DE1763187B1 - Ueberspannungs schutzeinrichtung - Google Patents

Description

Eine durch das abgestäubte Material auf den keramischen Wänden bewirkte Leitfähigkeit zwischen den Elektroden kann außerdem die Übertragungsgüte stören, da es sich dabei um einen instabilen Widerstand und damit eine Rauschquelle han-Überlastung oder Zerstörung zu schützen, die bei- 15 delt.
spielsweise durch Blitzeinschläge verursacht wird. Bei gewissen gasgefüllten Schutzeinrichtungen be-

Zu den empfindlichen Ausrüstungen zählen beispiels- kannter Art hat man auch schon versucht, zur Herweise Wandler, die zur Messung des Gasdruckes in absetzung des Abstäubens Aluminiumelektroden und einer Koaxialleitung benutzt werden, oder die End- als Gasfüllung beispielsweise Helium zu verwenden. Stellen-Ausrüstungen einer trägerfrequenten Fern- 20 Solche gasgefüllten Schutzeinrichtungen weisen aber sprechanlage. eine unerwünscht hohe Begrenzungsspannung auf.

Ein gasgefüllter Überspannungsschutz stellt eine Es sind auch bereits Vakuum-Überspannungsab-

Einrichtung mit zwei Leitfähigkeitszuständen dar. leiter bekannt, bei denen durch eine Abschirmung Er wird leitend, wenn ein Blitz in die Übertragungs- der Elektroden das Niederschlagen von verdampften leitung einschlägt oder auf ihr eine anormal hohe 25 Elektrodenmaterial auf der Innenseite einer isolie-Spannung induziert. Der Überspannungsschutz be- renden Hülle verhindert werden soll oder bei denen grenzt dann die Spannung, die auf der Leitung und zwischen der Innenseite des Isoliergehäuses und einer den zugeordneten empfindlichen Ausrüstungen auf- Elektrode ein enger zylinderförmiger Spalt vorgetritt. Zu den allgemeinen Anforderungen an eine sehen ist. Maßnahmen und Merkmale bei Vakuumsolche Schutzeinrichtung gehört die Möglichkeit, 30 Überspannungsableitern lassen sich jedoch nicht auf 1. viele Stromimpulse mittlerer Größe (beispielsweise gasgefüllte Überspannungsableiter übertragen, denn 200 A) und gelegentlich Impulse mit hohem Wert bei Vakuum-Überspannungsableitern, die bei wesent-(beispielsweise 2000 A) auszuhalten, 2. die an den Hch höheren Betriebsspannungen eingesetzt werden, Anschlüssen der empfindlichen Einrichtungen auf- muß die Entladung zwischen den Elektroden eingetretende Überspannung auf ungefährliche Werte zu 35 leitet und dort gehalten werden,
begrenzen und 3. die normalerweise auf der Über- Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, gas-

tragungsleitung auftretenden Spannungen auszuhal- gefüllte Überspannungs-Schutzeinrichtungen zu ten, ohne elektrisch leitend zu werden. schaffen, deren Isolationswiderstand durch das Ab-

Bisher hat man zu diesem Zweck sogenannte stäuben von den Metallelektroden auch nach vielen Kohleblock-Überspannungsschutzeinrichtungen, d. h. 40 Zündungen unter Ableitung hoher Ströme nicht we-Schutzeinrichtungen mit einem Luftspalt zwischen sentlich verschlechtert wird, die schnell ansprechen Kohleelektroden, verwendet. In Gebieten mit einer und die eine niedrige Begrenzungsspannung aufhohen Zahl von Blitzeinschlägen ist die Lebensdauer weisen.

solcher Einrichtungen jedoch so kurz, daß man sich Diese Aufgabe wird bei einer Überspannungs-

heute der Verwendung von gasgefüllten Überspan- 45 Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art ernungsschutzeinrichtungen zuwendet. findungsgemäß dadurch gelöst, daß das Isolier-

Bekannte gasgefüllte Überspannungsschutzein- gehäuse Abschnitte mit unterschiedlichem Innenrichtungen weisen im allgemeinen ein rohrförmiges durchmesser und jede Elektrode Abschnitte mit unKeramik- oder Glasgehäuse auf, das an beiden terschiedlichem Außendurchmesser aufweist und Enden durch eine Metallelektrode abgeschlossen ist 50 daß die Abschnitte der Elektroden im wesentlichen und eine Kammer zur Aufnahme eines Gasgemisches komplementär zu den Abschnitten des Isoliergehäubildet. Eine der Elektroden ist mit der Übertra- ses ausgebildet und im Abstand von dessen Innengungsleitung und die andere mit Erde verbunden. flächen angeordnet sind.

Wenn eine durch einen Blitz verursachte Überspan- Durch eine solche Ausbildung des Isoliergehäuses

nung auf der Leitung auftritt, wird die gasgefüllte 55 und der Elektroden wird verhindert, daß das von Schutzeinrichtung leitend. Dabei wird die Gasfüllung den Elektroden abgestäubte Material in den gesamionisiert, und der über die Einrichtung fließende Strom
steigt plötzlich an. Auf diese Weise wird der durch
die Überspannung erzeugte hohe Strom nach Erde
abgeleitet, und die Schutzeinrichtung begrenzt die- 60 bleibt für viele Entladungsvorgänge hoch, so daß jenige Spannung auf ungefährliche Werte, die an ihr sich eine lange Lebensdauer ergibt,
selbst und damit an den empfindlichen Ausrüstungen
auftritt, die wirkungsmäßig zu der Schutzeinrichtung
parallelgeschaltet sind.

Bei gasgefüllten Schutzeinrichtungen besteht eines 65 bei Anlegen von Überspannungsimpulsen sehr der Hauptprobleme darin, einen hohen Widerstand schnell eingeleitet, wobei die Entladung nahe der aufrechtzuerhalten, der üblicherweise bei 10¹² Ohm Innenwand beginnen kann,
liegt. Beim Zünden führt das ionisierte Gas zu einem Weitere Erfindungsmerkmale, die Gegenstand der

ten freien Raum zwischen den Elektroden und dem
Gehäuse eindringt und einen Kurzschluß zwischen
den Elektroden verursacht. Der Isolationswiderstand

Andererseits wird durch das Abscheiden des von
den Elektroden abgestäubten Materials auf den
Innenwänden des Isoliergehäuses die Gasentladung

Unteransprüche sind, ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit den abschirmenden Absätzen. S

F i g. 2 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels mit den abschirmenden Absätzen in Verbindung mit den zentralen Stufen,

F i g. 3 A die Spannungs-Zeitkennlinie eines theoretischen Blitz-Überspannungsimpulses, der für Prüfungen von Durchbruchsspannungen benutzt wurde,

F i g. 3 B eine Spannungs-Zeitkennlinie des gasgefüllten Überspannungsschutzes auf Grund des Impulses nach Fig. 3A.

In Fig. 1 ist ein gasgefüllter Uberspannungsschutz 10 gezeigt, der ein rohrförmiges keramisches Gehäuse 12 aufweist, das an beiden Enden durch aus Kupfer hergestellte Elektroden 14 und 16 abgeschlossen ist. Dadurch wird eine Kammer 18 gebildet, die ein Gas oder eine Gasmischung einschließt.

Das keramische Gehäuse 12 besitzt einen Innenflansch, der einen ersten und einen zweiten ringförmigen Absatz 20 bzw. 22 bildet. Die Elektroden 14 und 16 weisen je einen am Umfang verlaufenden Absatz 24 bzw. 26 auf, der im wesentlichen komplementär zu und im Abstand von den Absätzen 20 bzw. 22 angebracht ist. Die Elektroden sind auf Dichtflächen 28 und 30 des keramischen Gehäuses 12 aufgelötet, das an den beiden Dichtflächen metallisiert ist. Außerdem sind die Elektroden bei 32 und 34 auf keramische Endabschnitte 36 und 38 aufgelötet, die ebenfalls an den entsprechenden Dichtflächen metallisiert sind. Die keramischen Endabschnitte gleichen die Beanspruchung der Lötabdichtungen aus und vervollständigen den Aufbau des Uberspannungsschutzes 10. Die Lötung wird durch eine eutektische Cu-Ag-Legierung gebildet, und die keramischen Dichtflächen weisen eine Molybdän-Mangan-Metallisierung auf.

Mit Hilfe bekannter Verfahren wird die Kammer 18 über den Rohrstutzen 46 evakuiert und entgast auf einen Druck von etwa 5 X 10-^G Torr und dann mit einer Gasmischung aus 10 °/o Wasserstoff und 90 °/o Argon bei einem Druck von etwa 70 Torr gefüllt.

Der Überspannungsschutz 10 sollte im allgemeinen vor seinem Einsatz in der Praxis elektrisch gealtert werden. Dazu wird er mit gewissen vorbestimmten Stromstärken impulsförmig beaufschlagt. Die Alterung dient einer Reinigung der Elektroden durch die abstäubende Wirkung der Gasentladung und ist deswegen vorteilhaft, weil sie eine Abscheidung einer dünnen Schicht aus abgestäubtem Elektrodenmaterial auf den Wänden 44 des keramischen Gehäuses verursacht. Diese dünne Metallschicht leitet die Gasentladung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Uberspannungs-Schutzeinrichtung mit einem rohrförmigen Isoliergehäuse und zwei im Abstand angeordneten Elektroden, die mit dem Gehäuse eine Kammer zur Aufnahme eines Gases bilden, das beim Anliegen einer Überspannung an die Elektroden ionisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (12) Abschnitte mit unterschiedlichem Innendurchmesser und jede Elektrode (14, 16) Abschnitte mit unterschiedlichem Außendurchmesser (24, 26) aufweist und daß die Abschnitte der Elektroden im wesentlichen komplementär zu den Abschnitten des Isoliergehäuses ausgebildet und im Abstand von dessen Innenflächen angeordnet sind.

2. Überspannungs-Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (12) einen die Kammer bildenden Abschnitt (44) mit im wesentlichen konstantem Innendurchmesser besitzt.

3. Überspannungs-Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse (12) angrenzend an die beiden Enden des die Kammer bildenden Abschnittes (44) einen abgesetzten Abschnitt (20.22) mit größerem Innendurchmesser aufweist und daß die äußere Form jeder Elektrode (14,16) im wesentlichen komplementär zu dem jeweiligen abgesetzten Abschnitt des Isoliergehäuses ausgebildet ist.

4. Überspannungs-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß auf den Elektroden (14.16) sich gegenüberliegende zentrale Erhöhungen (48, 50) vorgesehen sind.

5. Uberspannungs-Schutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fläche (40, 42) jeder Elektrode (14,16) eine Kohleschicht aufgebracht ist.

6. Überspannungs-Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14,16) aus Kupfer bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen