DE3042847A1

DE3042847A1 - Gasentladungs-ueberspannungsableiter mit konzentrisch umschliessender fassung

Info

Publication number: DE3042847A1
Application number: DE19803042847
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) Boy; Gerhard Ing.(grad.) 1000 Berlin Lange
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1982-06-09
Also published as: EP0064528A1; WO1982001792A1; US4583147A; JPS57501900A; CA1189137A; JPH0127553B2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 1 1 8 3 DE

Gasentladungs-Überspannungsableiter mit konzentrisch

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem gasgefüllten Gehäuse, in dem durch einen rohrförmigen Isolierkörper voneinander beabstandet kegelstumpfformig auslaufend zylindrische Elektroden gegenüberstehen, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper auf dessen Innenwand sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich in Richtung von der einen.Elektrode zur anderen Elektrode erstreckt, wobei der Überspannungsableiter in eine als Fassung dienende metallische Hülse mit einem beweglichen, den Ableiter umschließenden Korb einbaubar ist.

Ein derartiger Überspannungsableiter geht aus der DE-OS 28 28 650 als bekannt hervor. Der Ableiter hat Kupferelektroden mit einer stark ausgebildeten Waffeiung, die eine Elektrodenaktivierungsmasse enthält. Der Keramikisolierkörper umschließt die Elektroden, die einen geringen Abstand haben. Auf dem Keramikisolierkörper sind mehrere Graphitzündstriche aufgebracht, um die Ansprechstoßspannung des Ableiters zu reduzieren. Die Graphitzündstriche haben an beiden Enden keinen Kontakt mit den Elektroden und werden daher als Mittelzündstriche bezeichnet. Auf diese Weise entstehen in einem abgeschatteten Hinterraum Isolationsstrecken, die auch während der Lebensdauerbelastungen mit 500 A Welle

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10/1000/us nicht durch Kathodenzerstäubung bedampft werden. Die Wirksamkeit von Mittelzündstrichen auf die Ansprechstoßspannung ist jedoch geringer gegenüber Zündstrichen, die an eine Elektrode angeschlossen sind, so daß bei Lebensdauerbetrieb mit Mittelzündstrichen die zulässige Ansprechspannungsgrenze früher überschritten wird.

In den USA werden zum Schutz von Fernsprecheinrichtungen gegen Überspannungen in zunehmendem Maße gasgefüllte Überspannungsableiter eingesetzt. Für den station protection und central building protection sind Fassungen mit Kurzschlußmechanismus im Einsatz. Eine Hülse mit beweglichem Korb umschließt dabei eng den Überspannungsableiter. Gasgefüllte Überspannungsableiter mit guten elektrischen Eigenschaften sind bereits aus der eingangs genannten DE-OS 28 28 650 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Einfluß der konzentrisch umschließenden Fassung auszunutzen, um gasgefüllte Überspannungsableiter mit noch weiter verbesserten Lebensdauereigenschaften zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Fassung auf Erdpotential liegt und den Ableiter konzentrisch eng umschließt ,"^daß der Zündstrich mit der einen als Ader- bzw. Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist und im bedampfungsarmen Hinterraum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elektrode endet, wobei die beiden Elektroden so angeordnet sind, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden und zwischen der Lochelektrode und dem Zündstrich gebildet ist. Die beiden Elektroden bestehen dabei Vorzugs-

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weise aus Kupfer und auf der Innenwand des Isolierkörpers sind vier aus Graphit bestehende Zündstriche angebracht.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in den aktiven Oberflächen der Elektroden eine Waffelung vorzusehen, in der eine Elektrodenaktivierungsmasse, bestehend aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40/um verankert ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Boden der Passung und der Lochelektrode eine Weichlotpille vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird die Betriebssicherheit des Ableiters weiter erhöht. Bei Überlastung des Ableiters schmilzt nämlich die Weichlotpille und mittels einer Feder wird dann die Fassung gegen die Elektrode gedruckt und so ein sicherer Kurzschluß mit der Gegenelektrode über die Fassung herbeigeführt. Man bezeichnet derartig ausgerüstete Überspannungsableiter daher auch als Ableiter mit fail safe-Verhalten.

Die vorliegende Erfindung weist folgende Vorteile auf. Die Ansprechgleichspannung (langsamer Spannungsanstieg) wird durch den Elektrodenabstand bestimmt. Die Ansprechstoßspannung des Ableiters außerhalb der Fassung weist einen Polaritätseffekt auf. Liegt am Zündstrich über der Elektrode Kathodenpotential, weist der Ableiter niedrigere Ansprechstoßspannungswerte auf als in umgekehrter Richtung. Ableiter innerhalb der Fassung haben in beiden Polaritäten niedrige Ansprechstoßspannungswerte, da die Fassung als zusätzliche Zündhilfe wirkt. Die niedrigen Ansprechstoßspannungswerte bleiben während der Lebensdauerprüfung erhalten. In Verbindung mit einer Elektrodenaktivierungsmasse, bestehend aus Magnesiumoxid

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und Ni-Pulver, mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40/um, wird aufgrund einer stabilen Ansprechgleichspannung und guter Isolation eine Schalthäufigkeit im Lebensdauertest mit 500 A, Welle 10/1000/us > 1000 erreicht.

·

An Hand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden.

Der in der Figur dargestellte Überspannungsableiter 1 besteht aus.einem gasgefüllten Gehäuse, vorzugsweise mit Edelgasfüllung. In die Enden des rohrförmigen Isolierkörpers 5 sind kegelstumpfförmig auslaufend zylindrische Elektroden 3» 4 eingesetzt, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper 5. Der Überspannungsableiter 1 ist in eine als Fassung 2 dienende metallische Hülse aus einem beweglichen, den Ableiter 1 konzentrisch umschließenden.Korb eingefügt, der seitlich geschlitzt ist und am Boden eine zentrale Öffnung aufweist. Die Fassung 2 ist in einem metallischen Zylinder 11 geführt. Beim Einsatz des Ableiters 1 liegt diese Fassung 2 auf Erdpotential. Auf der Innenwand des Isolierkörpers 5 sind vorzugsweise vier aus Graphit bestehende Zündstriche 6 . angebracht. Die Zündstriche 6 sind mit der als Aderoder Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode 3 elektrisch leitend verbunden und enden im bedampfungsarmen Hinterraum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elek- trode 4. Beide Elektroden 3» 4 sind so dimensioniert, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden 3, 4 und zwischen der Lochelektrode 4 und den Zündstrichen 6 gebildet ist. In den aktiven Oberflächen der vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Elektroden 3» 4

35' ist eine tiefe Waffeiung 7 vorgesehen, in der eine Elek-

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trodenaktivierungsmasse 8 verankert ist. Die Elektrodenaktivierungsmasse besteht vorzugsweise aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40/um. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Lochelektrode 4 und dem Boden der Fassung 2 eine Weichlotpille 9 vorgesehen, die bei Überlastung des Ableiters 1 schmilzt. Dabei wird durch eine Federkraft, deren Richtung der Pfeil 12 andeutet, die Fassung 2 gegen die Lochelektrode 4 gedrückt und mit der Aderelektrode 3 (Gegenelektrode) ein sicherer Kurzschluß herbeigeführt, und zwar über die Seitenwand der Fassung 2,

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die gegen den Aderkontakt /gedrückt wird.

5 Patentansprüche,
1 Figur.

Leerseite

ORIGINAL INSPECTED

Claims

• VPA 80 P H 8 3 DE

( 1.)Überspannungsableiter mit einem gasgefüllten Gehäuse, in dem durch einen rohrförmigen Isolierkörper voneinander beabstandet kegelstumpffönnig auslaufend zylindrische Elektroden gegenüberstehen, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper, auf dessen Innenwand sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich in Richtung von der einen Elektrode zur ande-r ren Elektrode erstreckt, wobei der Überspannungsableiter in eine als Fassung dienende metallische Hülse mit einem beweglichen, den Ableiter umschließenden Korb eiribaubar ist, dadurch gekennzeichne t, daß die Fassung (2) auf Erdpotential liegt und den Ableiter (1) konzentrisch eng umschließt,u. daß der Zündstrich (6) mit der einen als Ader- bzw, Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode (3) elektrisch leitend verbunden ist und im bedampfungsarmen Hinterraum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elektrode (4) endet, wobei die beiden Elektroden (3, 4) so angeordnet sind, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden (3, 4) und zwischen der Lochelektrode (4) und dem Zündstrich (6) gebildet ist.
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (3, 4) aus Kupfer bestehen.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf

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der Innenwand des Isolierkörpers (5) vier aus Graphit bestehende Zündstriche (6) angebracht sind.
4. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den aktiven Oberflächen der Elektroden (3,4) eine Waffeiung (7) vorgesehen ist, in der eine Elektrodenaktivierungsmasse (8) bestehend aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40/um verankert ist.
5. UberspaTinimgsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden der Fassung (2) und der Lochelektrode (4) eine Weichlotpille (9) vorgesehen ist.