DE1463509A1

DE1463509A1 - Extinguishing spark gap, especially for surge arresters

Info

Publication number: DE1463509A1
Application number: DE19631463509
Authority: DE
Inventors: Foitzik Dr Rudolf; Gustav Schmalz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-02-14
Filing date: 1963-02-14
Publication date: 1969-12-11

Description

Löschfunkenstrecke, insbesondere fÜr Überspanziungsableiter Es ist-bekannt, Mschfunkenstrecken aus mehreren übereinandergestapelten Metallseheiben aufzubauen, die die Elektroden der C, Furikenstrecke bilden. Die Scheiben sind durch Distanzatücke aus Isolierstoff gegeneinander abgestützt, die die Schlagweite der einzelnen in Reihe geschalteten Teilfunkenstrecken m7ischen den Elektroden bestimmen. Üblicherweise ist der in dieser Weiße gebildete ilektrodenstariel von eineni U _i Das Rohr dient zur seitlichen Führung der Mletallscheiben. Es bildet außerdern einen niechanischen Schutz für, die SCheiben und die Dis-It-,atizi-inge.Extinguishing spark gaps, in particular for surge arresters It is known to build Msch spark gaps from several stacked metal disks, which form the electrodes of the C, furiken gap. The disks are supported against one another by spacer pieces made of insulating material, which determine the distance between the individual spark gaps connected in series with the electrodes. Typically, the whiteness in this ilektrodenstariel of an I U _i The tube formed is used for the lateral guidance of the Mletallscheiben. It also forms a mechanical protection for the disks and the dis-it, atizi-inge.

Solche Furiiceri."tre,2ken werden vor allem bei Üherspannungsableitern verwendet, wobei Li it ihnen spannungsabhängige `iderstände in Reihe sind. Die Funkenstrecken dienen dann nicht nur zum LU:3c!ti#-.n des Lichtbogens, sondern auch als Ansurechfunkenstrecke. *Somit- ist durch di,-# vorgegebene Ansprechspanilung die Lind damit auc'-ri das Löschvermögen der Funkenotrecke aeitgehen feotgclegt, das von der Gehlagweite, d.h. dem Abutand z,.-ii.,3cilen den scheiberj, abWängt.Such Furiiceri. "Tre, 2ken are mainly used for surge arresters, where Li it is voltage-dependent resistances in series. The spark gaps then serve not only for the LU: 3c! Ti # -. N of the arc, but also as a spark gap. * Thus, the response voltage given by di, - # is the and thus also auc'-ri the extinguishing capacity of the spark emergency gap, which depends on the distance, ie the abutand z, - ii., 3cilen den scheiberj.

Die Aufgabe der Erfindun.. besteht darin, dus Löschvermügen einer Löschfunkenstrecke der vorzenannten Art zu vergrüßlern. Zur lösung dieser Aufgabe ist erfindun-sgez.-äß in der *Jund des Isolierstoffrohres eine sich in Richtung der Rohrachse erstrecKende leitende Schicht dia mit einer der Elektroden verbunden ist.The task of the invention is to improve the extinguishing ability of a Extinguishing spark gap of the aforementioned kind to greet. To solve this problem is according to the invention in the * Jund of the insulating tube one in the direction The conductive layer extending along the pipe axis is connected to one of the electrodes is.

Die leitende 3ichicht hat zur Folge, dal-'3 die Spannungsverteilung über die Teilfunkenstrecken der Löschfunkenstrecke ungleichmäßig 1.,jird. Eine ungleichmäßige Spannungsverteilung führt aber dazu, daß die Löschfunkenstrecke als Ganzes bei niedrigeren Spannungen anspricht als b-ei einer gleichmäßigen Spannungsverteilung. Man kann deaUalb für eine vorgegebene Ansprechspannung die Abstände zwischen den einzelnen Metallscheiben g . rößer wählen als bei den bisher üblichen Löschfunkenetrecken oder bei gleichem Abstand mehr Scheiben vorsehen. Dies ergibt eine Vergrößerung der Löschwirkung.The conductive 3ichicht has the consequence that the voltage distribution over the partial spark gaps of the quenching spark gap becomes uneven. However, an uneven voltage distribution means that the quenching spark gap as a whole responds at lower voltages than b-ei a uniform voltage distribution. The distances between the individual metal disks g can be used for a given response voltage. Choose larger than the previously usual extinguishing spark sections or provide more panes with the same spacing. This results in an increase in the extinguishing effect.

Bei einem größeren Abstand zwischen den Metallecheiben erhält man als einen weiteren Vorteillder Erfindung, daß sich die SDuren von Überschlägen an den Scheiben, z.B. Schmelzperlen, weniger stark besierkbar - machen, da sie im Vei-hältnis zum Abstand kleiner sind. Die Ansorechspannung bleibt somit auch bei vielen Überschlägen während der Betriebsdauer in der gewünschten '!.leise konstant.With a larger distance between the metal Lech yew are obtained as a further Vorteillder invention that the SDuren of flashovers to the discs, for example, melt beads less besierkbar, - to make, since they are smaller in the distance Vei-ratio. The initial voltage thus remains constant in the desired '!

Die Erfindung wird mit Vorteil so verwirklicht, daß sich dIe leitende Schicht über mehrere Elektroden erstreckt. Je größer die Zahl dieser Elektroden ist, umso größer Ist der Einfluß der Schicht-Wie Versuche gezeigt haben, erhält man eine auf Metallscheiben üblicher Abmessungen gut abgestimmte Anordnung, wenn sich die leitende Schicht über annähernd ein Drittel bis höchstens etwa die Hälfte der Höhe des Elektrodenatspelo erstreckt.The invention is implemented with advantage so that the conductive Layer extends over several electrodes. The greater the number of these electrodes is, the greater the influence of the layer-As experiments have shown, is obtained an arrangement that is well matched to metal disks of normal dimensions, if the conductive layer extends over approximately a third to a maximum of approximately half extends the height of the electrode pad.

Aus Herstellungsgründen empfiehlt es sichg die leitende Schicht von dem einen Ende des Isolieratoffrohres ausgeben zu lassen. Diea ist deshalb günstig, weil dann die;Verbindung zwischen der Schicht und der einen Elektrode besonders einfa61i herzustellen ist. Man kann in diesem Fall die leitende Schicht aus der Stirnseite des Isolierstoffrohres herausführen und wird sie dann zweckmäßigerweise mit der am Ende d es Elektrodenstapels gelegenen Elektrode verbinden. Es ist aber auch durchaus denkbar, daß die leitende 3)chicht in der Mitte der Rohrlänge angeordnet und z.B. durch einen in das Innere des Rohres führenden Anschlußleiter mit einer Elektrode verbunden ist.For manufacturing reasons, it is advisable to let the conductive layer come out from one end of the insulating tube. This is favorable because the connection between the layer and one electrode is then particularly easy to establish. One can in this case, the conductive layer from the end face of insulating tube leading out and it is then suitably connected to the end it d electrode stack situated electrode. However, it is also entirely conceivable that the conductive 3) layer is arranged in the middle of the pipe length and is connected to an electrode, for example, by a connecting conductor leading into the interior of the pipe.

Für die Wirkung der Erfindung ist es an sieh von untergeordneter Bedeutung, aus welchem Material dtis Isolierstoffrohr und die leitende Schicht bestehen. So kann man z.B. ein Hartpapierrohr verwenden, in das eine Metallfolie als leitende Schicht eingewickelt ist. Vorzugsweise ven-iendet man jedoch Gießharz für das Isolierßtoffrohr, in das als leitende Schicht ein vorzugsweise perforiertes Metallrohr, Drahtnetz oder dgl. eingebettet ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, dem Metallrohr eine von der Zylinderform abweichende Form zu geben, um die Peldstärke an den Rändern des Metallrohres klein zu halten. Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung e-'in Ausführungsbeispiel beschrieben.For the effect of the invention, it is of subordinate importance what material the insulating tube and the conductive layer are made of. So For example, you can use a hard paper tube with a metal foil in it as a conductive Layer is wrapped. However, casting resin is preferably used for the insulating tube, in which a preferably perforated metal pipe, wire mesh, as the conductive layer or the like. Is embedded. There is the possibility of using the metal pipe to give a shape deviating from the cylindrical shape in order to reduce the thickness of the field at the edges to keep the metal pipe small. For a more detailed explanation of the invention is in described below with reference to the drawing e-'in an exemplary embodiment.

In der Figur ist ein Tcil eine.-, Überspannungsableiters für Hochspannung dargestellt. Der Ableiter besteht aus dem Porzellant ##jeh,äuse 1, das an den Enden mit geeigneten, nichtdargestellten r-letallflanschen verschlossen ist, und den darin untergebrüchten Ableiterelementen. Diesiünd die Widerstandsscheiben 2, beispielsweise aus Siliziumkarbid, und die mit diesen in Reihe geschaltete, als Ganzes mit 3 bezeichnete Löschfunkenstrecke. Die Löschfunkenstrecke wird von 22 gleichen kreisförmigen Metallscheiben 5 gebildet, die mit Ausbuchtungen versehen sind, und zwar derart, daß sich an eine zentrale Ausbuchtung drei konzentrische Ausbuchtungen abwechselnd nach beiden Geiten anschließen. Die Scheiben sind unter Zwischenlage von Isolierstoffringen 6 jeweils abwechselnd so gestapelt, daß die Ausbuchtungen entgegengesetzt gerichtet sind. Jede Scheibe 5, mit Ausnahme der ersten und letzten Scheibe des Stapels" dient mithin gleichzeitig als Elektroae für zwei Teilfunkenstrecken.The figure shows a part of a surge arrester for high voltage. The arrester consists of the porcelain ## jeh, housing 1, which is closed at the ends with suitable r-lethal flanges, not shown, and the arrester elements that are interrupted therein. This includes the resistance disks 2, for example made of silicon carbide, and the quenching spark gap, which is connected in series with them and designated as a whole with 3. The quenching spark gap is formed by 22 identical circular metal disks 5 , which are provided with bulges in such a way that three concentric bulges alternate after both sides adjoin a central bulge. The disks are alternately stacked with the interposition of insulating rings 6 so that the bulges are directed in opposite directions. Each slice 5, with the exception of the first and last slice of the stack ", therefore simultaneously serves as an electrical device for two partial spark gaps.

Die Elektrodenscheiben 5 und die Iäolierstoffringe 6 werden in seitlicher Richtung durch ein Isolierstoffrohr 8 geführt-, das zugleich einen mechanischen Schutz der Löschfunkenstrecke bildet und den Einbau der Funkenetrecke in das Ableitergehäuse erleichtert. Das Rohr 8'besteht aus Gießharz und umgibt die Löschfunkenstrecke 3 über ihre C=ze Länge.The electrode disks 5 and the insulating material rings 6 are guided in the lateral direction through an insulating material tube 8 , which at the same time provides mechanical protection for the quenching spark gap and facilitates the installation of the spark gap in the arrester housing. The pipe 8 ′ consists of cast resin and surrounds the quenching spark gap 3 over its C = ze length.

Am unteren Ende des Elektrodenstapels eretreckt sich ein Rohr 9-aus gelochten Meseingblech von der unteren Stirnaeite au*-gehend in Acherichtung des Isolieretoffrohres. Das Blechrohr 9 bildet eine leitende Schicht, die in die 1-Jand des Isolierstoffrohres 8 ein-ebettet ist. Wie die Fi-ur erkennen läßt, CD ta liegt die leitende Schicht in radialer Richtung etwa in der Mitte der Wand des Isollerstoffrohres 8. In axialer Richtung erstreckt sie sich Uber etwas mehr als ein Drittel der Länge des Rohres 8. In diesem Bereich liegen nemi Elektroden. Das untere-Ende des Blechrohres 9 ist bei 10 nach innen abgewinkelt und steht mit der untersten Elektrode elektrisch in Verbindung.At the lower end of the electrode stack, a tube 9 - made of perforated brass sheet - extends from the lower front side in the direction of the direction of the insulating material tube. The sheet metal tube 9 forms a conductive layer which is embedded in the 1-Jand of the insulating tube 8. As the figure shows, CD ta lies in the radial direction approximately in the middle of the wall of the insulating material tube 8. In the axial direction it extends over a little more than a third of the length of the tube 8. In this area there are nemi Electrodes. The lower end of the sheet metal tube 9 is angled inward at 10 and is electrically connected to the lowermost electrode.

Da das in der band des Rohres 8 vorgeschobene Blechrohr 9 das Potential der untersten Elektrode 5 aufweist, ist die Aufteilung der Spannung auf die Teilfunkenstrecken nicht so gleichmäßig, wie sie ohne das Blechrohr 9 sein würde. Deshalb wäre die Ansprechspannung der Löschfunkenstrecke 3 als Ganzes niedriger, wenn man die gleiche Schlagtreite wie bei den bisherigen Funkenstrecken ohne die leitende Schicht nach der Erfindung beibehielte. Für eine gegebene Ansprechspannung kann also die Schlagweite der Funkenstrecke größer gemc&t werden. Dies ergibt eine größere Löschwirkung auf als die der bekannten Ableiter mit einer geringeren Schlagweite zwischen den Elektroden. Außerdem ererden die Spuren von Überschlägen im Verhältnis zur Schlagweite mit wachsender Schlagweite kleiner und beeinflussen die Ansprechspannung weniger als bei den bekannten Funkenstrecken. Han könnte an sich daran denken, die Aufteilung der Spannung durch eine mit einer Elektrode verbundene leitende Schicht -zu beeinflussen, die nicht in der Wand des Isolierstoffrohres vorgesehen ist, sondern beispielsweise außerhalb des Rohren. Solchen Anordnungen gegenüber hat die nach der Erfindung in die Wand eingebettete leitende Schicht den Vorteil, daß Sprühentladungen am Ende der Schicht nicht möglich sind. Außerdem ist es bei einer eingebetteten leitenden Schicht praktisch ausgeschlosseng daß ein Überschlag zu der leitenden Schicht hin erfolgt.Since the sheet metal tube 9 advanced in the band of the tube 8 has the potential of the bottom electrode 5 , the distribution of the voltage to the partial spark gaps is not as uniform as it would be without the sheet metal tube 9 . Therefore, the response voltage of the quenching spark gap 3 as a whole would be lower if the same impact width as in the previous spark gaps were maintained without the conductive layer according to the invention. For a given response voltage, the width of the spark gap can therefore be measured larger. This results in a greater extinguishing effect than that of the known arresters with a smaller throw distance between the electrodes. In addition, the traces of flashovers ground smaller in relation to the striking distance with increasing striking distance and have less of an influence on the response voltage than with the known spark gaps. Han could think of influencing the division of the voltage by a conductive layer connected to an electrode, which is not provided in the wall of the insulating tube but, for example, outside the tube. Compared to such arrangements, the conductive layer embedded in the wall according to the invention has the advantage that spray discharges are not possible at the end of the layer. In addition, with an embedded conductive layer, flashover to the conductive layer is practically impossible.

Claims

Patentansprüchr # 1. extinguishing spark gap, in particular for surge arresters, being supported with a plurality of stacked Mletallscheiben as electrodes which au2 by Diotanzstücke insulating material against each other and surrounded by an insulating material, characterized in that extending in the direction of the tube axis conductive layer provided in the wall of the insulating tube connected to one of the electrodes.

2. Li # spark gap according to claim 1, characterized in that the conductive layer 13 extends over several electrodes. Extinguishing spark gap according to Claim 2, characterized in that the conductive layer extends over a third of the height of the electrode stack. 4. extinguishing spark gap according to claim 1, characterized in that the conductive layer extends from one end of the Isolierotoffrohres. 5. extinguishing spark gap according to claim 4, characterized in that the conductive layer is connected to the electrode located at the end of the electrode stack. 6. extinguishing spark gap according to claim 1, characterized in that the insulating tube consists of cast resin, in which a preferably perforated metal tube is embedded as a conductive layer.