DE2106511A1 - Gasentladungs-Überspannungsableiter - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGEBJSLLSCHAi¹T München 2, den 11.FEB. 1971 Berlin und München " Witteisbacherplatz 2

^VPA 71/1020

Gasentladungs-Überspannungsableiter

Die Erfindung, betrifft einen Gasentladungs-Überspannungs-■ ableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem einander mit Abstand Elektroden gegenüberstehen, von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer der anderen Elektrode zugewandten Oberfläche (aktive Elektrodenoberfläche) eine alkalihaltige Substanz aufweist.

Es ist allgemein bekannt, die Oberfläche mindestens einer Elektrode eines gasgefüllten Überspannungsabieiters mit einer alkalihaltigen Substanz zu beschichten, um die Elektronenaustrittsarbeit an der als Kaltkathode wirkenden Elektrode herabzusetzen (man vergleiche beispielsweise die deutsche Patentschrift 615 506). Für eine derartige Elektrodenaktivierung sind auch bereits spezifische Zusammensetzungen und Ausbildüngen vorgeschlagen worden, die sich durch lange Lebensdauer, einen sehr niedrigen Linhtbogenübergang und eine niedrige Ansprechstoßspannung auszeichnen. Es ist jedoch bisher nicht gelungen, gleichzeitig mit einem niedrigen Lichtbogenübergang auch eine hohe Löschspannung zu erzielen.

Einen Gasentladungs-Überspannungsableiter mit niedrigem Lichtbogenübergang und hoher Löschspannung benötigt man vor allem dann, wenn Leitungen geschützt werden sollen, an die eine •verhältnismäßig hohe Betriebsspannung, insbesondere Wechselspannung, angelegt ist. Einerseits muß nämlich der Überspannungsableiter nach der erfolgreichen Erdung einer Überspannung auch wieder verlöschen, während andererseits der Ableiter nicht

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Wh/Bi

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thermisch überlastet werden darf. Die thermische Belastung und damit das maximale Ableitvermögen bestimmt sich im unteren Wechselstrombereich danach, wie groß der Stromanteil im Glimmbereich ist, da die Glimmbrennspannung etwa das zehnfache höher ist als die Lichtbogenbrennspannung. Pur eine ausreichende kleine Verlustleistung wird dabei häufig ein Übergang der Glimmbrennspannung in den Bogenbereich unterhalb von 0,5 A gefordert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen gasgefüllten Überspannungsableiter mit niedrigem Lichtbogenübergang und hoher Löschspannung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Gasentladungs-Überspannungsableiter der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die alkalihaltige Substanz eine dünne glasierende Schicht ist, welche die metallische aktive Elektrodenoberfläche in einer Vielzahl kleiner Inseln bedeckt. Diese Inseln sind mit besonderem Vorteil durch auf die aktive Elektrodenoberfläche aufgesintertes Glaspulver hergestellt.

Da glasierende Schichten wie Glas und seine Bestandteile Isolatoren sind, brennt "bei einem erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiter eine gezündete Bogenentladung im Randgebiet zwischen den Inseln aus der glasierenden Schicht und der metallischen Elektrodenoberfläche. Dabei wird durch den Alkaligehalt der Glasur ein besonders niedriger, unterhalb 0,5 A liegender Lichtbogenübergang erreicht, während wegen der guten Wärmeableitung von der glasierenden Schicht zu ihren Unterlagen eine hohe Löschspannung erzielt ist.

Um einem erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiter eine lange Lebensdauer zu verleihen, empfiehlt es sich, die Begrenzungslinie der Inseln mit der metallischen Elektrodenoberfläche möglichst groß zu machen. Dies bedeutet, daß man einen hohen Bedeckungsgrad der aktiven Elektrodenoberfläche mit Inseln aus der glasierenden Schicht anstreben sollte.

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Durcii Verwendung geeigneter Glassorten, Mischungen verschiedener Glassorten und/oder Zusätzen von Alkalisalzen zur glasierenden Schicht können unterschiedliche elektrische Eigenschaften des Ableiters erhalten werden. Mit besonderem Vorteil verwendet man borhaltige Gläser oder wasserfreies Borax (NapB.Ö^). Im übrigen hat ein erfindungsgemäßer Gasentladungs-Überspannungsäbleiter auch noch die Vorteile, daß eine Glasur als Aktivierungs-Substanz nicht zu ■ leitenden Pfaden auf den isolierenden Teilen des Ableitergefäßes führen, also die Isolation des Ableiters nicht verschlechtern kann und daß weiterhin die aufgeschmolzene Glasur eine außerordentlich gute Haftfestigkeit aufweist. Außerdem ist die Verarbeitung der Elektroden bei der Fertigung eines erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiters erleichtert, da die mit den Inseln bedeckten Elektroden ohne weiteres als Schüttgut gelagert werden können und keiner besonderen Lagerbedingungen unterliegen.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend weiter erläutert werden. Es zeigt:

Pig, 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiter in Form eines sogenannten Knopfabieiters und
Fig* 2 eine Draufsicht auf eine Elektrode des Gasentladungs-Überspannungsableiters der Figur 1 in erfindungsgemäßer Ausbildung.

In den Figuren 1 und 2 sind mit 2 und 3 kegelstumpfförmige Elektroden bezeichnet, die mit einander zugekehrten Aus-, Wölbungen in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 1 gasdicht eingesetzt sind. Die einander zugewandten Stirnflächen der Elektroden 2 und 3 (im folgenden "aktive Elektrodenoberflächen" genannt) sind mit einer alkalihaltigen Substanz über-

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zogen, die hier eine dünne Glasschicht 4 ist, welche die metallische aktive Elektrodenoberfläche in einer Vielzahl kleiner Inseln 5 bedeckt. Diese Inseln sind vorzugsweise aus aufgesintertem Glaspulver hergestellt, wobei beim Schmelzen der einzelnen Glaskörnchen des Glaspulvers die jeweiligen Inseln 5 entstehen. Für eine große Lebensdauer des Ableiters ist es zweckmäßig, wenn die Begrenzungslinie der Inseln 5 m±^rt der metallischen Elektrodenoberfläche groß ist.

Bei dem dargestellten Gasentladungs-Überspannungsableiter brennt eine gezündete Bogenentladung im Randgebiet zwischen den aufgesinterten Glaskörnchen (Inseln 5) und der metallischen Oberfläche der Elektroden 2 und 3. Der Alkaligehalt vom Glas setzt dabei die Elektronenaustrittsarbeit herab, so daß sich ein niedriger Lichtbogenübergang ergibt. Die Kühlung der auf den Elektroden aufgebrachten Glasschicht 4 durch das darunterliegende Metall gewährleistet eine hohe Löschspannung. Bei einer praktischen Ausführungsform haben sich selbst nach vielfacher Grenzbelastung die Werte von Ansprech-Gleichspannung, Lichtbogenübergang und Löschspannung nicht verändert. Diese Werte sind abhängig von der Beschaffenheit des aufgesinterten Glases, so daß durch Verwendung unterschiedlicher Gläser oder durch Zusätze von Alkalisalzen zum Glas die elektrischen Eigenschaften gewählt werden können.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel eines sogenannten Überspannungs-Knopfableiters. Vielmehr können auch andere konstruktive-Formen von Gasentladungs-Überspannungsableitern in erfindungsgemäßer Weise mit einer glasierenden Schicht aktiviert werden.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   M.JGasentladungs-Uberspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem einander mit Abstand Elektroden gegenüberstehen, von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer der anderen Elektrode zugewandten Oberfläche (aktive Elektrodenoberfläche) eine alkalihaltige Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die alkalihaltige Substanz eine dünne glasierende Schicht (4) ist, welche die metallische aktive Elektrodenoberfläche in einer Vielzahl kleiner Inseln (5) bedeckt.
2. 2. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß die von der glasierenden Schicht (4) gebildeten Inseln (5) aus auf die aktive Elektrodenoberfläche aufgesintertein Glaspulver hergestellt sind.
3. 3. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen hohen Bedeckungsgrad der aktiven Elektrodenoberfläche mit Inseln (5) aus der glasierenden Schicht.
4. 4. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Inseln (5) bildenden Glasur Alkalisalze, insbesondere Erdalkalien, zugesetzt sind.

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