DE2431236A1

DE2431236A1 - Ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE2431236A1
Application number: DE2431236A
Authority: DE
Inventors: Dieter Grueneberg; Gerhard Lange; Gerhard Dr Ing Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1976-01-08
Also published as: JPS512948A; DE2431236C3; US3979646A; CH579832A5; DE2431236B2; CA1056902A; GB1469572A; SE7507417L; SE410542B

Description

Überspannungsableiter

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem mit Abstand Elektroden gegenüberstehen, die mit ihrer; aktiven Oberflächen einander zugekehrt in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Belag aus elektrisch leitfähigem Material über einen Teil der Rohrlänge des Isolierkörpers erstreckt.

Um die Zündspannung bei Übersparimmgsableitern zu reduzieren, ist es bekannt, auf dem rohrförmigen Isolierkörper des Überspannungsabieiters einen Belag aus elektrisch leitfähigem Material anzubringen (man vergl. DT-PS 1.070.733)· Diese gasgefüllten Überspannungsableiter bestehen im wesentlichen aus zwei Elektroden, die mit einem dazwischenliegenden Isolierkörper gasdicht verschmolzen sind. Als Atmosphäre werden im Entladungsraum vorzugsweise Edelgase verwendet, die mit den an der Entladung beteiligten Elektroden nicht reagieren.

Auch aus der DT-OS 2.032.899 sind Überspannungsableiter bekannt, bei denen zum Erniedrigen der Zündspannung auf dem rohrförmigen Isolierkörper des Überspannungsabieiters mindestens ein Belag aus elektrisch leitfähigem Material vorgesehen ist. Dieser Belag ist in Form eines schmalen Streifens ausgebildet, der sich in Richtung von der einen

VPA 9/170/4030 Rb/Wi

509882/0269

-z-

zur anderen Elektrode erstreckt. Derartige schmale, durch Feldverzerrung an den Elektroden die Zündung der Gasentladungsstrecke erleichternde Streifen werden daher auch als Zündstreifen bzw. Zündstriche bezeichnet. Diese Zündstreifen sind entweder mit einer Elektrode elektrisch leitend verbunden oder gegen die Elektroden isoliert auf den rohrförmigen Isolierkörper aufgebracht.

Diese bekannten Überspannungsableiter haben den Nachteil, daß die Zündstreifen aufgrund ihrer Schmalheit an die Elektroden elektrisch nur schwach angekoppelt sind und die Unsymmetrie der Äquipotentiallinien gering ist, so daß die durch die Zündstreifen erzeugte Feldelektronenausbeute niedrig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Überspannungsableiter zu schaffen, bei denen sowohl eine starke als auch gleichmäßige Reduzierung der Ansprechstoßspannung gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Belag aus elektrisch leitfähigem Material zumindest Umhüllende einer Fläche ist, deren Normale etwa senkrecht zur Längsachse des Überspannungsableiters steht.

Die auf der Innenseite des rohrförmigen Isolierkörpers vorgesehenen Beläge sind zweckmäßig aus leitendem oder halbleitendem Material und ihre Breite ist ungefähr gleich der Breite der aktiven Elektrodenoberflächen im Bereich zwischen diesen, d.h. im Bereich der ionisierenden Region. Der Zündbelag ist vorzugsweise punktförmig, kreisförmig, oval, dreieckig oder vieleckig ausgebildet.

VPA 9/170/4030 - 3 -

509882/0269

Es wenden ein oder mehrere Beläge verwendet, wobei z.B. zv/ei Beläge mit jeweils einer der beiden Elektroden galvanischen Kontakt Haben. Eine oder mehrere Schichten können aber auch gegen die Elektroden isoliert auf der Innenwand des Isolierkörpers angebracht sein. Gegenüber dem Bekannten nach dem Stand der Technik ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die breiten elektrisch leitenden Beläge, sogar die isoliert auf der Innenwand des Überspannungsableiters aufgebrachten, eine stärkere Ankopplung der Beläge an die Endelektroden und eine stärkere Unsymmetrie der Äquipotentiallinien der Endelektroden gewährleisten. Die durch d\Le elektrisch leitenden Beläge erzeugte Feldelektronenausbeute nimmt durch beide Maßnahmen erheblich zu, so daß eine stärkere und vor allen Dingen gleichmäßigere Reduzierung der Ansprechstoßspannung als bei den bekannten Überspannungsableitern erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Geometrie der elektrisch 'leitenden Beläge zur Erniedrigung der Ansprechstoßspannung ist wegen ihrer größeren Wirksamkeit auch unempfindlicher gegen Streuungen des Fabrikationsganges als bei den bekannten Überspannungsableitern. Die lokale Abhängigkeit der Belagszusammensetzung wird bei einem größeren Fleck wesentlich unkritischer als bei dem bisher bekannten, dünnen Zündstrich.

Bei der Verwendung von flüssigen Präparaten zur Herstellung der Beläge, vorzugsweise als Suspension von Hydrokollag mit Glaslotpulver, füllt man vorteilhafterweise den gesamten Innenraum mit dem Belagsmaterial aus. Man kann vorteilhaft auch eine radioaktive Dotierung dem Belag, vorzugsweise eine Promethiumverbindung, beimischen.

VPA 9/170/4030 - 4 -

509882/0269

Verwendet man zur Herstellung des leitenden Belags schreibende Geräte, indem man im zweckmäßigsten Fall graphithaltige Minen benutzt, die auf der Oberfläche durch Graphitabrieb eine leitende Schicht erzeugen, so kann es genügen, die Umrisse der vorgeschlagenen Figuren als zusammenhängende Linie auf der Innenseite des Isolierkörpers aufzuzeichnen. Auch bei der Verwendung einer Graphitmine kann es zweckmäßig sein, diese Mine beispielsweise mit Promethium 147 radioaktiv zu dotieren. In der Wirkung unterscheiden sich die ausgesparten und die ausgefüllten Flächen der elektrisch leitenden Beläge hinsichtlich der Reduzierung der Ansprechstoßspannung praktisch nicht. Bei dem Zündbelag, der als geschlossene Linie auf der Innenwand des Isolierkörpers aufgezeichnet ist, bleibt ein isolierender Innenteil frei, der mit zunehmender Linienstärke immer kleiner wird, bis die Fläche von dem elektrisch leitenden Belag vollkommen ausgefüllt wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter erwiesen, der mit einem elektrisch leitenden Belag in Form eines Punktes aus einer Mischung aus einer Graphitsuspension (Hydrokollag) und Glaslotpulver ausgerüstet ist und der in seinem Durchmesser mit den Abmessungen der Elektrodendurchmesser vergleichbar ist. Der Belag ist dabei isoliert gegen die Elektroden in der Mitte des Isolierkörpers auf dessen Innenwand angebracht, und der Elektrodenabstand zum Isolierkörper ist größer oder kleiner als der Abstand beider Elektroden.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Dabei zeigen

VPA 9/170/4030 - 5 -

509882/0269

Figur 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Uberspannungsableiters gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Uberspannungsableiters gemäß der Erfindung und die

Figuren 3-6 verkleinert schematisch im Ausschnitt weitere Formen der Beläge, die zur besseren Kenntlichmachung schraffiert sind.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Überspannungsableiter sind zwei Elektroden 1, 2 als kegelstumpfförmiger Napf ausgebildet und mit der Außenseite der Deckfläche ihrer Kegelstumpfform, d.h. den aktiven Elektrodenoberflächen, einander zugekehrt in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 3 gasdicht eingesetzt. Die gasdichte Verbindung zwischen den Elektroden 1, 2 und dem rohrförmigen Isolierkörper 3 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über eine Glaseinbettung 5. Der Isolierkörper 3 besteht beispielsweise aus Glas oder Keramik. Auf der Innenseite des Isolierkörpers 3 sind der bzw. die Belage-4 aus elektrisch leitfähigem Material aufgebracht, die in diesem Ausführungsbeispiel gegen die Elektroden 1, 2 isoliert sind und die Form einer ovalen Fläche aufweisen. Für den Fall, daß der Isolierkörper 3 aus Glas bestellt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Isolierkörper 3 vor dem Aufbringen des bzw, der Beläge 4 durch einen Ätzprozeß aufzurauhen. Dadurch wird das Aufbringen des Zündbelags 4 insbesondere dann erleichtert sowie dessen Haftfähigkeit erhöht, wenn der Zündbelag 4 durch Abrieb von einem Körper aus einer festen, elektrisch leitenden, gegebenenfalls radioaktiv dotierten Substanz auf den Isolierkörper 3 aufgebracht wird.

VPA 9/170/4030 - 6 -

509882/0269

Bei dem in Figur 2 dargestellten überspannungsableiter sind die Elektroden 1, 2 wiederum kegelstumpfförmig ausgebildet. Der rohrförmige Isolierkörper 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel an den Außenseiten der Enden einen Absatz auf, über den die Außenseiten der Elektroden 1, 2 nicht hinausragen. Eine solche Formgebung des Überspannungsabieiters hat den Vorteil, daß der Ableiter elektrisch isoliert in metallische Fassungen eingebaut werden kann. Die gasdichte Verbindung des Isolierkörpers mit den Elektroden 1, 2 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über eine Metall-Keramik-Verbindung 6. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei kreisflächig ausgebildete Beläge 4 vorgesehen, die auf dem Isolierkörper 3 aufgebracht mit jeweils einer der Elektroden 1 bzw. 2 galvanisch verbunden sind. Der Kontakt mit den Elektroden 1, 2 wird dabei über die Metallisierung 6 hergestellt.

Die Figuren 3-6 zeigen im Ausschnitt weitere Formen von auf dem Isolierkörper 3 aufgebrachten»elektrisch leitfähigen Belägen 4. Die Beläge 4 sind zur besseren Übersicht schraffiert dargestellt.
Figur 3 zeigt eine Viereckfläche,
Figur 4 eine Vieleckfläche,
Figur 5 eine Dreieck.flache und

Figur 6 den Belag aus elektrisch leitfähigem Material als Umhüllende einer Viereckfläche.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Die erfindungsgemäßen Beläge aus elektrisch leitfähigem Material können bei allen symmetrischen Überspannungsableitern verwendet werden, deren Brennkammern aus Elektrodenstirnflächen mit umgebendem Isolierkörper aufgebaut sind. Die Elektroden brauchen auch nicht, kegelstumpfförmig ausgebildet zu sein; sie können beispielsweise kappenförmig oder zylindrisch sein.

10 Patentansprüche
6 Figuren

509882/0269 VPA 9/170/4030 - 7 -'

Claims

Patentansprüche

1.!Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem mit Abstand Elektroden gegenüberstehen, die mit ihren aktiven Oberflächen einander zugekehrt in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Belag aus elektrisch leitfähigem Material über einen Teil der Rohrlänge des Isolierkörpers erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) aus elektrisch leitfähigem Material zumindest Umhüllende einer Fläcne ist, deren Normale etwa senkrecht zur Längsachse des Überspannungsableiter steht.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) punktförmig, kreisförmig, oval, dreieckig oder vieleckig ausgebildet ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material besteht.

4. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß zwei Beläge (4) vorgesehen sind, die mit jeweils einer der beiden Elektroden (1, 2) galvanisch verbunden sind.

VPA 9/170/4030 · - 8 -

509882/0269

5. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belag oder mehrere Beläge (4) gegen die Elektroden (1, 2) elektrisch isoliert auf der Innenwand des rohrförmigen Isolierkörpers (3) angebracht sind.

6. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Belags (4) im Bereich der aktiven Oberflächen der Elektroden (1, ·2) ungefähr gleich der Breite dieser Oberflächen ist.

7. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) aus einer Mischung aus einer Graphitsuspension (Hydrokollag) und Glaslotpulver besteht.

8. Überspannungsableiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung eine radioaktive Dotierung, vorzugsweise eine radioaktive Promethiumverbindung, beigemischt ist.

9. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) durch Abrieb von einer Graphitmine erzeugt ist.

10. Überspannungsableiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitmine radioaktiv dotiert ist.

509882/0269