DK155396B - Overspaendingsafleder - Google Patents

Description

i

DK 155396 B

Opfindelsen angår en gas-, navnlig luftgniststrækning med en af isolationsmateriale bestående afstandsholder for elektroderne og et til bueudladningsområdet grænsende kammer, hvis vægge dannes af de to elektroder 5 og afstandsholderen, hvilket kammer er udformet på en sådan måde, at de under bueudladningen opstående gasarter omdirigeres labyrintformet på deres vej til afstandsholderen .

En sådan overspændingsafleder med en gniststrækning 10 med en labyrint er kendt fra US-patentskrift nr.

2.431.226, hvor gniststrækningen er hermetisk indelukket og står under lavt tryk, hvorfor denne gniststrækning ikke er egnet til optagelse af en høj lynstrøm.

Fra en artikel "Schutz elektronischer under nach-15 richtentechnischer Systeme mitteis Funkenstrecke" fra tidsskriftet Nachrichten-Elektronik 4-1979, side 127-130 kendes gniststrækninger, som for det meste er to- eller treelektrodegniststrækninger med en hermetisk aflukket gasfyldning. Sådanne gniststrækninger er egnede til be-20 skyttelse af telekommunikationskabler eller modtageantenner mod lynnedslag, men er dog kun tilfredsstillende som driftsisolering og opfylder ikke de højere krav til en beskyttelsesisolering.

Ligeledes kendes fra DE-offentliggørelsesskrift 25 nr. 26 41 858 en overspændingsbeskyttelse for telekommunikationsledninger bestående af en gniststrækning mellem to kulelektroder, hvor der om bueudladningsområdet findes en zone, der tjener til afledning af partikler, som fra elektroderne bryder ind i lysbuespalten.

30 Også denne gniststrækning er kun tilfredsstillende som driftsisolering og har derudover kun en meget begrænset levetid.

I US-patentskrift nr. 3.811.070 er beskrevet en treelektrode-vacuumgniststrækning, som trigges ved 35 laserinitiering. Heller ikke denne med afskærmning af afstandsholderen forsynede indretning er brugbar i 2

DK 155396 B

det ved opfindelsen tilsigtede anvendelsesområde.

I US-patentskrift nr. 3.798.484 er beskrevet en vacuumkobler med seriekoblede udladningsstrækninger og en antydet labyrintlignende udformning. Der er her også 5 omtalt et skjold 26, som dog alene har afskærmningsfunktioner til beskyttelse af en isolerende væg mod nedslag af metaldamp. Der findes her ingen angivelse om køling af metaldampe.

Det tilsigtes derfor ved opfindelsen at anvise en 10 enkel overspændingsafleder af den indledningsvis nævnte art, hvis isolationsmodstand/ spændingsmodstandsdygtighed og pålidelighed i uaktiveret tilstand er lige så god som ved beskyttelsesisolering efter VDE-forskrift 0845/ og hvis reaktionsspænding er lavere end spæn-15 dingsmodstandsdygtigheden for beskyttelsesisoleringen/ hvilken overspændingsafleder i uaktiveret tilstand begrænser spændingen til ufarlige værdier og adskillige gange kan optage den fulde lynstrøm uden at dens funktioner påvirkes på en sådan måde, at de ovennævnte krav 20 ikke længere opfyldes, idet en pådampning af elektrisk ledende plasmapartikler på den for beskyttelsesisoleringen bestemmende afstandsholder og dermed en nedsættelse af dennes isolationsmodstand forhindres eller hæmmes.

3

DK 155396 B

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at kammeret er udformet rotationssymmetrisk, hvorved den ene elektrode er udformet som helcylinder, og den anden elektrode er skiveformet med en i det væsentlige central 5 boring som udgangsåbning mod det fri i området for bueladningen for de stærkt opvarmede gasser, der samler sig i kammeret som følge af overtryk.

Overspændingsaflederen ifølge opfindelsen har de fordele, at den kan bortføre høje afledningsstrømme, at 10 den i uaktiveret tilstand har høj spændingsmodstandsdygtighed, stor pålidelighed og høj isolationsmodstand, og at disse egenskaber opretholdes også efter mange kraftige lynbelastninger.

Det er en fordel, at luftgniststrækningen efter 15 udladningens ophør gennemblades indefra og udefter som følge af kammerovertrykket.

Typiske for overspændingsafledere, som er opbygget i overensstemmelse med opfindelsen, er, at de selv efter en akkumuleret belastning svarende til omkring tusinde 20 statistiske middelværdilyn, men omfattende også lyn- 4

DK 155396 B

strømbelastninger over gennemsnit, stadig er fuldt funktionsdygtige og udviser en isolationsmodstand på > 10^ Ω. En smeltning af elektroderne eller blot ringe ansatse hertil har ikke kunnet konstateres.

5 Overspædningsaflederen opfylder hermed de grundlæggende forudsætninger for beskyttelsesisolering.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningsfigurerne.

I fig. 1 er vist en fordelagtig udførelsesform 10 for opfindelsen, nemlig en rotationssymmetrisk anbringelse af en hulskiveformet elektrode 1 og en herunder liggende helcylinderformet elektrode 2 med affasede ender, henholdsvis yderkanter 8. Mellem disse to affasede flader ligger bueudladningsområdet 3, som i 15 uaktiveret tilstand er gas- fortrinsvis luftisoleret. Afstandsholderen 4 mellem yderkanten af den skiveformede nedre fortsættelse af elektroden 2 og yderkanten af elektroden 1 ligger fjernt fra bueudladningsområdet.

De ved bueudladningen opstående, under tryk stående gas-20 arter kan i overvejende omfang udtræde opefter i det fri.

Det kan dog ikke undgås, at en mindre del af gasarterne presses ind i det af elektroderne og afstandsholderen dannede kammer 5. Dette kammer er udført labyrintformet på en sådan måde, at der opnås en kunstig forlængel-25 se af vejen for gasarterne til afstandsholderen samt en i køling. Dette har den fordel, at pådampning af de ved bueudladningen fra elektroderne afrevne metalpartikler på afstandsholderens indvendige overflade forhindres eller kan holdes ganske ringe, hvilket er en ubetinget 30 forudsætning for en vedvarende og ubegrænset virksom beskyttelsesisolering. Kølingen sker som følge af labyrintens godt varme bortledende metalvægge, som for at forhindre en udbredelse af bueudladningen til labyrintområdet er anbragt isoleret (6, 7) ved elektroderne 1 35 henholdsvis 2. Gennem et sådant labyrintarrangement muliggøres, at de ved bueudladningen opstående gasar-

DK 155396 B

.. . 5 ter for størstedelens vedkommende slår sig ned allerede ved indgangssiden af labyrintvæggene, således at isolationsværdien af afstandsholderen og dermed af gniststrækningen også efter mange kraftige lynstrømsbelast-5 ninger ikke er væsentligt forringet. Gennem anvendelse af et egnet elektrodemateriale, f.eks. Wolframkobber, der udviser en høj modstandsdygtighed mod afbrænding, kan sliddet på fordelagtig måde holdes meget ringe.

Gennem en passende elektrodeudformning kan lys-10 buen holdes stabil i den hertil bestemte luftspalte, hvorved en pådampning på afstandsisolatoren ligeledes kan modvirkes. Efter udladningens afslutning er det en yderligere fordel, at luftgniststrækningen som følge af kammerovertrykket blæses indefra og udefter og dermed 15 renses.

Fig. 2's højre halvdel viser et andet udførelseseksempel for opfindelsen. Den nedre elektrode 2 rager her med sin endeflade 9 og sin udvendige sideflade 10 langt ind i åbningen i den hulcylinderformede 1 20 elektrode 1, således at bueudladningen kan udfolde sig i området 3 mellem de overfor hinanden liggende dele af de cylindriske sideflader 10. Labyrinten 5 dannes af de affasede flader 8, endefladerne 9, de udvendige sideflader og den nederste del af den til 25 hulcylinderens øverste ende grænsende skiveformede udvidelse af elektroden 1 samt af metalvægge 7, som er anbragt på et skiveformet isolationslegeme 6a, der omgiver elektroden 2, og den udvendigt afgrænsende afstandsholder 4.

30 Fig. 2's venstre halvdel viser et tværsnit af en anden overspændingsafleder ifølge opfindelsen,ved hvilken endefladerne 9 af to cylinderformede elektroder 1 og 2 indeslutter bueudladningsområdet. Gennem dette arrangement holdes udladningen særligt stabil, 35 således at muligheden for pådampning på afstandsholderen 4 er endnu ringere. Den godt udformede labyrint 5

Claims (6)

1. Overspændingsafleder bestående af en gas-, navnlig luftgniststrækning med en af isolationsmateriale) le bestående afstandsholder for elektroderne og et til bueudladningsområdet grænsende kammer, hvis vægge dannes af de to elektroder og afstandsholderen, hvilket kammer (5) er udformet på en sådan måde, at de under bueudladningen opstående gasarter omdirigeres labyrintformet på 15 deres vej til afstandsholderen (4), kendetegnet ved, at kammeret (5) er udformet rotationssymmetrisk, hvorved den ene elektrode (2) er udformet som helcylinder, og den anden elektrode (1) er skiveformet med en i det væsentlige central boring som udgangsåbning mod det 20 fri i området for bueudladningen (3) for de stærkt opvarmede gasser, der samler sig i kammeret (5) som følge af overtryk.

2. Overspændingsafleder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kammeret (5) udviser godt varmele- 25 dende vægge (7, 9, 10).

3. Overspændingsafleder ifølge krav 2, k ende-tegnet ved, at de mod elektroderne (1, 2) vendende vægge er isolerede, til isolationsstykker (6) fastgjorte metalvægge (7).

4. Overspændingsafleder ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at elektroderne (1, 2. er udført med affasede kanter (8), hvorimellem bueudladningsområdet (3) i hovedsagen befinder sig.

5. Overspændingsafleder ifølge et af de foregående 35 krav, kendetegnet ved, at bueudladningsområdet (3) i hovedsagen befinder sig mellem elektrodernes (1, 2) over for hinanden liggende endeflader (9). 7 . DK 155396B

6. Overspændingsafleder ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved elektroder (1, 2) af metallegeringer med høj modstandsdygtighed mod afbrænding.