DE2417025C3 - Zweistreckenüberspannungsableiter - Google Patents

Description

35

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 in Form eines Ringspalts begrenzt.

Überspannungsableiter dieser Art sind aus der DT-OS 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.

Überspannungsableiter sollen bei schnell ansteigenden Überspannungen (Stoßspannungen) möglichst früh zünden. Um das zu erreichen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, daß man die Stoßspannung durch eine ausreichend hohe Vorionisation der Gasfüllung mittels radioaktiver Substanzen, beispielsweise Tritium, reduziert (DT-AS 11 88 708). Eine andere Möglichkeit zum Reduzieren der Stoßsp;»nnung besteht darin, daß man auf den rohrförmigen Isolierkörper des Gasentladungsgefäßes auf der Innenseite Streifen aus elektrisch leitfähigem Material sogenannte Zündstreifen bzw. Zündslrichc, aufbringt, die durch Feldvcrzerrung an den Elektroden die Zündung der Gasentladiingsstrecke erleichtern (man vergleiche DT-OS 22 07 009).

Eine weitere Möglichkeit ist eine scharfkantige Ausbildung der Elektroden (Fig. 2, DT-OS 19 44 564 und Fig. 1 und 3 der DT-OS 20 60 388). Auf Grund der scharfen Kanten entstehen im Entladungsraum hohe Feldstärken, wodurch die Stoßspannung reduziert wird. Von Nachteil ist bei dieser scharfkantigen Ausbildung der Elektroden, daß die Kanten bei Stoßstromentladungen allmählich abgetragen werden und damit die stoßspannungsreduzierende Wirkung der scharfen Kanten verringert wird.

Durch die DT-AS 10 89 482, F i g. 2 ist ein Zweistrekkenüberspannungsableiter bekannt, bei dem die scharfkantige, ringförmige Ränder aufweisende Mittelelektrode in der Nebenentladungsstrecke hineinragt und mit den Elektroden je einen Spalt bildet.

Zur Verkleinerung der Elektrodenaustrittsarbeit und sonst zur Geringhaltung der Verlustleistung und zur gezielten Stromflußführung ist es bei Gasableitern bekannt, die Elektroden mit einer Elektrodenaktivreinigungsschicht zu versehen (DT-AS 19 50 090).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweistreckenüberspannungsableiter hoher Lebensdauer zu schaffen, der bei schnell ansteigenden Spannungen (Stoßspannungen) reproduzierbar rasch zündet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten An nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mittelelektrode einen ringförmigen scharfkantigen metallischen Steg aufweist, der in die Nebenentladungsstrecke hineinragend mit den Elektroden je einen Spalt bildet und daß die beiden Elektroden und die Mittelelektrode im Bereich des Ringspalts mit einer Elektrodenaktivierungsschicht versehen sind, die auf den Elektroden in Abstand vor dem Spalt und auf der Mittelelktrode in Abstand vor dem Steg endet. Der ringförmige Steg besteht dabei zweckmäßig aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode.

Ein erfindungsgemäßer Zweistreckenüberspannungsableiter in konzentrischer Ausführung hat den Vorteil, daß die scharfkantigen Ecken mit den schmalen Spalten zwischen Steg und den beiden Elektroden in an sich bekannter Weise eine Erhöhung der Feldstärke bewirken, wodurch die geforderte niedrige Stoßspannung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist je ein Spalt zwischen dem Steg und den Elektroden, der von geringerer Breite als der Ringspalt der Hanptentladungsstrekken ist, ohne daß die Ansprechgleichspannung des Überspannungsabieiters herabgesetzt wird. Um das zu erreichen, endet die Elektrodenaktivierungsschicht auf den Elektrodenoberflächen im Bereich der Hauptentladungsstrecken vor den Elektrodenkanten, insbesondere ungefähr 0,5 mm vor diesen. Dadurch wird die Zündung des Ableiters über den engen Spalt zwischen den Elektroden und dem Steg eingeleitet. Auf Grund der niedrigen Elektrodenaustrittsarbeit der Elektrodenaktivierungsschicht auf den Oberflächen der Elektroden und der Mittelelektroden wird in an sich bekannter Weise nur dort der Stromfluß geführt und die scharfen Kanten bleiben erhalten, so daß über eine große Zeitspanne eine Reproduzierbarkeit der Ansprechspannung des Überspannungsabieiters gewährleistet ist.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erliiuterl werden. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Zweistreckenüberspannungsableiters gemäß der Erfindung und

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt bei Il der Fig. I.

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 1 und 2, die an Metallkappen 11, 12 beispielsweise durch Löten befestigt sind, gasdicht eingesetzt. Als Gasfüllung wird vorzugsweise ein Edelgas oder Edelgasgemisch verwendet. Die Elektroden 1, 2 stehen im Gehäuse einander gegenüber und begrenzen eine Nebenentladungsstrecke 5. Die gasdichte Verbindung der Metallkappen H, 12 nit dem Isolierkörper 4 sowie des Isolierkörpers 4 mit der Mittelelektrc-Jc 3 erfolgt über eine Glasschicht 10. Der Isolierkörper 4 ist durch die hohlzylindrische Mittelektrode 3 unterteilt. Die Mittelelektrode 3 umgibt die Elektroden 1, 2 koaxial und begrenzt mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken in Form eines Ringspalts 8. Die Mittelelektrode 3 weist einen ringförmigen scharfkantigen metallischen Steg 6 auf. Dieser Steg 6, der zweckmäßig aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode 3 besteht, ragt in die Nebewntladungsstrekke 5 hinein und bildet mit den Elektroden 1. 2 je einen Spalt 9 gleicher Breite. Die Elektroden 1, 2 und die Mitielelektrode 3 sind im Bereich der Hauptentladungsstrecken in Form des Ringspalts 8 mit einer Elektrodenaktivierungsschicht 7, d. h. mit einer Schicht hoher Elektronenemissionsfähigkeit, versehen, die auf den Elektroden 1, 2 in Absland vor dem Spalt 9. vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 0,5 mm, und auf der Mittelelektrode 3 in Abstand vor dem Steg 6, vorzugsweise in einem Abstand von etwa 0,5 mm, endet.

Zur besseren Obersicht zeigt F i g. 2 einen Ausschnitt bei H in Fig. 1. Aus diesem Ausschnitt geht deutlich hervor, daß die Breite des Spalts 9, d. h. der Abstand der Zündstrecke, in diesem Auslührungsbeispiel geringer ist als die Breite des Ringspalts 8. d. h. der Elektrodenabstand der mit der Schicht 7 aktivierten Flächen. Die Elektrodenaktivierungsschicht 7 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht gestrichelt dargestellt.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt Beispielsweise können die an Metallkappen befestigten Elektroden statt der Stiftform auch eine andere Form haben. Die Elektroden können z. B. kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Bei dieser Kegelstumpffonn erübrigt sich die Verwendung zusätzlicher Metallkappen zum gasdichten Verschließen des Ableiters. Das gasdichte Verschließen des Überspannungsabieiters an den Meialt-fsolalor-Obergängen, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

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 Mittelektrode unterteilt ist, die die Elektroden koaxial umgibt und mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken in Form eines Ringspalts begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (3) einen ringförmigen scharfkantigen metallischen Steg (6) aufweist, der in die Nebenentladungsstrecke (5) hineinragend mit den Elektroden (1,2) je einen Spalt (9) bildet und dz Q die beiden Elektroden (1, 2) und die Mittelelektrode (3) im Bereich des Ringspalts (8) mit einer Elektrodenaktivierungsschicht (7) versehen sind, die auf den Elektroden (1, 2) in Abstand vor dem Spalt (9) und auf der Mittelelektrode (3) in Abstand vor dem Steg (6) endet.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode (3) besteht.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (9) zwischen den Elektroden (1, 2) und dem Steg (6) von geringerer Breite als der Ringspalt (8) der Hauptentladungsstrecken ist.

4. Überspannungsableiter nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenaktivierungsschicht (7) ungefähr 0,5 mm vor den Kanten der Elektroden (1,2) endet.