DE2347210B2

DE2347210B2 - SURGE ARRESTERS

Info

Publication number: DE2347210B2
Application number: DE19732347210
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing.; Lange Gerhard; 1000 Berlin Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2347210A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind und von denen mindestens eine mit einem Streifen aus elektrisch le'tfähigem Material (Zündstreifen) verbunden ist, der sich auf der Innenseite über einen Teil der Rohrlänge des Isolierkörpers in Richtung von der einen zur anderen Elektrode erstreckt.The invention relates to a surge arrester with a gas-tight housing in which Opposite electrodes, which are inserted into the ends of a tubular insulating body and at least one of which is connected to a strip of electrically conductive material (ignition strip) is located on the inside over part of the pipe length of the insulator in the direction of the one extends to the other electrode.

Derartige Überspannungsableiter gehen beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 10 70 733 oder aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 32 899 als bekannt hervor. Um die Zündspannung bei Überspannungsableitern zu reduzieren, sind bei diesen Gasentladungsröhren vornehmlich innen auf dem rohrförmigen Isolierkörper Streifen aus elektrisch leitendem Material, sogenannte Zündstreifen bzw. Zündstriche, aufgebracht, die durch Feldverzerrung an den Elektroden die Zündung der Gasentladungsstrecke erleichtern. Die Zündstreifen bestehen dabei aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, Tantal, Titan Zirkon, und einem Binder, beispielsweise einer Natrium- oder Kaliumsilikatlösung (deutsche Patentschrift 10 70 733). Die Zündstreifen können aber auch als Grafitlinie oder Kupfer· bzw. Silberstreifen auf den z. B. aus Keramik bestehenden Isolierkörper aufgebracht sein (deutsche Offenlegungsschrift 20 32 899).Such surge arresters go, for example, from German patent 10 70 733 or from the German Offenlegungsschrift 20 32 899 as known. About the ignition voltage for surge arresters These gas discharge tubes mainly have to be reduced on the inside of the tubular insulating body Strips of electrically conductive material, so-called ignition strips or ignition lines, applied through Field distortion at the electrodes facilitate the ignition of the gas discharge path. The ignition strips consist of a metal, for example aluminum, tantalum, titanium, zirconium, and a binder, for example a sodium or potassium silicate solution (German patent 10 70 733). The ignition strips but can also be used as a graphite line or copper · or silver stripes on the z. B. made of ceramic Insulating body applied (German Offenlegungsschrift 20 32 899).

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß bei Stoßstromentladungen die Zündstreifen Anlaß zu Sekundärzündungen geben, so daß die sich ausbildenden Kathodenflecke das Zündstrichmaterial allmählich zerstören. So kann nach zehn stromstarken Stoßstromentvon 1OkA die stoßspannungsreduzierende Wirkung der Zündstriche vollkommen verschwunden sein. Für die Wirksamkeit der Zündstriche ist danach die Haftfähigkeit des Zündstrichmaterials auf der Innenseite des Isolierkörpers im Brennraum des Überspannungsableiters von großer Bedeutung.In practice it has been found that in the case of surge current discharges, the ignition strips give rise to Give secondary ignitions so that the cathode spots that form gradually destroy the ignition coating material. So after ten high-current impulse currents of 1OkA, the impulse-voltage-reducing Effect of the ignition strokes will have completely disappeared. For the effectiveness of the ignition strokes, the Adhesion of the ignition coating material on the inside of the insulating body in the combustion chamber of the surge arrester of great importance.

Es ist deshalb bereits bekannt (DT-OS 22 07 009), für aus Glas bestehende Isolierkörper die Zündstreifen beispielsweise aus einer Mischung aus niedrigschmelzendem Glaslot und einer Grafitsuspension herzustellen. Diese Zusammensetzung haftet besonders gut und wird von Stoßstromentladungen wesentlich schlechter angegriffen. Glashaltiges Zündstrichmaterial ist aber für aus Keramik bestehende Isolierkörper weniger gut geeignet, da durch die brennende Entladung vom Zündstrichmaterial bei Verdampfung die Aktivierung der Elektroden verändert werden kann, so daß sich die Ansprechgleichspannimg des Überspannungsabieiters stark ändern kann.It is therefore already known (DT-OS 22 07 009), the ignition strips for insulating bodies made of glass for example from a mixture of low-melting glass solder and a graphite suspension. This composition adheres particularly well and is significantly worse from surge discharges attacked. Ignition mark material containing glass is, however, less good for insulating bodies made of ceramic suitable because the burning discharge from the ignition mark material activates it when it evaporates of the electrodes can be changed, so that the response DC voltage of the surge arrester can change a lot.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieThe invention is based on the object

zo Haftfähigkeit von Zündstreifen bei Überspannungsableitern mit niedriger Ansprechspannung zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Streifen aus elektrisch leitfähigern Material aus Halbleitermaterial besteht. zo to increase the adhesion of ignition strips in surge arresters with low response voltage. To solve this problem, it is proposed according to the invention in a surge arrester of the type mentioned at the beginning that the strip made of electrically conductive material consists of semiconductor material.

Von besonders guter Haftung sind dabei Zündstreifen aus halbWitendem Keramikmaterial auf keramischen Isolierkörpern, z. B. aus aluminiumoxydhaltiger Keramik- Als Grundsubstanz der Zündstreifen sind folgende Metalloxyde bevorzugt geeignet: Zinkoxyd, Titanoxyd, Kupferoxyd, Eisenoxyd, einzeln oder Mischungen aus diesen. Die halbleitenden Eigenschaften werden durch Mischung dieser Oxyde vorzugsweise mit Wismutoxyd und/oder Kobaltoxyd erreicht. Der Anteil dieser Zusätze beträgt zweckmäßig zwischen 0 und 5 %. Als Dotierung können vorteilhaft die Oxyde von Chrom, Mangan, Indium, Zinn, Titan, Bor, Aluminium, Antimon, Vanadium, Tantal zur Einstellung des spannungsabhängigen Widerstandes des Zündstreifens verwendet werden. Insbesondere wird für die Zündstreifen eine Materialzusammensetzung vorgeschlagen, bei der als Grundsubstanz ausschließlich Zinkoxyd verwendet wird. Wegen der besseren Anpassung an die Ansprechspannung von Überspannungsableitern ist es jedoch vorteilhaft, für Zündstreifen auch die Metalloxyde von Titan, Kupfer und Eisen als Grundsubstanz zu verwenden.Ignition strips made of semi-conductive ceramic material on ceramic are particularly good adhesion Insulating bodies, e.g. B. made of aluminum oxide-containing ceramic. The basic substance of the ignition strips are the following Metal oxides preferred: zinc oxide, titanium oxide, copper oxide, iron oxide, individually or mixtures of this. The semiconducting properties are achieved by mixing these oxides, preferably with bismuth oxide and / or cobalt oxide achieved. The proportion of these additives is expediently between 0 and 5%. as The oxides of chromium, manganese, indium, tin, titanium, boron, aluminum, antimony, Vanadium, tantalum used to adjust the voltage-dependent resistance of the ignition strip will. In particular, a material composition is proposed for the ignition strips in which as Only zinc oxide is used as the basic substance. Because of the better adaptation to the response voltage of surge arresters, however, it is advantageous to use the metal oxides of To use titanium, copper and iron as basic substances.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention is to be explained in more detail with the aid of the figures of the drawing. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters mit zwei kurzen Zündstreifen undF i g. 1 shows a longitudinal section of a surge arrester according to the invention with two short ignition strips and

Fig. 2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters mit einem durchgehenden Zündstreifen.Fig. 2 is a longitudinal section of an inventive Surge arrester with a continuous ignition strip.

Die Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt einen Überspannungsableiter. Die zwei Elektroden 1, 2 sind in diesen Ausführungsbeispielen jeweils als kegelstumpfförmiger Napf ausgebildet und mit der Außenseite der Deckfläehe ihrer Kegelstumpfform einander zugekehrt in die Enden des rohrförmigen Isolierkörpers 3 gasdicht eingesetzt. Die Elektroden 1, 2 können beispielsweise auch zyünderförmig ausgebildet sein. Der rohrförmige Isolierkörper 3 weist in diesen Ausführungsbeispielen an den Außenseiten der Enden einen Absatz auf, über den die Außenseiten der Elektroden 1, 2 nicht hinausragen. Eine solche Formgebung des Überspannungsableiter hat den Vorteil, daß der Ableiter1 and 2 show a section of a surge arrester. In these exemplary embodiments, the two electrodes 1, 2 are each frustoconical Cup formed and with the outside of the top surface of their truncated cone shape facing each other in the Ends of the tubular insulating body 3 inserted gas-tight. The electrodes 1, 2 can, for example also be designed in the shape of a cylinder. The tubular insulating body 3 has in these exemplary embodiments a shoulder on the outer sides of the ends over which the outer sides of the electrodes 1, 2 are not protrude. Such a shape of the surge arrester has the advantage that the arrester

elektrisch isoliert in metallische Rohrfassungen eingebaut werden kann. Die Verbindung der Elektroden 1 und 2 mit dem z. B. aus Keramik bestehenden Isolierkörper 3 ist beispielsweise eine Keramik-Metall-Hartlotverbindung. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich auf dem rohrförmigen Isolierkörper 3 jeweils ein Streifen 4 aus elektrisch leitfähigem Material von der Elektrode 1 bzw. 2, mit der er verbunden ist, in Richtung zur Elektrode 2 Lzw. 1. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Streifen 4 aus elektrisch leitfähigem Material über die gesamte Rohrlänge des Isolierkörpers 3 und ist mit beiden Elektroden 1 und 2 elektrisch leitend verbunden. Als Grundsubstanz für die Streifen 4 aus elektrisch leitfähigem Material werden bevorzugt die Metalloxyde von Titan, Kupfer und Eisen verwendet. Die halbierenden Eigenschaften dieser Metalioxyde werden vorzugsweise durch Mischung der Oxyde mit Wismutoxyd und/oder Kobaltoxyd erreicht. Der Anteil dieser Zusätze beträgt zweckmäßig zwischen 0 und 5 %. Als Dotierung können vorteilhaft die Oxyde von Chrom, Mangan, Indium, Zinn, Titan, Bor, Aluminium, Antimon, Vanadium, Tantal zur Einstellung des spannungsabhängigen Widerstandes des Zündstreifens verwendet werden.can be installed electrically insulated in metallic pipe sockets. The connection of the electrodes 1 and 2 with the z. B. made of ceramic insulating body 3 is, for example, a ceramic-metal brazed joint. In the embodiment shown in Fig. 1 extends on the tubular Insulating body 3 each have a strip 4 of electrically conductive material from the electrode 1 or 2, with the he is connected, towards the electrode 2 Lzw. 1. In the case of the in FIG. 2 illustrated embodiment extends a strip 4 of electrically conductive material over the entire length of the pipe of the insulating body 3 and is connected to both electrodes 1 and 2 in an electrically conductive manner. As a basic substance for the strips 4 Electrically conductive material, the metal oxides of titanium, copper and iron are preferably used. The halving properties of these metal oxides are preferably achieved by mixing the oxides with Bismuth oxide and / or cobalt oxide achieved. The proportion of these additives is expediently between 0 and 5%. The oxides of chromium, manganese, indium, tin, titanium, boron, aluminum, antimony, Vanadium, tantalum used to adjust the voltage-dependent resistance of the ignition strip will.

Hierzu 1 Blatt. ZeichnungenFor this 1 sheet. drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester with a gas-tight housing in which electrodes face each other, which are inserted into the ends of a tubular insulating body and of which at least one is connected to a strip of electrically conductive material (ignition strip), which is on the inside over part of the pipe length of the insulating body in the direction from one to the another electrode, characterized in that the strip (4) is made of electrically conductive material consists of semiconductor material.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the strip (4) consists of electrically conductive material as base substance zinc oxide, titanium oxide, copper oxide, iron oxide, individually or mixtures of these and contains bismuth oxide and / or cobalt oxide as an admixture.

3. Surge arrester according to claim 2, characterized in that the proportion of admixture is between 0 and 5%.

4. Surge arrester according to one of claims 1 to 3, characterized in that as Doping the oxides of chromium, manganese, indium, tin, titanium, boron, aluminum, antimony. Vanadium, Tantalum are provided.

5. Surge arrester according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the Strip (4) made of electrically conductive material is connected to both electrodes (1,2).