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Zweistreckenüberspannungsableiter Die Erfindung bezieht sich auf
einen Uberspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem zwei Elektroden
tine Nebenentladungsstrecke begrenzend einander gegenüberstehen, die in die Enden
eis rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, der durch eine hohlz-ylindrische
Mittelelektrode unterteilt ist, die die Elektroden koaxial umgibt und mit diesen
zwei Hauptertladungsstrecken begrenzt.
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Uberspannungsakleiter dieser Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
2 060 388 bekannt. Mit derartigen gasgefüllten überspannungsableitern kann man paarweise
zusammengehörige Leitungen sowohl vor Überspannungen als auch Querspannungen ohne
das Erfordernis-weiterer Ableiter oder Schaltelemente schützen.
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Überspannungsableiter sollen bei schnell ansteigenden f.Jberspannungen
(Stoß spannung) möglichst früh zünden. Um das zu erreichen, gibt es mehrere Möglichkeitene
Beispielsweise läßt sich durch eine ausreichend hohe forionisation der Gasfüllung
durch radioaktive Präparate, beispi.elsweise N 63, die Stoß spannung reduzieren
(man vgl. die deutsche Auslegeschrift 1 188 708). Eine andere Möglichkeit ist eine
scharfkantige Ausbildung der B1ektrcren, bei der aufgrund der scharfen Kanten im
Entladungsraum durch hohe
Feldstärken die Stoßspaenung reduziert
wird (man vgl.
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Figur 3 der deutschen Auslegeschrift 1 089 482).
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Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der StoB-spannung besteht
darin, daß man auf den rohrförmigen Isolierkörper des Gasentladungsgefäßes auf der
Innenseite Streifen aus elektrisch leitfähigem i4aterial, sogenannte Zündstreifen
bzw. Zündstriche, ausbringt die durch Feldverzerrung an den Elektroden die Zündung
dor Gasentladungsstrecke erleichtern (man vgl. die deutsche Offenlegungschrift 2
207 009).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweistreckenüberspannuiigsableiter
zu schafen, der bei vorgegebener Ansprechungleichspannung bei schnell ansteigenden
Überspannungen (Stoßspanungen) rasch zündet Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem
Überspannungsableiter der einganges genamlien Art erfindungsgemäß vorgeschlagen:
daß in die Nittelelektrode eine in die Nebenentladungsstrecke hineinragende keramische
Ringscheibe einügefügt ist, daß die keramisoke- Ringscheibe zumindest aui der -einen
Seite mit einem oder mehreren Streifen aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen)
versehen ist, die sich von-der Mitteleiektrode beabstandet oder mit dieser leitend
verbunden radial über die Ringscheibe erstrecken, und daß die zwei Elektroden und
die Mlttelelektrode im Bereich der Hauptentladungsstrecken mit einer Schicht aus
Elektrodenaktivierungsmaterial versehen sind.
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Die keramische Ringscheibe ist dabei vorzugsweise auf jeder Seite
mit einem Zündstreifen versehen, die gegeneinander um 1800 versetzt sind. Der Zündstreifen
besteht zweckmäßig aus Graphit oder aus einem halbleitenden
Material,
insbesondere einem dotierten Metalloxid.
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Das Einfügen der keramischen Ringscheibe in die Mittelelektrode ist
auch fertigungstechnisch von großem Vorteil. Dieser Vorteil erklärt sich aus dem
Spielraum des Abstandes zwischen keramischer Ringscheibe und den Elektrodenkanten.
Da die keramische Ringscheibe nicht am Stromtransport teilnimmt, karm der zustand
in einem relativ weiten Toleranzbereich scSwn en. Die untere Begrenzung ist der
Mindestabstand, u:a isolationsfehler zu vermeiden. Dieser Mindestabstand beträgt
ungefahr 0,2 mm.
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Die obere Grenze ist fließend und ergibt sich aus der Wirksamkeit
der Ziindstreifenbeeinflussung, d.h. mit zunehmendem Abstand schneiden weniger Aquipotentiallinien
die Keramikscheibe mit dem 2?indst.reifen, wodurch die Stoßspannung weniger reduziert
wird.
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Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit
weiteren Me-rkr!.alen näher erläutert werden.
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Dabei zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten
Überspannungsableiters gemäß der Erfindung und Figur 2 einen vergroßerten Ausschnitt
bei II der Figur 1.
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Der in Figur 1 dargestellte tYberspannungsableiter besteht aus einem
rohrförmlgen Isoli.erkörper 4 aus Glas oder Keramik.
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In die Enden des Isolierkörpers 4 sind stiftförmige Elektroden und
2, die an Metalikappen 11, 12 beispielsweise durch Löten befestigt sind, gasdicht
eingesetzt. Als Gasfüllung wird vorzugsweise ein Edelgas verwendet. Die Elektroden
1, 2 stehen im Gehäuse einander gegenüber und begrenzen eine Nebenentladungsstrecke
5. Die gasdichte Verbindung der Elektrodenkappen mit dem Isolierkörper 4 und des
Isolierkörpers 4 mit der Mittelelektrode 3 erfolgt über eine Glasschicht
10.
Der Isolierkörper 4 ist durch die hohlzylindrische Mittelelektrode 3 unterteilt.
Die Mittelelektrode 3 umgibt die Elektroden 1, 2 koaxial und begrenzt mit diesen
in Form eines Ringspaltes zwei Hauptentladungsstrecken 8.
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In die Mittelelektrode 3 ist eine keramische Ringscheibe 6 eingefügt.
Die Ringscheibe 6 hat zu beiden E7ektroden 1, 2 den gleichen Abstand. Die keramische
Ringscheibe 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten mit einem Streifen
7 aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) versehen. Der Zündstreifen
7 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht gestrichelt dargestellt. Der Zündstreifen
7 erstreckt sich von der Mittelelektrode 3 beabstandet in radialer Richtung über
die Ringscheibe 6. Die Anordnung des einen Zündstreifens 7 ist zur besseren Übersicht
in Figur 2 als ein vergrößerter ausschnitt bei II der Figur 1 dargestelltO Der Z1ndstreifen
7 besteht vorzugsweise aus Graphit und wird beispielsweise durch Abrieb von einer
Graphitmine aufgebracht.
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Der Zündstreifen 7 kann aber vorteilhaft auch aus einem Haibleitermaterial
bestehen. Die halbleitende Schicht läßt sich beispielsweiqe durch ein Siebdruckverfahren
aufbringen. Als Grundsubstanz sind Zinkoxid, Titanoxid, Kunfe-ox ds Eisenoxid, einzeln
oder Mischungen aus diesen und als Beimischung Bismutoxid und/oder Kobaltoxid bevorzugt
geeignet. Das halbl.citende Material des Zündstreifens 7 kann auch aus einer Mischung
aus niedrigschmelzendem Glaslot und einer Graphit suspension (sogenanntem Hydrokollag),
die im allgemeinen vorteilila,terweise auf die keramische Ringscheibe 6 aufgesintert
sind, bestehen. Die zwei Elektroden 1, 2 und die Mittelelektrode 3 sind im Bereich
der Hauptentladurlgsstrecken 8 mit einer Schicht 9 aus Elektrodenaktivierungsmaterial,
d.h. einer Schicht aus einem Material hoher Elektronenaustrittsfähigkeit, versehen.
Die Elektrodenaktivierungsschicht 9 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht
punktiert dargestellt.
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Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.
Beispielsweise können die an Metallkappen befestigten Elektroden statt der Stabform
auch eine andere Form aufweisen. Die Elektroden können z.B. kegelstumpfförmig gestaltet
sein. Bei dieser Form erübrigt sich die Verwendung zusätzlicher Metallkappen zum
gasdichten Verschließen der Ableiter. Das gasdichte Verschließen des Uberspannungsableiters
an den Metall-Isolatorübergängen, das in diesem Ausführungsbeispiel über eine Glasschicht
erfolgt, ist auch durch Verlöten möglich Zu diesem Zweck muß der Kramikisoirkörer
an den Lötstellen mit einer Metallisierung versehen werden.
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6 Patentansprüche 2 Figuren