DE2416945C3 - Two-line surge arrester - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem zwei Elektroden eine Nebenentladungsstrecke begrenzend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, der durch eine hohlzylindrische Mittelelektrode unterteilt ist, die die Elektroden koaxial umgibt und mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken begrenzt.The invention relates to a surge arrester with a gas-tight housing in which two Electrodes delimit a secondary discharge path opposite one another, which in the ends of a tubular Insulating body are used, which is divided by a hollow cylindrical center electrode, which the Surrounds electrodes coaxially and with these two main discharge paths limited.

Überspannungsauleiter dieser Art sind aub der deutschen Offenlegungsschrift 20 60 388 bekannt. Mit derartigen gasgefüllten Überspannungsableitern kann man paarweise zusammengehörige Leitungen sowohl vor Überspannungen als auch Querspannungen ohne das Erfordernis weiterer Ableiter oder Schaltelemente schützen.Surge conductors of this type are also the German ones Offenlegungsschrift 20 60 388 known. With such gas-filled surge arresters you can Cables belonging together in pairs from both overvoltages and transverse voltages without that Protect the need for additional arresters or switching elements.

Überspannungsableiter sollen bei schnell ansteigenden Überspannungen (Stoßspannung) möglichst früh zünden. Um das zu erreichen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise läßt sich durch eine ausreichend hohe Vorionisation der Gasfüllung durch radioaktive Präparate, beispielsweise Ni 63, die Stoßspannung reduzieren (man vgl. die deutsche Auslegeschrift 88 708). Eine andere Möglichkeit ist eine scharfkantige Ausbildung der Elektroden, bei der auf Grund der scharfen Kanten im Entladungsraum durch hohe Feldstärken die Stoßspannung reduziert wird (man vgl Fig. 2 der deutschen Offenlegungsschrift 19 44 564 bzw. Fig. 1 und 3 der deutschen Offenlegungsschrift 2060 388).Surge arresters are designed for rapidly increasing Ignite overvoltages (surge voltage) as early as possible. There are several ways to do this. For example, a sufficiently high level of pre-ionization of the gas filling by radioactive Preparations, for example Ni 63, reduce the surge voltage (see the German Auslegeschrift 88 708). Another possibility is a sharp-edged design of the electrodes, in which due to the sharp edges in the discharge space the surge voltage is reduced by high field strengths (cf. Fig. 2 of the German Offenlegungsschrift 19 44 564 or Fig. 1 and 3 of the German Offenlegungsschrift 2060 388).

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Stoßspannung besteht darin, daß man auf den rohrförmigen Isolierkörper des Gasentladungsgefäßes auf der Innenseite Streifen aus elektrisch leitfähigem Material, sogenannte Zündstreifen bzw. Zündstriche, aufbringt die durch Feldverzerrung an den Elektroden die Zündung der Gasentladungsstrecke erleichtern (man vgL die deutsche Offenlegungsschrift 22 07 009 und Fig. 1 der DT-OS 1944 564).Another way to reduce the surge voltage is to use the tubular Insulating body of the gas discharge vessel on the inside strips made of electrically conductive material, so-called Ignition strips or ignition lines, which apply the ignition through field distortion on the electrodes facilitate the gas discharge path (see German laid-open specification 22 07 009 and Fig. 1 of the DT-OS 1944 564).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweistreckenüberspannungsableiter zu schaffen, der bei vorgegebener Ansprechgleichspannung bei schnell ansteigenden Überspannungen (Stoßspannungen) rasch zündet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in die Mittelelektrode eine in die Nebenentladungsstrecke hineinragende keramische Ringscheibe eingefügt ist daß die keramische Ringscheibe zumindest auf der einen Seite mit einem oder mehreren Streifen aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) versehen ist, die sich von der Mittelelektrode beabstandet oder mit dieser leitend verbunden radial über die Ringscheibe erstrecken.The invention is based on the object of providing a two-line surge arrester which with a given DC response voltage with rapidly rising overvoltages (surge voltages) quickly ignites. In order to achieve this object, the invention is used in a surge arrester of the type mentioned at the outset proposed that a protruding into the secondary discharge path in the center electrode Ceramic ring disk is inserted that the ceramic ring disk with at least one side one or more strips of electrically conductive material (ignition strips) are provided, which extend from at a distance from the center electrode or conductively connected to it, extend radially over the annular disk.

Die keramische Ringscheibe ist dabei vorzugsweise auf jeder Seite mit einem Zündstreifen versehen, die gegeneinander um 180° versetzt sind. Der Zündstreifen besteht zweckmäßig aus Graphit oder aus einem halbleitenden Material, insbesondere einem dotierten Metalloxid. The ceramic ring disk is preferably provided with an ignition strip on each side, which are offset from one another by 180 °. The ignition strip is expediently made of graphite or of a semiconducting material, in particular a doped metal oxide.

Das Einfügen der keramischen Ringscheibe in die Mittelelektrode ist auch fertigungstechnisch von großem Vorteil. Dieser Vorteil erklärt sich aus dem Spielraum des Abstandes zwischen keramischer Ringscheibe und den Elektrodenkanten. Da die keramische Ringscheibe nicht am Stromtransport teilnimmt, kann der Abstand in einem relativ weiten Toleranzbereich schwanken. Die untere Begrenzung ist der Mindestabstand, um Isolationsfehler zu vermeiden. Dieser Mindestabstand beträgt ungefähr 0,2 mm. Die obere Grenze ist fließend und ergibt sich aus der Wirksamkeit der Zündstreifenbeeinflussung, d. h. mit zunehmendem Abstand schneiden weniger Äquipotentiallinien die Keramikscheibe mit dem Zündstreifen, wodurch die Stoßspannung weniger reduziert wird.The insertion of the ceramic ring disk into the center electrode is also of great importance in terms of production technology Advantage. This advantage is explained by the scope of the distance between the ceramic ring disc and the electrode edges. Since the ceramic ring disc does not take part in the transport of electricity, the The distance fluctuate within a relatively wide tolerance range. The lower limit is the minimum distance, to avoid insulation faults. This minimum distance is approximately 0.2 mm. The upper limit is fluid and results from the effectiveness of the ignition strip influence, i. H. with increasing distance fewer equipotential lines cut the ceramic disc with the ignition strip, reducing the surge voltage less is reduced.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Dabei zeigtWith reference to the figures of the drawing, the invention is explained in more detail below with further features will. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Überspannungsabieiters gemäß der Erfindung undF i g. 1 shows a longitudinal section of a surge arrester according to the invention, shown in a simplified manner and

Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt bei Il der Fig. 1-2 shows an enlarged section of the Il Fig. 1-

Der in F i g. 1 dargestellte Überspannungsableiter besteht aus einem rohrförmigen Isolierkörper 4 aus Glas oder Keramik. In die Enden des Isolierkörpers 4 sind stiftförmige Elektroden und 2, die an Metallkappen 11, 12 beispielsweise durch Löten befestigt sind, gasdicht eingesetzt. Als Gasfüllung wird vorzugsweise ein Edelgas verwendet. Die Elektroden 1, 2 stehen im Gehäuse einander gegenüber und begrenzen eine Nebenentladungsstrecke 5. Die gasdichte Verbindung der Elektrodenkappen mit dem Isolierkörper 4 und des Iso-The in F i g. 1 illustrated surge arrester consists of a tubular insulating body 4 from Glass or ceramic. In the ends of the insulating body 4 are pin-shaped electrodes and 2, which are attached to metal caps 11, 12 are fastened for example by soldering, inserted gas-tight. The gas filling is preferably a Noble gas used. The electrodes 1, 2 are opposite one another in the housing and delimit a secondary discharge path 5. The gas-tight connection of the electrode caps with the insulating body 4 and the insulation

lierkörpers 4 mit der Mittelelektrode 3 erfolgt Ober eine Glasschicht 10. Der Isolierkörper 4 ist durch die hohlzylindrische Mittelelektrode 3 unterteilt Die Mittelelektrode 3 umgibt die Elektroden 1, 2 koaxial und begrenzt mit diesen in Form eines Ringspalts zwei 5 Hauptentladungsstrecken & In die Mittelelektrode 3 ist eiTV! keramische Ringscheibe 6 eingefügt. Die Ringscheibe 6 hat zu beiden Elektroden 1, 2 den gleichen Abstand. Die keramische Ringscheibe 6 ist in diesem AusführungLbeispiel auf beiden Seiten mit einem Streifen 7 aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) versehen. Der Zündstreifen 7 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht gestrichelt dargestellt. Der Zündstreifen 7 erstreckt sich von der Mittelelektrode 3 beabstandet in radialer Richtung über die Ringscheibe 6. Die Anordnung des einen Zündstreifen 7 ist zur besseren Übersicht in F i g. 2 als ein vergrößerter Ausschnitt bei Il der F i g. 1 dargestellt Der Zündstreifen 7 besteht vorzugsweise aus Graphit und wird beispielsweise durch Abrieb von einer Graphitmine aufgebracht. Der Zündstreifen 7 kann aber vorteilhaft auch aus einem Halbleitermaterial bestehen. Die halbleitende Schicht läßt sich beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren aufbringen. Als Grundsubstanz sind Zinkoxid, Titanoxid, Kupferoxid, Eisenoxid, einzeln oder Mischungen aus diesen und als Beimischung Wismutoxid und/oder Kobaltoxid bevorzugt geeignet Das halbleitende Material des Zündstreifens 7 kann auch aus einer Mischung aus niedrigschmelzendem Glaslot und einer Graphitsuspension (sogenanntem Hydrokollag), die im allgemeinen vorteilhafterweise auf die keramische Ringscheibe 6 aufgesiniert sind, bestehen. Die zwei Elektroden 1, 2 und die Mittelelektrode 3 sind im Bereich der Hauptentladungsstrecken 8 mit einer Schicht 9 aus Elektrodenaktivierungsmaterial, d. h. einer Schicht aus einem Material hoher Elektronenaustrittsfähigkeit, versehen. Die Elektrodenaktivierungsschicht 9 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht punktiert dargestellt.lierkörpers 4 with the center electrode 3 takes place over a glass layer 10. The insulating body 4 is through the hollow cylindrical center electrode 3 divided The center electrode 3 surrounds the electrodes 1, 2 coaxially and limited by these in the form of an annular gap two 5 main discharge paths & In the center electrode 3 is eiTV! ceramic ring disk 6 inserted. The washer 6 is at the same distance from both electrodes 1, 2. The ceramic ring disk 6 is in this Design example on both sides with a strip 7 made of electrically conductive material (ignition strip) Mistake. The ignition strip 7 is shown in dashed lines in both figures for a better overview. The ignition strip 7 extends at a distance from the center electrode 3 in the radial direction over the annular disk 6. The arrangement of one ignition strip 7 is shown in FIG. 2 as an enlarged section at II of FIG. 1 shown The ignition strip 7 consists preferably made of graphite and is applied, for example, by abrasion from a graphite lead. the Ignition strip 7 can, however, advantageously also consist of a semiconductor material. The semiconducting layer can be applied, for example, by a screen printing process. The basic substances are zinc oxide, titanium oxide, Copper oxide, iron oxide, individually or mixtures of these and as an admixture with bismuth oxide and / or Cobalt oxide preferably suitable. The semiconducting material of the ignition strip 7 can also consist of a mixture made of low-melting glass solder and a graphite suspension (so-called hydrocollag), which in the are generally advantageously formed onto the ceramic ring disk 6, exist. The two Electrodes 1, 2 and the center electrode 3 are in the area of the main discharge paths 8 with a layer 9 made of electrode activation material, d. H. a layer made of a material with high electron leakage capacity, Mistake. The electrode activation layer 9 is dotted in both figures for a better overview shown.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt Beispielsweise können die an Metallkappen befestigten Elektroden statt der Stabform auch eine andere Form aufweisen. Die Eiektroden können z. B. kegelstumpfförmig gestaltet sein. Bei dieser Form erübrigt sich die Verwendung zusätzlicher Metallkappen zum gasdichten Verschließen der Ableiter. Das gasdichte Verschließen des Überspannungsableiter an den Metall-Isolatorübergängen, das in diesem Ausführungsbeispiel über eine Glasschicht erfolgt, ist auch durch Verlöten möglich. Zu diesem Zweck muß der Keramikisolierkörper an den Lötstellen mit einer Metallisierung versehen werden.The invention is not limited to the illustrated embodiment Electrodes attached to metal caps also have a different shape instead of the rod shape. The egg electrodes can e.g. B. be designed frustoconical. With this form, the use of additional ones is unnecessary Metal caps for gas-tight sealing of the arrester. The gastight sealing of the surge arrester on the metal-insulator junctions, which in this exemplary embodiment takes place via a glass layer also possible by soldering. For this purpose, the ceramic insulating body at the soldering points with a Metallization are provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche: ^Claims: ^ 1. Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem zwei Elektroden eine Nebenentladungsstrecke begrenzend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, der durch eine hohlzylindrische Mittelelektrode unterteilt ist die die Elektroden koaxial umgibt und mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken begrenzt dadurch gekennzeichnet, jdaß in dje Mitt,elelektrqde (3) eine in die NebehentJ^ungSstrecke(5J hineinragende keramische Ringscheibe (6) eingefügt ist daß die keramische Ringscheibe (6) zumindest auf der einen Seite mit einem oder mehreren Streifen (7) aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) versehen ist, die sich von der Mittelelektrode (3) beabstandet oder mit dieser leitend verbunden radial über die Ringscheibe (6) erstrecken. *> 1. Surge arrester with a gas-tight housing, in which two electrodes face one another, delimiting a secondary discharge path, which are inserted into the ends of a tubular insulating body which is divided by a hollow cylindrical central electrode which surrounds the electrodes coaxially and which is characterized by two main discharge paths limited by these, jdaß A ceramic ring disk (6) protruding into the secondary section (5J) is inserted into the middle, electrical electrode (3) so that the ceramic ring disk (6) has at least one side with one or more strips (7) made of electrically conductive material (ignition strips ), which are spaced apart from the center electrode (3) or are conductively connected to it and extend radially over the annular disk (6). *> 2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die keramische Ringscheibe (6) auf beiden Seiten mit einem Streifen (7) aus elektrisch leitfähigem Material versehen ist und daß die Streifen (7) um 180° gegeneinander versetzt *5 sind. 2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the ceramic washer (6) is provided on both sides with a strip (7) made of electrically conductive material and that the strips (7) are offset from one another by 180 °. 3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (7) aus elektrisch leitfähigem Material aus Graphit besteht.3. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the strip (7) consists of electrically conductive material made of graphite. 4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Streifen (7) aus elektrisch leitfähigem Material aus halbleitendem Material besteht.4. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the strip (7) consists of electrically conductive material consists of semiconducting material. 5. Überspannungsableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Material ein dotiertes Metalloxid ist.5. Surge arrester according to claim 4, characterized in that the semiconducting material is a doped metal oxide. 6. Überspannungsableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das halbleitende Material aus einer Mischung aus niedrigschmelzendem Glaslot und einer Graphitsuspension (Hydrokollag) besteht.6. Surge arrester according to claim 4, characterized in that the semiconducting material from a mixture of low-melting glass solder and a graphite suspension (hydrocollag) consists.