DE2417025C3

DE2417025C3 - Two-line surge arrester

Info

Publication number: DE2417025C3
Application number: DE19742417025
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing.; Lange Gerhard; Horsten Wolfgang von Dipl.-Phys.; 1000 Berlin Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1976-11-18

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem zwei Elektroden eine Nebenentladungsstrecke begrenzend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, der durch eine hohlzylindrische Mittelelektrode unterteilt ist, die die Elektroden koaxial umgibt und mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken in Form eines Ringspalts begrenzt.The invention relates to a surge arrester with a gas-tight housing in which two Electrodes delimit a secondary discharge path opposite one another, which in the ends of a tubular Insulating body are used, which is divided by a hollow cylindrical center electrode, which the Surrounds electrodes coaxially and delimits with these two main discharge paths in the form of an annular gap.

Überspannungsableiter dieser Art sind aus der DT-OS 20 60 388 bekannt. Mit derartigen gasgefüllten Überspannungsableitern kann man paarweise ,zusammengehörige Leitungen sowohl vor Überspannungen als auch Querspannungen ohne das Erfordernis weiterer Ableiter oder Schaltelemente schützen.Surge arresters of this type are known from DT-OS 20 60 388. With such gas-filled Surge arresters can be made in pairs, belonging together Lines against both overvoltages and transverse voltages without the need for additional Protect arresters or switching elements.

Überspannungsableiter sollen bei schnell ansteigenden Überspannungen (Stoßspannungen) möglichst früh zünden. Um das zu erreichen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, daß man die Stoßspannung durch eine ausreichend hohe Vorionisation der Gasfüllung mittels radioaktiver Substanzen, beispielsweise Tritium, reduziert (DT-AS 11 88 708). Eine andere Möglichkeit zum Reduzieren der Stoßsp;»nnung besteht darin, daß man auf den rohrförmigen Isolierkörper des Gasentladungsgefäßes auf der Innenseite Streifen aus elektrisch leitfähigem Material sogenannte Zündstreifen bzw. Zündslrichc, aufbringt, die durch Feldvcrzerrung an den Elektroden die Zündung der Gasentladiingsstrecke erleichtern (man vergleiche DT-OS 22 07 009).Surge arresters are designed for rapidly increasing Ignite overvoltages (surge voltages) as early as possible. There are several ways to do this. One possibility is that the surge voltage can be reduced by a sufficiently high preionization the gas filling by means of radioactive substances, for example tritium, reduced (DT-AS 11 88 708). Another possibility for reducing the surge voltage is to use the tubular So-called strips of electrically conductive material on the inside of the insulating body of the gas discharge vessel Ignition strips or ignition strips, which cause the ignition by means of field distortion on the electrodes facilitate the gas discharge route (compare DT-OS 22 07 009).

Eine weitere Möglichkeit ist eine scharfkantige Ausbildung der Elektroden (Fig. 2, DT-OS 19 44 564 und Fig. 1 und 3 der DT-OS 20 60 388). Auf Grund der scharfen Kanten entstehen im Entladungsraum hohe Feldstärken, wodurch die Stoßspannung reduziert wird. Von Nachteil ist bei dieser scharfkantigen Ausbildung der Elektroden, daß die Kanten bei Stoßstromentladungen allmählich abgetragen werden und damit die stoßspannungsreduzierende Wirkung der scharfen Kanten verringert wird.Another possibility is a sharp-edged design of the electrodes (Fig. 2, DT-OS 19 44 564 and Fig. 1 and 3 of DT-OS 20 60 388). Due to the sharp edges, high ones arise in the discharge space Field strengths, which reduce the surge voltage. A disadvantage of this sharp-edged design of the electrodes is that the edges are exposed to surge current discharges are gradually worn away and thus the surge voltage-reducing The effect of the sharp edges is reduced.

Durch die DT-AS 10 89 482, F i g. 2 ist ein Zweistrekkenüberspannungsableiter bekannt, bei dem die scharfkantige, ringförmige Ränder aufweisende Mittelelektrode in der Nebenentladungsstrecke hineinragt und mit den Elektroden je einen Spalt bildet.Through the DT-AS 10 89 482, F i g. 2 is a two-line surge arrester known, in which the sharp-edged, ring-shaped edges having central electrode protrudes into the secondary discharge path and forms a gap with the electrodes.

Zur Verkleinerung der Elektrodenaustrittsarbeit und sonst zur Geringhaltung der Verlustleistung und zur gezielten Stromflußführung ist es bei Gasableitern bekannt, die Elektroden mit einer Elektrodenaktivreinigungsschicht zu versehen (DT-AS 19 50 090).To reduce the electrode work function and otherwise to keep the power loss low and for In the case of gas discharge tubes, it is known to conduct current flow in a targeted manner, the electrodes with an active electrode cleaning layer to be provided (DT-AS 19 50 090).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweistreckenüberspannungsableiter hoher Lebensdauer zu schaffen, der bei schnell ansteigenden Spannungen (Stoßspannungen) reproduzierbar rasch zündet.The invention is based on the object of a two-line surge arrester with a long service life to create, which ignites quickly and reproducibly in the case of rapidly increasing voltages (surge voltages).

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten An nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mittelelektrode einen ringförmigen scharfkantigen metallischen Steg aufweist, der in die Nebenentladungsstrecke hineinragend mit den Elektroden je einen Spalt bildet und daß die beiden Elektroden und die Mittelelektrode im Bereich des Ringspalts mit einer Elektrodenaktivierungsschicht versehen sind, die auf den Elektroden in Abstand vor dem Spalt und auf der Mittelelktrode in Abstand vor dem Steg endet. Der ringförmige Steg besteht dabei zweckmäßig aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode.To solve this problem, a surge arrester is of the type mentioned at the beginning the invention proposed that the center electrode has an annular sharp-edged metallic web has, which protrudes into the secondary discharge path with the electrodes each forms a gap and that the two electrodes and the center electrode in the area of the annular gap with an electrode activation layer are provided on the electrodes at a distance in front of the gap and on the center electrode at a distance ends in front of the jetty. The ring-shaped web is expediently made of the same metal as the center electrode.

Ein erfindungsgemäßer Zweistreckenüberspannungsableiter in konzentrischer Ausführung hat den Vorteil, daß die scharfkantigen Ecken mit den schmalen Spalten zwischen Steg und den beiden Elektroden in an sich bekannter Weise eine Erhöhung der Feldstärke bewirken, wodurch die geforderte niedrige Stoßspannung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist je ein Spalt zwischen dem Steg und den Elektroden, der von geringerer Breite als der Ringspalt der Hanptentladungsstrekken ist, ohne daß die Ansprechgleichspannung des Überspannungsabieiters herabgesetzt wird. Um das zu erreichen, endet die Elektrodenaktivierungsschicht auf den Elektrodenoberflächen im Bereich der Hauptentladungsstrecken vor den Elektrodenkanten, insbesondere ungefähr 0,5 mm vor diesen. Dadurch wird die Zündung des Ableiters über den engen Spalt zwischen den Elektroden und dem Steg eingeleitet. Auf Grund der niedrigen Elektrodenaustrittsarbeit der Elektrodenaktivierungsschicht auf den Oberflächen der Elektroden und der Mittelelektroden wird in an sich bekannter Weise nur dort der Stromfluß geführt und die scharfen Kanten bleiben erhalten, so daß über eine große Zeitspanne eine Reproduzierbarkeit der Ansprechspannung des Überspannungsabieiters gewährleistet ist.A two-line surge arrester according to the invention in concentric design has the advantage that the sharp corners with the narrow Gaps between the web and the two electrodes cause an increase in the field strength in a manner known per se, whereby the required low surge voltage is achieved. A gap between each is particularly advantageous the web and the electrodes, which are smaller than the annular gap of the Hanptentladungsstrekken is without the DC response voltage of the surge arrester is reduced. To that too reach, the electrode activation layer ends on the electrode surfaces in the area of the main discharge paths in front of the electrode edges, in particular about 0.5 mm in front of them. This turns on the ignition of the arrester is introduced through the narrow gap between the electrodes and the web. Because of the low Electrode work function of the electrode activation layer on the surfaces of the electrodes and the center electrodes, in a manner known per se, the current flow is guided only there and the sharp edges are retained, so that a reproducibility of the response voltage of the over a long period of time Surge arrester is guaranteed.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erliiuterl werden. Dabei zeigtWith reference to the figures of the drawing, the invention is to be explained in more detail below with further features will. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Zweistreckenüberspannungsableiters gemäß der Erfindung undF i g. 1 shows a longitudinal section of a simplified two-line surge arrester according to FIG of the invention and

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt bei Il der Fig. I.F i g. 2 shows an enlarged section at II of FIG. I.

Der in F i g. 1 dargestellte ÜberspannungsableiterThe in F i g. 1 illustrated surge arrester

besteht aus einem rohrförmigen Isolierkörper 4 aus Glas oder Keramik. In die Enden des Isolierkörpers 4 sind stiftförmige Elektroden 1 und 2, die an Metallkappen 11, 12 beispielsweise durch Löten befestigt sind, gasdicht eingesetzt. Als Gasfüllung wird vorzugsweise ein Edelgas oder Edelgasgemisch verwendet. Die Elektroden 1, 2 stehen im Gehäuse einander gegenüber und begrenzen eine Nebenentladungsstrecke 5. Die gasdichte Verbindung der Metallkappen H, 12 nit dem Isolierkörper 4 sowie des Isolierkörpers 4 mit der Mittelelektrc-Jc 3 erfolgt über eine Glasschicht 10. Der Isolierkörper 4 ist durch die hohlzylindrische Mittelektrode 3 unterteilt. Die Mittelelektrode 3 umgibt die Elektroden 1, 2 koaxial und begrenzt mit diesen zwei Hauptentladungsstrecken in Form eines Ringspalts 8. Die Mittelelektrode 3 weist einen ringförmigen scharfkantigen metallischen Steg 6 auf. Dieser Steg 6, der zweckmäßig aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode 3 besteht, ragt in die Nebewntladungsstrekke 5 hinein und bildet mit den Elektroden 1. 2 je einen Spalt 9 gleicher Breite. Die Elektroden 1, 2 und die Mitielelektrode 3 sind im Bereich der Hauptentladungsstrecken in Form des Ringspalts 8 mit einer Elektrodenaktivierungsschicht 7, d. h. mit einer Schicht hoher Elektronenemissionsfähigkeit, versehen, die auf den Elektroden 1, 2 in Absland vor dem Spalt 9. vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 0,5 mm, und auf der Mittelelektrode 3 in Abstand vor dem Steg 6, vorzugsweise in einem Abstand von etwa 0,5 mm, endet.consists of a tubular insulating body 4 made of glass or ceramic. Into the ends of the insulator 4 are pin-shaped electrodes 1 and 2, which are attached to metal caps 11, 12, for example by soldering, used gas-tight. A noble gas or a noble gas mixture is preferably used as the gas filling. The electrodes 1, 2 face each other in the housing and delimit a secondary discharge path 5. The gas-tight Connection of the metal caps H, 12 with the insulating body 4 and of the insulating body 4 with the center electrode 3 takes place via a glass layer 10. The insulating body 4 is through the hollow cylindrical central electrode 3 divided. The center electrode 3 surrounds the electrodes 1, 2 coaxially and delimits the two with them Main discharge paths in the form of an annular gap 8. The center electrode 3 has an annular, sharp-edged one metallic web 6. This web 6, which is expediently made of the same metal as the center electrode 3 exists, protrudes into the secondary discharge path 5 and forms one each with the electrodes 1. 2 Gap 9 of the same width. The electrodes 1, 2 and the central electrode 3 are in the area of the main discharge paths in the form of the annular gap 8 with an electrode activation layer 7, d. H. with a layer higher Electron emissivity, provided on the electrodes 1, 2 in Absland in front of the gap 9th preferably at a distance of approximately 0.5 mm, and on the center electrode 3 at a distance in front of the web 6, preferably ends at a distance of about 0.5 mm.

Zur besseren Obersicht zeigt F i g. 2 einen Ausschnitt bei H in Fig. 1. Aus diesem Ausschnitt geht deutlich hervor, daß die Breite des Spalts 9, d. h. der Abstand der Zündstrecke, in diesem Auslührungsbeispiel geringer ist als die Breite des Ringspalts 8. d. h. der Elektrodenabstand der mit der Schicht 7 aktivierten Flächen. Die Elektrodenaktivierungsschicht 7 ist in beiden Figuren zur besseren Übersicht gestrichelt dargestellt.For a better overview, FIG. 2 a section at H in Fig. 1. From this section it is clear that the width of the gap 9, i. H. the distance the ignition gap, in this exemplary embodiment, is less than the width of the annular gap 8. d. H. the electrode gap of the areas activated with layer 7. The electrode activation layer 7 is in both figures shown in dashed lines for a better overview.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt Beispielsweise können die an Metallkappen befestigten Elektroden statt der Stiftform auch eine andere Form haben. Die Elektroden können z. B. kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Bei dieser Kegelstumpffonn erübrigt sich die Verwendung zusätzlicher Metallkappen zum gasdichten Verschließen des Ableiters. Das gasdichte Verschließen des Überspannungsabieiters an den Meialt-fsolalor-Obergängen, das in diesem Ausführungsbeispiel über eine Glasschicht erfolgt, ist auch durch Verlöten möglich. Zu diesem Zweck muß der Keramikisolierkörper an den Lötstellen mit einer Metallisierung versehen werden.The invention is not limited to the illustrated embodiment Metal caps attached electrodes also have a different shape instead of the pen shape. The electrodes can e.g. B. be frustoconical. at This truncated cone socket eliminates the need to use additional metal caps for gas-tight sealing of the arrester. The gas-tight sealing of the surge arrester at the Meialt-fsolalor upper passages, which in this exemplary embodiment takes place via a glass layer, is also possible by soldering. to For this purpose, the ceramic insulating body must be provided with a metallization at the soldering points.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester with a gas-tight housing, in which two electrodes face one another, delimiting a secondary discharge path, which are inserted into the ends of a tubular insulating body which is divided by a hollow cylindrical central electrode that surrounds the electrodes coaxially and with these two main discharge paths in the form of an annular gap limited, characterized in that the central electrode (3) has an annular sharp-edged metallic web (6) which protrudes into the secondary discharge path (5) with the electrodes (1,2) each forms a gap (9) and dz Q the two electrodes (1, 2) and the center electrode (3) in the area of the annular gap (8) are provided with an electrode activation layer (7) which is placed on the electrodes (1, 2) at a distance in front of the gap (9) and on the center electrode (3 ) ends at a distance in front of the web (6).

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the web (6) from the the same metal as the center electrode (3).

3. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the gap (9) between the electrodes (1, 2) and the web (6) of smaller width than the annular gap (8) of the main discharge paths is.

4. Surge arrester according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the Electrode activation layer (7) ends approximately 0.5 mm from the edges of the electrodes (1,2).