Funkenstreckenanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung.

Obwohl auf beliebige Blitzschutz-Funkenstreckenanordnungen mit divergierenden Elektroden anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde hegende Problematik im Fiinblick auf Blitzschutz -Funkenstreckenanordnungen mit divergierenden Elektroden erläutert, welche eine Löschkammer mit einer Mehrzahl von Löschblechen aufweisen.

Stand der Technik

Die DE 10 2017 126 419 Al und die DE 10 2017 119 285 Al offenbaren triggerbare

Schmelzsicherungen, welche als Aktor über einen Brückenzünder verfügen. Die vorliegende Erfindung beschreibt Methoden zur Aktivierung des Brückenzünders bei fehlerhaften

Netzfolgeströmen beim Einsatz der Schmelzsicherungen als Schutzvorrichtung für Blitzschutz- Funkenstrecken.

Die Aktivierung von triggerbaren Schmelzsicherungen erfolgt üblicherweise durch die thermische Überlastung eines Flilfsschmelzleiters, welcher im Allgemeinen zur Aktivierung einer reaktiven Substanz (Sprengstoff, exotherme Masse, Gaserzeugung etc.) genutzt wird. Die Aktivierung wird häufig durch direkte Belastungsgrößen oder auch durch eine unabhängige Signalgabe von außen bzw. auch in Kombination durchgeführt.

Gemäß der DE 1 064 613 wird eine derartige Sicherung beispielsweise durch den eigenen

Spannungsabfall infolge einer bestimmten Stromhöhe bzw. eines bestimmten Stromanstieges ausgelöst, indem durch einen spannungsabhängigen Schalter ein Stromfluss über einen

Flilfsschmelzleiter zur Zündung eine Sprengmasse, welche den Flauptschmelzleiter zerstört zum Fließen kommt.

Gemäß der DE 1 904 244 wird in einer Trenneinrichtung ein entsprechender Flilfsschmelzleiter zur Zündung einer Sprengladung über einen Übertrager aktiviert, welche in Abhängigkeit der

Stromstärke, des Stromanstieges, der Spannung bzw. des Spannungsanstieges etc. angesteuert wird.

Die DE 10 2008 047 256 Al offenbart eine triggerbare Sicherung, welche ebenfalls durch eine Sprengladung betätigbar ist. Neben Aktivierungsmöglichkeiten aus einer elektronischen

Steuereinheit, welche unmittelbaren Belastungsgrößen, wie Strombelastung etc., auswertet, besitzt diese Anordnung auch einen Steuereingang für Fremdsignale. Somit können die zu schützenden Einrichtungen nahezu beliebige und spezifische Belastungskriterien selbsttätig detektieren und die Überstromschutzeinrichtung unabhängig von der reinen Strombelastung aktivieren. Somit können auch sekundäre Wirkungen einer Strom- bzw. Spannungsbelastung beispielsweise reduzierte Isolations werte, Leck- Fehlerströme mit Temperaturerhöhung bzw. Brandgefahr, Störlichtbögen etc. sogar ggf. vor einem Schadenseintritt mit Kurzschlussstrom zur Auslösung herangezogen werden.

Die US 2,305,436 zeigt die Nutzung einer triggerbaren Schmelzsicherung in Kombination mit einem Blitzableiter. Bei der Belastung des Ableiters mit Impulsströmen wird der Hilfsschmelzleiter mit umgebender Sprengladung kaum belastet. Nur bei netzfrequenten Strömen wird mit Hilfe einer Frequenzweiche durch die Erwärmung eines Heizdrahtes die Zündung der Treibladung bewirkt.

Die US 4,807,082 offenbart eine Aktivierungseinrichtung für eine chemisch triggerbare Sicherung. Die Aktivierungseinrichtung wird durch eine Schutzeinrichtung bei transienten Belastungen passiviert.

In der DE 20 2009 018 086 wird ein Überspannungsableiter mit einer pyrotechnischen

Abtrennvorrichtung offenbart, welche insbesondere durch am Überspannungsableiter auftretende unerwünschte Lichtbögen direkt und auch durch übliche Kriterien zur Bewertung des

Belastungszustandes eines Überspannungsableiters mittels einer Steuerung und deren Signalgabe aktiviert werden kann.

Die DE 10 2011 051 738 Al offenbart eine Blitzschutz-Funkenstrecke mit divergierenden Elektroden, wobei der Abstand der gegenüberliegenden Elektrodenflächen im Zündbereich eng gehalten ist und sich im Laufbereich aufweitet. Die Impulsstrombelastung begrenzt sich daher im Wesentlichen auf den Zündbereich, während die Netzfolgeströme im Laufbereich die

divergierenden Elektroden entlanglaufen und der Netzfolgestrom-Lichtbogen in einer

Löschkammer aufgeteilt und gelöscht wird.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 21.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Der Kern der Erfindung ist die Überwachung bzw. Bewertung der Reduzierung der Fähigkeit zur Netzfolgestrombegrenzung von Blitzschutz- Funkenstrecken, beispielsweise durch Alterung bzw. Überlastung, zur rechtzeitigen Abtrennung durch Ansteuerung des Brückenzünders einer Schmelzsicherung.

Bei dem Ansprechen von Blitzschutz- Funkenstrecken durch Blitzeinschlag können nach der

Ableitung der Impulsströme derartige von der Netzspannung des Versorgungsnetzes verursachte Netzfolgeströme auftreten. Infolge der hohen Strombegrenzung dieser Ströme durch die

Löschkammer ist die Amplitude der Netzfolgeströme i.a. deutlich geringer als die Amplitude der Impulsströme. Durch die hohe Strombegrenzung wird zudem die Zeitdauer der Netzfolgeströme ebenfalls auf 1 ms bis wenige ms begrenzt.

Somit hegt die Zeitdauer der Netzfolgeströme bei Normalfunktion der Blitzschutz- Funken strecken im Bereich der Zeitdauer von energiereichen Impulsstrombelastungen, und die Flöhe ist geringer als die Flöhe der Impulsbelastungen. Ebenso ist die spezifische Energie eines Netzfolgestromes kleiner als die spezifische Energie des Impulsstromes, welcher im Betriebsbereich der jeweiligen Blitzschutz- Funkenstrecke hegt.

Übliche Lösungen, welche auf die Stromhöhe, Stromsteilheit, Spannungshöhe, Spannungssteilheit zur Auslösung einer Sicherung abzielen, sind ungeeignet, weil hier bei Überspannungsgeräten nur eine Abstimmung auf die transiente Impulsbelastung gegeben ist, da diese Werte bei

Netzfolgestrom alle deutlich geringer sind, als transiente Belastungsgrößen, welche die Geräte mehrfach beherrschen müssen, ohne abgetrennt zu werden. Da auch die Zeitdauer von

Netzfolgestrom und Impulsbelastung ähnlich ist, können nur sehr lange Zeitdauern als fehlerhaft betrachtet werden.

Dadurch dass die Indikatoreinrichtung erfindungsgemäß derart mit der ersten oder zweiten divergierende Elektrode und/oder der Löschkammer elektrisch verbunden ist, dass sie den Netzfolgestromverlauf im Laufbereich des Netzfolgestrom-Lichtbogens erfasst, lässt sich eine räumliche und zeitliche Trennung vom Impulsstrom erreichen und dennoch eine rasche Ansteuerung des Brückenzünders nach beispielsweise 1 ms bis wenige ms.

Vorteilhafterweise ermöglicht die Erfindung somit eine nahezu verzugsfreie Aktivierung des

Brückenzünders bei fehlerhaften Netzfolgeströmen unabhängig und räumlich getrennt von

vorhergehenden eingeprägten Impulsströmen.

Die Ansteuerung erfolgt nicht während des Impulsstroms, da sonst die Sicherung überlastet werden könnte und eine Gefährdung durch eine zu rasche Betätigung bestünde. Dies wird durch die

erfindungegemäße Lösung der geometrischen und somit zeitlichen Trennung von Impuls- und

Folgestrom bzw. mechanische Verzögerung durch eine sehr einfache Lösung (keine aufwendige Messung und Messdatenauswertung) vermieden. Die erfindungsgemäße Lösung ist einfach und preisgünstig und schützt die Blitzschutz- Funkenstrecken vor einer Überlastung durch eine elektrische Abtrennung. Die Abtrennung wird hierbei sowohl bei einer Gefährdung durch Impulsströme als auch durch Leck- und

Netzfolgeströme bereits vor einer Überlastung der Blitzschutz- Funkenstrecke realisiert.

Bei einmaligen Impulsstrombelastungen oberhalb des Arbeitsbereiches der Blitzschutz- Funkenstrecke erfolgt eine Abtrennung durch das passive Ansprechen (Schmelzen) der

triggerbaren Schmelzsicherung bereits infolge der I ² t-Belastung des Impulses. Während der

Impulsstromdauer wird eine Ansteuerung des Brückenzünders vermieden, da der Laufbereich der divergierenden Elektroden den Impulsstrom nicht sieht. Somit ist die triggerbare Schmelzsicherung ohne Triggerung bereits eine vollfunktionsfähige Sicherung mit passiver Zeit-/Strom-Kennlinie.

Bei einer Einschränkung des Folgestromlöschvermögens der Blitzschutz-Funkenstrecke lässt sich eine Bewertung der spezifischen Energie unabhängig von der Flöhe des Impulsstromes

durchführen.

Die triggerbare Schmelzsicherung wird bei einer Überschreitung des ersten vorbestimmten

Kriteriums, z.B. I ² t-Kriteriums, mittels einer mechanischen oder elektrischen Indikatoreinrichtung, mit einer durch die Laufzeit des Netzfolgestrom-Lichtbogens bedingten Verzugszeit angesteuert, wodurch sich eine sehr rasche Ansteuerung bei auftretendem Netzfolgestrom ergibt. Ggfs kann eine zusätzlich Verzugszeit über die mechanische oder die elektrische Komponente eingebracht werden.

Eine zusätzliche Ansteuerung bei üblichen sekundären Belastungsgrößen der Blitzschutz- Funkenstrecke bzw. dessen Komponenten, wie Temperatur, Spannung, Druck, Leckstrom etc.

bzw. Änderung dieser Größen ist mit einer separaten mechanischen Auslösung oder einer sonstigen Kopplung einfach möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste divergierende Elektrode eine

Unterbrechungsstelle auf, so dass die erste divergierende Elektrode einen der Löschkammer zugewandten Elektrodenbereich aufweist, der nur vom Netzfolgestrom erreichbar ist, und wobei die Indikatoreinrichtung zwischen den ersten Flauptanschluss und den Elektrodenbereich geschaltet ist. So lässt sich eine vollkommene Abkopplung des Netzfolgestroms vom Impulsstrom erzielen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Löschkammer eine Mehrzahl von Löschblechen auf, wobei die Indikatoreinrichtung zwischen eines der Löschbleche und den zweiten Flauptanschluss geschaltet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Strombegrenzungseinrichtung in Reihe zur Indikatoreinrichtung geschaltet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das eine Löschblech eine Unterbrechungsstelle auf, welche derart angeordnet ist, dass eine elektrische Verbindung zur

Indikatoreinrichtung erst nach Einlaufen des Netzfolgestrom-Lichtbogens in die Löschkammer gebildet ist. Dies sorgt dafür, dass das Erfassen des Netzfolgestromverlaufs oder des entsprechenden Anteils des Netzfolgestromverlaufs erst nach vollständigem Einlaufen des Netzfolgestrom-Lichtbogens in die Löschkammer erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Löschkammer eine Mehrzahl von Löschblechen auf, wobei die Indikatoreinrichtung zwischen eine erste und zweite Spannungssonde geschaltet ist und wobei die erste und zweite Spannungssonde zwischen jeweils zwei

unterschiedlichen benachbarten Löschblechen angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Löschkammer eine Mehrzahl von Löschblechen auf, wobei die Indikatoreinrichtung zwischen eine Spannungssonde und den zweiten Hauptanschluss geschaltet ist und wobei die Spannungssonde zwischen zwei benachbarten

Löschblechen angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Löschkammer eine Mehrzahl von Löschblechen auf, wobei die Indikatoreinrichtung zwischen zwei Löschbleche geschaltet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Indikatoreinrichtung eine

Indikatorsicherung auf, durch welche ein mechanisches Stellglied betätigbar ist, wobei durch das mechanische Stellglied eine Schaltereinrichtung zum Aktivieren des Brückenzünders schließbar ist. Dies ermöglicht eine einfache Integration in die Blitzschutz- Funken strecke.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Stromweiche parallel zur

Indikatorsicherung geschaltet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Indikatoreinrichtung eine

Indikatorsicherung auf, wobei der Brückenzünder parallel zur Indikatorsicherung geschaltet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Strombegrenzungseinrichtung in Reihe zur Indikatoreinrichtung geschaltet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gehen die Stromhöhe und die Stromdauer des Netzfolgestromverlaufs oder des entsprechenden Anteils des Netzfolgestromverlaufs in das erste vorbestimmte Kriterium ein, wobei insbesondere die Stromhöhe quadratisch und die Stromdauer linear in das erste vorgegebene Kriterium eingehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine weitere Indikatoreinrichtung zum Erfassen des Impulsstromverlaufs oder eines entsprechenden Anteils des Impulsstromverlaufs und zum Triggern der Schmelzsicherungseinrichtung durch Aktivieren des Brückenzünders, wenn der erfasste Impulsstromverlaufs oder der entsprechende Anteil des Impulsstromverlaufs ein zweites vorgegebenes Kriterium erfüllt, in Reihe zur Schmelzsicherungseinrichtung geschaltet. So lassen sich Impulsstrom und Netzfolgestrom getrennt bewerten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die weitere Indikatoreinrichtung eine weitere Indikatorsicherung auf, durch welche das mechanische Stellglied oder ein weiteres mechanisches Stellglied betätigbar ist, wobei durch das mechanische Stellglied die

Schaltereinrichtung oder durch das weitere mechanische Stellglied eine weitere Schaltereinrichtung zum Aktivieren des Brückenzünders schließbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine weitere Stromweiche parallel zur weiteren Indikatorsicherung geschaltet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mechanische Stellglied oder das weitere mechanische Stellglied derart gestaltet, dass das Aktivieren des Brückenzünders um eine vorgegebene Zeitspanne verzögerbar ist, welche derart gewählt ist, dass der Impulsstrom im Wesentlichen abgeklungen ist, bevor der Brückenzünder aktiviert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die vorgegebene Zeitspanne im Bereich 1 ms bis 5 ms.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltereinrichtung oder noch eine weitere Schaltereinrichtung zum Aktivieren des Brückenzünders durch eine Erfassungseinrichtung für sekundäre Parameter, insbesondere Temperatur, Druck und Ausdehnung, schließbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gehen die Stromhöhe und die Stromdauer des Impulsstromverlaufs oder des entsprechenden Anteils des Impulsstromverlaufs in das zweite vorbestimmte Kriterium ein, wobei insbesondere die Stromhöhe quadratisch und die Stromdauer linear in das zweite vorgegebene Kriterium eingehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz -

Funkenstreckenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-

Funkenstreckenanordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Blitzschutz-Funkenstrecke, welche einen ersten Hauptanschluss la und einen zweiten Hauptanschluss lb aufweist. Weiterhin weist die Blitzschutz- Funkenstrecke einen Triggeranschluss lc auf, dem eine Triggerschaltung 2 vorgeschaltet ist. Die Triggerschaltung 2 ist zudem mit dem ersten und zweiten Hauptanschluss la, lb verbunden.

Bei anderen (nicht dargestellten) Ausführungsformen kann die Trigger Schaltung 2 nur mit einem der Hauptanschlüsse la, lb verbunden sein.

Bei der Blitzschutz-Funkenstrecke handelt es sich beispielsweise um eine Hörnerfunkenstrecke, wie sie aus der DE 10 2011 051 738 Al bekannt ist. Insbesondere weist diese Blitzschutz- Funkenstrecke 1 eine erste und eine zweite divergierende Elektrode 21a, 21b auf. In einem Zündbereich Z ist der Abstand der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 21a, 21b gering gehalten, wohingegen sich der Abstand der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 21a, 21b in einem Laufbereich L zunehmend verbreitert.

Die erste und zweite divergierende Elektrode 21a, 21b enden in einer Löschkammer 25, welche eine Mehrzahl von parallel angeordneten Löschblechen 21c aufweist.

Bei anderen (nicht dargestellten) Ausführungsformen können die Elektroden oder Leitbleche bereits unterhalb der Löschkammer mit einiger Distanz enden. Der Lichtbogen überbrückt dann quasi die Distanz bis zur Löschammer durch Ausdehnung selber.

An den ersten Hauptanschluss la ist eine erste Spannungsleitung S1 eines Versorgungsnetzes über eine durch einen Brückenzünder 7 triggerbare Schmelzsicherungseinrichtung 8 anschließbar, und an den zweiten Hauptanschluss lb ist eine zweite Spannungsleitung S2 des Versorgungsnetzes anschließbar.

Der Brückenzünder 7 ist einerseits mit dem ersten Hauptanschluss la verbunden und andererseits über einen Strombegrenzungswiderstand 12 und eine steuerbare Schaltereinrichtung 11 mit der zweiten Spannungsleitung S2 verbindbar.

Im Betrieb der Blitzschutz-Funkenstrecke 1 begrenzt sich die Strombelastung durch die

Impulsströme, welche beim Blitzeinschlag auftreten, im Wesentlichen auf den Zündbereich Z der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 21a, 21b, während die Netzfolgeströme, welche aufgrund der Spannung des Versorgungsnetzes auftreten, die erste und zweite divergierende Elektrode 21a, 21b in Richtung der Löschkammer im Laufbereich L entlanglaufen. Der

Folgestrom-Lichtbogen wird schließlich in der Löschkammer 25 aufgeteilt und gelöscht.

Die inhärente Schmelzfunktion der Schmelzsicherungseinrichtung 8 dient bei diesem Beispiel zu einer Abtrennung der Überspannungsschutzeinrichtung bei Impulsstrombelastungen, welche den ausgewiesenen Nennwert der Einrichtung, beispielsweise von 25 kA Blitzstrom für einen Netzableiter, übersteigen. Eine Bewertung bzw. Erfassung der Netzfolgeströme erfolgt durch eine Indikatoreinrichtung 4‘, welche derart gestaltet ist, dass sie die Schmelzsicherungseinrichtung 8 durch Aktivieren des Brückenzünders 7 triggert, wenn der erfasste Netzfolgestromverlauf oder ein entsprechender Anteils des Netzfolgestromverlaufs (Teilstrom) ein erstes vorgegebenes Kriterium erfüllt.

Insbesondere kann bei diesem Typ von Blitzschutz-Funkenstrecke 1 die Netzfolgestrombewertung unabhängig vom Impulsstrom im Laufbereich L bzw. innerhalb der Löschkammer 25 erfolgen, da sich der Impulsstrom lokal auf den Zündbereich Z beschränkt.

Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform weist die erste divergierende Elektrode 21a eine Unterbrechungsstelle 22 auf, sodass die erste divergierende Elektrode 21a einen der Löschkammer 25 zugewandten Elektrodenbereich 23 aufweist, der nur vom Netzfolgestrom erreichbar ist, da der Netzfolgestrom infolge seines Eigenmagnetfeldes die Unterbrechungsstelle 22 überspringen kann.

Die Indikatoreinrichtung 4‘ ist somit zwischen den ersten Hauptanschluss la und den der

Löschkammer 25 zugewandten abgetrennten Elektrodenbereich 23 geschaltet. Die

Indikatoreinrichtung 4 weist im vorliegenden Fall eine Indikatorsicherung 4 auf, durch welche ein mechanisches Stellglied S betätigbar ist. Durch das mechanische Stellglied S ist die

Schaltereinrichtung 11 zum Aktivieren des Brückenzünders schließbar. Optionen kann der Indikatorsicherung 4‘ eine frequenzabhängige Stromweiche 10 parallel geschaltet sein, oder beispielsweise ein PTC-Widerstand, wie gestrichelt angedeutet.

Die Indikatorsicherung 4‘ ist dabei so ausgelegt, dass bei zu hohen oder zu langen

Netzfolgeströmen, welche mit einer zu geringen Netzfolgestrombegrenzung bzw. Überlast der Blitzschutz-Funkenstrecke 1 einhergehen, der Schmelzleiter der Indikatorsicherung 4‘ schmilzt und das mechanische Stellglied S die Schaltereinrichtung 11 , welche beispielsweise als Kurzhubtaste ausgelegt ist, zur Aktivierung des Brückenzünders 7 schließt, wodurch die

Schmelzsicherungseinrichtung 8 zerstört wird und die Blitzschutz-Funkenstrecke 1 elektrisch von der ersten Spannungsleitung S1 abgekoppelt wird.

Somit ist das erste vorbestimmte Kriterium vorzugsweise ein I ² t- Kriterium des

Netzfolgestromverlaufs, in das die Stromhöhe quadratisch und die Stromdauer linear eingehen.

Die genaue Festlegung des ersten vorbestimmten Kriteriums, beispielsweise als I ² t-Kriterium, hängt von der jeweiligen Bauart der Blitzschutz-Funkenstrecke 1 und den weiteren

Randbedingungen ab und kann im Einzelfall empirisch und/oder theoretisch ermittelt werden.

Fig. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Blitzschutz -Funkenstrecke \‘ ohne Triggeranschluss lc und ohne Triggerschaltung 2 ausgestaltet. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die

Netzfolgestrombewertung, welche bei der zweiten Ausführungsform innerhalb der Löschkammer 25 erfolgt.

Insbesondere ist die Indikatoreinrichtung 4“ bei der zweiten Ausführungsform zwischen eines der Löschbleche 21c und den zweiten Hauptanschluss lb geschaltet.

Vorgeschaltet ist der Indikatoreinrichtung 4“ eine Strombegrenzungseinrichtung 28, beispielsweise ein ohmscher Widerstand. Das Löschblech 21c, welches mit der Indikatoreinrichtung 4“ verbunden ist, weist eine Unterbrechungsstelle 22‘ auf, durch welche bewirkt wird, dass der elektrische Kontakt zur Indikatoreinrichtung 4“ zum Netzfolgestrom-Lichtbogen erst nach vollständigem Einlaufen und Aufteilen des Netzfolgestrom-Lichtbogens in der Löschkammer 25 realisiert wird.

Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Indikatoreinrichtung 4“ auch bei der zweiten

Ausführungsform eine Indikatorsicherung 4“, durch welche das mechanische Stellglied S betätigbar ist, wodurch die Schaltereinrichtung 11 zum Aktivieren des Brückenzünders 7 schließbar ist.

Durch den Netzfolgestrom-Lichtbogen wird das Löschblech 21c mit dem Gegenpotenzial verbunden, und damit belastet der Netzfolgestrom bzw. ein Teilstrom davon die Indikatorsicherung 4“. Die Höhe des abgegriffenen Netzfolgestroms kann durch die Strombegrenzungseinrichtung 28 und die Auswahl des konkreten Löschbleches 21c (Spannungsanteil) festgelegt werden. Wie bei der ersten Ausführungsform kann eine frequenzabhängige Stromweiche parallel zur

Indikatorsicherung 4“ vorgesehen werden.

Ansonsten ist die zweite Ausführungsform wie die erste Ausführungsform ausgestaltet.

Fig. 3 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform durch die Anordnung und elektrische Kontaktierung der Indikatoreinrichtung 4“ in Form der

Indikator Sicherung 4“.

Insbesondere ist dort die Indikatorsicherung 4“ zwischen eine erste und zweite Spannungssonde 33a, 33b geschaltet, wobei die erste und zweite Spannungssonde 33a, 33b zwischen jeweils zwei unterschiedlichen benachbarten Löschblechen 21c angeordnet sind. Bei Netzfolgestrom- Lichtbogenkontakt der Löschbleche 21c fließt entsprechend der treibenden Netzfolgestrom- Lichtbogenspannung zwischen den Löschblechen 21c der Netzfolgestrom oder ein Teilstrom davon über die Indikatorsicherung 4“ und löst bei Erfüllen des ersten vorgegebenen Kriteriums die Aktivierung des Brückenzünders 7 aus.

Ansonsten ist die dritte Ausführungsform wie die zweite Ausführungsform ausgestaltet.

Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei der vierten Ausführungsform ist die Indikatoreinrichtung 4“ in Form der Indikatorsicherung 4“ zwischen eine Spannungssonde 33 und den zweiten Hauptanschluss lb bzw. die zweite Spannungsleitung S2 geschaltet, wobei die Spannungs sonde 33 zwischen zwei benachbarten Löschblechen 21c angeordnet ist.

Ansonsten ist die vierte Ausführungsform wie die dritte Ausführungsform ausgestaltet.

Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei der fünften Ausführungsform ist die Indikatoreinrichtung 4“ in Form der Indikatorsicherung 4“ zwischen zwei beabstandete Löschbleche 21c geschaltet.

Ansonsten ist die fünfte Ausführungsform wie die vierte Ausführungsform ausgestaltet.

Die zuvor beschriebene erste bis fünfte Ausführungsform erlauben eine sehr gute Abstimmung des Zeitpunktes und der Höhe der Stromauskopplung des Netzfolgestroms bzw. eines Teilstroms davon mit dem Verhalten des Netzfolgestrom-Lichtbogens, wodurch eine funktionelle Abweichung der Blitzschutz-Funkenstrecke 1 bzw. 1‘ von der Normalfunktion sehr gut über die Zerstörung der Indikatorsicherung 4“ erfasst werden kann.

Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform kann der

Brückenzünder 7 auch direkt durch die Schaltenergie der Indikatoreinrichtung 4‘“ in Form der Indikatorsicherung 4‘“ gezündet werden, wie nachstehend im Zusammenhang mit der sechsten und siebenten Ausführungsform erläutert.

Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei der sechsten Ausführungsform ist die Blitzschutz-Funkenstrecke 1 wiederum eine triggerbare Blitzschutz-Funkenstrecke wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Die Indikatoreinrichtung 4‘“ in Form der Indikatorsicherung 4“‘ ist an ihren beiden Anschlüssen einerseits mit dem Brückenzünder 7 parallel verbunden und andererseits mit zwei Löschblechen 21c. Die benötigte Schaltenergie kann durch die Auswahl der Löschbleche 21c (Spannungsabfall) und den Strombegrenzungswiderstand 28 eingestellt werden.

Bei Kontakt des Folgestromlichtbogens mit den Löschblechen 21c entsteht ein Spannungsabfall über der Indikatorsicherung 4‘“, welche parallel zu dem definierten Schmelzdraht im

Brückenzünder 7 geschaltet ist. Der hierdurch bedingte Stromfluss teilt sich auf den Brückenzünder 7 und die Indikator Sicherung 4‘“ auf.

Übersteigt die Folgestrombelastung der Löschkammer 25 einen Grenzwert entsprechend dem ersten vorgegebenen Kriterium, wird die Strombelastbarkeit des Schmelzleiters überschritten, und der Brückenzünder 7 löst die Triggerung der Schmelzsicherung 8 aus, wodurch die Blitzschutz- Funkenstrecke 1 vom Netz abgetrennt wird.

Neben der Auslegung der Schmelzleiter der Indikatorsicherung 4‘“ und des Brückenzünders 7 zur Steuerung der Stromverteilung kann der Strombegrenzungswiderstand 28 optional vorgesehen sein, welcher den Stromfluss in den Brückenzünder 7 begrenzen kann. Mit dieser Begrenzung kann nicht nur eine Überlastung des Auslösepfades vermieden werden, sondern es kann auch ein zeitlicher Verzug der Auslösung des Brückenzünders 7 eingestellt werden.

Fig. 7 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bei der siebenten Ausführungsform ist analog zur dritten Ausführungsform die Indikatorsicherung 4‘“ mit zwei Spannungssonden 33a, 33b verbunden, welche jeweils zwischen zwei

unterschiedlichen benachbarten Löschblechen 21c angeordnet sind.

Ansonsten ist die siebente Ausführungsform wie die sechste Ausführungsform ausgestaltet.

Fig. 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstreckenanordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Blitzschutz-Funkenstrecke 1‘ nicht triggerbar ist und eine weitere Indikatoreinrichtung 4a zum Erfassen des Impulsstromverlaufs oder eines entsprechenden Anteils des Impulsstromverlaufs und zum Triggern der Schmelzsicherungseinrichtung 8 durch Aktivieren des Brückenzünders 7, wenn der erfasste Impulsstromverlauf ein zweites vorgegebenes Kriterium erfüllt, in Reihe zur

Schmelzsicherungseinrichtung 8 und Blitzschutz -Funkenstrecke Y geschaltet ist. Die weitere Indikatoreinrichtung 4a weist eine weitere Indikatorsicherung 4a auf, durch welche ein weiteres mechanisches Stellglied S‘ betätigbar ist, wobei durch das weitere mechanische Stellglied S‘ eine weitere Schaltereinrichtung 11‘, die parallel zur Schaltereinrichtung 11 geschaltet ist, zum Aktivieren des Brückenzünders 7 schließbar ist.

Somit lassen sich bei der achten Ausführungsform die Impulsströme und die Netzfolgeströme mit unabhängigen, lokal getrennten Indikatorsicherungen 4a bzw. 4‘ überwachen.

Ebenso wie in das erste vorbestimmte Kriterium können Stromhöhe und Stromdauer des

Impulsstromverlaufs in das zweite vorbestimmte Kriterium eingehen, insbesondere in Form eines I ² t-Kriteriums, welches im Einzelfall empirisch oder theoretisch festzulegen ist.

Bei der achten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die weitere Indikatoreinrichtung 4a mechanisches Stellglied S‘ mit einer inhärenten Verzögerung ist, welche beispielsweise sicherstellt, dass ein Impulsstromverlauf über die Blitzschutz-Funkenstrecke 1‘ abgeleitet werden kann, bevor der Brückenzünder 7 gezündet wird. Solch eine Verzögerung sollte beispielsweise im Bereich von 1 ms bis 5 ms liegen.

Weiterhin können optional ein oder mehrere sekundäre Kriterien bzw. Parameter, wie z.B. Druck p, Temperatur 0, Ausdehnung a usw., zur Ansteuerung noch einer weiteren Schaltereinrichtung 11“ herangezogen werden, welche parallel zu den Schaltereinrichtungen 11, 11‘ geschaltet ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Obwohl bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Blitzschutz -Funkenstrecke eine Löschkammer mit Löschblechen aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern beispielsweise auch für Mäander-Löschkammern und Isoliersteg-Löschkammern anwendbar.

Bei Löschkammern ohne Lichtbogenaufteilung, wie beispielsweise Isoliersteg- oder Spalt- bzw. Mäanderkammern können ähnliche Indikatoreinrichtungen angewendet werden. Auch diese Löschkammern befinden sich erst im Anschluss an den Lichtbogenlaufbereich und werden im Wesentlichen nur vom Netzfolgestrom erreicht. In den Kammern können zwischen den Stegen bzw. im Spaltbereich in unterschiedlicher Höhe innerhalb der Kammer und auch in

unterschiedlicher Distanz beispielsweise Spannungssonden eingebracht werden, welche einen Abgriff einer definierten Spannungsdifferenz bei Lichtbogen erlaubt. Die Höhe der Spannungsdifferenz kann durch einen definierten Schmelzdraht zur Bewertung des Folgestromes ebenso, wie bei Löschkammern mit Löschblechen genutzt werden.

Auch ist die Erfindung nicht auf triggerbare Blitzschutz-Funkenstrecken bzw. die beschriebene triggerbare Blitzschutz-Funkenstrecke beschränkt.

Auch die Indikatoreinrichtung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern zur Erfüllung der definierten Funktionen variierbar. Obwohl also die obigen Ausführungsformen Indikatoreinrichtungen in Form von mechanischen Schalteinrichtungen sind, können auch elektronische bzw. elektrische Schaltereinrichtungen und Komponenten vorgesehen werden, durch welche die genennten Funktionen realisierbar sind.