DE2347181B2

DE2347181B2 - Surge arresters

Info

Publication number: DE2347181B2
Application number: DE19732347181
Authority: DE
Inventors: Gerhard 1000 Berlin Lange
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2347181A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit mindestens zwei in einem gasdichten Gehäuse einander gegenüberstehenden Elektroden, die als Vorratskathoden einen emissionsfördernden Vorrat enthalten.The invention relates to a surge arrester with at least two in a gas-tight housing opposing electrodes that act as supply cathodes as an emission-promoting supply contain.

Gasgefüllte Überspannungsableiter diesei Art sind bekannt (man vergleiche die DE-PS 6 15 506). Bei diesen bekannten Entladungsgefäßen mit Edelgasfüllung ist mindestens eine der Elektroden ganz oder teilweise mit einem eine Alkalimetallverbindung enthaltenden pasteförmigen Überzug aus dem Salz eines Alkalimetalls und dem Salz eines Metalles hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit, vorzugsweise Thoriumoxid, versehen. Auf die Elektroden ist ein Drahtsieb angeschweißt, das als Träger für die pasteförmige Schicht dient.Gas-filled surge arresters of this type are known (compare DE-PS 6 15 506). With these known discharge vessels with noble gas filling is at least one of the electrodes wholly or partially with a paste-like coating of the salt of an alkali metal containing an alkali metal compound and the salt of a metal of high thermal electron emissivity, preferably thorium oxide. A wire screen is welded onto the electrodes, which serves as a carrier for the paste-like layer.

Es ist weiterhin bekannt, bei einem Überspannungsableiter mit kegelstumpfförmig ausgebildeten Elektroden, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers gasdicht eingesetzt sind, auf wenigstens eine der metallenen Elektroden eine dünne Schicht aus Teilchen aus einem nichtleitenden oder halbleitenden Stoff aufzubringen, der das Einsetzen der Entladung bei niedriger Spannung begünstigt (man vergleiche die DE-PS 7 29 803). Überspannungsableiter dieser Art werden aufgrund ihrer Form auch als Knopfabieiter bezeichnet und zeichnen sich unter anderem dadurch aus, daß sie kleine Abmessungen ermöglichen.It is also known, in a surge arrester with frustoconical electrodes, which are inserted gas-tight into the ends of a tubular insulating body on at least one of the metal electrodes are a thin layer of particles made of a non-conductive or semi-conductive material to apply, which favors the onset of the discharge at low voltage (compare the DE-PS 7 29 803). Due to their shape, surge arresters of this type are also called button arresters denotes and are characterized, among other things, by the fact that they allow small dimensions.

Es isit außerdem eine Überspannungs-Schutzvorrichtung bekanntgeworden, die insbesondere ausfallsichere Eigenschaften haben soll (man vergleiche die DE-OS 20 31 726). Erreicht wird das dadurch, daß man zum Bilden eines Dauerkurzschlusses ein schmelzbares Metall in jeweils einer napfförmigen Vertiefung in den aktiven Elektrodenoberflächen vorsieht, wobei das Metall einen niedrigeren Schmelzpunkt als das für die Elektroden verwendete Material haben soll.There is also a surge protector became known, which should have fail-safe properties in particular (compare the DE-OS 20 31 726). This is achieved by using a fusible to create a permanent short circuit Provides metal in a cup-shaped recess in each of the active electrode surfaces, the Metal should have a lower melting point than the material used for the electrodes.

Zudem ist es bekannt, bei einem Gasentladungs-Überspannungsableiter die in einer schnell verdampfenden Flüssigkeit aufgeschwemmte Aktivierungsmasse beim Aufbringen auf die Elektrodenoberflächen gleichmäßig zu verteilen, indem der Teil der Elektrodenoberfläche, auf den die Schicht aus der Substanz hoherIt is also known for a gas discharge surge arrester the activation mass, suspended in a rapidly evaporating liquid, evenly when applied to the electrode surfaces to distribute by the part of the electrode surface on which the layer of the substance is higher

ίο Elektronenemissionsfähigkeit aufgebracht ist, mit rundumlaufenden Rillen versehen ist (man vergleiche die DE-OS 20 22 664).ίο electron emissivity is applied, with all-round Is provided with grooves (compare DE-OS 20 22 664).

Ferner ist eine Funkenstreckenanordnung bekannt geworden, bei der ein Isolierkörper verschiedene geometrische Formen, beispielsweise Sternform, aufweist (man vergleiche dieDE-OS 19 34 270).Furthermore, a spark gap arrangement has become known in which an insulating body is different has geometric shapes, for example star shape (compare DE-OS 19 34 270).

Schließlich ist aus der DE-OS 21 06 511 ein Gasentladungs-Überspannungsableiter bekannt, bei dem zumindest eine Elektrode auf ihrer aktiven Oberfläche eine alkalihaltige Substanz in Form einer dünnen glasierenden Schicht aufweist, welche die metallische aktive Elektrodenoberfläche in einer Vielzahl kleiner Inseln bedeckt.Finally, DE-OS 21 06 511 discloses a gas discharge surge arrester known, in which at least one electrode on its active surface an alkaline substance in the form of a thin glazing Has layer which the metallic active electrode surface in a plurality of small islands covered.

Die Belastungsfähigkeit der Überspannungsableiter und Schaltröhren wird im wesentlichen durch die elektrische und thermische Beanspruchung der Elektroden und der Aktivierung der Elektrodenoberflächen begrenzt. Die elektrische Verlustleistung kann die Elektroden ois zum Schmelzpunkt erwärmen, wenn keine genügende Elektrodenmasse für schnelle Wärmeableitung sorgt. Die besondere Schwierigkeit besteht aber darin, eine ausreichend emissionsfähige Elektrodenoberfläche bei stromstarken Entladungen und großer Schalthäufigkeit aufrechtzuerhalten.The load capacity of surge arresters and interrupters is essentially determined by the electrical and thermal stress on the electrodes and the activation of the electrode surfaces limited. The electrical power loss can heat the electrodes to the melting point, if insufficient electrode mass ensures rapid heat dissipation. The particular difficulty is there but in it, a sufficiently emissive electrode surface for high-current discharges and high switching frequency.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und insbesondere eine ausreichend emissionsfähige Elektrodenoberfläche bei stromstarken Entladungen und großer Schalthäufigkeit aufrechtzuerhalten. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht dieThe object of the invention is to overcome these difficulties and, in particular, to overcome them sufficiently Maintain emissive electrode surface in the event of high-current discharges and high switching frequency. To solve this problem, the

Erfindung bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art vor, daß auf die Elektroden als Vorratskathode jeweils eine scharfkantige massive Zylinderscheibe aufgeschweißt oder aufgelötet ist, die mit scharfkantigen Vertiefungen in Form von Löchern oder Schlitzen versehen ist, in die der emissionsfördernde Vorrat eingebracht ist. Die Vertiefungen gehen vorzugsweise durch die Zylinderscheibe hindurch.Invention in a surge arrester of the type mentioned above that on the electrodes as Supply cathode each has a sharp-edged massive cylindrical disk welded or soldered on, which is provided with sharp-edged depressions in the form of holes or slots into which the emission-promoting Stock is brought in. The depressions preferably go through the cylindrical disk.

Ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter weist gegenüber den bisher bekannten Überspannungsableitern insbesondere folgende Vorteile auf. Die massiven Elektroden, die durch das Aufbringen der mit Vertiefungen versehenen Zylinderscheibe gebildet sind, erhöhen die Belastungsfähigkeit des Überspannungsabieiters aufgrund schnellerer Wärmeableitung und Wärmekapazität. Entsprechend dem Prinzip einer Vorratskathode dienen die Löcher oder Schlitze zusätzlich zur aktivierten Elektrodenoberfläche als Vorratsraum für die Aktivierungsmasse und ermöglichen so einen Anteil einzubringen, der nicht unmittelbar im Lichtbogenbereich liegt. Im Gegensatz zu gesinterten Metallpulver-Vorratskathoden, in die praktisch nur Flüssigkeiten eindringen, können bei einem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter die teilweise grobkörnigen Aktivierungsmassen verwendet werden. Der Elektrodendurchmesser der massiven, durch die Zylinderscheiben gebildeten Elektroden kann so groß gewählt werden, daß eine optimale Ausnutzung des Ableitervolumens erfolgt. Durch die Wahl des passendenA surge arrester according to the invention has the same features as the previously known surge arresters in particular, the following advantages. The massive electrodes made by applying the depressions provided cylinder washer, increase the load capacity of the surge arrester due to faster heat dissipation and heat capacity. According to the principle of a supply cathode In addition to the activated electrode surface, the holes or slots serve as a storage space for the activation mass and thus enable a portion to be introduced that is not directly in the arc area lies. In contrast to sintered metal powder storage cathodes, which practically only contain liquids can penetrate in a surge arrester according to the invention, the partially coarse-grained Activation compounds are used. The electrode diameter of the massive, through the cylindrical disks The electrodes formed can be chosen so large that an optimal utilization of the arrester volume he follows. By choosing the right one

Abstandes zwischen massivem Elektrodenmantel und Isolator im Verhältnis zum Abstand der massiven Elektroden (Zylinderscheiben) und der benachbarten scharfen Außenkanten der massiven Elektroden wird ein frühes Zünden bei schnellen Spannungsanstiegen, d. h. eine niedrige Ansprechstoßspannurg erreicht. Die massiven Zylinderscheiben, die durchgehende Vertiefungen aufweisen, können ausgestanzt werden und sind daher von vornherein scharfkantig und außerdem billig. Die massiven Zylinderscheiben sind auf die Elektroden aufgeschweißt oder aufgelötet, was auch durch die Scharfkantigkeit begünstigt wird. Durch das scharfkantige Ausbilden der Vertiefungen wird zudem ein gutes Haften des emissionsfördernden Vorrates in den Zylinderscheiben erreichtDistance between the solid electrode jacket and the insulator in relation to the distance between the solid ones Electrodes (cylindrical disks) and the adjacent sharp outer edges of the solid electrodes early ignition in the event of rapid voltage increases, d. H. a low response surge voltage is achieved. the Solid cylinder disks that have continuous depressions can and are punched out therefore sharp-edged from the start and also cheap. The massive cylindrical disks are on top of the electrodes Welded or soldered on, which is also favored by the sharpness of the edges. Through the sharp-edged Forming the depressions is also a good adhesion of the emission-promoting supply in the Reached cylindrical disks

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigtWith reference to the figures of the drawing, the invention is to be described in more detail below with further features explained. Corresponding parts are provided with the same reference numerals. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen sogenannten Überspannungs- Knopf ableiter,F i g. 1 a longitudinal section through a so-called overvoltage button arrester,

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Elektrode des Überspannungs-Knopfableiters der Fig. 1 in erfindungsgemäßer Ausbildung und die2 shows a plan view of an electrode of the surge arrester of FIG. 1 according to the invention Training and the

F i g. 3 bis 5 weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Elektroden der F i g. 1 ebenfalls in Draufsicht.F i g. 3 to 5 further advantageous embodiments of the electrodes of FIG. 1 also in plan view.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 kegelstumpfl'örmige Elektroden bezeichnet, die mit einander zugekehrten Auswölbungen in einen rohrförmigen Isolierkörper 6 gasdicht eingesetzt sind und einen sogenannten Knopfabieiter bilden. In diesem Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist, sind die Elektroden 1,2 an den Isolierkörper 6, der beispielsweise aus Glas oder Keramik besteht, über eine Glasschicht 8 angeglast. Die Elektroden 1, 2 sind an dem Außenboden ihrer Kegelstumpfform mit Zuleitungen 7 versehen. Am Innenboden ihrer Kegelstumpfform ist auf den Elektroden 1, 2 eine massive Zylinderscheibe 3 zweckmäßig durch Löten oder Schweißen aufgebracht, die mit Vertiefungen 4 versehen ist. Wie die Fig.2 in Draufsicht näher zeigt, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Vertiefungen 4 in der massiven Zylinderscheibe 3 vorzugsweise Löcher, deren Mittelpunkte auf einer Kreisperipherie liegen. Weitere bevorzugte Ausführungsforrnen geschlitzter massiver Zylinderscheiben sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. In Fig. 3 sind die Vertiefungen 4 in der Zylinderscheibe 3 radial nach außen verlaufende Schlitze. In Fig. 4 sind die Vertiefungen 4 in der massiven Zylinderscheibe 3 mehrere radial versetzte Schlitzsegmente. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Schlitzsegmentpaare radial versetzt. F i g. 5 zeigt eine kreuzförmig geschlitzte Vertiefung 4 in der massiven Zylinderscheibe 3. Die Vertiefungen 4 in den massiven Zylinderscheiben 3 sind zweckmäßig scharfkantig, so daß der emissionsfördernde Vorrat 5 gut haftet. Als Aktivierungsmaterial kommen beispielsweise eine Barium-Aluminium-Legierung oder Thoriumoxidpulver in Frage. Die Aktivierungsmassen können grobkörnig sein. Die massiven Zylinderscheiben 3 bestehen vorzugsweise aus Eisen oder Nickel. Die Anzahl der Vertiefungen 3 in den massiven Zylinderscheiben 3 kann je nach Ausführungsform verschieden sein. Das Verhältnis von emissionsförderndem Vorrat 5 zum Grundmaterial der massiven Zylinderscheiben 3 sollte so ausgewogen sein, daß ein genügender Vorrat gut haftend eingebracht werden kann, aber die Scheibe für die Belastungen möglichst massiv erhalten bleibt. Wird eine hohe Lebensdauer des Überspannungsabieiters bzw. der Schaltröhre gefordert, so wird man zweckmäßig massive Zylinderscheiben mit einer großen Anzahl von Vertiefungen verwenden. Wird jedoch eine Röhre benötigt, die für hohe Stromstärken aber weniger Schaltungen verwendet werden soll, dann sind Scheiben mit weniger Vertiefungen zweckmäßig.In FIG. 1, 1 and 2 denote frustoconical electrodes which face one another Bulges are inserted gas-tight in a tubular insulating body 6 and a so-called Form button loops. In this embodiment, to which the invention is not limited, are Electrodes 1, 2 to the insulating body 6, which consists for example of glass or ceramic, via a glass layer 8 glazed. The electrodes 1, 2 are on the outer bottom of their truncated cone shape with leads 7 Mistake. A solid cylindrical disk 3 is located on the electrodes 1, 2 on the inner bottom of its truncated cone shape expediently applied by soldering or welding, which is provided with recesses 4. Like Fig. 2 in As a plan view shows in more detail, in this exemplary embodiment the depressions 4 are in the solid cylinder disk 3 preferably holes, the centers of which lie on a circle periphery. Further preferred embodiments slotted solid cylinder disks are shown in FIGS. In Fig. 3 are the Recesses 4 in the cylindrical disk 3 slots extending radially outward. In Fig. 4 are the Recesses 4 in the solid cylindrical disk 3 have several radially offset slot segments. In this Exemplary embodiment, two pairs of slot segments are radially offset. F i g. 5 shows a cross-slotted Recess 4 in the solid cylinder disk 3. The recesses 4 in the solid cylinder disk 3 are appropriately sharp-edged, so that the emission-promoting reservoir 5 adheres well. As an activation material for example a barium-aluminum alloy or thorium oxide powder in question. The activation masses can be coarse-grained. The massive ones Cylinder disks 3 are preferably made of iron or nickel. The number of wells 3 in the solid cylinder disks 3 can be different depending on the embodiment. The ratio of emissions-promoting Stock 5 for the base material of the solid cylinder disks 3 should be balanced so that a Sufficient supply can be brought in with good adhesion, but the disc for the loads as possible is massively preserved. If a long service life of the surge arrester or the interrupter is required, this will expediently produce massive cylindrical disks with a large number of indentations use. However, a tube is required that uses fewer circuits for high currents disks with fewer indentations are appropriate.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester with at least two opposing each other in a gas-tight housing Electrodes that contain an emission-promoting supply as supply cathodes, thereby characterized in that the electrodes (1,2) each have a sharp-edged cathode as a supply cathode massive cylindrical disk (3) is welded or soldered on, with sharp-edged depressions (4) is provided in the form of holes or slots into which the emission-promoting reservoir (5) is introduced is.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the depressions (4) are radially outwardly extending slots.

3. Surge arrester nacii claim J, characterized characterized in that the recesses (4) are a plurality of radially offset slot segments.

4. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the depressions (4) Are holes whose centers lie on a circle periphery.

5. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the depressions (4) in the solid cylinder disk (3) are slotted in a cross shape.

6. Surge arrester according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Go through the indentations (4) through the solid cylindrical disk (3).