DK155479B - Overspaendingsafleder med gniststraekning - Google Patents

Description

! i

'DK 155479 B

Opfindelsen angår en overspændingsafleder til begrænsning af overspændinger i lavspændingsanlæg og til lynnedslagsbeskyttet kobling af galvanisk adskilte kredse, omfattende mindst én gniststrækning, hvis elektroder 5 holdes i afstand ved hjælp af et isolationsstykke/og et bueudladningsområdet omsluttende kammer med vægge af et under varmepåvirkning slukkegasudviklende isolationsmateriale (Hartgas), hvorhos et første kammerområde udviser en gasudgangsåbning, og et andet kammerområde slutter 10 sig til det første kammerområde.

Overspændingsafledere er f.eks. kendt fra de tyske offentliggørelsesskrifter nr. 2.337.743 og 2.627.648, hvor overslagsstedet dannes i et yderområde enten mellem sidefladerne af de fortrinsvis plane, skiveformede elek-15 troder, hvis endeflader holdes i afstand af et isolationslag, eller mellem den ene elektrodes sideflade og den anden elektrodes endeflade. Ved denne overspændingsafleder er det en fordel, at den ved et overslag opstående energi hurtigt bortledes, således at en eksplosionsrisiko 20 fjernes. En ulempe består imidlertid i de ikke helt optimale slukkeforhold for netefterstrømme.

Ved en i DE-patentskrift nr. 922.724 foreslået overspændingsafleder af den ovenfor angivne art med udblæsningsrørgniststrækning er elektroderne anbragt i 25 et i forhold til sin indvendige diameter forholdsvis stort dimensioneret, gasafgivende isolationsrør og med udblæsningsrørgniststrækningen er seriekoblet en modstand, navnlig en spændingsafhængig modstand, hvorved gniststrækningen underdeles i delgniststrækninger, hvil-30 ken underdeling udvirkes af en seriekobling af i sig selv afsluttede udblæsningsrørgniststrækninger med hver sin selvstændige udblæsningsåbning. Gennem denne konstruktion undgås en trykforskydning af slukkegasserne inden for det for to efter hinanden koblede gniststræk-35 ninger fælles slukkerør, hvorved der opnås en gunstigere lysbueslukning.

DK 1 6 5 P Β· 2

Fra US patentskrift nr. 2.987.642 kendes en sekundær lynnedslagsbeskyttelse med en gniststrækning, hvor der forefindes to kamre, hvoraf det ene råder over gasudgangsåbninger, hvorhos der i nærheden af bueudlad-5 ningsområdet forefindes et gasafgivende isolationsstykke. Denne gniststrækning formår ganske vist at slukke netefterstrømme, men som følge af den forholdsvis store afstand mellem de to tændelektroder er tændområdet og det efterfølgende bueudladningsområde næsten identiske, 10 således at tændområdet udsættes for en forstærket afbrænding. Yderligere kendes fra US patentskrift nr.

3.141.108 en overspændingsafleder af den før angivne art, hvor isolationslegemet mellem elektroderne ved varmepåvirkning fra bueudladningen afgiver slukkegas, 15 således at buen slukkes. Forholdene er omtrent de samme som ved ovennævnte sekundære lynnedslagsbeskyttelse.

Desuden befinder bueudladningsområdet sig ved ydervæggen, medens gasudgangsåbningerne er anbragt længere inde ved den indre elektrode, hvorved sandsynligheden for en 20 opstemning forøges væsentligt.

Endvidere er der i tilledningen indføjet en metallisk modstand med høj positiv temperaturkoefficient.

F.eks. i tordenvejr, hvor overspændingerne kan vare i længere tid og talrige udladninger kan optræde kort 25 efter hinanden, vil denne modstand kunne antage meget høje værdier, hvorved netefterstrømmene ganske vist begrænses til en lav værdi og dermed lettere slukkes, men der samtidigt som følge spændingsfaldet over modstanden opstår højere overspændingsværdier for de tilslutte-30 de lavspændingsanlæg. En sådan afleder er ikke egnet for direkte lynnedslag.

Med opfindelsen tilsigtes det derfor at anvise en enkel overspændingsafleder med forbedrede slukkeforhold for netefterstrømme og med lang levetid.

35 Dette opnås med en overspændingsafleder, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved kombinationen af følgen-

DK 15 5 4 7 9B

3 de træk: - at der mellem elektroderne er anbragt et isolationslegeme på en sådan måde, at det grænser til bueudladningsområdet og udvikler slukkegas under varmepåvirk- 5 ning fra bueudladningen, og - at kammerområderne og isolationslegemet er såle-ledes udformet, at lysbuen af slukkegasserne presses indefra og udefter til udblæsning af de ved bueudladningen opstående gasser gennem gasudgangsåbningen.

10 Ved overspændingsaflederen ifølge opfindelsen op nås den fordel, at den ved overslaget opstående energi i et til lysbueområdet grænsende og med åbninger forsynet kammer udnyttes til frembringelse af slukkegas i tilstrækkelig mængde fra de af et hertil svarende isola-15 tionsmateriale bestående kammervægge på en sådan måde, at lysbuen presses væk fra spalten, og de ioniserede gasarter blæses udefter hurtigt og uden opstemning, således at der efter afslutningen af overspændingen ikke kan ske nogen yderligere tænding som følge af netspændingen.

20 Gennem egnede geometriske udførelser af elektroderne og de disse omgivende kamre opnås et "bredbåndet", dvs. for vilkårlige strømstyrker passende slukkeforhold. Da lysbuen presses indefra og udefter, undgås en for kraftig afbrænding i tændområdet, hvorved der opnås en 25 længere levetid.

Optimale udførelsesformer for opfindelsen opnås ved hjælp af skiveformede isolationslegemer, der tjener som afstandsholder mellem elektroderne, og ved rotationssymmetrisk anbringelse af elektroder og afstands-30 holder, navnlig med samme diameter. En yderligere god udførelse består i en hulcylinderformet udførelse af den ene elektrode og isolationslegemet.

En yderligere forlænget levetid opnås ved anvendelse af to seriekoblede gniststrækninger eller ved 35 diameterspring for elektroderne. Ved opspaltning af en elektrode i nærheden af tændområdet og udfyldning af spalterummet med et under varmepåvirkning gasudviklende DK 1 b h4/V o 4 isolationsmateriale opnås en endnu bedre udblæsning.

Opfindelsen forklares i det følgende ved hjælp af tegningsfigurerne, som viser tværsnit af udførelsesformer for opfindelsen.

5 I fig. 1 er vist elektrodearrangementer med to efter hinanden koblede gniststrækninger i overensstemmelse med tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.627.648. Bueudladningsområdet 1 befinder sig mellem sidefladerne af de skiveformede elektroder 2, 3, henholdsvis 3, 4, som holdes i 10 afstand af isolationsskiver 6, 6'. Gennem anbringelse af hulcylindre 6a, 6b, som består af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas) og er forsynet med udgangsåbninger, omkring elektroderne henholdsvis omkring lysbueområdet opnås, at der som følge af lysbuens 15 varme frembringes slukkegas, hvorved lysbuen presses noget udefter og efter afsluttet overspænding slukkes, således at netspændingens tilbagevenden ikke kan føre til en ny tænding. I fig. la er der over begge gniststrækninger anbragt en fælles hulcylinder 6a, hvorved gnist-20 strækningerne er afskærmet fra hinanden, således at de ikke kan forenes. Hulcylinderen 6a har foroven og forneden ringformede udgangsåbninger 8 og i sin sideflade borehulformede udgangsåbninger 8b. Den øverste gniststrækning udviser en afstandsholder 6, der ligeledes kan 25 bestå af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas), som under varmepåvirkning fra lysbuen afgiver gas i området 1. Ved hjælp af en sådan afstandsholder opnås en yderligere forbedring af slukkeforholdet. Den nederste gniststrækning mellem elektroderne 3 og 4 ud- O rj viser en afstandsholder 6', der ikke består af nævnte materiale, men af glimmer. Dette har den fordel, at dobbeltgniststrækningen stadig vil udvise den krævede isolationsmodstand, også når mellemstykket 6 af det nævnte materiale i den øverste gniststrækning efter længere tid

O C

er afbrændt eller smeltet og ikke længere formår at isolere elektroderne 2 og 3 fra hinanden i tilstrækkeligt omfang.

5 DK ',55-ν'/':·· 3 I fig. Ib er vist et andet udførelseseksempel for en dobbeltgniststrækning, hvor hver gniststrækning er omgivet af en hulcylinder 6b af nævnte, under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas). Denne hul-5 cylinder er indlagt ved hver af de ydre elektroder 2 henholdsvis 4 i ligeledes hulcylinderformede fortsættelser 20 henholdsvis 40 af disse på en sådan måde, at der kun findes en åbning ved forbindelsesstykket 30 mellem de to elektroder 3. Ved hjælp af et ringformet •10 isolationslegeme 6c omkring forbindelsesstykket 30 afskærmes de to gniststrækninger fra hinanden, således at de ikke kan forenes. Gennem dette arrangement af elektroder og isolationslegemer opstår ved de ydre elektroder 2,4 et kammeriignende område 5, i hvilket der ved bue-15 udladningen kan udvikle sig et gasovertryk. Dette gasovertryk kan opbygges gennem den ringformede kanal 10 og ved det ringformede isolationslegeme 6c til den ringformede åbning 8, hvorved bueudladningsområdet blæses rent.

20 Fig. 2a viser et andet udførelseseksempel for opfin delsen, hvor der på en cylinderformet nedre elektrode 3 er sat en hulcylinderformet, opadtil lukket elektrode 2 ' på en sådan måde, at der mellem endefladerne opstår et lukket kammer 5 og mellem sidefladerne i området 1 25 kan udfolde sig en bueudladning. I direkte tilslutning til bueudladningsområdet 1 er mellem sidefladerne anbragt et ligeledes hulcylinderformet legeme 6e af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas), således at lysbuen ikke kan vandre ind i kammeret 5 og 30 navnlig ved større strømstyrker presses nedefter til området 1" mellem den udvendige sideflade af den nedre indre elektrode 3 og en affaset flade 21 henholdsvis den nedre endeflade 22 af elektroden 2. Elektroden 2 har foroven en skiveformet fortsættelse 20. Mellem den-33 ne og elektroden 3's nederste ende er en til den ene 6 DK 155479 3 side lukket hulcylinder 6d af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas) anbragt som afstandsholder 9, således at der opstår et ringformet kammer 10. Cylinderen af det nævnte materiale udviser ved sin bund-5 flade og sin sideflade borehulformede åbninger 8a, b, gennem hvilke de ved bueudladningen opstående gasarter kan undvige, hvorved det i kammeret 5 opstående overtryk bidrager til, at bueudladningsområdet blæses rent.

I fig. 2b er vist en fordelagtig udførelse af opfin-10 delsen, hvor tre skiveformede elektroder 2, 3, 4 er anbragt over hinanden med indbyrdes isolation og afstands-holdelse ved hjælp af skiveformede afstandsholdere 6, 6'.

Begge gniststrækninger er omgivet af en opadtil lukket hulcylinder 6f af et under varmepåvirkning gasudviklen-15 de materiale (Hartgas) på en sådan måde, at der ved den nedre elektrode 4 efterlades en ringformet udgangsåbning 8. De to ydre elektroder 2 og 4 udviser i en vis afstand et diameterspring. Særlig fordelagtigt er det ved denne udførelsesform, at de to enkelte overslags-20 strækninger 1 som følge af den manglende afskærmning allerede kort efter tændingen (efter omkring 20 mikrosekunder) forenes, således at der kun mellem diameterspringene for de to ydre elektroder 2, 4 i området 1' foregår en bueudladning, hvorved denne magnetisk presses 25 mod midterelektroden, hvor den afkøles kraftigt og igen bortstødes. På denne måde dannes en stabil bue i middelafstand fra den midterste elektrode. Herved optræder næsten pingen udladning ved spalterne mellem elektroderne, henholdsvis disses kanter, således at der kun foregår en 3 0 meget ringe afbrænding. Udføres den ene elektrode-afstandsholder 6 af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas) og den anden 6' af glimmer, forenes i en sådan overspændingsafleder ifølge opfindelsen en høj pålidelighed, en lang levetid og et optimalt slukke-35 forhold for netefterstrømme.

7 DK 1650 °ΰ I fig. 3 er vist et andet udførelseseksempel for opfindelsen, ved hvilket to skiveformede elektroder 2, 3 holdes i afstand af et isolationsstykke 6 med samme diameter og af et under varmepåvirkning gasudviklende 5 materiale (Hartgas). Ved at omgive de to elektroder 2, 3 samt disses tilslutninger 20, 30 med en til den ene side lukket hulcylinder, som forneden har en ringformet udgangsåbning 8, og hvis vægge 6f består af et under varmepåvirkning gasudviklende materiale (Hartgas), som 10 ved varmepåvirkningen fra lysbuen frembringer slukkegas, frembringes i det herved opstående, foran lysbueområdet liggende kammer 10 et overtryk, der indvirker gunstigt på slukningen af lysbuen. I en vis indbyrdes afstand udviser de to elektroder et diameterspring og en med til-15 tagende afstand yderligere forøget diameter. På denne måde kan lysbuen med tiltagende strømstyrke fra området 1 mellem elektroderne 2 og 3's sideflader udfolde sig udefter (til området 1'). Ved diameterspringet er i hver af elektroderne indført en spalte, som sørger for, 20 at den ved store strømstyrker i det ydre lysbueområde 1’ opstående høje varmeenergi ikke over de tilgrænsende elektrodedele kan nå afstandsholderen 6 og ødelægge denne for tidligt. Ved en videreudvikling af opfindelsen er denne spalte ikke blot fyldt med luft, men med et un-25 der varmepåvirkning gasudviklende materiale 6g (Hartgas), hvorved der opnås en forhøjet blæsevirkning til slukning af lysbuen.

Claims (15)

1. Overspændingsafleder til begrænsning af overspændinger i lavspændingsanlæg og til lynnedslagsbeskyttet kobling af galvanisk adskilte kredse, omfattende mindst én gniststrækning, hvis elektroder holdes i af- 5 stand ved hjælp af et isolationsstykke og et bueudladningsområdet (1, 1') omsluttende kammer med vægge af et under varmepåvirkning slukkegasudviklende isolationsmateriale (Hartgas), hvorhos et første kammerområde udviser en gasudgangsåbning, og et andet kammerområde slutter 10 sig til det første kammerområde, kendetegnet ved kombinationen af følgende træk: - at der mellem elektroderne (2, 3? 3, 4) er anbragt et isolationslegeme (6, 6e) på en sådan måde, at det grænser til bueudladningsområdet (1, 1') og udvik-15 ler slukkegas under varmepåvirkning fra bueudladningen, og - at kammerområderne (10, 5) ogisolationslegemet (6, 6e) er således udformet, at lysbuen af slukkegasserne presses indefra og udefter til udblæsning af de ved 20 bueudladningen opstående gasser gennem gasudgangsåbningen (8, 8a, 8b).

2. Overspændingsafleder ifølge krav 1, kendetegnet ved skiveformede elektroder (2, 3; 3, 4) med et mellemliggende skiveformet isola- 25 tionsstykke (6) som afstandsholder (fig. la, b, 2b, 3).

3. Overspændingsafleder ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved rotationssymmetrisk udformning af elektroder og afstandsholder.

4. Overspændingsafleder ifølge krav 3, kende-30 tegnet ved, at elektroder (2, 3, 4) og afstandsholder (6, 6') har samme diameter.

5. Overspændingsafleder ifølge krav 3, k ende-tegnet ved, at den ene elektrode (3) er cylinderformet, og at den anden elektrode (2) samt isolations- 35 legemet (6e) er hulcylinderformet (fig. 2a). DK 1 tuo

6. Overspændingsafleder ifølge krav 2, 4 eller 5, kendetegnet ved, at kamrene (5, 10) omgiver elektrodearrangementet ringformet med hulcylinderformede (6a, b, d, f) henholdsvis ringformede (6c) vægge.

7. Overspændingsafleder ifølge krav 6, kende tegnet ved, at udgangsåbningen dannes af hulcylinderens (6a, b, f) åbne side (8) henholdsvis af boringer (8a, b) i hulcylinderens sidevæg (8b) eller grundflade (8a) .

8. Overspændingsafleder ifølge et af kravene 3-7, kendetegnet ved to seriekoblede gniststrækninger (fig. la, lb, 2b).

9. Overspændingsafleder ifølge krav 8, kendetegnet ved, at gniststrækningerne er afskærmet 15. forhold til hinanden (fig. la, lb).

10. Overspændingsafleder ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at den ene gniststrækning har en afstandsholder af glimmer (61) (fig. la, 2b).

11. Overspændingsafleder ifølge krav 5 eller 6, 20 kendetegnet ved, at afstandsholderen (9) dannes af kammervæggen (6d) (fig. 2a).

12. Overspændingsafleder ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at elektroderne (2, 4) udviser et diameterspring (fig. 2b).

13. Overspændingsafleder ifølge et af de foregå ende krav, kendetegnet ved, at en elektrode (2, 3) udviser en med tiltagende afstand fra naboelektroden forøget idameter (fig. 3).

14. Overspændingsafleder ifølge et af de foregå- 30 ende krav, kendetegnet ved, at en elektrode (2, 3) udviser en spalte, som underdeler bueudladningsområdet i to delområder (1, 1')·

15. Overspændingsafleder ifølge krav 14, k e n -detegnet ved, at spalten indeholder et under 35 varmepåvirkning gasudviklende isolationsmateriale (Hartgas).