EP0905840A1 - Lightning-current withstand arrester - Google Patents

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EP0905840A1
EP0905840A1 EP98112342A EP98112342A EP0905840A1 EP 0905840 A1 EP0905840 A1 EP 0905840A1 EP 98112342 A EP98112342 A EP 98112342A EP 98112342 A EP98112342 A EP 98112342A EP 0905840 A1 EP0905840 A1 EP 0905840A1
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EP
European Patent Office
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spark gap
lightning current
spark
current according
partial
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Granted
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EP98112342A
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German (de)
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EP0905840B1 (en
Inventor
Jan Prof.Dr.-Ing. Meppelink
Christof Dipl.-Ing. Drilling
Jürgen Dipl.-Ing. Trinkwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obo Bettermann GmbH and Co KG
Original Assignee
Obo Bettermann GmbH and Co KG
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Publication of EP0905840A1 publication Critical patent/EP0905840A1/en
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Publication of EP0905840B1 publication Critical patent/EP0905840B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series

Definitions

  • the invention relates to a lightning current carrying Spark gap with several series connected Spark gaps.
  • a line follow current flows at line frequency and one Height from a few kA to a few 10 kA, depending on the Distance of the building from the next Transformer station and the feed-in power.
  • the upstream fuse becomes the three-pole Disconnect the short circuit from the mains, causing the Power supply fails. It can only be replaced the main network fuse by the Energy supply company back in operation be taken.
  • spark gaps To avoid damage due to lightning strikes in spark gaps are known in a building. Such Spark gaps become transient Equipotential bonding used, the subsequent line follow current is deleted. All previous solutions are based on the fact that Spark gap ignited during a lightning surge the lightning current between earth and conductor to Ensuring a low voltage drop along of the arc is derived or guided, the Mains sequence current is conducted and deleted and a The spark gap is reconsolidated.
  • the spark gap capable of carrying lightning current according to the invention is based on the basic idea of arc quenching Multiple interruption of the arc with the help of a Multiple spark gap.
  • the voltage drop on the anodes and cathodes of the partial spark gaps Multiple spark gap for arc quenching and This prevents the follow-up current exploited.
  • the extinguishing effect can be done in the usual way can be increased in that the spark gap in one sealed housing is installed.
  • the Quenching can also be done by blowing the arc be increased with cold gas.
  • the arc is divided into multiple arcs.
  • the proposed multiple spark gap uses the effect of dividing the arc into several partial spark gaps, so that the anode and cathode drop (voltage drop, in particular at the arc base points on the anode and cathode) of the individual spark gaps is added.
  • n is the number of spark gaps of the multiple spark gap and U AK is the anode or cathode case of a partial spark gap of the multiple spark gap.
  • the formation of the first spark gap is decisive for the responsiveness.
  • On the chain of Spark gaps become the tension of each Partial arcs added up so high in total that they is higher than the mains voltage, so that actually none Mains sequence current arises.
  • the multi-spark gap can also be used with a Sliding discharge arrangement for reducing the Ignition delay time of the partial spark gaps in combination with the corresponding resistor circuit be equipped.
  • the sliding discharge arrangement exists from a arranged along the spark gaps Layer of an insulating material, in which a metallic Film or the like is let in on Earth potential is.
  • the electrodes of spark gaps from metals such as copper, tungsten copper or the like Metals after exposure to high Lightning currents on the surface Meltings show that there is metallic vapor on the surface of adjacent insulation arrangements precipitates. These effects reduce the Lifespan of such a spark gap.
  • an electrode made of graphite suggested.
  • the partial spark gaps of the Multiple spark gaps are therefore preferably made Made of graphite. Because of the low metal burn-up when exposed to lightning currents up to 200 kA graphite is particularly suitable for this application. Even after repeated exposure to lightning impulse currents remains the surface of the electrodes of the Multiple spark gap clean and keeps its shape. This ensures that the response voltage of the Spark gap remains within the permissible spread.
  • the spark gap is preferably made of cylindrical or cube-shaped electrodes built up by an insulating film or washer heat-resistant material, in particular PTFE or Ceramics, insulated from each other.
  • By appropriate designs of the Parallel plate spark gap, for example with large area electrodes, will be a big one created field-filled volume, from which Voltage stress on the starting electrodes to be provided. By the enlarged field-filled volume becomes the response voltage and their scatter significantly reduced.
  • a spark gap is shown in FIG a head of the power supply network and at II an earth is connected.
  • the Partial spark gaps FS2 to FSN with the exception of those in Lightning current event first appealing Spark gap FS1 through a graded network of ohmic resistors connected, so that Partial spark gaps FS2 to FSN successively switch through.
  • the network of resistors shows in Switching direction decreasing resistance values. So
  • the resistance R2 can be 10 kilohms Resistor R3 1 kilohm, resistance R4 100 ohms, the Resistor R5 10 ohms and resistance Rn X ohms exhibit.
  • the resistors can preferably decrease logarithmically.
  • a resistor R2 to Rn connected in parallel and the resistances of all Partial spark gaps R2 to Rn are in series on earth (II) switched.
  • spark gap electrodes 2 made of graphite are provided, that by insulating washers made of PTFE from each other are spaced.
  • At 4 is a connection of one Control resistor shown.
  • With 5 is a housing shown, which surrounds the entire unit.
  • At 6 is the power connection shown.
  • the control resistors 10 are also in one protected space inside the insulating housing arranged. With 11 is another insulating material plate shown. With 1 contact springs are shown, by means of which is the contacting link to the Spark gaps take place.
  • the electrodes 2 of the Spark gaps are preferably cylindrical or cuboid, sharp-edged elements. In the Embodiment according to Figure 3 is the entire Spark gap from two arranged parallel to each other Blocks of the same number of partial spark gaps.
  • the Sliding discharge ignition aid consists of a longitudinal arranged parallel to the spark gaps FS1 to FSN Layer 12 of insulating material, for example PTFE, in which is a metallic conductor 13, in particular one metallic foil, is embedded. This slide is at 14 connected to earth potential.
  • This slide is at 15 there is one Sliding discharge shown as the first pre-discharge ignites before the main discharge 16 as a result of first sliding discharge ignites.
  • the spark gaps FS2 to FSN are included Control resistors R2 to Rn connected.
  • the distance between the first spark gaps is FS1 decisive for the response behavior of the Total spark gap.
  • FSN farnesoid voltage
  • the invention is not based on the embodiment limited, but often within the scope of the disclosure variable.

Abstract

The lightning current path consists of numerous arcing sections in series. The sections consist of n-part arcing sections, and are in series, so the arcing voltage is n-times the voltage of the part arcing sections. The arrangement preferably has graphite electrodes separated by PTFE insulating material. The arcing sections are preferably located in an epoxy resin molded housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine blitzstromtragfähige Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteter Funkenstrecken.The invention relates to a lightning current carrying Spark gap with several series connected Spark gaps.

Bei einem Blitzeinschlag in ein Gebäude mit einer Niederspannungsstromversorgung fließt ein hoher kurzzeitiger Blitzstrom über die metallischen Strukturen nach Erde ab. Während dieses kurzzeitigen Blitzstromes wird das Potential der im Normalbetrieb als geerdet angesehenen metallischen Teile (genannt Erde) kurzzeitig um Werte von einigen 100 kV erhöht. Diese Potentialanhebung der Erde infolge eines Blitzeinschlages kommt dadurch zustande, daß der Blitzstrom als eingeprägter Strom in die Erde hineinfließen muß und dabei am endlichen Erdungswiderstand einen Spannungsabfall hervorruft. Die Leiter der Niederspannungsstromversorgung befinden sich auf dem vom Energieversorger bereitgestellten Potential gegenüber der Erde. Im Normalbetrieb führen diese Leiter daher die Nennspannung. Durch die vom Blitzstrom am Erdungswiderstand hervorgehobene Potentialanhebung entsteht nun eine kurzzeitige Stoßspannung zwischen der Erde und den Leitern, die sich aus der Differenz der Potentiale zwischen Erde und Leiter ergibt. Wird das Potential der Hauptpotentialausgleichschiene um einige 100 kV angehoben, wird die elektrische Festigkeit der Isolation zwischen den Leitern und der Erde überschritten und es kommt zum Überschlag durch die Luftisolationsstrecke und zum Durchschlag durch die Isolation der Leitungen. Die Folge dieses Überschlages oder Durchschlages ist ein dreipoliger Kurzschluß der Niederspannungsstromversorgung. Durch den dreipoligen Kurzschluß wird aber eine Verbindung zum einspeisenden Kabel hergestellt, so daß ein Teil des eingeprägten Blitzstromes in dieses Kabel hineinfließen kann.When lightning strikes a building with a Low voltage power supply flows a high brief lightning current over the metallic Structures down to earth. During this brief Lightning current becomes the potential of normal operation metallic parts (called Earth) briefly increased by values of a few 100 kV. This potential increase of the earth as a result of a Lightning strikes is caused by the fact that the Lightning current as an impressed current into the earth must flow into it and at the same time finite Earth resistance causes a voltage drop. The There are heads of the low-voltage power supply on the potential provided by the energy supplier towards the earth. These run in normal operation Conductor therefore the nominal voltage. By the lightning current potential increase highlighted at the earth resistance there is now a brief surge voltage between the Earth and the ladders, which are the difference of the Potentials between earth and conductor results. Will that Potential of the main equipotential bonding bar by a few 100 kV raised, the electrical strength of the Isolation between the conductors and the earth exceeded and there is a rollover by the Air insulation route and to break through the Isolation of the lines. The consequence of this rollover or breakdown is a three-pole short circuit Low voltage power supply. Through the three-pole Short circuit is a connection to the feeding Cable made so that part of the embossed Lightning current can flow into this cable.

Der verbleibende Teil fließt weiterhin in die Erde.The remaining part continues to flow into the earth.

Die Wirkungen dieses dreipoligen Kurzschlusses sind

  • ein freibrennender Lichtbogen in der Niederspannungsverteilung oder in dem einspeisenden Kabel,
  • eine mögliche Vorschädigung eines Kabels oder Gerätes mit einem festen Isolierstoff mit der Gefahr eines späteren Schadens durch langsame Zerstörung der Isolation durch Teilentladungen oder Kriechströme,
  • Ausbreitung einer Druckwelle durch den Lichtbogen,
  • Gefahr eines Feuers durch Entzündungen von Isolierstoffen in dem heißen Lichtbogen.
    • The effects of this three-pole short circuit are
  • a free-burning arc in the low-voltage distribution or in the feeding cable,
  • possible pre-damage to a cable or device with a solid insulating material with the risk of later damage due to slow destruction of the insulation by partial discharges or leakage currents,
  • Propagation of a pressure wave through the arc,
  • Danger of fire due to ignition of insulating materials in the hot arc.

    • Es fließt ein Netzfolgestrom mit Netzfrequenz und einer Höhe von einigen kA bis zu einigen 10 kA, abhängig vom Abstand des Gebäudes von der nächsten Transformatorenstation und der Einspeiseleistung.A line follow current flows at line frequency and one Height from a few kA to a few 10 kA, depending on the Distance of the building from the next Transformer station and the feed-in power.

    Die vorgeschaltete Sicherung wird den dreipoligen Kurzschluß vom Netz trennen, wodurch die Stromversorgung ausfällt. Sie kann erst durch Ersetzen der Netzhauptsicherung durch das Energieversorgungsunternehmen wieder in Betrieb genommen werden.The upstream fuse becomes the three-pole Disconnect the short circuit from the mains, causing the Power supply fails. It can only be replaced the main network fuse by the Energy supply company back in operation be taken.

    Zur Vermeidung der Schäden infolge Blitzeinschlages in ein Gebäude sind Funkenstrecken bekannt. Solche Funkenstrecken werden zum transienten Potentialausgleich eingesetzt, wobei auch der nachfolgende Netzfolgestrom gelöscht wird. Alle bisherigen Lösungen beruhen darauf, daß die Funkenstrecke bei einer Blitzüberspannung gezündet wird, der Blitzstrom zwischen Erde und Leiter zum Sicherstellen eines geringen Spannungsabfalls entlang des Lichtbogens abgeleitet bzw. geführt wird, der Netzfolgestrom geführt und gelöscht wird und eine Wiederverfestigung der Funkenstrecke erfolgt.To avoid damage due to lightning strikes in spark gaps are known in a building. Such Spark gaps become transient Equipotential bonding used, the subsequent line follow current is deleted. All previous solutions are based on the fact that Spark gap ignited during a lightning surge the lightning current between earth and conductor to Ensuring a low voltage drop along of the arc is derived or guided, the Mains sequence current is conducted and deleted and a The spark gap is reconsolidated.

    Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine blitzstromtragfähige Funkenstrecke gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei der ein Netzfolgestrom vollständig oder mindestens teilweise unterdrückt wird.Based on this state of the art Invention based on the object spark gap of the generic type capable of carrying lightning current to create a complete follow-up current or at least partially suppressed.

    Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben.The solution to this problem is in the claims specified.

    Die erfindungsgemäße blitzstromtragfähige Funkenstrecke basiert auf der Grundidee der Lichtbogenlöschung durch Mehrfachunterbrechung des Lichtbogens mit Hilfe einer Mehrfachfunkenstrecke. Dabei wird der Spannungsabfall an den Anoden und Kathoden der Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke zur Lichtbogenlöschung und dadurch zur Unterbindung des Netzfolgestromes ausgenutzt. Die Löschwirkung kann in üblicher Weise dadurch erhöht werden, daß die Funkenstrecke in einem druckdicht abgeschlossenen Gehäuse eingebaut ist. Die Löschwirkung kann auch durch Beblasung des Lichtbogens mit Kaltgas erhöht werden.The spark gap capable of carrying lightning current according to the invention is based on the basic idea of arc quenching Multiple interruption of the arc with the help of a Multiple spark gap. The voltage drop on the anodes and cathodes of the partial spark gaps Multiple spark gap for arc quenching and This prevents the follow-up current exploited. The extinguishing effect can be done in the usual way can be increased in that the spark gap in one sealed housing is installed. The Quenching can also be done by blowing the arc be increased with cold gas.

    Bei der Funkenstrecke gemäß der Erfindung wird bei einem Blitzeinschlag zunächst durch die Überspannung zwischen PE (Erde) und den spannungsführenden Leitern gezündet, wenn die Ansprechspannung der Mehrfachfunkenstrecke erreicht ist.In the spark gap according to the invention a lightning strike initially caused by the surge between PE (earth) and the live conductors ignited when the response voltage of the Multiple spark gap is reached.

    Erfindungsgemäß erfolgt eine Aufteilung des Lichtbogens in Mehrfachlichtbögen. Hierbei wird durch die vorgeschlagene Mehrfachfunkenstrecke der Effekt genutzt, den Lichtbogen auf mehrere Teilfunkenstrecken aufzuteilen, so daß sich der Anoden- und Kathodenfall (Spannungsabfall insbesondere an den Lichtbogenfußpunkten an der Anode und Kathode) der einzelnen Funkenstrecken addiert. Der gesamte Spannungsabfall an der Mehrfachfunkenstrecke kann demnach durch folgende Beziehungen beschrieben werden: U = n x UAK . Dabei bedeutet n die Anzahl der Funkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke und UAK den Anoden- bzw. Kathodenfall einer Teilfunkenstrecke der Mehrfachfunkenstrecke.According to the invention, the arc is divided into multiple arcs. The proposed multiple spark gap uses the effect of dividing the arc into several partial spark gaps, so that the anode and cathode drop (voltage drop, in particular at the arc base points on the anode and cathode) of the individual spark gaps is added. The total voltage drop across the multiple spark gap can therefore be described by the following relationships: U = nx U AK . Here n is the number of spark gaps of the multiple spark gap and U AK is the anode or cathode case of a partial spark gap of the multiple spark gap.

    Um eine relativ niedrige Ansprechspannung von beispielsweise maximal 4 kV nicht zu überschreiten, ist die erste Funkenstrecke so ausgebildet und deren Anode und Kathode derart beabstandet, daß eine entsprechende Ansprechspannung erreicht wird.To have a relatively low response voltage of for example not to exceed a maximum of 4 kV the first spark gap and its anode and cathode spaced such that a corresponding Response voltage is reached.

    Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Mehrfachfunkenstrecke teilt sich die Spannung auf alle Teilfunkenstrecken auf. Durch die erfindungsgemäße Widerstandsbeschaltung der Mehrfachfunkenstrecke wird erreicht, daß an der obersten (eingangs) Teilfunkenstrecke das Potential der Erde anliegt. Sobald diese erste Teilfunkenstrecke gezündet hat, fließt ein Strom über die Widerstände, die abgestuft abnehmen, beispielsweise dekadisch oder vorzugsweise logarithmisch. Dadurch wird erreicht, daß nach dem Zünden der ersten Teilfunkenstrecke nahezu die gesamte Spannung an der zweiten Teilfunkenstrecke liegt und diese unmittelbar zündet. Dabei wird vorteilhaft die ultraviolette Strahlung des Funkenkanals in der ersten Teilfunkenstrecke zur Bereitstellung der Anfangselektronen in der jeweils folgenden Teilfunkenstrecke genutzt. Dieser Effekt setzt sich bis zur letzten Teilfunkenstrecke fort.In the case of the invention Multiple spark gaps the voltage is shared by all Partial spark gaps on. By the invention Resistor circuit of the multiple spark gap is achieved that at the top (input) Partial spark gap the potential of the earth is present. As soon as this first partial spark gap has ignited, a current flows across the resistors, which are graded decrease, for example decadal or preferably logarithmic. This ensures that after Ignition of the first partial spark gap almost the entire Voltage is on the second spark gap and this ignites immediately. This will be advantageous ultraviolet radiation of the spark channel in the first Partial spark gap to provide the Starting electrons in the following Partial spark gap used. This effect continues until to the last partial spark gap.

    Nach dem Zünden fließt ein Kurzschlußstrom und an jeder Funkenstrecke (Anoden- Kathodenfall) baut sich ein hoher Spannungsabfall auf, der sich durch die Vielzahl der Funkenstrecke aufsummiert, so daß entsprechend der Anzahl der Funkenstrecken die Lichtbogenbrennspannung größer als die Netzspannung ist, so daß kein Netzfolgestrom entsteht.After ignition, a short circuit current flows and at everyone Spark gap (anode-cathode case) builds up high voltage drop due to the large number the spark gap summed up, so that according to the Number of spark gaps the arc voltage is greater than the mains voltage, so that no Mains sequence current arises.

    Die Ausbildung der ersten Funkenstrecke ist maßgebend für das Ansprechverhalten. An der Kette der Funkenstrecken wird die Spannung der einzelnen Teillichtbögen in der Summe so hoch aufaddiert, daß sie höher als die Netzspannung ist, so daß tatsächlich kein Netzfolgestrom entsteht.The formation of the first spark gap is decisive for the responsiveness. On the chain of Spark gaps become the tension of each Partial arcs added up so high in total that they is higher than the mains voltage, so that actually none Mains sequence current arises.

    Die Mehrfunkenstrecke kann auch mit einer Gleitentladungsanordnung zur Herabsetzung der Zündverzugszeit der Teilfunkenstrecken in Kombination mit der entsprechenden Widerstandsbeschaltung ausgerüstet sein. Die Gleitentladungsanordnung besteht aus einer längs zu den Funkenstrecken angeordneten Schicht aus einem Isolierstoff, in den eine metallische Folie oder dergleichen eingelassen ist, die auf Erdpotential liegt. Durch das Einbringen der geerdeten Folie nahe der Elektroden der Teilfunkenstrecken wird das elektrische Feld in den Teilfunkenstrecken verzerrt, und es kommt zur Ausbildung von Gleitentladungen auf der Oberfläche des Isolierstoffes zwischen den Elektroden und der Teilfunkenstrecken.The multi-spark gap can also be used with a Sliding discharge arrangement for reducing the Ignition delay time of the partial spark gaps in combination with the corresponding resistor circuit be equipped. The sliding discharge arrangement exists from a arranged along the spark gaps Layer of an insulating material, in which a metallic Film or the like is let in on Earth potential is. By introducing the grounded Foil near the electrodes of the partial spark gaps the electric field in the partial spark gaps distorted, and there is formation of Sliding discharges on the surface of the insulating material between the electrodes and the partial spark gaps.

    Es ist bekannt, daß die Elektroden von Funkenstrecken aus Metallen wie Kupfer, Wolfram-Kupfer oder ähnlichen Metallen, nach einer Beanspruchung mit hohen Blitzströmen an der Oberfläche Anzeigen von Ausschmelzungen zeigen und daß sich metallischer Dampf auf der Oberfläche benachbarter Isolieranordnungen niederschlägt. Durch diese Effekte verringert sich die Lebensdauer einer solchen Funkenstrecke. Zur Vermeidung der Nachteile der metallischen Elektroden wird erfindungsgemäß eine Elektrode aus Graphit vorgeschlagen. Die Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke werden daher vorzugsweise aus Graphit hergestellt. Wegen des geringen Metallabbrandes bei der Beanspruchung mit Blitzströmen bis zu 200 kA eignet sich Graphit besonders gut für diese Anwendung. Auch nach mehrfacher Beanspruchung mit Blitzstoßströmen bleibt die Oberfläche der Elektroden der Mehrfachfunkenstrecke sauber und behält ihre Form. Dadurch ist gewährleistet, daß die Ansprechspannung der Funkenstrecke innerhalb der zulässigen Streuung bleibt. Vorzugsweise ist die Funkenstrecke aus zylindrischen oder würfelförmigen Elektroden aufgebaut, die durch eine Isolierfolie oder Isolierscheibe aus wärmebeständigem Material, insbesondere PTFE oder auch Keramik, voneinander isoliert sind. Durch die Ausbildung von scharfkantigen Elektroden wird zur Bereitstellung von Startelektronen durch Ablösung der an Moleküle angelagerten Elektronen verbessert. Hierdurch kann durch die Ansprechspannung sowie deren statistische Streuung nennenswert vermindert werden. Durch entsprechende Ausführungen der Parallelplattenfunkenstrecke, zum Beispiel mit großenflächigen Elektroden, wird ein großes felderfülltes Volumen geschaffen, aus dem bei Spannungsbeanspruchung die Anfangselektroden bereitgestellt werden. Durch das vergrößerte felderfüllte Volumen wird die Ansprechspannung und deren Streuung nennenswert vermindert.It is known that the electrodes of spark gaps from metals such as copper, tungsten copper or the like Metals, after exposure to high Lightning currents on the surface Meltings show that there is metallic vapor on the surface of adjacent insulation arrangements precipitates. These effects reduce the Lifespan of such a spark gap. To avoid of the disadvantages of the metallic electrodes according to the invention an electrode made of graphite suggested. The partial spark gaps of the Multiple spark gaps are therefore preferably made Made of graphite. Because of the low metal burn-up when exposed to lightning currents up to 200 kA graphite is particularly suitable for this application. Even after repeated exposure to lightning impulse currents remains the surface of the electrodes of the Multiple spark gap clean and keeps its shape. This ensures that the response voltage of the Spark gap remains within the permissible spread. The spark gap is preferably made of cylindrical or cube-shaped electrodes built up by an insulating film or washer heat-resistant material, in particular PTFE or Ceramics, insulated from each other. Through the Training of sharp-edged electrodes is used Provision of starting electrons by detaching the improved electrons attached to molecules. This can by the response voltage and their statistical scatter can be significantly reduced. By appropriate designs of the Parallel plate spark gap, for example with large area electrodes, will be a big one created field-filled volume, from which Voltage stress on the starting electrodes to be provided. By the enlarged field-filled volume becomes the response voltage and their scatter significantly reduced.

    In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipiell gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.In the drawing, embodiments of the Invention shown in principle and below in more detail described.

    Es zeigt:

    Figur 1
    die Prinzipdarstellung der Widerstandsbeschaltung einer Mehrfachfunkenstrecke;
    Figur 2
    den geometrischen Aufbau einer Mehrfachfunkenfunkenstrecke mit einer Gleitentladung;
    Figur 3
    eine Blitzstromfunkenstrecke mit achtstufiger Mehrfachfunkenstrecke mit ohmscher
    Steuerung.It shows:
    Figure 1
    the schematic diagram of the resistor circuit of a multiple spark gap;
    Figure 2
    the geometric structure of a multiple spark gap with a sliding discharge;
    Figure 3
    a lightning current spark gap with eight-stage multiple spark gap with ohmic
    Control.

    In Figur 1 ist eine Funkenstrecke gezeigt, die bei I an einem Leiter des Stromversorgungsnetzes und bei II an eine Erde angeschlossen ist. Es sind dabei eine Vielzahl von Funkenstrecken in Reihe zueinander angeordnet (FS1 bis FSN). Dabei sind die Teilfunkenstrecken FS2 bis FSN mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall ersten ansprechenden Funkenstrecke FS1 durch ein abgestuftes Netz von ohmschen Widerständen beschaltet, so daß die Teilfunkenstrecken FS2 bis FSN sukzessive durchschalten. Das Netz von Widerständen weist in Durchschaltrichtung abnehmende Widerstandswerte auf. So kann beispielsweise der Widerstand R2 10 Kiloohm, der Widerstand R3 1 Kiloohm, der Widerstand R4 100 Ohm, der Widerstand R5 10 Ohm und der Widerstand Rn X Ohm aufweisen. Die Widerstände können vorzugsweise logarithmisch abnehmen. Zu der Kathode und Anode jeder Teilfunkenstrecke FS2 bis FSn ist ein Widerstand R2 bis Rn parallel geschaltet und die Widerstände aller Teilfunkenstrecken R2 bis Rn sind in Reihe an Erde (II) geschaltet. Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, sind Funkenstreckenelektroden 2 aus Graphit vorgesehen, die durch Isolierstoffscheiben aus PTFE voneinander beabstandet sind. Bei 4 ist ein Anschluß eines Steuerwiderstandes gezeigt. Mit 5 ist ein Gehäuse gezeigt, welches die Gesamteinheit umgibt. Bei 6 ist der Stromanschluß gezeigt. Bei 8 ist eine Stromschiene zur Verbindung der beiden Funkenstreckenblöcke, die parallel zueinander in dem Gehäuse 5 angeordnet sind, gezeigt. Auch die Steuerwiderstände 10 sind in einem geschützten Raum innerhalb des Isolierstoffgehäuses angeordnet. Mit 11 ist eine weitere Isolierstoffplatte gezeigt. Mit 1 sind Kontaktfedern gezeigt, mittels derer die kontaktierende Verbindung zu den Funkenstrecken erfolgt. Die Elektroden 2 der Funkenstrecken bestehen vorzugsweise zylindrischen oder quaderförmigen, scharfkantigen Elementen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 besteht die gesamte Funkenstrecke aus zwei parallel zueinander angeordneten Blöcken gleicher Anzahl von Teilfunkenstrecken.A spark gap is shown in FIG a head of the power supply network and at II an earth is connected. There are one Variety of spark gaps in series with each other arranged (FS1 to FSN). Here are the Partial spark gaps FS2 to FSN with the exception of those in Lightning current event first appealing Spark gap FS1 through a graded network of ohmic resistors connected, so that Partial spark gaps FS2 to FSN successively switch through. The network of resistors shows in Switching direction decreasing resistance values. So For example, the resistance R2 can be 10 kilohms Resistor R3 1 kilohm, resistance R4 100 ohms, the Resistor R5 10 ohms and resistance Rn X ohms exhibit. The resistors can preferably decrease logarithmically. To the cathode and anode everyone Partial spark gap FS2 to FSn is a resistor R2 to Rn connected in parallel and the resistances of all Partial spark gaps R2 to Rn are in series on earth (II) switched. As can be seen in particular from FIG. 3, spark gap electrodes 2 made of graphite are provided, that by insulating washers made of PTFE from each other are spaced. At 4 is a connection of one Control resistor shown. With 5 is a housing shown, which surrounds the entire unit. At 6 is the power connection shown. At 8 there is a busbar to connect the two spark gap blocks, the are arranged parallel to one another in the housing 5, shown. The control resistors 10 are also in one protected space inside the insulating housing arranged. With 11 is another insulating material plate shown. With 1 contact springs are shown, by means of which is the contacting link to the Spark gaps take place. The electrodes 2 of the Spark gaps are preferably cylindrical or cuboid, sharp-edged elements. In the Embodiment according to Figure 3 is the entire Spark gap from two arranged parallel to each other Blocks of the same number of partial spark gaps.

    Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist die Mehrfachfunkenstrecke mit einer Gleitentladungszündhilfe gekoppelt. Die Gleitentladungszündhilfe besteht aus einer längs parallel zu den Funkenstrecken FS1 bis FSN angeordneten Schicht 12 aus Isolierstoff, beispielsweise PTFE, in die ein metallischer Leiter 13, insbesondere eine metallische Folie, eingebettet ist. Diese Folie ist bei 14 an Erdpotential gelegt. Bei 15 ist eine Gleitentladung gezeigt, die als erste Vorentladung zündet, bevor dann die Hauptentladung 16 als Folge der ersten Gleitentladung zündet. Infolge zündet dann die zweite Gleitentladung als zweite Vorentladung (17) woraufhin die nächste Hauptentladung 18 als Folge der zweiten Gleitentladung zündet. Der Vorgang setzt sich analog fort. Die Funkenstrecken FS2 bis FSN sind mit Steuerwiderständen R2 bis Rn beschaltet.In the embodiment according to FIG Multiple spark gap with one Sliding discharge ignition aid coupled. The Sliding discharge ignition aid consists of a longitudinal arranged parallel to the spark gaps FS1 to FSN Layer 12 of insulating material, for example PTFE, in which is a metallic conductor 13, in particular one metallic foil, is embedded. This slide is at 14 connected to earth potential. At 15 there is one Sliding discharge shown as the first pre-discharge ignites before the main discharge 16 as a result of first sliding discharge ignites. As a result, the ignites second sliding discharge as second pre-discharge (17) whereupon the next main discharge 18 as a result of the second sliding discharge ignites. The process continues continue analogously. The spark gaps FS2 to FSN are included Control resistors R2 to Rn connected.

    Der Abstand der jeweils ersten Funkenstrecke FS1 ist maßgebend für das Ansprechverhalten der Gesamtfunkenstrecke. An der Kette von Funkenstrecke FS1 bis FSN wird eine so hohe Lichtbogenbrennspannung erzeugt, daß diese größer als die Netzspannung ist, so daß kein Netzfolgestrom entsteht. The distance between the first spark gaps is FS1 decisive for the response behavior of the Total spark gap. On the chain of spark gap FS1 until FSN is such a high arc voltage generates that this is greater than the mains voltage, so that there is no follow-up current.

    Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.The invention is not based on the embodiment limited, but often within the scope of the disclosure variable.

    Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new, in the description and / or drawing disclosed individual and combination features are considered viewed essential to the invention.

    Claims (16)

    Blitzstromtragfähige Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteter Funkenstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke aus n-Teilfunkenstrecken (FS) besteht, deren Lichtbogenbrennspannung durch Reihenschaltung der Teilfunkenstrecken (FS) auf den n-fachen Wert der Lichtbogenbrennspannung einer Teilfunkenstrecke gebracht ist.Spark gap capable of carrying lightning current with several spark gaps connected in series, characterized in that the spark gap consists of n partial spark gaps (FS), the arc voltage of which is brought to n times the arcing voltage of a partial spark gap by connecting the partial spark gaps (FS) in series. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenbrennspannung der Teilfunkenstrecken (FS) in der Summe höher ist als die Netzspannung des geschützten Netzes.Spark gap capable of carrying lightning current according to claim 1, characterized in that the total arc voltage of the partial spark gaps (FS) is higher than the mains voltage of the protected network. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfunkenstrecken (FS) mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall ersten ansprechenden Funkenstrecke (FS1) durch ein abgestuftes Netz von ohmschen Widerständen beziehungsweise linearen oder nichtlinearen Impedanzen beschaltet sind, so daß die Teilfunkenstrecken (FS) sukzessive durchschalten.Spark gap capable of carrying lightning current according to claim 1 or 2, characterized in that the partial spark gaps (FS), with the exception of the spark gap (FS1) which responds first in the event of a lightning current, are connected by a graduated network of ohmic resistances or linear or non-linear impedances, so that the partial spark gaps (FS) switch through successively. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz von Widerständen in Durchschaltrichtung abnehmende Widerstände aufweist.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 3, characterized in that the network of resistors has decreasing resistances in the switching direction. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände nicht linear abnehmen.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resistances do not decrease linearly. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (5) dekadisch abnehmen.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resistors (5) decrease decadically. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R) logarithmisch abnehmen.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the resistors (R) decrease logarithmically. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Kathode und Anode jeder Teilfunkenstrecke (FS) mit Ausnahme der Eingangs-Funkenstrecke (FS1)ein Widerstand parallel geschaltet ist und die Widerstände ( 5) aller Teilfunkenstrecken in Reihe und an Erde geschaltet sind.Lightning current-carrying spark gap according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a resistor is connected in parallel to the cathode and anode of each partial spark gap (FS) with the exception of the input spark gap (FS1) and the resistors (5) of all partial spark gaps in series and on Earth are switched. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß die Elektroden der Teilfunkenstrecken (FS) aus Graphit bestehen.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 8, characterized in that the electrodes of the partial spark gaps (FS) consist of graphite. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Teilfunkenstrecken (FS) aus zylindrischen oder quaderförmigen Elementen bestehen.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 9, characterized in that the electrodes of the partial spark gaps (FS) consist of cylindrical or cuboid elements. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (FS) Isolierfolien oder Isolierscheiben (3), insbesondere aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) oder auch aus Keramik, angeordnet sind.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 10, characterized in that insulating foils or insulating disks (3), in particular made of heat-resistant material, preferably made of PTFE (polytetrafluoroethylene) or also of ceramic, are arranged between the electrodes (FS). Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (FS) aus mehreren parallel zueinander angeordneten Blöcken, vorzugsweise gleicher Zahl, von Teilfunkenstrecken (FS) besteht.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 11, characterized in that the spark gap (FS) consists of a plurality of blocks, preferably of the same number, of partial spark gaps (FS) arranged parallel to one another. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfunkenstrecken (FS) mit einer Gleitentladungszündhilfe kombiniert sind.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 12, characterized in that the partial spark gaps (FS) are combined with a sliding discharge ignition aid. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitentladungszündhilfe aus einer längs parallel zu den Funkenstrecken (FS) angeordneten Schicht aus Isolierstoff (12) besteht, in die ein metallischer Leiter (13), insbesondere eine metallische Folie, eingebettet ist, der bzw. die auf Erdpotential gelegt ist.Spark gap capable of carrying lightning current according to claim 13, characterized in that the sliding discharge ignition aid consists of a layer of insulating material (12) arranged longitudinally parallel to the spark gap (FS), in which a metallic conductor (13), in particular a metallic foil, is embedded, which or which is connected to earth potential. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecken (FS) in einem mit Schwefelhexafluorid gefüllten Gehäuse oder in damit gefüllten Kammern angeordnet sind. Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 14, characterized in that the spark gaps (FS) are arranged in a housing filled with sulfur hexafluoride or in chambers filled therewith. Blitzstromtragfähige Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecken (FS) in einem mit Isolierstoff, insbesondere Epoxidharz, vergossenen Gehäuse angeordnet sind.Spark gap capable of carrying lightning current according to one of claims 1 to 15, characterized in that the spark gaps (FS) are arranged in a housing cast with insulating material, in particular epoxy resin.
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