EP0062782B1 - Gasentladungs-Überspannungsableiter - Google Patents

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EP0062782B1
EP0062782B1 EP82102294A EP82102294A EP0062782B1 EP 0062782 B1 EP0062782 B1 EP 0062782B1 EP 82102294 A EP82102294 A EP 82102294A EP 82102294 A EP82102294 A EP 82102294A EP 0062782 B1 EP0062782 B1 EP 0062782B1
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EP
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ignition
streak
arrester
gas
electrodes
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EP82102294A
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Hartwig Dipl.-Phys. Munt
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • 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 cone-shaped electrodes face each other forming a gap, 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 to the other electrode and is connected to an electrode.
  • Such a surge arrester is known from DE-AS 23 46 174.
  • the response voltage should be unaffected by the distance from the ignition line to the counter electrode.
  • the priming line connected to the one electrode extends beyond the height of the gap and the distance between the priming 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 electrically conductively connected at both ends to the respective electrode 1, 2 and preferably has an interruption outside the gap space, the length (I) of which is less than that 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.
  • 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.
  • a free electron is sufficient to ignite the arrester, and this does not necessarily have to come from a radioactive substance, but may have been generated as a result of the radiation or the activation mass or the field emission on the arrester electrodes or the field emission along the break in the ignition.
  • the surge arrester shown schematically in section in the figure consists of egg Nem gas-tight housing in which frusto-conical electrodes 1, 2 form a gap opposite each other, which are inserted into the ends of a tubular insulating body 4.
  • frusto-conical electrodes 1, 2 form a gap opposite each other, which are inserted into the ends of a tubular insulating body 4.
  • the ignition line 3 is connected to both electrodes 1, 2.
  • the ignition line 3 is interrupted outside the combustion chamber over the length 1, 1 being smaller than the electrode distance c.

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstrumpfförmige 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 und mit einer Elektrode verbunden ist.
  • 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 mit der einen Elektrode verbundene 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.
  • Es besteht seit langem der Wunsch, Überspannungsableiter 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.
  • 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 Nickel 63 aufgebracht. Auch Krypton hat sich zur Vorionisation bewährt.
  • 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. 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 beiden Enden mit der jeweiligen Elektrode 1, 2 elektrisch leitend verbunden ist und eine Unterbrechung vorzugsweise außerhalb des Spaltraumes aufweist, deren Länge (I) kleiner als die Spaltlänge (c) ist.
  • 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.
  • Sofern der rohrförmige Isolierkörper aus Glas besteht, ist es vorteilhaft zum Aufbringen des Zündstriches den Isolierkörper zumindest auf seiner Innenseite durch Ätzen aufzurauhen.
  • 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.
  • 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 N,s 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.
  • Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden.
  • Der in der Figur schematisch im Schnitt dargestellte Überspannungsableiter besteht aus einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpfförmig Elektroden 1, 2 einen Spalt 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 und ist mit der jeweiligen Elektrode elektrisch leitend verbunden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 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 c ist.

Claims (6)

1. Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpfförmige Elektroden (1, 2) einen Spalt bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers (4) eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Strich (3) aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge in Richtung von der einen zur anderen Elektrode erstreckt und mit einer Elektrode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, 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.
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) auf ihren aktiven Oberflächen mit einer Aktivierungsmasse versehen sind, deren Auslösekoeffizient größer ist als der Auslösekoeffizient des Materials des Zündstriches (3).
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstrich (3) aus Bleistiftgraphit besteht.
4. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Isolierkörper (4) aus Glas besteht und zumindest auf seiner Innenseite durch Ätzen aufgerauht ist.
5. Verfahren zum Herstellen eines Überspannungsableiters mit einer Unterbrechung des Zündstriches nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündstrichabstände zunächst zu klein gemacht werden und nach gasdichtem Verschließen des Ableiters durch Anlegen einer Spannung und Zündung des Ableiters auf Sollmaß abgebrannt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasatmosphäre des Ableiters beim Einschmelzen der Elektroden (1, 2) 0,1 % bis 10 % Sauerstoff hinzugefügt werden, so daß die Verbrennung des als Material für den Zündstrich (3) verwendeten Graphits beschleunigt wird.
EP82102294A 1981-04-02 1982-03-19 Gasentladungs-Überspannungsableiter Expired EP0062782B1 (de)

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