möglichkeiten belastet wird, während der energiestarke Ableiter unverhältnismäßig oft und häufig anspricht. Dieses bei einer solchen Konstellation unvermeidbare häufigere Ansprechen des energiestarken Ableiters hauptsächlich bei kurzen Stromimpulsen führt ohne Notwendigkeit zu dessen beschleunigter Alterung. Must be in the application to be considered z. B. several pulse waveforms are taken into account, the decoupling is interpreted to the peak value of the longest and thus the highest-energy pulse. This permissible peak value is smaller than the permissible peak values of the pulse streams of shorter duration. To lead z. B. Not only is optionally substituted by the dimensioning of the coordination prolonged partial lightning currents intends a normalized waveform 10/350, but also the much shorter without necessity of frequently occurring induced surge currents with the normalized wave 8/20 with approximately the same amplitude and of about the same rate of current change to a commutation. Therefore, if necessary, an imbalance in the energy balance of the arresters involved in the coordination arises in such a way that the low-energy arrester is loaded far below its potential, while the high-energy arrester disproportionately and frequently responds. This inevitable in such a constellation more frequent response of the high-energy arrester mainly short current pulses leads without need for its accelerated aging.

Bei Verwendung einer Entkopplungsspule kommt als weiterer Nachteil hinzu, daß diese für den Betriebsstrom zu bemessen ist. Da derartige Lösungen fast ausschließlich im Bereich von Niederspannungsnetzen angewendet werden, müssen die Spulen oft auf mehrere 100 A Belastbarkeit ausgelegt sein. Dies führt dazu, daß sowohl der Platzbedarf als auch die Kosten steigen. When using a decoupling coil comes as another Add disadvantage that to measure this for the operating current is. Since such solutions are almost exclusively in the range of Low-voltage networks must be applied to the coils often be designed for several 100 A load capacity. This This results in both the space requirements and the costs climb.

Eine Entkopplungsmethode nach dem Stand der Technik mit Längsinduktivität ist in Fig. 1 dargestellt. Gemäß der Darstellung werden zwei Überspannungsableiter der Klasse B und C entkoppelt. Der Überspannungsableiter ÜSG2 bildet zusammen mit der Entkopplungsinduktivität U1 eine Summenspannung Up1 = Up2 + U1, die als Zündspannung für den Ableiter ÜSG1 dient. Die Zündung erfolgt, sobald über ÜSG2 ein entsprechender Scheitelwert eines Stoßstromes i_s mit definierter Wellenform zum Fließen kommt. A decoupling method according to the prior art with longitudinal inductance is shown in FIG . As shown, two class B and C surge arresters are decoupled. The surge arrester ÜSG2, together with the decoupling inductance U1, forms a sum voltage Up1 = Up2 + U1, which serves as ignition voltage for the arrester ÜSG1. The ignition takes place as soon as a corresponding peak value of a surge current i _s with a defined waveform flows over ÜSG2.

Weitere bekannte Lösungen erfassen die über einer Funkenstrecke abfallende Spannung und erzeugen beim Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes einen Zündimpuls, der zur Initialisierung einer Hauptentladung zwischen den Elektroden einer energiestarken Funkenstrecke im Sinne einer Triggerung dient. Bei Lösungen ohne Entkopplungsspule wird als zu bewertende Spannung die Begrenzungsspannung eines nachgeordneten energieschwachen Ableiters verwendet und beim Überschreiten einer bestimmten Schwelle die Hauptentladung eingeleitet, wie es in den oben genannten Offenlegungsschriften erläutert wird. Bei einer solchen Variante nach dem Stand der Technik werden zwar keine Induktivitäten notwendig, jedoch besteht nicht die Möglichkeit die Impulslänge einzubeziehen, was wie bereits erwähnt zu einem nicht gewünschten energetischen Ungleichgewicht der an der Koordination beteiligten Ableiter führt. Other known solutions capture the over one Spark gap falling voltage and generate when exceeding a certain threshold an ignition pulse, the Initialization of a main discharge between the electrodes of a Energy-rich spark gap in the sense of triggering is used. For solutions without decoupling coil is to be evaluated as Voltage the limiting voltage of a downstream one low-energy arrester used and when exceeding one certain threshold initiated the main discharge, as it is in the above-mentioned publications. at Such a variant according to the prior art will indeed no inductors necessary, but does not exist Possibility to include the pulse length, which as already mentioned to an undesirable energetic Imbalance of the arresters involved in the coordination leads.

Mit Hilfe der Fig. 2 soll dieser Sachverhalt verdeutlicht werden. Die Koordination besteht in der Erfassung eines Überspannungsimpulses Us(I), der in der Anwendung durch einen von der Überspannung erzeugten Impulsstrom i_s über eine Folgeschaltung mit der Impedanz Z_G entsteht. Überschreitet der Wert des Überspannungsimpulses Us(I) eine bestimmte Schwelle U_imp, wird von der Koordinationsschaltung ein Zündimpuls zum Einleiten der Hauptentladung auf den vorgeordneten Ableiter A, in der Regel eine Blitzstrom tragfähige Funkenstrecke mit Zündelektrode zur Triggerung gegeben. Fig. 2a zeigt an unterschiedlichen Verläufen von Spannungen, wie z. B. im ungetriggerten Zustand von A der Wert einer Überspannung z. B. auf Us = 4 kV begrenzt wird, während bei einem auf solche Weise getriggerten Ableiter die gleiche Überspannung auf einen Wert Us(I) = 1,5 kV reduziert werden kann. With the help of Fig. 2, this fact should be clarified. The coordination consists in the detection of an overvoltage pulse Us (I), which is generated in the application by a pulse current i _s generated by the overvoltage via a sequential circuit with the impedance Z _G. If the value of the overvoltage pulse Us (I) exceeds a certain threshold U _imp , an ignition pulse for initiating the main discharge on the upstream arrester A, usually a lightning current-carrying spark gap with ignition electrode for triggering is given by the coordination circuit. Fig. 2a shows at different gradients of voltages, such. B. in the ungrouted state of A, the value of an overvoltage z. B. is limited to Us = 4 kV, while in a triggered in such a manner arrester the same overvoltage to a value Us (I) = 1.5 kV can be reduced.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung ein weiterentwickeltes Verfahren zum energetisch koordinierten Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen mittels Triggerung und gezielter Kommutierung zwischen den einzelnen Stufen anzugeben, wobei es gelingt die Bedingungen der Koordination so zu gestalten, daß ein ausgeglichene Energiebilanz bezogen auf die einzelnen Belastbarkeiten der Schutzstufen erreichbar ist. Weiterhin soll das Verfahren auch dann ein optimales Betreiben der Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen gestatten, wenn keine vollständigen Kenntnisse des elektrischen Verhaltens der zu koordinierenden Stufen vorhanden sind, wie dies z. B. im Endgerätebereich der Fall ist. From the foregoing, it is therefore an object of the invention Advanced process for energetically coordinated Operating multi-stage lightning and Surge arrester arrangements by means of triggering and targeted commutation between the individual stages, whereby it succeeds the Conditions of coordination so that a Balanced energy balance relative to the individual Resilience of the protection levels can be achieved. Furthermore, the should Method even then optimal operation of the lightning current and surge arresters allow, if none complete knowledge of the electrical behavior of the coordinating stages are present, as z. In the Terminal area is the case.

Weiterhin soll eine Einrichtung zur koordinierten Zündung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern unter Rückgriff auf das erfindungsgemäße Verfahren angegeben werden. Furthermore, a device for the coordinated ignition of Lightning and surge arresters with recourse to the method according to the invention can be specified.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt demgemäß mit einem Verfahren zum energetisch koordinierten Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen in seiner Definition nach Patentanspruch 1 sowie mit einer Einrichtung zur koordinierten Zündung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 4, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen. The solution of the object of the invention is accordingly with a method for energetically coordinated operation multistage lightning current and surge arrester arrangements in its definition according to claim 1 and with a Device for the coordinated ignition of lightning and lightning Surge arresters according to the features of claim 4, wherein the dependent claims at least expedient Represent refinements and developments.

Der Grundgedanke der Erfindung geht auf ein energetisches Koordinationsprinzip zurück, das einen Überspannungsimpuls nicht nur wie beim Stand der Technik üblich nach seiner Spannungshöhe, also nur nach einem Bewertungsparameter, sondern mehrfach, nämlich in Spannungshöhe und mindestens einer weiteren Größe, z. B. Zeit oder Impulsstromamplitude als Zusatzkriterium mit einbezieht, bewertet und entsprechend zu einem notwendigen Zeitpunkt die Kommutierung herbeiführt. The basic idea of the invention is based on an energetic Coordination principle back, which is an overvoltage pulse not only as in the prior art usual for his Voltage level, so only after a valuation parameter, but several times, namely at voltage level and at least one another size, z. B. time or pulse current amplitude as Include additional criteria, evaluated and corresponding to one necessary time commutation brings about.

Das offenbarte multiple 1 + x-Parameterverfahren gestattet es, daß nicht nur alle Impulse für einen bestimmten Spannungspegel, sondern auch solche, die eine bestimmte Impulslänge oder Stoßstromamplitude überschreiten, eine Kommutierung auslösen, auch wenn diese unterhalb einer vorgegebenen Spannungsschwelle U_imp liegen. Entsprechend der Dimensionierung der jeweils zweiten über einer ODER-Funktion mit der ersten Stufe verknüpften Stufe kann zwischen einem Blitzteilstrom 10/350 und einem induzierten Stoßstrom 8/20 unterschieden werden. Ebenso ist eine Unterscheidung zwischen einer transienten Überspannung und einer netzfrequenten Lang- oder Kurzzeitbeeinflussung möglich. Weiterhin gelingt es den Kommutierungsimpuls abhängig von einer Überspannung, die als Spannungsabfall am Eingangswiderstand eines Endgerätes anliegt oder von einem Stoßstrom, der als Stromimpuls über diesen Eingangswiderstand fließt, auszulösen. The disclosed multiple 1 + x parameter method allows not only all pulses for a particular voltage level but also those exceeding a particular pulse length or surge current amplitude to initiate commutation, even though they are below a predetermined voltage threshold U _imp . According to the dimensioning of the respective second linked via an OR function with the first stage stage may be between a partial lightning current 10/350 and an induced surge current are 8 / distinguished 20th Likewise, a distinction between a transient overvoltage and a power-frequency long or short-term influence is possible. Furthermore, the commutation pulse succeeds depending on an overvoltage, which is present as a voltage drop at the input resistance of a terminal or triggered by a surge current flowing as a current pulse through this input resistor.

Grundsätzlich wird also für das energetisch koordinierte Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen mindestens ein weiterer Bewertungsparameter als bestimmendes Kriterium für den Zeitpunkt der Kommutierung genutzt. Dieser weitere Bewertungsparameter beschreibt das Zeitverhalten der jeweiligen elektrischen Größe oder stellt auf die Stromamplitude ab, die sich aus dem Impulsstrom ergibt, welche aufgrund einer Überspannung, die über eine Folgeschaltung mit einer bestimmten aber auch unbekannten Impedanz anliegt, fließt. Auf der Grundlage der genannten Parameter wird dann die Kommutierung logisch ODER verknüpft ausgelöst. Ein erster Bewertungsparameter kann demnach die Amplitude eines Überspannungsimpulses und ein zweiter Parameter die Zeitdauer dieses sein. Bei einer weiteren Variante ist ebenfalls der erste Bewertungsparameter die Amplitude eines Überspannungsimpulses jedoch wird der zweite Parameter aus dem Impulsstrom abgeleitet, wobei der Widerstandswert der Impedanz der Folgeschaltung gegenüber der Überspannung bestimmt, welcher der Bewertungsparameter die Kommutierung auslöst. Basically, therefore, for the energetically coordinated Operating multi-stage lightning and Surge arrester arrangements at least one further evaluation parameter as determining criterion for the time of commutation used. This further evaluation parameter describes this Time behavior of the respective electrical size or provides to the current amplitude, resulting from the pulse current results, which due to an overvoltage, over a Sequential circuit with a specific but also unknown Impedance is applied, flows. On the basis of said Parameter then the commutation is logically OR linked triggered. A first evaluation parameter can therefore be the Amplitude of an overvoltage pulse and a second parameter the duration of this be. In another variant is likewise the first evaluation parameter the amplitude of a Overvoltage pulse, however, becomes the second parameter Derived from the pulse current, wherein the resistance of the Impedance of the sequential circuit with respect to the overvoltage determines which of the evaluation parameters is the commutation triggers.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur koordinierten Zündung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern ist ein zentrales Schaltelement vorgesehen, welches über mindestens zwei unterschiedliche Kriterien des Impulsverlaufes einer Überspannung aktivierbar ist, um eine Hauptentladung zur Überspannungsbegrenzung zu initiieren und den Blitzstrom im Ableitpfad der Hauptstrecke zu führen. Eine erste Kriterienkombination umfaßt den Betrag der Überspannung oder deren Zeitdauer und eine zweite Kriterienkombination den Betrag der Überspannung oder den Betrag des Stoßstromes über ein nachgeschaltetes Bauteil oder Betriebsmittel. In the inventive device for coordinated Ignition of lightning and surge arresters is on provided central switching element, which has at least two different criteria of the momentum course of a Overvoltage can be activated to a main discharge to Initiate overvoltage limiting and the lightning current in the Lead the discharge path of the main line. A first Criterion combination includes the amount of overvoltage or their Time duration and a second combination of criteria the amount of Overvoltage or the amount of surge current over a downstream component or equipment.

Die zentrale Schalteinheit weist eine Strecke a/b auf, welche beim Überschreiten eines Spannungsschwellwertes von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand übergeht. Das Schaltelement verfügt weiterhin über einen Anschluß c, um unabhängig vom Betrag des Spannungswertes den niederohmigen Zustand der Strecke a/b auszulösen. The central switching unit has a distance a / b, which when exceeding a voltage threshold of one high-impedance goes into a low-impedance state. The Switching element also has a connection c to regardless of the magnitude of the voltage value, the low-resistance State of the route a / b trigger.

Für eine erste Koordinationsvariante, nämlich diejenige mit der Kriterienkombination aus Betrag der Überspannung oder deren Zeitdauer umfaßt die Einrichtung respektive die hieraus abgeleitete Schaltungsanordnung einen Kondensator, welcher über einen Vorwiderstand in einem ersten Ableitpfad beim Vorliegen einer Überspannung unterhalb der Duchbruchspannung der Strecke a/b aufgeladen wird, wobei der Kondensator mit einer Primärseite eines Zündtransformators in Verbindung steht, dessen Sekundärseite auf den Anschluß c des zentralen Schaltelementes führt. Weiterhin befindet sich das zentrale Schaltelement bei dieser Variante in einem zweiten Ableitpfad, in Serie geschaltet mit der Primärseite eines weiteren Zündtransformators und mit einem Entkoppelkondensator, wobei die Sekundärseite des weiteren Zündtransformators auf die Zündelektrode einer energiestarken Funkenstrecke führt, die einen dritten Ableitpfad bildet. For a first coordination variant, namely the one with the criteria combination of the amount of overvoltage or the duration of which includes the device or the thereof derived circuit arrangement a capacitor, which via a series resistor in a first discharge path at Existence of an overvoltage below the breakdown voltage of the Route a / b is charged, the capacitor with a Primary side of an ignition transformer is in communication, its secondary side to the terminal c of the central Switching element leads. Furthermore, there is the central Switching element in this variant in a second discharge path, in Series connected to the primary side of another Ignition transformer and with a decoupling capacitor, wherein the Secondary side of the further ignition transformer on the Ignition electrode leads a high-energy spark gap, the one forms third discharge path.

Für die zweite Variante des Koordinationsverfahrens mit einer Kriterienkombination Betrag der Überspannung oder Betrag des Stoßstromes über ein nachgeordnetes Bauteil oder Betriebsmittel ist in der Einrichtung bzw. deren schaltungstechnischer Umsetzung ein Stromsensor vorgesehen, um den Strom der über das externe, nachgeordnete Bauteil oder Betriebsmittel fließt festzustellen, wobei der Stromsensor ausgangsseitig mit dem Anschluß c des zentralen Schaltelementes in Verbindung steht. Auch bei dieser Variante ist das zentrale Schaltelement, welches sich in einem zweiten Ableitpfad befindet in Serie mit der Primärseite eines Zündtransformators und einem Entkoppelkondensator geschaltet, wobei die Sekundärseite des Zündtransformators auf die Zündelektrode einer energiestarken Funkenstrecke führt, die einen dritten Ableitpfad bildet. For the second variant of the coordination process with a Criteria combination Amount of overvoltage or amount of Surge current via a downstream component or Equipment is in the facility or their circuitry Implementing a current sensor is provided to overflow the current the external, downstream component or equipment flows determine the current sensor on the output side with the Terminal c of the central switching element is in communication. Also in this variant, the central switching element, which is in a second discharge path in series with the primary side of an ignition transformer and a Decoupling capacitor connected, the secondary side of the Ignition transformer on the ignition electrode of a strong energy Spark gap leads, which forms a third discharge path.

Die bei der ersten Variante des Koordinationsverfahrens erwähnte Kombination aus Widerstand und Kondensator kann ausgestaltend die Spannung über einen Varistorableiter abgreifen, der extern als nachgeschaltetes Überspannungsschutzelement oder intern als Sensorelement dient. The in the first variant of the coordination process mentioned combination of resistor and capacitor can Enriching the voltage across a varistor conductor tapping externally as downstream Overvoltage protection element or internally serves as a sensor element.

Es liegt im Sinne der Erfindung, daß der den Anschluß c ansteuernde Zündtransformator auch mindestens einen weiteren Primäranschluß aufweisen kann, um eine externe Mehrfachinitialisierung des zentralen Schaltelementes auszulösen. It is within the meaning of the invention that the connection c triggering ignition transformer and at least one other Primary connection may have to an external Multiple initialization of the central switching element to trigger.

Bei Drehstromnetzen werden die einzelnen Phasenleiter über Kondensatoren entkoppelt und über einen gemeinsamen Anschlußpunkt P auf ein zentrales Schaltelement geführt, welches mit der Primärseite je eines Zündtransformators verbunden ist dessen Sekundärseiten auf entsprechende Zündelektroden einer jeweils pro Phase bzw. Außenleiter vorgesehenen energiestarken Funkenstrecke führen. In three-phase networks, the individual phase conductors over Capacitors decoupled and a common Connection point P led to a central switching element, which with the primary side of each ignition transformer is connected whose secondary sides on corresponding ignition electrodes of a each provided per phase or outer conductor lead energy-rich spark gap.

Bei einer mehrstufigen Anordnung von Ableitern unterschiedlicher Leistungsstufen können bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mehrere Ableitpfade niedrigerer Klassen oder Stufen zusammengefaßt mittels eines Stromsensors überwacht werden, um die energetisch vorgeordnete Stufe oder Stufen über den Anschluß c des zentralen Schaltelementes auszulösen. In a multi-stage arrangement of arresters Different power levels can be at another Embodiment of the invention, a plurality of Ableitpfade lower classes or stages combined by means of a current sensor be monitored to the energetic upstream stage or Steps over the terminal c of the central switching element trigger.

Erfindungsgemäß ist der Stromsensor als Zündtransformator ausgebildet, welcher einen Ringkern mit einer oder mehreren Sekundärwicklungen umfaßt, wobei die impulsstromführenden Leitungen als Primärwicklung durch die Ringkernöffnung verlaufend geführt sind. According to the invention, the current sensor is an ignition transformer formed, which has a toroidal core with one or more Secondary windings, wherein the pulse current carrying Lines as a primary winding through the toroidal opening are performed running.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden. The invention will be described below with reference to Embodiments and with the aid of figures explained in more detail become.

Hierbei zeigen: Hereby show:

Fig. 1 eine Entkopplungsmethode nach dem Stand der Technik mit Längsinduktivität; Fig. 1 is a decoupling method according to the prior art with series inductance;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Koordination von zwei Ableitern ohne Entkopplungsspule nach dem Stand der Technik; Fig. 2 is a block diagram for the coordination of two arresters without a decoupling coil according to the prior art;

Fig. 2a Vergleich der Spannungsverläufe wie sie bei einer Triggerung gemäß einer Ableiteinrichtung nach Fig. 2 gegenüber einer Ausführung ohne Triggerung auftreten; FIG. 2a shows a comparison of the voltage profiles as they occur in the case of triggering according to a diverting device according to FIG. 2 compared to a version without triggering; FIG.

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Koordinationsverfahrens; Fig. 3 is a block diagram of a first variant of the coordination method of the invention;

Fig. 3a und 3b das unterschiedliche Spannungs/Zeitverhalten einer Einrichtung gemäß Fig. 3; FIGS . 3a and 3b show the different voltage / time behavior of a device according to FIG. 3;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens; Fig. 4 is a block diagram of the second variant of the coordination process;

Fig. 4a den Verlauf eines Hybrid-Normimpulses für Stoßspannung Us 1,2/50 und Stoßstrom i_s 8/20 beispielhaft bei einer Quellimpedanz der Blitzstörquelle von 2 Ω; FIG. 4a shows the profile of a hybrid standard pulse for surge voltage Us 1, 2/50 and 8/20 surge current i _s exemplified in a source impedance of Blitzstörquelle of 2 Ω;

Fig. 4b und 4c das unterschiedliche Spannungs/Stromverhalten einer Einrichtung gemäß Fig. 4; FIG. 4b and 4c, the different voltage / current behavior of a device according to Fig. 4;

Fig. 5 sowie 5a bis 5c den Grundaufbau verschiedener Ausführungsformen des zentralen Schaltelementes; Fig. 5 and 5a to 5c, the basic structure of various embodiments of the central switching element;

Fig. 6 eine schaltungstechnische Ausführungsform der ersten Variante des Koordinationsverfahrens; Fig. 6 shows a circuitry embodiment of the first variant of the coordination process;

Fig. 7 eine schaltungstechnische Ausführungsform der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens; FIG. 7 shows a circuit-technical embodiment of the second variant of the coordination method; FIG.

Fig. 8 eine schaltungstechnische weitere Variante zur Umsetzung des ersten Koordinationsverfahrens; Figure 8 is a circuitry further variant for implementation of the first coordination procedure.

Fig. 9 eine schaltungstechnische Lösung zur externen Mehrfachinitialisierung des zentralen Schaltelementes; FIG. 9 shows a circuit-technical solution for external multiple initialization of the central switching element; FIG.

Fig. 10 eine schaltungstechnische Variante zur Umsetzung des Verfahrens zum energetischen koordinierten Betreiben in Drehstromanlagen; FIG. 10 is a circuitry variant for implementation of the method for coordinated operation energy in three-phase systems;

Fig. 11 eine beispielhafte schaltungstechnische Variante einer dreistufigen Koordination von Ableitern unterschiedlicher Leistungsstufen und Fig. 11 shows an exemplary circuit design variant of a three-level coordination of arresters of different power levels and

Fig. 12 einen prinzipiellen Aufbau eines als Zündübertrager ausgeführten Stromsensors mit Ringkern. Fig. 12 shows a basic structure of a process executed when the ignition transformer current sensor with toroidal.

Die im nachstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Varianten der energetischen Koordinationsverfahren beruhen auf einer 1 + x-Parametrierung, wobei mindestens zwei Koordinationsparameter gewählt werden. Bei einer Kombination, bei denen jeweils die Einbeziehung der Spannungsamplitude mit einem weiteren Parameter Zeit und Strom relevant ist, ergeben sich zwei Basis-Koordinationsverfahren, die als Grundfunktionen für weitere Kombinationen dienen können. Those described in the following embodiment Variants of the energetic coordination methods are based on a 1 + x parameterization, where at least two Coordination parameters are selected. In a combination where each inclusion of the voltage amplitude with a further parameters time and current is relevant, arise two basic coordination methods, which as basic functions can serve for further combinations.

Eine erste Variante eines Koordinationsverfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Dort wird aus an einer Impedanz Z_G auftretendem Impuls ein zweiter Koordinationsparameter KP II aus einem ersten Koordinationsparameter KP I abgeleitet und dies geschieht dadurch, daß in einer Baugruppe zwei unterschiedlich bewertende Eingänge U_imp und T_imp vorhanden sind. Während der Koordinationsparameter I auf einen sehr hohen, kurzzeitig auftretenden Spannungswert Us(I) an Z_G eingestellt ist, wird der Koordinationsparameter II mit seinem Eingang T_imp auf relativ kleine, langanhaltende Spannungsimpulse Us(II) an Z_G parametriert. Die dominierende Größe des Koordinationsparameters I ist somit die Spannungshöhe an U_imp. Die dominierende Größe des Koordinationsparameters II hingegen ist die Zeitdauer des Impulses an T_imp. A first variant of a coordination method is shown in FIG . There, a second coordination parameter KP II is derived from a first coordination parameter KP I from an impulse occurring at an impedance Z _G and this happens in that two differently evaluating inputs U _imp and T _imp are present in an assembly. While the coordination parameter I is set to a very high, briefly occurring voltage value Us (I) at Z _G , the coordination parameter II is parameterized with its input T _imp to relatively small, long-lasting voltage pulses Us (II) at Z _G. The dominant size of the coordination parameter I is thus the voltage level at U _imp . The dominating size of the coordination parameter II, on the other hand, is the duration of the pulse at T _imp .

Die Fig. 3a und 3b stellen das Verhalten der ersten Variante des Koordinationsverfahrens bei einer Überspannung Us(I) dar. Der Wert von U_imp in Fig. 3a entspricht im wesentlichen der Darstellung der vergleichbaren Größe Us(I) gemäß Fig. 2a zum Stand der Technik. Die Begrenzung der Überspannung Us(I) erfolgt entsprechend der Schaltschwelle U_imp zum Zeitpunkt T1. FIGS . 3a and 3b illustrate the behavior of the first variant of the coordination method with an overvoltage Us (I). The value of U _imp in FIG. 3a substantially corresponds to the representation of the comparable quantity Us (I) according to FIG of the technique. The limitation of the overvoltage Us (I) takes place in accordance with the switching threshold U _imp at the time T1.

Fig. 3b hingegen zeigt, wie durch die zusätzlich zeitgesteuerte Zeitschwelle T_imp ebenso auch kleinere Werte entsprechend Us(II) zum Ansprechen der Hauptentladungsstrecke zum Zeitpunkt T2 führen. Die Parametrierung beider Stufen erfolgt also dergestalt, daß beide Spannungszeitflächen im wesentlichen identisch sind. Hierdurch ist die energetische Belastung von Z_G für beide Funktionen als annähernd gleich anzusehen. FIG. 3b, on the other hand, shows how smaller values corresponding to Us (II) lead to the response of the main discharge path at time T2 as a result of the additionally time-controlled time threshold T _imp . The parameterization of both stages takes place in such a way that both voltage-time surfaces are substantially identical. As a result, the energetic load of Z _{G is} considered to be approximately the same for both functions.

Die zweite Variante des Koordinationsverfahrens nach Ausführungsbeispiel ist mit dem Blockschalttbild nach Fig. 4 verdeutlicht. The second variant of the coordination method according to the embodiment is illustrated with the block circuit diagram of FIG. 4.

Der Koordinationsparameter I ist identisch mit demjenigen nach der ersten Variante des Koordinationsverfahrens. Der Koordinationsparameter II hingegen leitet sich aus dem Impulsstrom is ab, der als Folge der Überspannung über die Impedanz Z_G zum Fließen kommt und mit ihr zusammen den Wert von Us(II) bestimmt. The coordination parameter I is identical to that according to the first variant of the coordination method. The coordination parameter II, on the other hand, is derived from the pulse current is flowing through the impedance Z _G as a result of the overvoltage and together with it determines the value of Us (II).

Der Widerstandswert der Impedanz Z_G gegenüber einer Überspannung bestimmt also in diesem Fall, welcher der beiden Koordinationsparameter die Zündung der Hauptstrecke letztlich auslöst. Bei hoher Impedanz von Z_G ist der Koordinationsparameter I an U_imp dominant. Dagegen ist bei einer tiefen Impedanz von Z_G der Koordinationsparameter II an I_imp dominant. Beide Stufen U_imp und I_imp reagieren also auf das Erreichen bestimmter Schwellwerte der jeweils zugeordneten Eingangsgrößen. The resistance value of the impedance Z _G with respect to an overvoltage thus determines in this case which of the two coordination parameters ultimately triggers the ignition of the main line. At high impedance of Z _G , the coordination parameter I is dominant at U _imp . In contrast, at a low impedance of Z _G, the coordination parameter II at I _{imp is} dominant. Both stages U _imp and I _imp thus react to the achievement of certain threshold values of the respectively assigned input variables.

Die Erfassung des Stromes i_s erfolgt über den Sensor S und wird als äquivalente Größe dem Eingang I_imp zugeführt. The detection of the current i _s via the sensor S and is supplied as an equivalent size to the input I _imp .

Die Fig. 4a zeigt anhand der beiden Normimpulse für Stoßspannung 1,2/50 und Stoßstrom 8/20 die möglichen Verläufe von Us und i_s, abhängig von der Impedanz Z_G beispielhaft bei einer Quellimpedanz der Blitzstörquelle von 2 Ω. FIG. 4a shows by means of the standard pulses for surge voltage 1, 2/50 and surge current 8/20 of the possible courses of Us and i _s, depending on the impedance Z _G of example with a source impedance of the Blitzstörquelle of 2 Ω.

Im Falle Z_G = ∞ ergibt sich der normierte Verlauf der Stoßspannung Us (1,2/50). Im Fall Z_G = 0 ergibt sich der normierte Verlauf des Stoßstromes i_s (8/20). Für den Bereich zwischen diesem Grenzwert überwiegt jeweils die Spannungs- oder Stoßstromkomponente an Z_G. Dadurch kann der Fall eintreten, daß die Spannungsschwelle U_imp, die nach dem Stand der Technik die Hauptentladung auslöst nicht erreicht wird. In diesem Falle wird über eine zweite, stromgetriggerte Stufe die Hauptentladung herbeigeführt. Diese Funktion übernimmt der Koordinationsparameter II in der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens. In the case of Z = ∞ _G, the normalized course of the surge voltage Us (1, 2/50) is obtained. In the case Z _G = 0, the normalized curve is obtained of the surge current i _s (8/20). The voltage or surge current component at Z _G predominates for the range between this limit value. This may be the case that the voltage _threshold U _imp , which triggers the main discharge according to the prior art is not achieved. In this case, the main discharge is brought about via a second, current-triggered stage. This function is taken over by the coordination parameter II in the second variant of the coordination method.

Die Fig. 4b und 4c beschreiben dieses unterschiedliche Verhalten der beiden Koordinationsparameter. Fig. 4b zeigt den Vorgang im Strom- und Spannungsverlauf von Z_G, wenn die Schwelle U_imp die Entladung der Hauptentladungsstrecke initiiert. Durch die Hauptentladung wird zum Zeitpunkt T1 die Spannung Us(I) begrenzt und der Strom kommutiert auf den Hauptentladungszweig, schraffiert dargestellt. FIGS. 4b and 4c describe this different behavior of the two coordination parameters. FIG. 4b shows the operation in the current and voltage waveforms of Z _G, when the threshold U _imp the discharge of the main discharge path initiated. Due to the main discharge, the voltage Us (I) is limited at time T1 and the current commutates to the main discharge branch, shown hatched.

Fig. 4c zeigt die erfindungswesentliche Eigenschaft, bei der die Hauptentladungsstrecke durch eine Stromtriggerung alternativ aktiviert wird, falls der Schwellwert der Spannung Us(I) am Eingang U_imp nicht erreicht wird. Erreicht stattdessen der Stromwert i_s den Schwellwert, z. B. 500 A des Einganges I_imp, veranlaßt der entsprechende Schaltungsteil alternativ die Zündung der Hauptentladungsstrecke. Dadurch wird zum Zeitpunkt T1 die als Folge von i_s an Z_G auftretende Spannung Us(II) auf z. B. 100 V begrenzt und der schraffiert dargestellte Stromschwanz kommutiert auf die Hauptentladungsstrecke. Fig. 4c shows the inventively essential characteristic in which the main discharge track is activated alternatively by a Stromtriggerung, if the threshold value of the voltage Us (I) at the input U _imp not achieved. Instead, the current value i _{s reaches} the threshold value, z. B. 500 A of the input I _imp , causes the corresponding circuit part alternatively the ignition of the main discharge path. As a result, at time T1, the voltage Us (II) occurring as a result of i _s at Z _{G is} reduced to z. B. 100 V and the hatched illustrated current tail commutes to the main discharge path.

Wie erwähnt sind die einzelnen Funktionen des 1 + x-Parameterverfahrens austauschbar und beliebig je nach Bedarf zwei- oder dreifach kombinierbar. So ist es möglich die Koordinationsparameter II der ersten und zweiten Variante des Koordinationsverfahrens in einer Funktion zu kombinieren. Diese Kombination kann durch die Ergänzung der identischen Koordinationsparameter I der ersten und der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens über das beschriebene 2-Parameterverfahren zu einem 3-Parameterverfahren erweitert werden. Ebenso ist es denkbar Koordinationsstufen mit den unterschiedlichen erfindungsgemäßen Koordinationsverfahren hintereinandergeschalter anzuordnen, um z. B. verschiedenartige, der Anwendung angepaßte Schutzstufen zu realisieren, wie dies Fig. 11 an einem Beispiel zeigt. As mentioned, the individual functions of the 1 + x parameter method are interchangeable and may be combined as desired two or three times. It is thus possible to combine the coordination parameters II of the first and second variants of the coordination method in one function. This combination can be extended to a 3-parameter method by supplementing the identical coordination parameters I of the first and second variants of the coordination method via the described 2-parameter method. It is also conceivable to arrange coordination stages with the different coordination methods according to the invention, one after the other, in order, for. B. different, the application adapted protection stages to realize, as shown in FIG. 11 by way of example.

Die Darstellung nach den Fig. 6 bis 11 beschreiben mögliche Schaltungsvarianten, die die offenbarten Grundfunktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens umsetzen. The representation according to FIGS. 6 to 11 describe possible circuit variants which implement the disclosed basic functions of the method according to the invention.

Den gezeigten Schaltungsvarianten ist ein zentrales Schaltelement ZSE nach Fig. 5 gemeinsam, daß auf zwei unterschiedlichen Wegen aktiviert werden kann. The circuit variants shown is a central switching element ZSE of FIG. 5 in common that can be activated in two different ways.

Der erste, unbedingte Weg wird aktiviert, indem nach Überschreiten eines Schwellwertes der anliegenden Spannung Us(I) die Strecke a/b direkt von einem hochohmigen in den niederohmigen Zustand übergeht. Der zweite, bedingte Weg wird aktiviert, indem eine Spannung Us(II) an den Anschluß c gelegt wird, wodurch die Strecke a/b indirekt von dem hochohmigen in den niederohmigen Zustand übergeht. The first, unconditional path is activated by Exceeding a threshold value of the applied voltage Us (I) the distance a / b directly from a high impedance in the low-impedance state passes. The second conditional path becomes activated by applying a voltage Us (II) to the terminal c is, whereby the distance a / b indirectly from the high-impedance in passes the low-impedance state.

Das zentrale Schaltelement ZSE kann auf unterschiedliche Art und sowohl in Ausführung als auch in der Schaltungstechnik realisiert werden. Beispielhaft sind hier steuerbare Halbleiter oder Halbleiterschaltungen mit einem entsprechenden Schaltverhalten wie z. B. Thyristoren genannt. Wesentlich ist in jedem Fall die erreichbare Funktion der bedingten und der unbedingten Auslösbarkeit einer Strecke a/b und die damit erreichbare ODER-Verknüpfung, die die schaltungstechnische Umsetzung der Verknüpfung der Koordinationsparameter I und II herstellt. Wesentlich ist weiterhin, daß sich die beschriebenen Funktionen unabhängig von der Polarität der von außen anliegenden Spannung einstellen, sobald die jeweiligen Schwellwerte überschritten werden. The central switching element ZSE can in different ways and both in design and in circuit technology will be realized. Exemplary here are controllable Semiconductors or semiconductor circuits with a corresponding Switching behavior such. B. called thyristors. It is essential in any case, the achievable function of the conditional and the unconditional triggerability of a route a / b and the so achievable OR operation, which is the circuitry Implementation of the linkage of the coordination parameters I and II manufactures. It is also essential that the functions described regardless of the polarity of the outside adjust the applied voltage as soon as the respective Thresholds are exceeded.

In den Fig. 5a bis 5c ist das zentrale Schaltelement ZSE so dargestellt, wie es sich mit einer Funkenstrecke, z. B. mit einem gasgefüllten Überspannungsableiter realisieren läßt, welcher bevorzugt zur Anwendung kommt. Ein derartiges handelsübliches Bauteil weist in seiner Grundform bereits die Anschlüsse a/b auf, deren dazwischenliegende Entladungsstrecke durch Anlegen einer äußeren Spannung oberhalb der Zündspannung ähnlich einem Schalter vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand überführt werden kann. Ein derartiges Bauteil entspricht demnach einem spannungsgesteuerten Schalter. In Figs. 5a to 5c, the central switching element ZSE is shown as it is with a spark gap, z. B. can be realized with a gas-filled surge, which is preferably used. Such a commercially available component has in its basic form already the terminals a / b, whose intermediate discharge path can be transferred by applying an external voltage above the ignition voltage similar to a switch from the high-impedance to the low-impedance state. Such a component accordingly corresponds to a voltage-controlled switch.

Diese Schaltfunktion beruht auf der Gasentladung, hervorgerufen durch das elektrische Feld zwischen zwei Elektroden in dem gasgefüllten Entladungsraum, die durch Anlegen einer äußeren Spannung, z. B. an den Anschlüssen a/b eingeleitet werden kann. Durch Einbringen weiterer Elektroden in den Entladungsraum gemäß Fig. 5a oder 5b oder durch Anlegen eines elektrischen Feldes außerhalb des Entladungsraumes nach Fig. 5c über einen oder mehrere Anschlüsse c, kann über diesen Anschluß ebenfalls eine Entladung der Strecke a/b eingeleitet werden. This switching function is based on the gas discharge, caused by the electric field between two electrodes in the gas-filled discharge space, which by applying an external voltage, for. B. can be initiated at the terminals a / b. By introducing further electrodes into the discharge space according to FIG. 5a or 5b or by applying an electric field outside the discharge space according to FIG. 5c via one or more connections c, a discharge of the path a / b can also be initiated via this connection.

Da die Entladung alle im Entladungsraum befindlichen Elektroden einbezieht, kann durch Anlegen einer Spannung am Anschluß c gemäß Fig. 5a und 5b bzw. ausschließlich gemäß Fig. 5c die Strecke a/b niederohmig geschaltet werden. Diese Funktion entspricht der Umsetzung der Notwendigkeit nach der erfindungsgemäßen Lehre, bei der die Funktionsparameter I und II über eine ODER-Verknüpfung die Hauptentladung an dem vorgeordneten energiestarken Ableiter einleiten. Since the discharge involves all the electrodes located in the discharge space, the distance a / b can be switched to low impedance by applying a voltage at the terminal c according to FIGS. 5a and 5b or exclusively according to FIG. 5c. This function corresponds to the implementation of the need for the teaching according to the invention, in which the functional parameters I and II initiate the main discharge at the upstream high-energy arrester via an OR operation.

Die Ausführungsform nach Fig. 5c hat den Vorteil, daß der Anschluß c ausschließlich steuernde Wirkung auf die Entladung der Strecke a/b hat, und durch diese Entladung selbst jedoch nicht rückwirkend beeinflußt wird, wie dies durch eine fehlende Entkopplung vom Entladungsraum ansonsten der Fall ist. The embodiment according to Fig. 5c has the advantage that the terminal c has exclusively controlling effect on the discharge of the distance a / b, and by this discharge itself, however, is not influenced retroactively, as is otherwise the case by a lack of decoupling from the discharge space ,

Besteht die Notwendigkeit mehrere Funktionsparameter mit der ODER-Funktion des zentralen Schaltelementes zu verknüpfen, kann dessen Ausführung über die beschriebene Funktion hinaus durch weitere Anschlüsse c ergänzt werden. Dadurch werden weitere Möglichkeiten zur gezielten Entladung der Strecke a/b geschaffen. Is there a need for several functional parameters with the OR function of the central switching element to link, can its execution beyond the described function addition be supplemented by further connections c. This will be further possibilities for targeted unloading of the route a / b created.

Erwähnenswert ist bei den schaltungstechnischen Varianten nach den Fig. 6 bis 11 der vorgesehene Entkopplungskondensator X, der gegenüber dem Stand der Technik bekannten Varistoren bessere Zündbedingungen für die Zündung der Hauptentladungsstrecke schafft und neben einer Spannungsbewertung eine Frequenzbewertung vornimmt. Dadurch kann z. B. bestimmt werden, bei welchen Frequenzen vorzugsweise eine Zündung der Hauptstrecke initialisiert werden soll. It is worth mentioning in the circuitry variants according to FIGS. 6 to 11 of the proposed decoupling capacitor X, which provides better ignition conditions for the ignition of the main discharge path compared to the prior art known varistors and performs a frequency evaluation in addition to a voltage evaluation. As a result, z. B. be determined at which frequencies preferably ignition of the main line should be initialized.

Wesentlich ist weiterhin der Einsatz von Zündtransformatoren ZTR, denen bevorzugte Ausführungsform anhand der Fig. 12 beschrieben ist. Also essential is the use of ignition transformers ZTR, which preferred embodiment is described with reference to FIG. 12.

Die Funktion der Zündtransformatoren ZTR beruht auf dem bekannten Transformatorprinzip, bei dem durch eine Stromänderung in einer ersten Spule, d. h. der Primärseite in einer zweiten, mit dem Feld der ersten Spule verkoppelten weiteren Spule, d. h. der Sekundärseite eine Spannung induziert wird. Im vorliegenden Fall induziert der Schaltimpuls des zentralen Schaltelementes ZSE über die Primärseite des Zündtransformators ZTR auf dessen Sekundärseite einen Hochspannungsimpuls, der über die Zündelektrode E3 zwischen den Hauptelektroden E1/E2 die Hauptentladung herbeiführt. The function of ignition transformers ZTR is based on the known transformer principle, in which by a Current change in a first coil, d. H. the primary side in one second, coupled to the field of the first coil further Coil, d. H. the secondary side is induced a voltage. In the present case, the switching pulse of the central induced Switching element ZSE on the primary side of the Ignition transformer ZTR on its secondary side a high voltage pulse, the via the ignition electrode E3 between the main electrodes E1 / E2 causes the main discharge.

Anhand der Fig. 6 sei eine prinzipielle Ausführung der ersten Variante des Koordinationsverfahrens näher erläutert. Die zu betrachtenden Ableitpfade sind nach der zeitlichen Reihenfolge ihrer Aktivierung durch eine einlaufende Überspannung mit A1, A2 und A3 bezeichnet. With reference to FIG. 6, a basic embodiment of the first variant of the coordination method will be explained in more detail. The discharge paths to be considered are designated by the time sequence of their activation by an incoming overvoltage with A1, A2 and A3.

Bei einem Scheitelwert der einziehenden Überspannung oberhalb der Durchbruchspannung der Strecke a/b des zentralen Schaltelementes ZSE leitet der Pfad A2 die Begrenzung der Überspannung ein. Ein dadurch ausgelöster Stromimpuls des Schaltvorganges über die Primärspule des Zündtransformators ZTR1 erzeugt sekundärseitig einen Hochspannungsimpuls, der als Initialzündung über die Zündelektrode E3 zur Aktivierung der Funkenstrecke Fs im Pfad A3 dient. Dadurch wiederum erfolgt die Hauptentladung über die Hauptelektroden E1/E2 der energiestarken Funkenstrecke Fs. At a peak value of the incoming overvoltage above the breakdown voltage of the distance a / b of the central Switching element ZSE, the path A2 leads the limitation of Overvoltage on. A thereby triggered current pulse of Switching process via the primary coil of the ignition transformer ZTR1 generates a high-voltage pulse on the secondary side, which is called Initial ignition via the ignition electrode E3 to activate the Spark gap Fs in the path A3 is used. This in turn takes place the main discharge via the main electrodes E1 / E2 of the high-energy spark gap Fs.

Liegt der Scheitelwert der einziehenden Überspannung unterhalb der Durchbruchspannung der Strecke a/b des zentralen Schaltelementes ZSE, wird durch die Überspannung der Kondensator C über den vorzugsweise spannungsabhängigen Widerstand R im Pfad A1 aufgeladen, bis die Durchbruchspannung des Schaltelementes ST erreicht ist. Der hierdurch entstehende Stromimpuls erzeugt über den Zündtransformator ZTR2 eine Zündspannung am Anschluß c des zentralen Schaltelementes ZSE, so daß ein Stromimpuls im Pfad A2 in der beschriebenen Art eine Zündung der Hauptstrecke im Pfad A3 veranlaßt. Is the peak value of the incoming overvoltage below the breakdown voltage of the distance a / b of the central Switching element ZSE, is characterized by the overvoltage of Capacitor C via the preferably voltage-dependent resistor R in the path A1 charged until the breakdown voltage of the Switching element ST is reached. The resulting Current pulse generated via the ignition transformer ZTR2 one Ignition voltage at the connection c of the central switching element ZSE, so that a current pulse in the path A2 in the manner described causes ignition of the main line in the path A3.

Über die Bemessung der Zeitkonstante T = RC kann der Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem eine Zündung der Hauptstrecke A3 über den Pfad A1 ausgelöst werden soll. Bevorzugt wird hierfür eine Zeit gewählt, die einen Blitzstromverlauf mit langer Rückenhalbwertzeit entspricht. Für einen Stromverlauf 10/350 hat sich eine Verzögerungszeit von 60 µs als günstig erwiesen, um einerseits den Stromverlauf 8/20 an dieser Stufe zu unterdrücken und andererseits eine weitere Eigenschaft des Pfades A3, die Zündimpulse in dem Zeitraum der Verzugszeit periodisch zu wiederholen bis entweder die Hauptstrecke gezündet oder der Vorgang ohne Zündung der Hauptentladung abgeklungen ist, zur Geltung kommen zu lassen. Diese Eigenschaft erhöht die Zündsicherheit der Hauptstrecke wesentlich und sorgt damit gegenüber Lösungen nach dem Stand der Technik auch aus dieser Sicht für zusätzliche Sicherheit in der Kommutierung. Der Pfad A2 entspricht somit dem Koordinationsparameter I und der Pfad A1 dem Koordinationsparameter II bei der ersten Variante des Koordinationsverfahrens. By dimensioning the time constant T = RC, it is possible to determine the point in time at which ignition of the main line A3 is to be triggered via the path A1. Preferably, a time is selected for this purpose, which corresponds to a lightning current curve with a long back half-life. For a current profile 10/350, a delay time of 60 microseconds has been found to be favorable, on the one hand 8/20 to suppress the flow of current at this stage and to repeat the other hand, another characteristic of the path A3, the ignition pulses during the period of the delay time periodically until either ignited the main line or the process has subsided without ignition of the main discharge to make it come into effect. This feature significantly increases the ignition safety of the main line and thus provides additional safety in the commutation compared to solutions according to the prior art also from this point of view. The path A2 thus corresponds to the coordination parameter I and the path A1 to the coordination parameter II in the first variant of the coordination method.

Fig. 7 offenbart ein Blockschaltbild einer weiteren Gestaltung für die Ausführung des Ableitpfades A1 entsprechend der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens. Die Pfade A2/A3 entsprechen den Ausführungen zur Fig. 6. Fig. 7 discloses a block diagram of a further configuration for the execution of the Ableitpfades A1 according to the second variant of the coordination method. The paths A2 / A3 correspond to the explanations for FIG. 6.

Der Pfad A1 jedoch enthält keine zeitbestimmende R/C- Kombination. Stattdessen wird dieser von einem als Zündspule ausgeführten Stromsensor ZTR2 gebildet, der den Strom i_s über ein externes Bauteil X1 erfaßt und so bemessen ist, daß bei einem entsprechenden Strom über X1 unterhalb seiner Schädigungs- oder Zerstörungsgrenze ein Zündvorgang über den Anschluß c des zentralen Schaltelementes ZSE ausgelöst wird. Dieser Teil der Schaltung repräsentiert somit den Koordinationsparameter II in der zweiten Variante des Koordinationsverfahrens, wobei das Bauteil X1 in seiner Eigenschaft der Impedanz Z_G und der Stromsensor ZTR2 dem Stromsensor S gemäß den Fig. 2 bis 4 entspricht. However, path A1 does not contain a time determining R / C combination. Instead, this is formed by a designed as an ignition current sensor ZTR2, which detects the current i _s via an external component X1 and is dimensioned so that at a corresponding current through X1 below its damage or destruction limit an ignition process via the terminal c of the central switching element ZSE is triggered. This part of the circuit thus represents the coordination parameter II in the second variant of the coordination method, wherein the component X1 in its property of the impedance Z _G and the current sensor ZTR2 the current sensor S according to FIGS . 2 to 4 corresponds.

Bei dieser Lösungsvariante wird also eine Hauptentladung entweder bei einem ausreichenden Spannungsimpuls über den Pfad A2 oder über einen entsprechenden Stromimpuls im Pfad A1 initiiert. In this solution variant is thus a main discharge either with a sufficient voltage pulse across the path A2 or via a corresponding current pulse in the path A1 initiated.

Der Vorteil dieser Variante der Erfindung besteht darin, daß auch für das Überspannungsereignis niederimpedante Folgeschaltungen koordinierbar sind und zu einer Kommutierung führen. Dies ist dann der Fall, wenn die Folgeschaltung als Eingangsschaltung für ein Gerät einen integrierten Überspannungsschutz mit tieferem Ansprechwert bzw. Schutzkennlinie aufweist. The advantage of this variant of the invention is that also for the overvoltage event niederimpedante Sequential circuits are coordinated and a commutation to lead. This is the case when the sequential circuit as Input circuit for a device an integrated Overvoltage protection with lower response value or protection characteristic having.

Fig. 8 zeigt eine Ausgestaltungsvariante nach Fig. 6, bei der die zeitbestimmte R/C-Kombination zur Bestimmung des zweiten Koordinationsparameters eine Spannung über einem energieschwachen Varistorableiter VDR abgreift. FIG. 8 shows an embodiment variant according to FIG. 6, in which the time-determined R / C combination for determining the second coordination parameter picks up a voltage across a low-energy varistor diverter VDR.

Über diesen Spannungsabgriff sind bei bekannter U/I-Kennlinie des Varistors über dessen Spannungswert Rückschlüsse auf den über das Element fließenden Stromwert möglich. Damit repräsentiert dieser Spannungswert indirekt den Strom und damit über die Zeit die energetische Belastung des Varistors. Über die Pfade A1 und A2 wird in der bereits beschriebenen Art die Zündung der Hauptstrecke der FS eingeleitet, sobald die Spannungsauswertung ergibt, dass der Varistor energetisch überlastet ist. Bei kurzen Stromimpulsen (z. B. der Wellenform 8/20 µs) wird der Zündvorgang über A2 und bei langen Stromimpulsen (z. B. der Wellenform 10/350 µs) über den mit einer Verzögerungszeit behafteten, dafür aber bei kleineren Spannungswerten als A2 reagierenden Pfad A1 eingeleitet. Weiterhin können solche Stufen auch über einen weiteren zweiten Kreis ausgelöst werden, dem andere Kriterien als die hier beschriebenen zugrunde liegen. So kann z. B. der Pfad A1 von steuerbaren Elementen aktiviert werden, die von einer externen Überwachungseinrichtung angesteuert werden. Es ist ebenso möglich, mehrere solcher Stufen wie Fig. 9 dargestellt, auf einen gemeinsamen Zündübertrager ZTR 2 wirken zu lassen, um auf diese Weise eine Mehrfachinitialisierung nach dem ODER- Prinzip zu ermöglichen. Dabei kann neben einer konventionellen Art über eine Leitungsverbindung S1 eine Ansteuerung der Elemente z. B. auch über Funk oder Lichtwellenleiter S2 erfolgen. About this voltage tap conclusions on the current flowing through the element current value are possible with known U / I characteristic of the varistor on its voltage value. Thus, this voltage value indirectly represents the current and thus over time the energetic load of the varistor. About the paths A1 and A2, the ignition of the main line of the FS is initiated in the manner already described, as soon as the voltage evaluation shows that the varistor is energetically overloaded. For short current impulses (eg the 8/20 μs waveform), the ignition process will be higher than A2 for long pulses of current (eg the 10/350 μs waveform) and longer than A2, but smaller than A2 Reactive path A1 initiated. Furthermore, such stages can also be triggered via a further second circle, which are based on criteria other than those described here. So z. B. the path A1 of controllable elements are activated, which are controlled by an external monitoring device. It is also possible to have several such stages as shown in FIG. 9, to act on a common ignition transformer ZTR 2 , in order to allow in this way a multiple initialization according to the OR principle. In this case, in addition to a conventional type via a line connection S1, a control of the elements z. B. also be done via radio or optical fiber S2.

Für Drehstrombeschaltungen soll auf die Konfiguration nach Fig. 10 verwiesen werden. Dabei wird der Schaltungsteil A2 gebildet aus den Teilen A2.1, A2.2 und A2.3 auf der den Phasenanschlüssen gegenüberliegenden Seite am Punkt P zusammengefaßt und über das Schaltelement ZSE gemeinsam über die Primärwicklung des Zündübertragers ZTR2 geführt, der sekundärseitig drei Zündwicklungen bzw. Zündwicklungen entsprechend der Anzahl der zu erfassenden Leitungen aufweist. Mit dieser Schaltung wird erreicht, daß sobald einer der Pfade A2.1 bis A2.3 durch eine Überspannung gezündet wird, die verbleibenden Pfade über die zugeordneten Zündwicklungen des Zündübertragers ZTR2 ebenfalls gezündet werden. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Zündung und damit eine günstige symmetrische Stromaufteilung des Blitzteilstromes auf alle Leitungen und es treten nur geringe Überspannungen bzw. Querspannungen zwischen den beschalteten Leitungen L1/L2 und L3 auf. Die energiestarken Ableiter der Hauptentladungsstrecke werden über die Hauptanschlüsse E3.1, E3.2 und E3.3 gezündet und gleichmäßig ausgelastet. Das zentrale Schaltelement ZSE kann zusätzlich über eine nach den Fig. 6 bis 9 augestaltete Stufe A1 ausgelöst werden. For three-phase circuits should be made to the configuration of FIG. 10. In this case, the circuit part A2 is formed from the parts A2.1, A2.2 and A2.3 summarized on the opposite side of the phase terminals at point P and passed over the switching element ZSE together on the primary winding of the Zündübertragers ZTR2, the secondary side three Zündwicklungen or Ignition coils corresponding to the number of lines to be detected. With this circuit it is achieved that as soon as one of the paths A2.1 to A2.3 is ignited by an overvoltage, the remaining paths are also ignited via the associated ignition windings of the ignition transformer ZTR2. This results in a uniform ignition and thus a favorable symmetrical current distribution of the partial lightning current on all lines and there are only small overvoltages or cross-voltages between the wired lines L1 / L2 and L3. The high-energy arresters of the main discharge section are ignited via the main connections E3.1, E3.2 and E3.3 and utilized equally. The central switching element ZSE can additionally be triggered via a stage A1 shown in FIGS . 6 to 9.

Eine dreistufige Koordination von Ableitern unterschiedlicher Leistungsstufen B/C/D(E) zeigt Fig. 11. A three-stage coordination of arresters of different power levels B / C / D (E) is shown in FIG. 11.

Bei entsprechender Leitungslänge L zwischen den Stufen wird die Koordination und damit die Kommutierung auf konventionelle Art erreicht. Ist hingegen die Leitungslänge nicht ausreichend, erfolgt jeweils über die bereits beschriebene zweite Variante die Initialisierung die Zündung der energetisch vorgeordneten Stufe, bis sich die Impulsenergie abgebaut bzw. die jeweils leistungstärkere, vorgeordnete Energiestufe die Ableitung übernommen hat. With appropriate line length L between the stages becomes the coordination and thus the commutation achieved conventional way. If, however, the line length is not sufficient, in each case over the already described second Variant the initialization the ignition of the energetic upstream stage, until the pulse energy degraded or the more powerful, upstream energy level the Derivation has taken over.

Zwischen der Stufe C/D(E) ist ein Stromsensor ZTR3 als Zündübertrager wie bereits anhand der Fig. 7 beschrieben, angeordnet. Dieser Stromsensor kann mehrere, an einem zentralen Punkt P zusammmengefaßte Pfade x1, x2, x3, die mit Schutzstufen "D" oder "E" bestückt sind, erfassen, und den dafür zuständigen, zentral angeordneten Ableiter C aktivieren. Dieser wiederum aktiviert im Bedarfsfall über ZTR2 die Zündeinrichtung des Ableiters B, der das höchste Energieniveau aufweist. Die Hauptentladung erfolgt dann über diesen Ableiter. Between the stage C / D (E), a current sensor ZTR3 as an ignition transformer as already described with reference to FIG. 7, arranged. This current sensor can detect a plurality of paths x1, x2, x3, which are combined at a central point P and are equipped with protection levels "D" or "E", and activate the responsible, centrally arranged arrester C. This, in turn, activates the ignition device of the arrester B, which has the highest energy level, via ZTR2 if necessary. The main discharge then takes place via this arrester.

Aufgrund der erheblichen Impulsbelastungen, denen die Zündübertrager bei den beschriebenen Anwendungen ausgesetzt sind, ist es von Vorteil, diesen als Durchsteckwandler wie anhand Fig. 12 gezeigt, auszuführen. Due to the significant pulse loads to which the ignition transformer are exposed in the applications described, it is advantageous to perform this as a plug-through converter as shown in FIG. 12.

Der Durchsteckwandler besteht aus einem Ringkern, auf den die Sekundärwicklung bzw. mehrere Sekundärwicklungen W2 aufgebracht sind. Die Primärwicklung W1 ist lediglich als Durchführung der impulsstromführenden Leitung oder Leitungen durch die Bohrung des Ringkernes gestaltet. Bei einer solchen Realisierung des Zündübertragers bzw. Zündtransformators können Isolationsprobleme, wie sie bei konventionellen Anordnungen auftreten, von vornherein vermieden werden. The plug-in converter consists of a toroidal core on which the Secondary winding or multiple secondary windings W2 are applied. The primary winding W1 is only as Carrying out the pulse current carrying line or lines designed the bore of the toroidal core. In such a Realization of the ignition transformer or ignition transformer can Isolation problems, as in conventional arrangements be avoided from the outset.

Es liegt ausführungsseitig ebenfalls im Sinne der Erfindung, den vorbeschriebenen speziellen Zündtransformator oder Zündübertrager mit dem zentralen Schaltelement ZSE oder dem Schaltelement SE eine gemeinsame Baueinheit bildend auszuführen. It is also part of the scope of the invention, the above-described special ignition transformer or Ignition transformer with the central switching element ZSE or Switching element SE forming a common structural unit perform.

Zusammenfassend gelingt es mit der Umsetzung der Erfindung nach den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen eine effektive Koordination beim Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen anzugeben, die nicht nur den Scheitelwert einer elektrischen Größe, sondern auch deren Zeitverhalten berücksichtigt, so daß eine ausgeglichene Energiebilanz für alle Baugruppen gegeben ist. Weiterhin ist es nicht mehr wie beim Stand der Technik notwendig vorauszusetzen, daß die nachgeordnete Stufe die erforderliche Spannung für die Kommutierung einer jeweils vorgeordneten Stufe bereitstellt. Das heißt, auch ohne vollständige Kenntnis des elektrischen Verhaltens der zu koordinierenden Stufen z. B. im Endgerätebereich ist eine Koordination mit der Endgerätestufe dadurch möglich, indem neben der auftretenden Überspannung auf einen Bewertungsparameter zurückgegriffen wird. In summary, it is possible with the implementation of the invention according to the above-described embodiments a Effective coordination in the operation of multi-stage lightning and lightning Specify overvoltage arrester arrangements that not only the Peak value of an electrical variable, but also their Timing taken into account, so that a balanced Energy balance is given for all modules. It continues no longer necessary as in the prior art assume that the downstream stage the required voltage for the commutation of a respective upstream stage provides. That is, even without full knowledge of the electrical behavior of the stages to be coordinated z. In the Terminal area is a coordination with the terminal level thereby possible, in addition to the occurring overvoltage a valuation parameter is used.

Claims (12)

1. Verfahren zum energetisch koordinierten Betreiben mehrstufiger Blitzstrom- und Überspannungsableiteranordnungen mittels Triggerung und gezielter Kommutierung zwischen den einzelnen Stufen unter Berücksichtigung eines Scheitelwertes der jeweils abzuleitenden oder zu begrenzenden elektrischen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Bewertungsparameter zum Bestimmen des Zeitpunktes der Kommutierung genutzt wird, wobei dieser das Zeitverhalten der jeweiligen elektrischen Größe beschreibt oder auf die Stromamplitude abstellt, die sich aus dem Impulsstrom ergibt, welche aufgrund einer Überspannung, die über eine Folgeschaltung einer bestimmten, auch unbekannten Impedanz anliegt, fließt, und weiterhin die Kommutierung auf der Grundlage der oben genannten Parameter logisch ODER verknüpft ausgelöst wird. 1. A method for the energetically coordinated operation of multi-stage lightning current and surge arrester arrangements by means of triggering and targeted commutation between the individual stages, taking into account a peak value of each electrical quantity to be deduced or limited, characterized in that at least one further evaluation parameter is used to determine the time of commutation in which it describes the time behavior of the respective electrical variable or turns off the current amplitude which results from the pulse current which flows due to an overvoltage which is applied via a sequential circuit of a certain, even unknown impedance, and further the commutation on the basis of above parameter is triggered logically OR linked. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bewertungsparameter die Amplitude eines Überspannungsimpulses und der zweite Bewertungsparameter die Zeitdauer dieses ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the first evaluation parameter is the amplitude of a Overvoltage pulse and the second evaluation parameter the This time is. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bewertungsparameter die Amplitude eines Überspannungsimpulses ist und der zweite Bewertungsparameter aus dem Impulsstrom abgeleitet wird, wobei der Widerstandswert der Impedanz der Folgeschaltung gegenüber der Überspannung bestimmt, welcher der Bewertungsparameter die Kommutierung auslöst. 3. The method according to claim 1, characterized in that the first evaluation parameter is the amplitude of a Overvoltage pulse is and the second evaluation parameter from the Pulse current is derived, the resistance of the Impedance of the sequential circuit with respect to the overvoltage determines which of the evaluation parameters is the commutation triggers. 4. Einrichtung zur koordinierten Zündung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales Schaltelement ZSE vorgesehen ist, welches über mindestens zwei unterschiedliche Kriterien des Impulsverlaufes einer Überspannung aktivierbar ist, um eine Hauptentladung zur Überspannungsbegrenzung zu initiieren und den Blitzstrom im Ableitpfad der Hauptstrecke zu führen, wobei eine erste Kriterienkombination der Betrag der Überspannung oder deren Zeitdauer und eine zweite Kriterienkombination der Betrag der Überspannung oder der Betrag des Stoßstromes über ein nachgeordnetes Bauteil oder Betriebsmittel ist. 4. device for the coordinated ignition of lightning and surge arresters by means of the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a central switching element ZSE is provided which via at least two different criteria of the Pulse curve of an overvoltage can be activated to a To initiate main discharge for overvoltage limiting and the Lightning current to lead in the discharge path of the main line, with a first criteria combination the amount of overvoltage or their duration and a second combination of criteria the Amount of overvoltage or the amount of surge current over is a downstream component or resource. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Schaltelement ZSE eine Strecke a/b aufweist, welche beim Überschreiten eines Spannungsschwellwertes von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand übergeht und weiterhin über einen Anschluß c verfügt, um unabhängig vom Betrag des Spannungswertes den niederohmigen Zustand der Strecke a/b auszulösen. 5. Device according to claim 4, characterized in that the central switching element ZSE has a distance a / b, which when exceeding a voltage threshold of a high-impedance goes into a low-impedance state and continues to have a port c, regardless of Amount of voltage value the low impedance state of Route a / b trigger. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kondensator C vorgesehen ist, welcher über einen Vorwiderstand R in einem ersten Ableitpfad A1 beim Vorliegen einer Überspannung unterhalb der Durchbruchspannung der Strecke a/b aufgeladen wird, wobei der Kondensator C mit einer Primärseite eines Zündtransformators ZTR2 in Verbindung steht, dessen Sekundärseite auf den Anschluß c des zentralen Schaltelementes ZSE führt,
weiterhin das zentrale Schaltelement ZSE sich in einem zweiten Ableitpfad, in Serie geschaltet mit der Primärseite eines weiteren Zündtransformators ZTR1 und einem Entkoppelkondensator X, befindet, wobei die Sekundärseite des weiteren Zündtransformators ZTR1 auf die Zündelektrode E3 einer energiestarken Funkenstrecke führt, die einen dritten Ableitpfad A3 bildet. 6. Device according to claim 5, characterized in that
a capacitor C is provided, which is charged via a series resistor R in a first discharge path A1 in the presence of an overvoltage below the breakdown voltage of the distance a / b, the capacitor C is connected to a primary side of an ignition transformer ZTR2 in connection, the secondary side of the terminal c of the central switching element ZSE leads,
Furthermore, the central switching element ZSE is in a second discharge path, connected in series with the primary side of another ignition transformer ZTR1 and a decoupling capacitor X, the secondary side of the further ignition transformer ZTR1 leads to the ignition electrode E3 of a high-energy spark gap, which forms a third discharge path A3 , 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromsensor vorgesehen ist, um den Strom der über das externe, nachgeordnete Bauteil oder Betriebsmittel fließt, festzustellen, wobei der Stromsensor ausgangsseitig mit dem Anschluß c des zentralen Schaltelementes ZSE in Verbindung steht, weiterhin das zentrale Schaltelement ZSE sich in einem zweiten Ableitpfad A2, in Serie geschaltet mit der Primärseite eines Zündtransformators ZTR1 und einem Entkoppelkondensator X befindet, wobei die Sekundärseite des Zündtransformators ZTR1 auf die Zündelektrode E3 einer energiestarken Funkenstrecke führt, die einen dritten Ableitpfad A3 bildet. 7. Device according to claim 5, characterized in that a current sensor is provided to supply the current across the external, downstream component or equipment flows, determine the current sensor on the output side with the Connection c of the central switching element ZSE in conjunction stands still, the central switching element ZSE in one second discharge path A2, connected in series with the Primary side of an ignition transformer ZTR1 and a Decoupling capacitor X is located, the secondary side of the Ignition transformer ZTR1 to the ignition electrode E3 of a high energy Spark gap leads, which forms a third discharge path A3. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die R/C-Kombination im ersten Ableitpfad A1 die Spannung über einen externen Varistorableiter abgreift. 8. Device according to claim 6, characterized in that the R / C combination in the first discharge path A1 over the voltage an external varistor diverter picks up. 9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündübertrager ZTR2 mindestens einen weiteren Primäranschluß aufweist, um eine externe Mehrfachinitialisierung des zentralen Schaltelementes ZSE auszulösen. 9. Device according to claim 6 or 8, characterized in that the ignition transformer ZTR2 at least one more Primary connection to an external multiple initialization to trigger the central switching element ZSE. 10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehstromnetzen jede Phase einem Ableitpfad A2.1, A2.2 und A2.3 über jeweils einen Kondensator zugeordnet und auf der der Phasenseite gegenüberliegenden Seite auf einen Punkt P zusammengeführt ist der über eine gemeinsames zentrales Schaltelement ZSE und einer dazu in Reihe geschalteten Primärwicklung eines Zündübertragers ZTR2 führt, dessen Sekundärwicklungen E3.1, E3.2 und E3.3 die zeitgleiche Zündung der jeweils einer Phase zugeordneten Funkenstrecken über deren Zündelektrode E3 herbeiführen. 10. Device according to claim 5, characterized in that in the case of three-phase systems, each phase is connected to a discharge path A2.1, A2.2 and A2.3 are each assigned a capacitor and on the phase side opposite side to a point P is brought together by a common central Switching element ZSE and one connected in series Primary winding of an ignition transformer ZTR2 leads, whose Secondary windings E3.1, E3.2 and E3.3 the simultaneous ignition of the each one phase associated spark gaps over the Make ignition electrode E3. 11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrstufigen Anordnung von Ableitern unterschiedlicher Leistungsstufen mehrere Ableitpfade niedriger Klassen oder Stufen zusammengefaßt mittels eines Stromsensor überwacht werden, um die energetisch vorgeordnete Stufe oder die energetisch vorgeordneten Stufen über den Anschluß c des zentralen Schaltelementes auszulösen. 11. Device according to claim 7, characterized in that in a multi-stage arrangement of arresters different power levels several Ableitpfade lower classes or stages combined by means of a current sensor be monitored to the energetic upstream stage or the energetically upstream stages over the connection c of trigger central switching element. 12. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor als Zündtransformator ausgebildet ist, welcher einen Ringkern mit einer oder mehreren Sekundärwicklungen umfaßt, wobei die impulsstromführende Leitung oder die impulsstromführenden Leitungen als Primärwicklungen durch die Ringkernöffnung verlaufend angeordnet sind. 12. Device according to claim 7 or 11, characterized in that the current sensor is designed as an ignition transformer, which is a toroidal core with one or more Secondary windings, wherein the pulse current leading line or pulse current carrying lines as primary windings through the Ring core opening extending are arranged.