EP0056282B1

EP0056282B1 - Gasentladungs-Überspannungsableiter

Info

Publication number: EP0056282B1
Application number: EP82100197A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Ing. Grad. Lange; Jürgen Ing. grad. Boy
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-13
Publication date: 1985-10-30
Also published as: JPH0343759B2; DE3267070D1; CA1177529A; US4433354A; EP0056282A1; DE3100924A1; JPS57145287A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasentladungs-Überspannungsableiter mit zwei axial sich gegenüberstehenden Hauptelektroden und einer den Entladungsspalt koaxial ringförmig umgebenden Mittelelektrode, die an den Enden konisch erweitert ist und die mit den Hauptelektroden über ein Verbindungselement und jeweils ein ringförmiges Isoliergehäuse, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge erstreckt, verbunden ist.
Ein derartiger Gasentladungs-Überspannungsableiter, der auch Zweistreckenableiter genannt wird, ist aus der US-PS-4 187 526 bekannt.
Für den Doppeladerschutz von Fernsprecheinrichtungen gegen Überspannungen weisen Zweistreckenableiter mit einem eng gekoppelten Entladungsraum gegenüber zwei Einzelableitern den Vorteil auf, daß beim Ansprechen einer Entladungsstrecke der gemeinsame Entladungsraum ionisiert wird und dadurch auch die zweite Entladungsstrecke ohne zeitliche Verzögerung anspricht. In den USA werden diese Ableiter z. B. zum Schutz von gemeinsam in ein Hochhaus einmündende Nachrichtenleitungen (central building) eingesetzt.
Zweistreckenableiter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Neben dem ejngangs erwähnten gibt es z. B. auch noch eine kompakte Ausführung (man vergl. DE-OS-2 828 409, insbe-, sondere Fig. 3).
Eine Ausführungsform mit bedampfungsarmen Hinterraum ist in der US-PS-3 775 642 beschrieben.
Keine dieser Ausführungen ist jedoch geeignet, um die Summe aller Forderungen einzuhalten, die insbesondere in den USA als sogenannte. heavy duty-Vorschriften von Zweistreckenableitern verlangt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zweistrecken-Gasentladungs-Überspannungsableiter zu schaffen, der während und nach Stoßstrom-, Wechselstrom-und Lebensdauerbelastung eine hohe Konstanz seiner elektrischen Daten besitzt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Gasentladungs-Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden doppelzylinderförmig nach innen abgestuft sind und einen elastischen Übergang auf die Enden der Isoliergehäuse aufweisen, daß die mit den beiden Hauptelektroden je eine Hauptentladungsstrecke bildende Mittelelektrode als Hohlzylinder mit auslaufendem Kegelprofil, die beiden Hauptelektroden zumindest teilweise umgebend und mit diesen die Isoliergehäuse gegen die Entladungsstrecken verdeckend ausgebildet ist und daß die aus Kupfer bestehenden Elektroden in ihrem Überlappungsbereich mit einer Elektroden aktivierungsmasse versehen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Zündstrich mit einer Hauptelektrode und mindestens ein Zündstrich mit der Mittelelektrode je Isoliergehäuse elektrisch leitend verbunden. Als besonders vorteilhaft hat sich das Anbringen von jeweils zwei Zündstrichen erwiesen.
Der erfindungsgemäße Gasentladungs-Überspannungsableiter weist folgende Vorteile auf :
Die Elektroden können aufgrund der elastischen Übergangszonen aus Kupfer bestehen, das in seinem Ausdehnungskoeffizienten nicht an den des zweckmäßig aus Keramik bestehenden Isoliergehäuses angepaßt ist. Mit Kupfer werden durch geringe Kathodenzerstäubung die besten Lebensdauerergebnisse erzielt. Die Elektrodenform gestattet eine wirtschaftliche Herstellung, nämlich vorzugsweise in Fließpreßtechnik. Die Materialkosten von Kupfer sind wesentlich geringer gegenüber den auch verwendbaren Ni-Co-Fe-Legierungen. Zweistreckenableiter werden häufig in Fassungen eingesetzt, die durch eng parallel geführte Zuleitungen Stromschleifen aufweisen. Dadurch brennt der Lichtbogen durch einseitige Ablenkung bevorzugt an einem eng begrenzten Bereich der Mittelektrodenkante. Diese schmilzt auf und reduziert den Elektrodenabstand, so daß eine unzulässige Verringerung der Ansprechgleichspannung eintritt. Durch kegelförmigen Auslauf des Mittelelektrodeninnendurchmessers wird dieser Nachteil vermieden. Das Isoliergehäuse mit seinen Zündstrichen ist in einem bedampfungsarmen Hinterraum angeordnet, so daß auch im Lebensdauerbetrieb trotz einsetzender Kathodenzerstäubung sowohl die guten Ansprechstoßspannungswerte als auch die gute Isolation bei geringer Restisolationsstrecke erhalten bleibt. Jeder Keramikisolierkörper erhält vorzugsweise zwei Zündstriche, die an der Hauptelektrode (Aderelektrode) und zwei Zündstriche, die an der Mittelelektrode angeschlossen sind.
Beide Hauptelektroden (Aderelektroden) stehen sich in engem Abstand gegenüber, so daß eine niedrige Ansprechspannung zwischen den Aderpotentialen herstellbar ist. Damit sind auch Systeme schützbar, die hohe Überspannungen zwischen den beeinflußten Leitungen als Querspannung aufweisen, ohne daß unzulässig hohe Längsspannungen gegen Erde auftreten. Treten Überspannungen gegen Erde (Längsspannungen) auf, zündet die erste Strecke und die zweite wird bei dieser engen Kopplung mit nur geringer zeitlicher Verzögerung ansprechen.
An Hand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden :

Der in der Figur dargestellte Gasentladungs-Überspannungsableiter weist zwei axial sich gegenüberstehende Hauptelektroden 1, 2 und eine den Entladungsspalt koaxial ringförmig umgebende Mittelelektrode 3 auf. Die Mittelelektrode 3 ist mit beiden Hauptelektroden 1, 2 jeweils über ein ringförmiges Isoliergehäuse 4 verbunden. Das Isoliergehäuse 4 besteht vorzugsweise aus Keramik. Auf der Innenseite der Isoliergehäuse 4 sind jeweils zwei Zündstriche 6 angebracht. Dabei sind zwei Zündstriche 6 mit der Hauptelektrode 1 und zwei Zündstriche 6 auf der der Hauptelektrode 1 abgewandten Seite mit der Mittelelektrode 3 elektrisch leitend verbunden. Die Zündstriche bestehen vorzugsweise aus Graphit. Die eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden 1, 2 sind in Form eines Doppelzylinders nach innen abgestuft. Die mit den beiden Hauptelektroden 1, 2 je eine Hauptentladungsstrecke bildende Mittelelektrode 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Der Innendurchmesser der Mittelelektrode 3 weist einen kegelförmigen Auslauf auf. Durch diese spezielle Formgebung der Elektroden 1, 2, 3 sind die bedampfungsarmen (abgeschatteten) Hinterräume 9 geschaffen. Durch diese spezielle Formgebung werden die bereits aufgezeigten Vorteile erzielt. Außerdem besitzen die beiden Hauptelektroden 1, 2 elastische Übergänge 7, 8 auf die Enden der Isoliergehäuse 4, wodurch die besonders vorteilhafte Verwendung von Kupfer als Elektrodenmaterial ermöglicht wird. Im Überlappungsbereich der Elektroden 1, 2, 3 sind diese mit einer Elektrodenaktivierungsmasse 5 versehen, mit der die Elektronenaustrittsarbeit herabgesetzt wird. Als Elektrodenaktivierungsmasse 5 werden Metalloxide, vorzugsweise Magnesiumoxid (MgO), verwendet.

Claims

1. Gasentladungs-Überspannungsableiter mit zwei axial sich gegenüberstehenden Hauptelektroden und einer den Entladungsspalt koaxial ringförmig umgebenden Mittelelektrode, die an den Enden konisch erweitert ist und die mit den Hauptelektroden über ein Verbindungselement und jeweils ein ringförmiges Isoliergehäuse, auf_' dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge erstreckt, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden (1, 2) doppelzylinderförmig nach innen abgestuft sind und einen elastischen Übergang (7, 8) auf die Enden der Isoliergehäuse (4) aufweisen, daß die mit den beiden Hauptelektroden (1, 2) je eine Hauptentladungsstrecke bildende Mittelelektrode (3) als Hohlzylinder mit auslaufendem Kegelprofil, die beiden Hauptelektroden (1, 2) zumindest teilweise umgebend und mit diesen die Isoliergehäuse (4) gegen die Entladungsstrecken verdeckend ausgebildet ist und daß die aus Kupfer bestehenden Elektroden (1, 2, 3) in ihrem Überlappungsbereich mit einer Elektrodenaktivierungsmasse (5) versehen sind.

2. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenaktivierungsmasse (5) aus Metalloxiden, vorzugsweise aus Magnesiumoxid, besteht.

3. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zündstrich (6) mit einer Hauptelektrode (1, 2) und mindestens ein Zündstrich (6) mit der Mittelelektrode (3) elektrisch leitend verbunden ist.

4. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Zündstriche (6) vorgesehen sind.