DE7508009U

DE7508009U - SURGE ARRESTERS

Info

Publication number: DE7508009U
Application number: DE19757508009
Authority: DE
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1975-03-13
Publication date: 1979-09-27

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter, der aus zwei innerhalb eines isolierenden Gefäßes vakuumdicht eingebauten, einander gegenüber angeordneten Elektroden sowie einer darin untergebrachten radioaktiven Vorionisationsquelle besteht. Diese Vorionisationsquelle stellt einen Betaststrahler dar und hat die Aufgabe, die An&prechempfindlichkeit und Genauigkeit zu erhöhen. Die Aufbringung der Vorionisationsquellen an der isolierenden Gefäßwand des Überspannungsabieiters wurde bisher durch Auftupfen einer Aufschiemmung von radioaktiver Substanz mit Glaspulver in unverdünntem Alkohol durchgeführt und diese anschließend niedergeschmolzen. Die Intensität auf diese Weise eingebrachter Vorionisationsquellen schwankt jedoch sehr stark, da eine genaue mengenmäßige Begrenzung des Materials und die Ausbildung einer reproduzierbaren Geometrie praktisch nicht möglich ist. Aus der DT-AS 10 70 733 ist weiterhin ein Gasent-The innovation relates to a surge arrester, which consists of two within one insulating Vessel built in vacuum-tight, oppositely arranged electrodes as well as one housed therein radioactive pre-ionization source exists. This pre-ionization source is a beta emitter and has the task of increasing the sensitivity and increase accuracy. The application of the pre-ionization sources to the insulating vessel wall of the Surge arrester was previously made by dabbing a slurry of radioactive substance with Glass powder carried out in undiluted alcohol and then melted down. The intensity Preionization sources introduced in this way, however, fluctuates very strongly since they are precise in terms of quantity Limitation of the material and the formation of a reproducible geometry is practically impossible. From the DT-AS 10 70 733 there is also a gas discharge

2c ladungsableiter bekannt geworden, bei dem zur Eliminierung der Lichtempfindlichkeit eine kleine Menge Radium der aktivierenden Lösung für die Elektroden beigefügt wird.2c charge arrester became known, in which to eliminate a small amount of radium is added to the activating solution for the electrodes to ensure photosensitivity.

Mü 2 /int / 5.7.1979Mü 2 / int / 5.7.1979

- 2 - VPA 75 P 9308 BRD- 2 - VPA 75 P 9308 BRD

Auch hier ist eine gleichmäßige Dosierung praktisch nicht möglich, da sich diese Aufbringungstechnik nicht wesentlich von dem vorgenannten Stand der Technik unterscheidet. Here, too, a uniform dosage is practically not possible, since this application technique does not apply differs significantly from the aforementioned prior art.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Überspannungsableiter herzustellen, deren Vorionisationsquelle stets die gleiche Intensität aufweist und sich auf einfache Weise herstellen und einbringen läßt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht neuerungsgemäß darin, daß die Vorionisationsquelle aus einem Isolierstoffkörper besteht, der das radioaktive Material wenigstens auf seiner dem Innenraum des Gefäßes zugekehrten Wandschicht in gleichmäßiger Verteilung enthält und durch entsprechende Bemessung seim* Form und/oder Menge auf die benötigte Aktivität abgestimmt ist. Dies bedeutet, daß zunächst Isolierstoffkörper in Stab-, Rohr- oder Bandform mit homog en verteilten radioaktiven Substanzen wie z.B. Verbindungen des Pm (Promethium) des Kohlenstoffes C oder Tritium ^H hergestellt werden und die Vorionisationsquellen der benötigten Aktivität durch entsprechende räumliche Bemessung - durch z.B. Abschneiden - aus diesem Vormaterial gewonnen v/erden. Die auf diese Weise hergestellten VorionisationsqueIlen können auch von faserartiger Gestalt sein oder durch Gießen in entsprechende Formen linsen- oder kugelartige Ausbildung haben. In jedem Falle ist dafür gesorgt, daß das Ausgangsmaterial stets die gleiche homogene Verteilung der ionisierenden Substanzen besitzt. Auf diese Weise wird die Dosierung der sehr geringfügigen Aktivitäten zu einem rein mechanischem Problem, das keineThe innovation is therefore based on the task of surge arresters produce whose pre-ionization source always has the same intensity and itself can be produced and introduced in a simple manner. The solution to this problem is, according to the innovation, that the pre-ionization source consists of a body of insulating material, which at least contains the radioactive material its wall layer facing the interior of the vessel contains evenly distributed and through appropriate dimensioning in the form and / or quantity the required activity is coordinated. This means that initially insulating body in rod, pipe or Band shape with homogeneously distributed radioactive substances such as compounds of Pm (promethium), carbon C or tritium ^ H, and the Sources of pre-ionization of the required activity by appropriate spatial dimensioning - e.g. by cutting off - obtained from this raw material. The pre-ionization sources produced in this way can also be fibrous in shape or lenticular or spherical by casting in appropriate molds Have training. In any case, it is ensured that the starting material always has the same homogeneous distribution of ionizing substances. This way the dosage becomes very minor activities to a purely mechanical problem that is not a

- 3 - VPA 75 P 9308 BRD- 3 - VPA 75 P 9308 BRD

besondere Schwierigkeit mehr aufwirft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die radioaktiven Substanzen nur in einer dem Innenraum des Überspannungsabieiters zugekehrten Wandschicht des Isolierstoffkörpers befinden. Bei dieser Anordnung wird weniger radioaktives Material benötigt, die Selbstabschirmung innerhalb des Isolierstoff körpers findet kaum mehr statt, die Strahlenbelastung nach außen wird geringer.raises particular difficulty. Particularly beneficial it is when the radioactive substances are only in one of the interior of the surge arrester facing wall layer of the insulating body are located. With this arrangement there is less radioactive material required, the self-shielding within the insulating body hardly takes place any more, the radiation exposure outwards becomes less.

Die gleichmäßige Verteilung der radioaktiven Substanzen erfolgt beispielsweise durch Beimischung derselben zu den Ausgangsstoffen des Isolierstoffkörpers, die anschließend in an sich bekannter Weise zu den genannten Formen verarbeitet werden.The radioactive substances are evenly distributed, for example, by adding them to the Starting materials of the insulating body, which then can be processed in a manner known per se to give the forms mentioned.

1515th

Für die Einlagerung derselben in eine Wandschicht des Isolierstoffkörpers seien zwei Möglichkeiten beispielsweise genannt: Der Isolierstoffkörper besteht aus SiC oder ΒλΟ. Durch Erwärmung desselben auf etwa 1300⁰C in einer Atmosphäre, die Verbindung mit dem radioaktivenFor the storage of the same in a wall layer of the insulating body, two possibilities are mentioned, for example: The insulating body consists of SiC or ΒλΟ. By heating the same to about 1300 ⁰ C in an atmosphere, the connection with the radioactive

14
Kohlenstoffisotot) C enthält, findet durch Isotopen-14th
Carbon isotope) C is found by isotopic

1414th

austausch eine Einlagerung des C in den Isolierstoffkörper statt.exchange, the C is stored in the insulating body.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Isolierstoffkörper aus Si zu fertigen, ihn auf etwa 1000-Another possibility is to use the insulating body to manufacture from Si, it to about 1000-

J 1400 C zu erhitzen und auf seiner Oberfläche eine CJ to heat 1400 C and on its surface a C

enthaltende Verbindung, wie z.B. CH^ odercontaining compound such as CH ^ or

thermisch zu zersetzen. Dadurch bildet sich dann die 14 gewünschte radioaktive Wandschicht aus Si C.thermally decompose. This then forms the 14 desired radioactive wall layer made of Si C.

«κ«Κ

ι ·ι ·

- 4 - V^pA 75 P 9308 BRD- 4 - V ^p A 75 P 9308 BRD

Auf ähnliche Weise ist es möglich, einen IsolierkörperIn a similar way it is possible to use an insulating body

1 4 aus Bornitrid (BN) mit einer Wandöchicht aus B 4 C zu1 4 made of boron nitride (BN) with a wall hole made of B 4 C to

, versehen., Mistake.

Die Befestigung der Vorionisationsquellen an der Innen_t ■ 5 wand des Überspannungsableiter kann dabei durch Kleben oder Anschmelzen, z.B. mit Hilfe eines Glaslotes erfolgen, " ' ,Jedoch kann auch eine rein mechanische Befestigung vorj· gesehen werden. Der das radioaktive Material enthaltendeThe attachment of the Vorionisationsquellen on the inner wall of the surge arrester _t ■ 5 can be effected by gluing or fusing, for example, be carried out using a glass solder, "', but can also be seen vorj · a purely mechanical attachment. The radioactive material containing

Isolierstoff kann dabei z.B. Glas oder Keramik sein, es wäre jedoch auch ein lichtbogenfester Kunststoff, wie z.B. Polytetrafluoräthylen möglich.Insulating material can be glass or ceramic, for example However, an arc-proof plastic such as polytetrafluoroethylene would also be possible.

Zur weiteren Erläuterung dieser Neuerung sei auf die Fig. 1 bis 5 verwiesen, in denen mögliche Anbringungsmethoden der Vorionisationsquellen dargestellt sind. Diese Beispiele zeigen in rein schematischBr Wsise den Aufbau eines Überspannungsabieiters, der aus einer von zwei Elektroden 2 gebildeten Funkenstrecke besteht, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Letzteres be~ steht aus einem Isolierstoffrohr 3, beispielsweise aus Glas oder Keramik, das mit Endkappen 1 vakuumdicht verbunden ist. Im Raum zwischen den Elektroden 2 ist eine Vorionisationsquelle 4 untergebracht.For a further explanation of this innovation, reference is made to FIGS. 1 to 5 , in which possible methods of attaching the pre-ionization sources are shown. These examples show in a purely schematic manner the structure of a surge arrester, which consists of a spark gap formed by two electrodes 2, which is accommodated in a housing. The latter consists of an insulating tube 3, for example made of glass or ceramic, which is connected to end caps 1 in a vacuum-tight manner. A pre-ionization source 4 is accommodated in the space between the electrodes 2.

Nach Fig. 1 besteht die Vorionisationsquelle 4 aus einem stab- oder faserförmigen Körper, der in homogener Verteilung eine betastrahlende radioaktive Substanz enthält. Durch die Länge dieser VorionisationsqueHe 4 läßt sich der Ionisationsgrad innerha3.b des Überspannungsableiters genau und konstant einstellen.According to Fig. 1, the pre-ionization source 4 consists of a rod-shaped or fibrous body, which is homogeneous Distribution contains a beta-emitting radioactive substance. The length of this pre-ionization line 4 the degree of ionization can be determined within the surge arrester set precisely and constantly.

- 5 - VPA 75 P 9308 BRD- 5 - VPA 75 P 9308 BRD

Die Befestigung dieser Quelle an dem Isolierstoffrohr 3 kann beispielsweise mit einem Glaslot oder einem hochhitzebeständigen Kleber vorgenommen werden. Wenn die Vorionisationsquelle 4 im wesentlichen aus Glas besteht, und auch das Isolierstoffrohr 3 aus{diesem Werkstoff hergestellt ist, wäre auch eine direkte Verschmelzung möglich, z.B. mit Hilfe von entsprechend fokussierten Laserstrahlen.The attachment of this source to the insulating tube 3 can, for example, with a glass solder or a highly heat-resistant adhesive. When the pre-ionization source 4 is essentially off There is glass, and also the insulating tube 3 from {this Material is produced, a direct fusion would also be possible, e.g. with the help of accordingly focused laser beams.

Dieser zusätzliche Arbeitsgang der Befestigung der Vorionisationsquelle kann gemäß den Fig. 3 und 4 umgangen werden, wenn eine mechanische Halterung dieser Quellen vorgenommen wird. Entsprechend Fig. 3 besteht die Vorionisationsquelle aus einem mit der radioaktiven Substanz versehenen Rohr 41, z.B. aus Glas oder Keramik. Dieses wird durch ebenfalls rohrförmige Isolierkörper 5 und 6, die sich gegenüber den Endkappen 1 abstützen, in ihrer Sollage gehalten. Beim Zusammenbau eines derartigen Überspannungsabieiters entfällt also der gesonderte Arbeitsgang der Befestigung der Vorionisationsquelle. Fig. 3a zeigt dabei einen Ausschnitt "a" von Fig. 3. Hier befindet sich die radioaktive Substanz nur in einer dem Innenraum zugekehrten Wandschicht 41a des Rohres 41.This additional operation of fastening the pre-ionization source can be carried out according to FIGS. 3 and 4 be circumvented if a mechanical support of these sources is made. According to FIG. 3, there is the pre-ionization source from a tube 41 provided with the radioactive substance, e.g. made of glass or ceramic. This is ensured by likewise tubular insulating bodies 5 and 6, which are supported against the end caps 1, held in their target position. When assembling such a surge arrester, the separate one is omitted Operation of fastening the pre-ionization source. Fig. 3a shows a section "a" of Fig. 3. Here the radioactive substance is only in a wall layer 41a of the facing the interior Tube 41.

Im Beispiel gemäß Fig. 4 besteht die Vorionisationsquelle aus kugel- oder linsenförmigen Körpern 43, die in durchbohrten Auisstülpungen 52 eines Isolierrohres 51 gehalten sind. Letzteres stützt sich wiederum gegenüberIn the example according to FIG. 4, the pre-ionization source consists of spherical or lens-shaped bodies 43 which in perforated protrusions 52 of an insulating tube 51 are held. The latter is in turn based on the opposite

- β - VPA 75 P 9308 BRD- β - VPA 75 P 9308 FRG

den Endkappen 1 ab. Wie dargestellt, können mehrere derartige Vorionisationsquellen vorzugsweise symmetris c-h im Inneren des Isolierstoffrohres 3 verteilt werden.the end caps 1 off. As shown, a plurality of such pre-ionization sources can preferably be symmetrical c-h be distributed inside the insulating tube 3.

Die Fig. 5 zeigt einen Vorschlag, nach dem die Vorionisationsquelle als ringförmiges Plättchen 42 auf der einen Elektrode 2 angebracht ist. Die Halterung kann beispielsweise durch mechanische Mittel, wie Umbördeln des Elektrodenrandes usw., vorgenommen werden. Auch in diesem Falle hängt die Konstanz der Strahlungsintensität bzw. die Einhaltung ihres Sollwertes von der Genauigkeit beim Herstellungsvorgang der ringförmigen Plättchen ab.5 shows a proposal according to which the preionization source is attached as an annular plate 42 on one electrode 2. The bracket can for example be carried out by mechanical means, such as flanging the edge of the electrode, etc. In this case, too, the constancy of the radiation intensity or compliance with its target value depends on the Accuracy in the manufacturing process of the annular platelets.

Wie bereits erwähnt, kann die radioaktive Substanz homogen in einem temperaturbeständigen Isolierstoff, wie z.B. in Glas oder Keramik verteilt sein, es wäre auch möglich, sie in einen lichtbogenbeständigen Kunststoff, wie z.B. Polytetrafluoräthylen einzubauen.As already mentioned, the radioactive substance can be homogeneously contained in a temperature-resistant insulating material, be distributed e.g. in glass or ceramics, it would also be possible to convert them into an arc-resistant Plastic, e.g. polytetrafluoroethylene.

Da das Ausgangsmaterial für die Vorionisationsquellen zunächst aus größeren Einzelmengen hergestellt werden kann, ist eine verhältnismäßig einfache Dosierung dieser Bestandteile möglich. Die aus dem rohr- bzw. stabförmigen oder bandförmigen Ausgangsmaterial durch mechanische Mittel, wie z.B. Ablängen hergestellten Vorionisationsquellen haben dann untereinander eine Genauigkeit hinsichtlich der Strahlung,die nur von diesen mechanischen Vorgängen abhängt. Letztere können aber ohne besondere Schwierigkeiten mit hinreichender Genauigkeit durchgeführt werden, so daß das Endprodukt hinsichtlichSince the starting material for the pre-ionization sources is initially produced from larger individual quantities can, a relatively simple dosage of these components is possible. The from the tubular or rod-shaped or tape-like starting material prepared by mechanical means such as cutting to length then have among each other an accuracy with regard to the radiation, which only from these mechanical Operations. The latter can be done with sufficient accuracy without any particular difficulties be carried out so that the final product in terms of

- 7 - VPA 75 P 9308 BRD- 7 - VPA 75 P 9308 BRD

der Schwankungen in der Ansprechempfindlichkeit leicht innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen gehalten werden kann.the fluctuations in the response sensitivity are kept slightly within the specified tolerance limits can be.

Neben dieser einfachen und guten Dosierbarkeit der Radioaktivität ergibt die Bindung des radioaktiven Materials im Isolierstoff eine vereinfachte Handhabung desselben und damit eine stark verminderte Kontaminationsgefahr in den Herstellungswerkstätten, insbesondere auch beim Bruch oder einer Zerstörung durch elektrische Lichtbogen.In addition to this simple and easy metering of the radioactivity, the binding of the radioactive results Material in the insulating material a simplified handling of the same and thus a greatly reduced risk of contamination in the manufacturing workshops, especially in the event of breakage or destruction by electrical equipment Electric arc.

In Anbetracht der praktisch homogenen Verteilung der radioaktiven Substanzen in den Vorionisationsqtisllen ergibt sich eine gleichmäßigere Ionisation d-ss ges^mteix Überspannungsableitervolumens, so daß gegenüber de;-* bisherigen Praxis verringerte Aktivitätsmengen Verwendung finden können. Dies hängt auch damit zusammen, daß die Möglichkeit der Selbstabsorption durch die homogene Verteilung der radioaktiven Substanzen kleiner geworden ist.In view of the practically homogeneous distribution of the radioactive substances in the pre-ionization cells the result is a more uniform ionization of the total surge arrester volume, so that compared to de; - * previous practice, reduced amounts of activity can be used. This also has to do with it together that the possibility of self-absorption through the homogeneous distribution of radioactive substances has become smaller.

Abschließend sei darauf hingeweisen, daß selbstverständlich auch andere geometrische Formen derartiger Überspannungsableiter vorgesehen sein können, zumal deren Anwendungsbereich außerordentlich groß ist und z.B. von der Radiotechnik bis zur Höchstspannungstechnik reicht. Da ein Überspannungsableiter praktisch eine Funkenstrecke darstellt, lassen sich diese neuerungsgemäßen Vorionisationsquellen ganz allgemein auch zur Steuerung von Funkenstrecken vorteilhaft verwenden.Finally, it should be pointed out that, of course, other geometrical shapes of this type can also be used Surge arresters can be provided, especially since their area of application is extremely large and e.g. ranges from radio technology to high voltage technology. As a surge arrester is practically a spark gap represents, these can be according to the innovation In general, pre-ionization sources can also be used advantageously to control spark gaps.

7 Schutzansprüche
5 Figuren7 claims for protection
5 figures

Claims

- 1 - VPA 75 P 9308 BRD protection claims

1. Surge arrester, consisting of two inside an insulating vessel installed in a vacuum-tight manner, electrodes arranged opposite one another, as well as one radioactive pre-ionization source housed therein, characterized in that, that the pre-ionization source consists of an insulating material body consists of the radioactive material at least on its wall layer facing the interior of the vessel contains in an even distribution and by appropriate dimensioning of its shape and / or quantity is tailored to the activity required.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that as radioactive Material preferred compounds of 'Pm (Promethium),

"1 Zl ^!

of C (carbon) or H (tritium) are used.

3. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the radioactive material in a glass body with geometrical always exactly reproducible shape is included.

4. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the radioactive material in a ceramic body is always geometrically exactly reproducible form.

* I Il

- 2 - VpA 75 P 9308 BRD

5. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the radioactive Mayarial in an arc-proof plastic body, e.g. made of polytetrafluoroethylene is.

6. Surge arrester according to claim 1, d a through characterized in that the Voriciiisationsquelle ditrch gluing, fusing or mechanical means is firmly connected to the vessel wall.

7. Surge arrester according to claim 1, characterized et that, the Preionization source on at least one electrode, leaving free electrode surface areas is upset.