Überspannungsableiterfunkenstrecke mit Vorionisierung. Es ist bekannt, dass eine Funkenstrecke im allgemeinen einen Zündverzug auf weist, d. h. dass die Zündung nach Über schreiten der statischen Ansprechspannung nicht sofort erfolgt, sondern je nach den besonderen Umständen mehr oder weniger Zeit beansprucht.
Dies äussert sich bei Funkenstrecken für Überspannungsableiter nachteilig, weil dadurch bei steilen Stoss wellen die Ansprechspannung über der statischen Ansprechspannung liegt, wodurch der Schutzwert des Ableiters beeinträchtigt wird.
Die Ursache dieses Zündverzuges ist im Zündvorgang zu suchen, der heute noch nicht restlos abgeklärt ist. Es ist jedoch sicher, dass zur Zündung einer Funkenstrecke minde stens ein freies Elektron zwischen den Elek troden vorhanden sein muss. Die Wahr scheinlichkeit für das Vorhandensein von solchen Elektronen spielt daher bei steilen und kurzdauernden Spannungsstössen eine ausschlaggebende Rolle. Alle bekannten Mass nahmen, die getroffen werden, um den Zünd- verzug herabzusetzen, machen von dieser Erkenntnis Gebrauch, indem auf eine geeig nete Art und Weise die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein wenigstens eines freien Elektrons zwischen den Elektroden erhöht wird.
Eine dieser bekannten Massnahmen be steht beispielsweise darin, die Funkenstrecke mit Ultraviolettstrahlen zu bestrahlen. Der Nachteil dieser Methode liegt darin, dass man eine Quelle für die Ultraviolettstrahlung braucht, was besonders bei Überspannungs- ableitern sehr umständlich ist.
Es wurde deshalb auch vorgeschlagen, als Strahlungsquelle ein radioaktives Präparat zu verwenden. Jedoch auch dieser Methode haften wesentliche Nachteile an, indem diese Präparate sehr teuer und nicht ungefährlich in der Handhabung sind.
Eine weitere bekannte Methode besteht darin, dass man zwischen den Funken- -strecken-Elektroden oder in deren Nähe eine elektrische Vorentladung (Glimmentladung) erzeugt, welche die notwendigen freien Elek tronen liefert. Zum Beispiel kann mindestens eine der beiden Elektroden der Ableiter funkenstrecke aus zwei Teilen gemacht wer den, die durch einen dünnen Spalt vonein ander getrennt sind und die entweder rein kapazitiv oder durch einen gemischt Ohm- schen-kapazitiven Widerstand. miteinander verbunden sind.
Die Spannung wird einem dieser beiden Elektrodenteile zugeführt. Bei steilem Spannungsanstieg entsteht eine Span nung zwischen den beiden Teilen, welche an dem erwähnten Spalt zu elektrischen Ent ladungen führt. Diese Entladungen haben die Bildung von freien Ladungsträgern zur Folge, die den Zündverzug an der Ableiter funkenstrecke herabsetzen.
Im Gegensatz zu den beschriebenen, bereits bekannten Ausführungen bietet die vorliegende Erfindung besondere konstruk tive Vorteile. Sie hat zum Gegenstand einen Überspannungsableiter mit wenigstens einer vorionisierten Ableiterfunkenstrecke, deren Elektroden durch einen Widerstand über brückt sind, wobei an diesem Widerstand wenigstens eine Teilspannung abgegriffen ist, die einer Hilfsfunkenstrecke zugeführt wird.
In Fig. 1 der Zeichnung ist das elektrische Prinzipschema des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 2 zeigt als Ausführungs beispiel den Schnitt durch eine vorionisierte Ableiterfunkenstrecke.
In Fig. 1 sind la und lb die Elektroden einer Ableiterfunkenstrecke, welche durch den elektrischen Widerstand 2 überbrückt sind. Im Punkt 3 dieses Widerstandes ist ein Teil der an der Ableiterfunkenstrecke la-Ib auftretenden Spannung abgegriffen und der Elektrode 4b einer Hilfsfunkenstrecke zu geführt, während die andere Elektrode 4a der Hilfsfunkenstrecke mit der Elektrode la der Ableiterfunkenstrecke verbunden ist.
Die Teilspannung kann aber statt zwischen einem Ende und einem Zwischenpunkt 3 des Wider standes auch zwischen Punkt 3 und einem weiteren Zwischenpunkt 5 des Widerstandes abgegriffen und einer Hilfsfunkenstrecke zugeführt werden, wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.
Der Widerstand 2 ist ein elektrischer Widerstand im allgemeinen Sinn, d. h. er kann. eine Ohmsche, eine spannungsabhän gige, eine kapazitive oder eine gemischt Ohmsche, spannungsabhängige und kapazi- tive Charakteristik aufweisen.
Die Charakte ristik des Widerstandes kann auch ungleich über seine Länge verteilt sein, indem bei spielsweise das Teilstück zwischen den Punk ten 3 und 1b vorwiegend Ohmschen Charakter und das Teilstück zwischen den Punkten 3 und la gemischt kapazitiv-spannungsab- hängigen Charakter aufweisen. Wesentlich ist, dass am Widerstand wenigstens eine Teilspannung abgegriffen und einer Hilfs- funkenstrecke zugeführt wird.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dar gestellt, das eine besonders vorteilhafte und einfache Konstruktion ergibt. la und 1b sind die beiden scheibenförmigen Elektroden der Ableiterfunkenstrecke, welche durch den ringförmigen Widerstandskörper 2 über brückt und gleichzeitig distanziert werden. Im Gegensatz zu Fig. 1, wo zur Vorionisie- rung nur eine Hilfsfunkenstrecke vorgesehen ist, sind hier deren zwei symmetrisch der Ableiterfunkenstrecke zugeordnet.
Die Elek troden dieser Hilfsfunkenstrecken 4 und 5 werden einerseits durch die Oberflächenteile 3 des Widerstandes selbst und anderseits durch die ringförmigen Teile 6 und 7 der Ableiter funkenstreckenscheiben gebildet. Dadurch erübrigt sich der Einbau besonderer Elek troden für die Hilfsfunkenstrecken.
Die Wirkungsweise bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die folgende: Schon bei zwischen la und lb angelegten Span nungen, die unter dem Ansprechwert der Ableiterfunkenstrecke liegen, fliesst ein schwa cher Strom durch den Widerstand 2. Dadurch treten zwischen den Stromübergangsflächen 8 und 9 einerseits und den Ringflächen 3 des Widerstandes anderseits Teilspannungen auf, welche die Hilfsfunkenstrecken 4 und 5 zum Glimmen bringen und so die zur recht zeitigen Zündung der Ableiterfunkenstrecke notwendigen freien Elektronen erzeugen.
Da sich die Hilfsfunkenstrecken in unmittelbarer Nähe der Ableiterfunkenstrecke und mit ihr in einem kleinen abgeschlossenen Raume befinden, ist die ionisierende Wirkung beson ders gross. Durch die symmetrische Anord nung von zwei Hilfsfunkenstrecken wird der Polaritätseinfluss aufgehoben.
Die beschriebene Konstruktion, die eine besonders vorteilhafte Verwirklichung des Erfindungsgedankens bildet, ist nur ein Aus führungsbeispiel. Unter Beibehaltung der wesentlichen Merkmale könnten mehrere andere Ausführungsformen aufgezählt wer den, bei denen z.
B. die Teilspannung für die Hilfsfunkenstrecke im mittleren Teil des Widerstandes, entsprechend dem gestrichel ten Schema in Fig. 1, abgegriffen wird, indem der Widerstand einen ringförmigen Spalt auf weist, dessen einander nahe gegenüberlie- gende Ränder gleichzeitig als Elektrodenpaar der Hilfsfunkenstrecke dienen oder auch an einem besondern Widerstand abgegriffen wird, der nicht zugleich als Distanzstück für die Ableiterfunkenstrecke dient.
Surge arrester spark gap with pre-ionization. It is known that a spark gap generally has an ignition delay, i. H. that the ignition does not take place immediately after exceeding the static response voltage, but takes more or less time depending on the particular circumstances.
In the case of spark gaps, this is disadvantageous for surge arresters, because the response voltage is higher than the static response voltage in the case of steep surge waves, which affects the protection value of the arrester.
The cause of this ignition delay is to be found in the ignition process, which has not yet been fully clarified. However, it is certain that at least one free electron must be present between the electrodes in order to ignite a spark gap. The probability of the presence of such electrons therefore plays a decisive role in the case of steep and short-term voltage surges. All known measures that are taken to reduce the ignition delay make use of this knowledge by increasing the probability of the presence of at least one free electron between the electrodes in a suitable manner.
One of these known measures be, for example, to irradiate the spark gap with ultraviolet rays. The disadvantage of this method is that you need a source for the ultraviolet radiation, which is very cumbersome, especially with surge arresters.
It was therefore proposed to use a radioactive preparation as the radiation source. However, this method also has significant disadvantages in that these preparations are very expensive and not safe to use.
Another known method consists in generating an electrical pre-discharge (glow discharge) between the spark gap electrodes or in their vicinity, which supplies the necessary free electrons. For example, at least one of the two electrodes of the arrester spark gap can be made of two parts, which are separated from one another by a thin gap and which are either purely capacitive or by a mixed ohmic-capacitive resistor. are connected to each other.
The voltage is fed to one of these two electrode parts. When the voltage rises steeply, a voltage arises between the two parts, which leads to electrical discharges at the gap mentioned. These discharges result in the formation of free charge carriers, which reduce the ignition delay at the arrester spark gap.
In contrast to the described, already known designs, the present invention offers particular constructive advantages. Its object is a surge arrester with at least one pre-ionized arrester spark gap, the electrodes of which are bridged by a resistor, with at least one partial voltage being tapped at this resistor, which is fed to an auxiliary spark gap.
In Fig. 1 of the drawing, the electrical principle diagram of the subject invention is shown. Fig. 2 shows as an embodiment example the section through a pre-ionized arrester spark gap.
In FIG. 1, 1 a and 1 b are the electrodes of an arrester spark gap which are bridged by the electrical resistor 2. At point 3 of this resistor, part of the voltage occurring at the arrester spark gap la-Ib is tapped and fed to the electrode 4b of an auxiliary spark gap, while the other electrode 4a of the auxiliary spark gap is connected to the electrode la of the arrester spark gap.
The partial voltage can, however, instead of between one end and an intermediate point 3 of the opposing position, tapped between point 3 and another intermediate point 5 of the resistor and fed to an auxiliary spark gap, as shown in dashed lines in FIG.
The resistor 2 is an electrical resistor in the general sense, i. H. he can. have an ohmic, a voltage-dependent, a capacitive or a mixed ohmic, voltage-dependent and capacitive characteristic.
The characteristics of the resistor can also be unevenly distributed over its length, for example the section between points 3 and 1b is predominantly ohmic and the section between points 3 and la has a mixed capacitive-voltage-dependent character. It is essential that at least a partial voltage is tapped at the resistor and fed to an auxiliary spark path.
In Fig. 2 an embodiment is provided, which gives a particularly advantageous and simple construction. la and 1b are the two disc-shaped electrodes of the arrester spark gap, which are bridged by the annular resistance body 2 and at the same time distanced. In contrast to FIG. 1, where only one auxiliary spark gap is provided for pre-ionization, here two of these are symmetrically assigned to the arrester spark gap.
The electrodes of these auxiliary spark gaps 4 and 5 are formed on the one hand by the surface parts 3 of the resistor itself and on the other hand by the annular parts 6 and 7 of the arrester spark gap discs. This eliminates the need to install special electrodes for the auxiliary spark gaps.
The mode of operation in the described embodiment is as follows: Even with voltages applied between la and lb that are below the response value of the arrester spark gap, a weak current flows through the resistor 2.This occurs between the current transfer surfaces 8 and 9 on the one hand and the annular surfaces 3 of the resistor, on the other hand, partial voltages which cause the auxiliary spark gaps 4 and 5 to glow and thus generate the free electrons necessary for the timely ignition of the arrester spark gap.
Since the auxiliary spark gaps are in the immediate vicinity of the arrester spark gap and with it in a small enclosed space, the ionizing effect is particularly great. The symmetrical arrangement of two auxiliary spark gaps eliminates the influence of polarity.
The construction described, which forms a particularly advantageous implementation of the inventive concept, is only an exemplary embodiment. While retaining the essential features, several other embodiments could be enumerated who the in which z.
B. the partial voltage for the auxiliary spark gap in the middle part of the resistor, according to the dashed scheme in Fig. 1, is tapped by the resistor has an annular gap, the closely opposite edges of which serve as a pair of electrodes of the auxiliary spark gap is tapped at a special resistor that does not also serve as a spacer for the arrester spark gap.