EP0062782A1 - Gas-discharge overvoltage arrester - Google Patents
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- H01T1/00—Details of spark gaps
- H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
Definitions
- the invention relates to a surge arrester with a gas-tight housing in which frustoconical electrodes form a gap opposite each other, which are inserted into the ends of a tubular insulating body, on the inside of which there is at least one line of electrically conductive material as an ignition line over part of the tube length in the direction extends from one electrode to the other.
- Such a surge arrester is known from DE-AS 23 46 174.
- the response voltage should not be affected by the distance from the ignition line to the counter electrode.
- the ignition line connected to one electrode extends beyond the height of the gap and the distance between the ignition line and the counter electrode is greater than the gap between the two electrodes.
- arresters that do not contain radioactive substances have the following property: If the arresters are brought from the bright room into the dark, their ignition voltage is about 2% above that at room brightness. If the arresters are in the dark for several hours or days, their ignition voltage rises to twice the value, with the collective scattering between 2% and 100% drift.
- radioactive preparations are suitable for the pre-ionization of the gas filling, the half-life of which is of the order of the component life.
- tritium is also used as the gas and promethium 147 or radium 226 as the solid substance.
- the serious disadvantage of using radioactive preparations is that because of their powdery or gaseous nature there is always the possibility of contamination of the environment. Radioactive substances therefore require extensive safety precautions from the manufacturer of arresters as well as from their customers. The disposal of defective arresters is also problematic.
- the invention has for its object to provide a gas discharge surge arrester in which no radioactive substances are used and which has only the 2% drift of the ignition voltage in the dark, which is caused by the dependence of the triggering coefficient on the light.
- a surge arrester of the type mentioned at the outset that the ignition line 3 is connected to an electrode 1, 2 and at a distance a from the side wall and a distance b ends in front of the second electrode (1, 2), at least one of the two distances a or b being smaller than the gap length c.
- the ignition line 3 is not connected to both electrodes, but at least one of the two sums of the ignition line distances a 1 + a 2 or b 1 + b 2 is smaller than the gap length c.
- the ignition line 3 is electrically conductively connected at both ends to the respective electrode (1, 2) and preferably has an interruption outside the gap space, the length 1 of which is less than the gap length c.
- the electrodes are provided with an activating compound on their active surfaces, the triggering coefficient of which is greater than the triggering coefficient of the material of the primer, for which pencil graphite is particularly suitable.
- the ignition line preferably ends at a distance a in front of the respective electrode, which is less than half the gap length c.
- the distance a or a 1 + a 2 of the ends of the ignition stroke to the respective side wall of the electrodes is smaller than the distance b or b 1 + b 2 to the bottom of the electrodes.
- tubular insulating body is made of glass, it is advantageous to roughen the insulating body at least on its inside by etching to apply the primer.
- the distances between the ignition lines are first made too small and, after the arrester has been sealed gas-tight, they are burned to the desired size by applying a voltage and igniting the arrester. It is expedient to add 0.1% to 10% oxygen to the gas atmosphere of the arrester when the electrodes melt, so that the combustion of the graphite used as the material for the primer is accelerated.
- Surge arrester shown schematically in section consists of a gas-tight housing in which frusto-conical electrodes 1, 2 face each other forming a gap c, which are inserted into the ends of a tubular insulating body 4.
- the ignition line 3 ends at a distance b in front of the respective electrode 1 or 2, at least one of the two distances a or b being smaller than the gap length c.
- the distance a between the ends of the priming line 3 and the respective side wall of the electrodes 1, 2 is preferably smaller than the distance b between the bottom of the electrodes 1, 2, because this requires good insulation between the electrodes.
- the ignition line 3 is not connected to any of the two electrodes 1, 2 in an electrically conductive manner. Therefore, at least one of the two primer spacing sums a 1 + a 2 or b 1 + b 2 is smaller than the electrode spacing c.
- the ignition dash 3 is the ignition dash 3 connected to both electrodes 1, 2.
- the ignition 3 is interrupted outside the combustion chamber over the length 1, 1 being smaller than the electrode spacing.
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Abstract
Es wird ein Überspannungsableiter mit mindestens einem, mit einer Elektrode verbundenen Zündstrich (3), der sich über einen Teil der Rohrlänge des Isolierkörpers (4) in Richtung von der einen zur anderen Elektrode (1,2) erstreckt, angegeben. Bei diesem Überspannungsableiter sollen keine radioaktiven Stoffe verwendet werden und dieser Ableiter soll im Dunkeln nur 2 % Drift der Zündspannung haben. Der Zündstrich (3) endet dazu in einem Abstand a, b, vor der jeweiligen Elektrode (1, 2), der kleiner ist als die Spaltlänge (c) zwischen den Elektroden (1, 2). Ein solcher Überspannungsableiter wird als Ableiter ohne Dunkellagereffekt verwendet.A surge arrester with at least one ignition line (3) connected to an electrode and extending over part of the tube length of the insulating body (4) in the direction from one electrode to the other (1, 2) is specified. No radioactive substances should be used with this surge arrester and this arrester should only have a 2% drift of the ignition voltage in the dark. The ignition line (3) ends at a distance a, b, in front of the respective electrode (1, 2), which is smaller than the gap length (c) between the electrodes (1, 2). Such a surge arrester is used as a surge arrester without a dark storage effect.
Description
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpfförmige Elektroden einen Spalt bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge in Richtung von der einen zur anderen Elektrode erstreckt.The invention relates to a surge arrester with a gas-tight housing in which frustoconical electrodes form a gap opposite each other, which are inserted into the ends of a tubular insulating body, on the inside of which there is at least one line of electrically conductive material as an ignition line over part of the tube length in the direction extends from one electrode to the other.
Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der DE-AS 23 46 174 bekannt. Bei diesem Überspannungsableiter soll die Ansprechspannung vom Abstand des Zündstriches zur Gegenelektrode unbeeinflußt sein. Hierzu ist vorgesehen, daß der an der einen Elektrode angebundene Zündstrich sich über die Höhe des Spaltes hinaus erstreckt und der Abstand des Zündstriches zur Gegenelektrode größer als der Spalt zwischen den beiden Elektroden ist.Such a surge arrester is known from DE-AS 23 46 174. With this surge arrester, the response voltage should not be affected by the distance from the ignition line to the counter electrode. For this purpose, it is provided that the ignition line connected to one electrode extends beyond the height of the gap and the distance between the ignition line and the counter electrode is greater than the gap between the two electrodes.
Es besteht seit langem der Wunsch, Üboerspannungsableiter einzusetzen, deren Zündspannung im Hellen wie im Dunkeln gleiche Werte hat. Ableiter, die keine radioaktiven Stoffe enthalten, haben jedoch folgende Eigenschaft: Bringt man die Ableiter vom hellen Raum ins Dunkle, so liegt ihre Zündspannung etwa 2 % oberhalb der bei Raumhelligkeit. Liegen die Ableiter mehrere Stunden oder'Tage im Dunkeln, so steigt ihre Zündspannung bis auf den doppelten Wert, wobei das Kollektiv streut zwischen 2 % und 100 % Drift.It has long been desired to use overvoltage arresters whose ignition voltage has the same values in both light and dark. However, arresters that do not contain radioactive substances have the following property: If the arresters are brought from the bright room into the dark, their ignition voltage is about 2% above that at room brightness. If the arresters are in the dark for several hours or days, their ignition voltage rises to twice the value, with the collective scattering between 2% and 100% drift.
Um Überspannungsableiter im Dunkeln einsetzen zu können, wurden bisher radioaktive Stoffe im Ableiter verwendet. Gasentladungsröhren, insbesondere Überspannungsableiter, dieser Art gehen beispielsweise aus der DE-AS 1 188 708 als bekannt hervor. Zur Vorionisation der Gasfüllung, die z.B. aus Argon oder Helium besteht, ist auf der Innenseite eines rohrförmigen Isolierkörpers im Bereich zwischen den Elektroden ein ringförmiges Band aus Nikkel 63 aufgebracht. Auch Krypton hat sich zur Vorionisation bewährt.In order to be able to use surge arresters in the dark, radioactive substances have so far been used in the arrester. Gas discharge tubes, in particular surge arresters, of this type are known, for example, from DE-AS 1 188 708. For pre-ionization of the gas filling, e.g. consists of argon or helium, an annular band of Nikkel 63 is applied to the inside of a tubular insulating body in the area between the electrodes. Krypton has also proven itself for pre-ionization.
Zur Vorionisation der Gasfüllung sind praktisch alle festen oder gasförmigen radioaktiven Präparate geeignet, deren Halbwertszeit in der Größenordnung der Bauelementslebensdauer liegt. Als Gase werden neben Krypton 85 auch Tritium und als feste Stoffe Promethium 147 oder Radium 226 verwendet. Der schwerwiegende Nachteil der Verwendung radioaktiver Präparate besteht darin, daß wegen deren pulver- oder gasförmiger Beschaffenheit immer die Möglichkeit einer Kontamination der Umgebung besteht. Radioaktive Stoffe erfordern daher umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen beim Hersteller von Ableitern wie bei dessen Abnehmern. Außerdem ist die Entsorgung von defekten Ableitern problematisch.Practically all solid or gaseous radioactive preparations are suitable for the pre-ionization of the gas filling, the half-life of which is of the order of the component life. In addition to krypton 85, tritium is also used as the gas and promethium 147 or radium 226 as the solid substance. The serious disadvantage of using radioactive preparations is that because of their powdery or gaseous nature there is always the possibility of contamination of the environment. Radioactive substances therefore require extensive safety precautions from the manufacturer of arresters as well as from their customers. The disposal of defective arresters is also problematic.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasentladungs-Überspannungsableiter zu schaffen, bei dem keine radioaktiven Stoffe verwendet werden und der im Dunkeln nur die 2 % Drift der Zündspannung hat, die durch die Abhängigkeit des Auslösekoeffizienten vom Licht verursacht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Zündstrich 3 an eine Elektrode 1, 2 angebunden ist und in einem Abstand a gegenüber der Seitenwand und einem Abstand b vor der zweiten Elektrode (1, 2) endet, wobei mindestens einer der beiden Abstände a oder b kleiner ist als die Spaltlänge c.The invention has for its object to provide a gas discharge surge arrester in which no radioactive substances are used and which has only the 2% drift of the ignition voltage in the dark, which is caused by the dependence of the triggering coefficient on the light. To solve this problem it is provided according to the invention in a surge arrester of the type mentioned at the outset that the
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zündstrich 3 an beide Elektroden nicht angebunden ist, jedoch mindestens eine der beiden Summen der Zündstrichabstände a1 + a2 oder b1 + b2 kleiner ist als die Spaltlänge c.According to a development of the invention, it is provided that the
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zündstrich 3 an beiden Enden mit der jeweiligen Elektrode (1, 2) elektrisch leitend verbunden ist und eine Unterbrechung vorzugsweise außerhalb des Spaltraumes aufweist, deren Länge 1 kleiner als die Spaltlänge c ist.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the
Die Elektroden sind dabei auf ihren aktiven Oberflächen mit einer Aktivierungsmasse versehen, deren Auslösekoeffizient größer ist als der Auslösekoeffizient des Materials des Zündstriches, für das Bleistiftgraphit besonders geeignet ist.The electrodes are provided with an activating compound on their active surfaces, the triggering coefficient of which is greater than the triggering coefficient of the material of the primer, for which pencil graphite is particularly suitable.
Vorzugsweise endet der Zündstrich in einem Abstand a vor der jeweiligen Elektrode, der kleiner ist als die halbe Spaltlänge c.The ignition line preferably ends at a distance a in front of the respective electrode, which is less than half the gap length c.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand a bzw. a1 + a2 der Enden des Zündstriches zur jeweiligen Seitenwand der Elektroden kleiner als der Abstand b bzw. b1 + b2 zum Boden der Elektroden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the distance a or a 1 + a 2 of the ends of the ignition stroke to the respective side wall of the electrodes is smaller than the distance b or b 1 + b 2 to the bottom of the electrodes.
Sofern der rohrförmige Isolierkörper aus Glas besteht, ist es vorteilhaft zum Aufbringen des Zündstriches den Isolierkörper zumindest auf seiner Innenseite durch Ätzen aufzurauhen.If the tubular insulating body is made of glass, it is advantageous to roughen the insulating body at least on its inside by etching to apply the primer.
Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines Überspannungsableiters mit einer Unterbrechung des Zündstriches werden die Zündstrichabstände zunächst zu klein gemacht und nach gasdichtem Verschließen des Ableiters durch Anlegen einer Spannung und Zündung des Ableiters auf Sollmaß abgebrannt. Dabei ist es zweckmäßig, der Gasatmosphäre des Ableiters beim Einschmelzen der Elektroden 0,1 % bis 10 % Sauerstoff hinzuzufügen, so daß die Verbrennung des als Material für den Zündstrich verwendeten Grafits beschleunigt wird.In a preferred method for producing a surge arrester with an interruption in the ignition line, the distances between the ignition lines are first made too small and, after the arrester has been sealed gas-tight, they are burned to the desired size by applying a voltage and igniting the arrester. It is expedient to add 0.1% to 10% oxygen to the gas atmosphere of the arrester when the electrodes melt, so that the combustion of the graphite used as the material for the primer is accelerated.
Bei der vorliegenden Erfindung wird von folgenden Erkenntnissen ausgegangen:
- In jedem Ableiter-Kollektiv sind Exemplare vorhanden, die auch ohne radioaktive Stoffe gute Zündeigenschaften im Dunkeln haben.
- Die Berechnung der Laufzeit von Elektronen und Ionen im Ableiter zeigt, daß beim Anlegen einer Spannung von z.B. 15 Volt alle Elektronen in 1 ns und alle Ionen in wenigen /us aus dem Gasraum an die Elektroden gelangen und neutralisiert werden. Ableiter ohne radioaktive Stoffe müßten daher unmittelbar nach Einbringen ins Dunkle bei Anlegen der sägezahnförmig ansteigenden Zündspannung ihre hohen Zündverzögerungen haben und nicht erst Stunden:oder Tage später.
- Außerdem reicht ein freies Elektron, um den Ableiter durchzuzünden, und dies muß nicht unbedingt von einer radioaktiven Substanz kommen, sondern kann.infolge der Höhenstrahlung oder der Aktivierungsmasse oder auch der Feldemission auf den Ableiterelektroden oder der Feldemission längs der Zündstrichunterbrechung generiert worden sein.
- Every arrester collective contains specimens that have good ignition properties in the dark even without radioactive substances.
- The calculation of the transit time of electrons and ions in the arrester shows that when a voltage of, for example, 15 volts is applied, all electrons reach the electrodes in 1 ns and all ions in a few / us from the gas space and are neutralized. Arresters without radioactive substances should therefore have their high ignition delays immediately after being introduced into the dark when the sawtooth-shaped ignition voltage is applied, and not just hours : or days later.
- In addition, one free electron is enough to ignite the arrester, and this does not necessarily have to come from a radioactive substance, but can High radiation or the activation mass or the field emission on the arrester electrodes or the field emission along the interruption in the ignition line.
An Hand in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung weiter erläutert werden.The invention will be further explained on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures of the drawing.
Sowohl der in Fig. 1 als auch der in Fig. 2 und Fig. 3 . schematisch im Schnitt dargestellte Überspannungsableiter besteht aus einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpfförmig Elektroden 1, 2 einen Spalt c bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 4 eingesetzt sind. Auf der Innenseite des Isolierkörpers 4 erstreckt sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich 3 über einen Teil der Rohrlänge in Richtung von der einen Elektrode zur Anderen Elektrode. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 endet der Zündstrich 3 in einem Abstand b vor der jeweiligen-Elektrode 1 bzw. 2, wobei mindestens einer der beiden Abstände a oder b kleiner ist als die Spaltlänge c. Der Abstand a der Enden des Zündstriches'3 zur jeweiligen Seitenwand der Elektroden 1, 2 ist dabei vorzugsweise kleiner als der Abstand b zum Boden der Elektroden 1, 2, weil dies eine gute Isolation zwischen den Elektroden bedingt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Zündstrich 3 mit keiner der beiden Elektroden 1, 2 elektrisch leitend verbunden. Daher ist hier mindestens eine der beiden Zündstrichabstandssummen a1 + a2 oder b1 + b2 kleiner als der Elektrodenabstand c.Both that in FIG. 1 and that in FIGS. 2 and 3. Surge arrester shown schematically in section consists of a gas-tight housing in which frusto-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Zündstrich 3 mit beiden Elektroden 1, 2 verbunden. Hier ist der Zündstrich 3 außerhalb des Brennraumes über die Länge 1 unterbrochen, wobei 1 kleiner als der Elektrodenabstand ist.3 is the
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