DE19920043A1

DE19920043A1 - Gasgefüllter Überspannungsableiter mit einer aus mehreren Komponenten bestehenden Aktivierungsmasse

Info

Publication number: DE19920043A1
Application number: DE19920043A
Authority: DE
Inventors: Peter Bobert; Juergen Boy; Winfried Voelkner
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-26
Also published as: CA2306518A1; US6362945B1

Abstract

Um bei gasgefüllten, wasserstoffhaltigen Überspannungsableitern das erwünschte Betriebsverhalten auch bei Temperaturen bis 40 DEG C zu gewährleisten, enthält die auf wenigstens eine der Elektroden (1, 2; 10, 11, 12) aufgebrachte Aktivierungsmasse (5, 7) als Basiskomponenten Nickelpulver und Kaliumsilikat in einer Menge von jeweils 25 bis 30 Gew.-% und zusätzlich Natriumbromid in einer Menge von 15 bis 20 Gew.-% sowie als weitere Komponenten Aluminiumpulver, Natriumsilikat und Bariumtitanat in einer Menge von jeweils 5 bis 10 Gew.-%.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen Bauele mente und ist bei der Gestaltung von gasgefüllten Überspan nungsableitern mit wenigstens zwei Elektroden anzuwenden, bei denen zur Sicherstellung der Zündeigenschaften auf wenigstens eine der Elektroden eine aus mehreren Komponenten bestehende Aktivierungsmasse aufgebracht ist.

Bei mit Edelgas gefüllten Überspannungsableitern kann das je weils gewünschte Betriebsverhalten wie statische Ansprech spannung (Ansprechgleichspannung), dynamische Ansprechspan nung (Ansprechstoßspannung), Löschspannung und Glimmbrenn spannung sowie Stromtragfähigkeit bei Wechselstrom und bei unipolarem Impulsstrom durch unterschiedliche Maßnahmen wie konstruktive Gestaltung der Elektroden, Art und Druck der Gasfüllung, Anordnung eines oder mehrerer Zündstriche auf der Innenwand des Glas- oder Keramikisolators und Auswahl der auf den aktiven Oberflächen der Elektroden angeordneten Aktivie rungsmasse beeinflußt werden. So ist beispielsweise ein Über spannungsableiter bekannt, der zwei stirnseitig in einen hohlzylindrischen Keramikisolator eingesetzte Elektroden auf weist, deren einander zugewandte Elektrodenflächen mit einer Aktivierungsmasse aus Aluminium und Magnesiumoxid beschichtet sind. Die Aktvierungsmasse ist dabei in Vertiefungen der Elektrodenoberfläche angeordnet. Auf der Innenwand des Isola tors sind im übrigen mehrere in Achsrichtung verlaufende Zündstriche angeordnet, die als sogenannte Mittelzündstriche ohne direkte Anbindung an die Elektroden ausgestaltet sind (US 4,266,260 A). Bei Überspannungsableitern mit zwei Kera mikisolatoren und einer dritten, ringförmigen Mittelelektrode ist es ebenso bekannt, die Aktivierungsmasse (hier: Natrium silikat) auch in Vertiefungen der Mittelelektrode anzuordnen (US 4, 769, 736 A).

Die für gasgefüllte Überspannungsableiter verwendeten Akti vierungsmassen bestehen häufig aus mehreren Komponenten. Fair eine aus drei Komponenten bestehende Aktivierungsmasse ist eine Zusammensetzung bekannt, die als erste Komponente Alumi nium in einer Menge von etwa 25 Gew.-%, als zweite Komponente ein Natrium-Bromid in einer Menge von etwa 50 Gew.-% und als dritte Komponente ein Bariumtitanat in einer Menge von etwa 25 Gew.-% enthält. Dabei enthält die Gasfüllung neben einem Edelgas wie Argon auch Wasserstoff in einer Menge von 5 bis 20 Vol.-%. Eine solche Aktivierungsmasse zeichnet sich bei hochbelastbaren Entladungsstrecken mit niedriger Ansprech spannung durch eine hohe Haftfestigkeit aus (DE 196 32 417 C1).

Für Hochspannungsfunkenstrecken ist es im übrigen bekannt, bei einer Gasfüllung aus reinem Stickstoff eine Aktivierungs masse zu verwenden, die außer Natrium- oder Kaliumsilikat zu sätzlich Nickel enthält. Dadurch wird die Langzeitkonstanz der Zündspannung verbessert (DE 37 23 571 A1).

Ausgehend von einem gasgefüllten Überspannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden, mit einer wasserstoffhaltigen Gasfüllung und mit einer aus mehreren Komponenten bestehenden Aktivierungsmasse liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Komponenten der Aktivierungsmasse so zusammenzustellen, daß der Überspannungsableiter auch bei Temperaturen bis zu -40°C eine gute Stromtragfähigkeit bei Wechselstrom (Prü fung: 60 mal 1 A, 1 sec) und bei unipolarem Impulsstrom (Prü fung: 1500 mal, 10 A, Welle 10/1000 µsec) aufweist, und zwar unter Beibehaltung einer niedrigen Ansprechstoßspannung (beisp. bei 100 V/sec. kleiner als 550 V) und einer gleich bleibenden Löschspannung und einer gleichbleibenden Ansprech gleichspannung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Aktivierungsmasse als Basiskomponenten Nickelpulver und Kaliumsilikat in einer Menge von jeweils 25 bis 30 Gew.-% und zusätzlich Natriumbromid in einer Menge von 15 bis 20 Gew.-% sowie als weitere Komponenten Aluminiumpulver, Natri umsilikat und Bariumtitanat in einer Menge von jeweils 5 bis 10 Gew.-% enthält.

Bei einer derartigen Kombination der Komponenten der Aktivie rungsmasse werden die eigentlichen Zünd- und Löscheigenschaf ten des Überspannungsableiters im wesentlichen durch die Kom ponente Kaliumsilikat in Kombination mit der wasserstoffhal tigen Gasfüllung gewährleistet, während die Komponenten Na triumbromid, Bariumtitanat, Natriumsilikat und Aluminiumpul ver die Ansprechgleichspannung stabilisieren und die Kompo nente Nickelpulver das gute Löschverhalten vor und nach einer Belastung garantiert.

Die neue Elektroden-Aktivierungsmasse ist sowohl zum Aufbrin gen auf die hohlzylindrische Mittelelektrode von Zwei- Strecken-Ableitern als auch zum Aufbringen auf die Endelek troden von Zwei- und Drei-Strecken-Ableitern geeignet.

Zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebilde ten Überspannungsableitern in Form eines Zwei-Elektroden- und eines Drei-Elektroden-Überspannungsableiters sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Der Überspannungsableiter gemäß Fig. 1 besteht aus den bei den napfförmig gestalteten Elektroden 1 und 2 aus Kupfer, die stirnseitig in einen Keramikisolator 3 eingelötet sind. Die aktiven Oberflächen der beiden Elektroden sind mit einer Waf felung 4 versehen, in die jeweils eine Aktivierungsmasse 5 eingebracht ist. Diese Aktivierungsmasse weist folgende Zu sammensetzung auf:
Kaliumsilikat, 28 Gew.-%
Nickelpulver, 32 Gew.-%
Natriumbromid, 18 Gew.-%
Bariumtitanat, 7 Gew.-%
Aluminiumpulver, 8 Gew.-%
Natriumsilikat, 7 Gew.-%
Der Gasraum des Überspannungsableiters ist mit einer Gasfül lung 6 aus Argon versehen, die etwa 10% Wasserstoff enthält.

Fig. 2 zeigt einen gasgefüllten Überspannungsableiter, der zwei Entladungsstrecken aufweist und hierzu aus den beiden Endelektroden 10 und 11 sowie der rohrförmig gestalteten Mit telelektrode 12 besteht, die mit den Stirnflächen der beiden Keramikisolatoren 13 und 14 verlötet sind. Hier sind die bei den Elektroden 10 und 11 außerhalb der beiden Entladungs strecken im Bereich ihrer Stirnflächen ebenfalls mit einer Waffelung versehen, in die eine Aktivierungsmasse 5 einge bracht ist. Die Mittelelektrode 12 ist mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen, in die eine Aktivierungsmasse 7 einge bracht ist. Bei der Aktivierungsmasse 5 handelt es sich um die gleiche Masse wie sie für den Einstrecken-Ableiter gemäß Fig. 1 verwendet ist. Bei der Aktivierungsmasse 7 kann es sich um die gleiche Masse handeln.

Claims

Gasgefüllter Überspannungsableiter mit wenigstens zwei Elek troden (1, 2; 10,11, 12), mit einer wasserstoffhaltigen Gas füllung (6) und mit einer aus mehreren Komponenten bestehen den Aktivierungsmasse (5, 7), die auf wenigstens eine der Elektroden (1, 10) aufgebracht ist, bei dem die Aktivierungsmasse (5; 7) als Basiskomponenten Nickel pulver und Kaliumsilikat in einer Menge von jeweils 25 bis 30 Gew.-% und zusätzlich Natriumbromid in einer Menge von 15 bis 20 Gew.-% sowie als weitere Komponenten Aluminiumpulver, Natriumsilikat und Bariumtitanat in einer Menge von jeweils 5 bis 10 Gew.-% enthält.