Vorionisierte Funkenstrecke, insbesondere für Überspannungsableiter Um Korrosionen bei Überspannungsablei- tern. zu verhindern, müssen diese bekanntlich hermetisch abgeschlossen sein. Normale, von der Aussenluft abgeschlossene Funkenstrecken zeigen aber eine starke Verarmung an Ionen, welche eine Entladung einleiten können. B(-# sonders bei steilen Spannungsanstiegen muss die statische Zündspannung der Funken strecke sehr stark überschritten werden, um eine Zündung zu erreichen.
Um diesen hTachteil zu vermeiden, ist es bekannt, eine Elektrode der Ftuzkenstrecke zu unterteilen und den einen Teil über einen Widerstand mit dem andern zu verbinden. Bei langsamen Spannungsänderungen nehmen beide Teilelektroden dasselbe Potential an, während bei schnellen zunächst nur der di rekt verbundene Elektrodenteil auf Spannung kommt. Dadurch wird das Feld zwischen den Funkenstrecken verzerrt und die Zündspan- nung erniedrigt. Bei sehr starken Spannungs anstiegen kann es sogar zu Funkenüberschlä gen zwischen den ' Teilelektroden kommen, welche stark ionisierend wirken.
Diese An ordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Zündspannung von der Form des zeitlichen Spannungsverlaufes stark abhängt. Ferner wird zusätzlich eine Isolation und ein Wider stand zwischen den beiden Teilelektroden be nötigt.
Es ist ferner bekannt, das elektrische Feld in der Nähe der Elektroden durch be sondere Formgebung der Elektroden und Iso- lierkörper zu deformieren, so dass an diesen Stellen diffuse Vorentladungen entstehen, welche durch ihre Strahlung die Funken- strecke ionisieren. Damit eine ausreichende Ionisierung entsteht, müssen Isoliermateria lien sehr hoher Dielektrizitätskonstante ver wendet werden. Mit normalem Isoliermaterial (z. B. Porzellan) ist aber die Wirkung dieser Anordnung nicht ausreichend.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine vorionisier te Funkenstrecke, insbesondere für Ilberspannangsableiter, zu schaffen, die die erwähnten Nachteile der bisherigen Anord nungen vermeidet.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass parallel zur Hauptfunkenstrecke mindestens eine Hilfs funkenstrecke kleinerer Schlagweite als die jenige der Hauptfunkenstrecke in Reihe mit einer Kapazität so angeordnet ist, dass die durch die Entladung der Hilfsfunkenstrecke erzeugte Strahlung ungehindert in den Zünd- raum der Hauptfunkenstrecke gelangen kann.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, und zwar ist in Fig.1 die prinzipielle Anordnung nach der Erfindung schematisch dargestellt, während die Fig.2a und 2b bzw. 3a und 3b zwei Ausführungsbei spiele der Funkenstrecken eines Überspan nungsableiters nach der Erfindung im Längs schnitt bzw. Grundriss veranschaulichen.
In Fig.1 bedeutet 1 die Hauptf-Lmken- strecke eines Überspannungsableiters, und parallel zu dieser liegt die Reihenssshältung mindestens einer Hilfsfunkenstrecke 2 klei nerer Schlagweite und eines Kondensators 3. Die Hilfsfunkenstrecke 2 ist so angeordnet, dass die von ihr ausgesandte Strahlung in den Zündraum der Hauptfunkenstrecke 1 trifft. Beim Auftreten einer Spannungsänderung tritt an der Hilfsfunkenstrecke 2 zunächst die gleiche Spannungsdifferenz auf wie an der Hauptfunkenstrecke 1.
Da die Schlagweite der Hilfsfunkenstrecke 2 wesentlich kleiner ist als jene der Hauptfunkenstrecke 1, erreicht die Spannung an der ersteren das Mehrfache ihrer statischen Zündspannung, im Moment, wenn letztere ihre statische Zündspannung er reicht hat. Bekanntei-weise zündet die Hilfs funkenstrecke 2 unter einer solchen Belastung praktisch ohne Verzögerung.
Durch die im Hilfsfunken umgesetzte Ladeenergie des Kon- densators 3 wird dann eine Strahlung erzeugt, die die Hauptfunkenstrecke äusserst wirksam ionisiert, so dass auch sie ohne Verzögerung zündet. Spannungen unter der statischen Zündspannung der Hauptfunkenstrecke 1 bringen wohl die Hilfsfunkenstrecke 2 zum Zünden, können jedoch keinen Durchschlag der Hauptfunkenstrecke verursachen.
Eine günstige Ausführungsform der Er findung kann erreicht werden, wenn die ohne hin zur Distanzierung der Elektroden benötig ten Isolatoren auch zur Bildung der Kapazi tät herbeigezogen werden. Die Fig. 2a und 2b zeigen eine solche Funkenstrecke im Längs schnitt bzw. Grundruss, wobei der letztere teil weise im Schnitt dargestellt ist. Die Haupt funkenstrecke 1 liegt ringförmig zwischen den Elektroden 4 und 5, welche. ihrerseits durch einen zentrischen Isolator 6 voneinander di stanziert werden.
In einer Nute 7 dieses Iso- lators liegt der leitende Belag 8, welcher mit der Elektrode 4 als Gegenbelag den Konden sator 3 (Fig.1) bildet, wobei der Isolator 6 als Dielektrikum dient. Anderseits bildet der nach unten gebogene Lappen 9 der Elektrode 5 mit dem Belag 8 die Hilfsfunkenstrecke 2, deren Schlagweite weniger als die Hälfte der jenigen der Hauptfunkenstrecke 1 beträgt.
Eine weitere Ausführungsform zeigen die Fig. 3a im Aufriss bzw. 3b im Grundruss. Hier sind die beiden Hauptelektroden 14 und 15 napfförmig und bilden im Zentrum die Hauptfunkenstrecke 1. Der ringförmige Iso lator 16 ist mit zwei nischenförmigen Ausneh- mungen 17 versehen, eine gegen die Elektrode 14, die andere gegen die Elektrode 15. In die sen Nischen sind die Kondensatorbeläge 18 aufgebracht, welche mit den Lappen 19 der Elektroden 14, 15 die Hilfsfunkenstrecke 2 bilden.
Diese paarweise Ausführung der Hilfs- funkenstrecken 2 hat den Vorteil, dass die bei den Elektroden 14 und 15 gleich ausgeführt werden können und eine eventuelle Polari tätsabhängigkeit im Ansprechverzug vermie den wird. Für widerstandsgesteuerte Funken strecken kann auf die äussere Mantelfläche ein hochohmiger Widerstandsbelag 10 aufge bracht werden.
Die beschriebene Funkenstrek- kenanordnung ergibt dank der im Hilfsfun ken umgesetzten Ladeenergie des Kondensa- tors eine äusserst wirksame Ionisierung. Die Ansprechspannimg ist deshalb im ganzen Be reich der- praktisch vorkommenden Span nungsanstiege kaum grösser als die statische Ansprechspannung. Im Gegensatz zu der An ordnung mit unterteilten Elektroden hängt diese Spannung nicht von der Anstiegs geschwindigkeit und der Form des zeitlichen Spannungsverlaufes ab.
Ferner fällt die Iso lation zwischen den unterteilten Elektroden sowie der Widerstand zwischen denselben weg, was eine konstruktive Vereinfachung ergibt.
Gegenüber der Anordnung mit Sprüh- bzw. diffusen Entladungen infolge Verzer rung des elektrischen Feldes hat die beschrie bene Anordnung den Vorteil, dass die im Hilfsfunken umgesetzte Energie wesentlich grösser ist als diejenige in diffusen Entladun gen, selbst wenn nur Isoliermaterialien übli cher Dielektrizitätskonstanten, wie z. B. Por zellan, verwendet werden. Damit ist aber auch die Ionisierungswirkung wesentlich grösser, so dass nach der vorliegenden Erfindung selbst bei den steilsten, praktisch vorkommenden Spannungsanstiegen ein Stossfaktor erreicht wird, der nur einige Prozent über der Ein heit liegt.
Pre-ionized spark gap, especially for surge arresters To prevent corrosion in surge arresters. To prevent this, it is known that these must be hermetically sealed. Normal spark gaps closed off from the outside air, however, show a strong depletion of ions, which can initiate a discharge. B (- # especially in the case of steep voltage increases, the static ignition voltage of the spark gap must be greatly exceeded in order to achieve ignition.
In order to avoid this disadvantage, it is known to subdivide one electrode of the fuzken path and to connect one part to the other via a resistor. In the case of slow voltage changes, both partial electrodes take on the same potential, while in the case of fast changes, only the directly connected electrode part comes under voltage. This distorts the field between the spark gaps and lowers the ignition voltage. If the voltage rises very sharply, there may even be arcing between the 'partial electrodes, which have a strong ionizing effect.
However, this arrangement has the disadvantage that the ignition voltage depends heavily on the shape of the voltage curve over time. Furthermore, insulation and a counter stand between the two sub-electrodes be required.
It is also known to deform the electric field in the vicinity of the electrodes by specially shaping the electrodes and insulating bodies, so that diffuse pre-discharges occur at these points, which ionize the spark gap through their radiation. In order for sufficient ionization to occur, insulating materials with a very high dielectric constant must be used. With normal insulating material (e.g. porcelain) the effect of this arrangement is not sufficient.
The purpose of the invention is now to create a spark gap vorionisier, especially for Ilberspannangsabler, which avoids the aforementioned disadvantages of the previous Anord statements.
According to the invention, this is achieved in that, parallel to the main spark gap, at least one auxiliary spark gap with a smaller throw width than that of the main spark gap is arranged in series with a capacitance so that the radiation generated by the discharge of the auxiliary spark gap can reach the ignition chamber of the main spark gap without hindrance can.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, namely the basic arrangement according to the invention is shown schematically in FIG. 1, while FIGS. 2a and 2b or 3a and 3b play two exemplary embodiments of the spark gaps of a surge arrester according to the invention Illustrate longitudinal section or floor plan.
In Fig. 1, 1 means the main flame path of a surge arrester, and parallel to this is the series position of at least one auxiliary spark gap 2 smaller pitch and a capacitor 3. The auxiliary spark gap 2 is arranged so that the radiation emitted by it enters the ignition chamber the main spark gap 1 hits. When a voltage change occurs, the same voltage difference occurs at the auxiliary spark gap 2 as at the main spark gap 1.
Since the range of the auxiliary spark gap 2 is much smaller than that of the main spark gap 1, the voltage on the former reaches several times its static ignition voltage at the moment when the latter has reached its static ignition voltage. As is known, the auxiliary spark gap 2 ignites under such a load with practically no delay.
The charging energy of the capacitor 3 converted in the auxiliary spark then generates radiation which ionizes the main spark gap extremely effectively so that it also ignites without delay. Voltages below the static ignition voltage of the main spark gap 1 cause the auxiliary spark gap 2 to ignite, but cannot cause the main spark gap to breakdown.
A favorable embodiment of the invention can be achieved if the insulators required without the need for spacing the electrodes are also used to form the capaci ity. 2a and 2b show such a spark gap in the longitudinal section or plan view, the latter being partially shown in section. The main spark gap 1 is annular between the electrodes 4 and 5, which. in turn are punched from each other by a central insulator 6 di.
The conductive coating 8, which with the electrode 4 as a counter-coating, forms the capacitor 3 (FIG. 1), the insulator 6 serving as a dielectric, lies in a groove 7 of this insulator. On the other hand, the downwardly bent tab 9 of the electrode 5 with the coating 8 forms the auxiliary spark gap 2, the flap width of which is less than half that of the main spark gap 1.
A further embodiment is shown in FIG. 3a in elevation and 3b in outline. Here the two main electrodes 14 and 15 are cup-shaped and form the main spark gap 1. The ring-shaped insulator 16 is provided with two niche-shaped recesses 17, one against the electrode 14, the other against the electrode 15. These niches are in these niches the capacitor coatings 18 are applied, which form the auxiliary spark gap 2 with the tabs 19 of the electrodes 14, 15.
This paired design of the auxiliary spark gaps 2 has the advantage that the electrodes 14 and 15 can be made the same and a possible polarity dependence in the response delay is avoided. For resistance-controlled sparks, a high-ohm resistance coating 10 can be applied to the outer jacket surface.
The described spark gap arrangement results in an extremely effective ionization thanks to the charging energy of the capacitor converted in the auxiliary spark. The response voltage is therefore hardly greater than the static response voltage in the whole range of the voltage increases that occur in practice. In contrast to the arrangement with subdivided electrodes, this voltage does not depend on the rate of rise and the shape of the voltage curve over time.
Furthermore, the insulation between the subdivided electrodes and the resistance between the same are omitted, which results in a structural simplification.
Compared to the arrangement with spray or diffuse discharges as a result of distortion of the electric field, the described arrangement has the advantage that the energy converted in the auxiliary spark is much greater than that in diffuse Entladun conditions, even if only insulating materials übli ch dielectric constants such . B. Por zellan can be used. However, this also means that the ionization effect is significantly greater, so that, according to the present invention, even with the steepest, practically occurring voltage increases, a shock factor is achieved which is only a few percent above the unit.