EP0062816A1 - Overvoltage arrester apparatus - Google Patents

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Publication number
EP0062816A1
EP0062816A1 EP82102593A EP82102593A EP0062816A1 EP 0062816 A1 EP0062816 A1 EP 0062816A1 EP 82102593 A EP82102593 A EP 82102593A EP 82102593 A EP82102593 A EP 82102593A EP 0062816 A1 EP0062816 A1 EP 0062816A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
electrodes
overvoltage protection
extinguishing
protection device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82102593A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Emil Lange
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Individual
Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0062816A1 publication Critical patent/EP0062816A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01T1/02—Means for extinguishing arc
    • H01T1/08—Means for extinguishing arc using flow of arc-extinguishing fluid
    • H01T1/10—Means for extinguishing arc using flow of arc-extinguishing fluid with extinguishing fluid evolved from solid material by heat of arc

Definitions

  • Surge protection devices are known for switching off overvoltages, in which the arc burns between electrodes (arcing horns) which are at a certain distance and angle from one another.
  • a metallic separator is provided between the electrodes, which is used to prevent accidental voltage flashovers and short circuits between the electrodes and to divide the arc.
  • Devices for arc extinguishing are also known, in particular electrical switches in which the electrodes or the other parts on which the arc base points burn are made of an arc extinguishing material.
  • This material has a certain electrical conductivity and, due to the heat of the arc base, emits arc-quenching gases, in particular electronegative gases, and forms arc-quenching substances.
  • This material consists of metallic and non-metallic, arc extinguishing substances. The excellent quenching effect of this material is due to the fact that the quenching process mainly takes place in the arc base.
  • the following chemical material mixtures are to be distinguished.
  • the arc-extinguishing material consists of an inorganic, higher-melting substance, such as silicon dioxide (Si0 2 ) or another substance of the same effect, for reducing the current and for extinguishing the arc.
  • the arc-quenching material consists of both substances for the generation of arc-quenching gases (in particular electronegative gases) as well as inorganic, higher-melting substances.
  • the electrodes are used to improve the mode of operation and to increase the breaking capacity of the overvoltage protection device. dressed with an electrically conductive arc extinguishing material or formed from an arc-extinguishing material so that electronegative gases SF 6 , SeFg ..) or under the influence of chemical bases (fluorine, sulfur, selenium, etc.). inert gases (CO 2 ..) are split off or arcing substances are formed by inorganic, higher melting substances, such as silicon dioxide (Si0 2 ).
  • the arc extinguishing material consists of a mixture of metallic and non-metallic substances, the electrical conductivity as well as the mode of operation being determined beforehand by the choice of the proportions of metallic and non-metallic substances. It is advantageous if the electrical conductivity and the mode of action of the arc-quenching material are different on the total length of the electrodes and the separating piece, and the electrical conductivity is lower, in particular at the flashover point between the electrodes, than at the opposite ends of the electrodes. To increase the mode of operation, the two electrodes facing each other can also be covered with arc-quenching material of different conductivity and mode of operation.
  • an arc-proof insulating compound such as aminoplasts, molecular sieves. pressed together with this insulating compound.
  • an extinguishing gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) carbon dioxide (C0 2 ) etc.
  • FIGS. 3 and 4 show an exemplary embodiment with electrodes cast into the insulating compound.
  • the overvoltage protection device consists of the insulators 1 and t, which are firmly connected by the connecting piece 3 and onto which the power connection caps 4 and 5 are glued.
  • the carriers 6, 7, which hold the electrodes (arcing horns) 8, 9, are fastened to the power connection caps 4, 5 wear.
  • a metallic separator 10 is attached to the connector 3.
  • the electrodes 8, 9 and the separating piece 10 are clad with the arc-quenching material 11, 12, 13 in a mechanically and electrically conductive manner.
  • the electrodes 8, 9 and the separator 10 consist of the arc-extinguishing material, which consists of metallic substances, such as silver, nickel, iron, etc., and non-metallic substances, which consists of fluorine, sulfur, selenium ... containing chemical compounds.
  • the overvoltage protection device works as follows.
  • the arc burns at the narrowest point between the electrodes 8, 9 and the separating piece 10.
  • the arc base deletes the quenching gases from the arc-extinguishing material 11, 12, 13 or, if the mixture contains an inorganic, higher melting point Substance such as silicon dioxide (Si0 2 ) is contained, so the arc can be extinguished under certain circumstances. If not extinguished, the arc extends and runs up through the arc base points on the arc-extinguishing material 11, 12, 13 of the electrodes 8, 9 and the separator 10, the speed being increased by the pressure generation and the quenching gases over the entire length of the electrodes . of the separator are split off. The arc is then easily extinguished by the extinguishing process taking place in the arc base and the length of the arc.
  • FIG. 1 The total length of the electrodes (arcing horns) 20, 21 and the separating piece 22 is divided into sections A, B, C for the clothing with the arc-quenching material.
  • a mixture 23 with a very low electrical conductivity is arranged, e.g. 15% metallic and 85% non-metallic, arc extinguishing substances.
  • section B there is a mixture 24 with a medium electrical conductivity, e.g. 25% metallic and 75% non-metallic, arc extinguishing substances.
  • a medium electrical conductivity e.g. 25% metallic and 75% non-metallic, arc extinguishing substances.
  • a mixture 25 acts with a very high electrical conductivity, e.g. 45% metallic and 65% non-metallic, arc extinguishing substances.
  • the mixture 23 produces a very large extinguishing gas which already extinguishes the arc with a short length burning arc allows. If not extinguished, on the other hand, the arc base points are driven to the mixtures 24 and 25 in sections B and C with greater electrical conductivity, where the arc process is extinguished by the extinguishing process taking place in the arc base points and the arc length.
  • an arcing horn can be replaced by a pin electrode formed from an arc-extinguishing material, which is opposite the other arcing horn in such a way that the arc base burning there is driven to the tip of this arcing horn.
  • the high breaking capacity of the overvoltage protection device described in the invention makes it necessary, on the one hand, to guide both the arc base points and the hot gases of the arc column during the quenching process in such a way that the arc base points cannot leave the arc-quenching electrodes and the hot gases surrounding the arc core only are located in a specific area between the electrodes. On the other hand, it is necessary that there is a very good electrical connection between the electrodes and the power supply line.
  • the arc-quenching electrodes are cast together with an arc-proof insulating compound. pressed together.
  • the overvoltage protection device consists of the insulators 30 and 31, which are firmly connected by the connecting piece 32 and onto which the power connection caps 33 and 34 are cemented.
  • the carriers 35 and 36 which carry the arc-quenching electrodes 37 and 38, are fastened to the power connection caps 33, 34.
  • These electrodes 37, 38 consist of mixtures of metallic and non-metallic, arc-extinguishing substances and, together with the plates 39 and 40, which serve as the electrical feed line, form a mechanically solid body with a very good electrical conductivity between the plates 39, 40 and the electrodes 37, 38 .
  • the connection bolts 41, 42 are fastened in the plates 39, 40, through which the current is supplied by means of the supports 35, 36 and the displaceably arranged support pieces 43, 44.
  • the two solid bodies are cast or insulated into the arc-proof insulating compound 45 and 46 . pressed together with the entire electrode.
  • the insulating compound 45, 46 In order to also use the insulating compound 45, 46 for the extinguishing process, it consists of substances that emit extinguishing gases due to the heat from the arc - both from the nearby arc base and from the hot gases from the arc column.
  • the insulating compound 45, 46 can be made, for example, of uncharged
  • an extinguishing gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ), carbon dioxide (C0 2 ) etc.
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • C0 2 carbon dioxide
  • aminoplastics which are mixed with certain chemical substances, in order to then release favorable extinguishing gases for the extinguishing process by the heat of the arc.
  • a metallic separator 13, 22 is provided between the electrodes 11, 12 and 25, 26, as can be seen from FIGS. 1 and 2.
  • the sheathing of the electrodes 37, 38 by the insulating compound 45, 46 makes it possible to dispense with the arrangement of the separators 13, 22; by extending the insulating compound 48.49 over the tips of the electrodes 37.38.
  • the electrode shape 37, 38 shown in FIGS. 3 and 4 can be made very narrow and (or) longer, corresponding to the current and voltage conditions. It is also advantageous to increase the insulating compound 45, 46 via the electrodes 37, 38 so that they are embedded openly by the insulating compound.
  • the arc base points burn at the narrowest point, the opposing electrodes 37, 38, and the arcing of the chemical compounds in the electrodes 37, 38 releases electronegative, inert or other, cheap extinguishing gases while increasing the pressure.
  • These quenching gases act through the arc base directly on the arc core (plasma phase) and thus on the movement, which begins in the arc base, of the electrons used to transport the current.
  • These split-off quenching gases also act indirectly on the arc column (gas phase).
  • the arc base points migrate to the tips of the electrodes 37, 38, where the arc extinguishing takes place, supported by the elongated arc.
  • the electrodes 37, 38 can be made of different arc-quenching substances, respectively, in terms of their overall length, both in terms of their mode of action and in terms of their electrical conductivity. Mixtures exist. - In order to support the quenching process in the arc base by means of an effective pressure extinguishing agent flow, substances are used for the chemical compounds in the electrodes 37, 38, which not only emit electronegative gases etc., but also generate a large increase in pressure. This is achieved, for example, by an electrode which consists only of a mixture of metallic substances and molecular sieves; the other electrode, on the other hand, consists of substances that emit metallic and electronic gases. With these opposing electrodes, the quenching process at the arc base is supported by a very effective flow of pressure extinguishing agent onto the arc column.

Landscapes

  • Insulators (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Overvoltage arrester apparatus, consisting of electrodes (39, 40) at an angle with respect to one another (arc horns) which are clad from or with an arc-extinguishing material (37, 38) which releases extinguishing gases, by means of the heat of the arc, particularly electronegative gases for the extinguishing process, and the electrodes are cast or pressed into an insulating mass (45, 46) which releases additional extinguishing gases for the extinguishing process. <IMAGE>

Description

Zum Abschalten von Ueberspannungen sind überspannungsschutzgeräte bekannt, bei denen der Lichtbogen zwischen Elektroden (Lichtbogenhörnern) brennt, die sich in einem bestimmten Abstand und Winkel gegenüber stehen. Zwischen den Elektroden ist ein metallisches Trennstück vorgesehen, welches zur Verhütung von unbeabsichtigten Spannungsüberschlägen und Kurzschlüssen zwischen den Elektroden und zur Aufteilung des Lichtbogens dient.Surge protection devices are known for switching off overvoltages, in which the arc burns between electrodes (arcing horns) which are at a certain distance and angle from one another. A metallic separator is provided between the electrodes, which is used to prevent accidental voltage flashovers and short circuits between the electrodes and to divide the arc.

Diese bekannten Ueberspannungsschutzgeräte sind in ihrer Wirkungsweise und Abschaltvermögen sehr begrenzt, so dass besondere automatisch wirkende Anordnungen notwendig sind, durch die der Lichtbogen durch einen Schalter gelöscht wird.These known overvoltage protection devices are very limited in their mode of operation and breaking capacity, so that special automatically acting arrangements are necessary by means of which the arc is extinguished by a switch.

Um die Wirkungsweise zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, auf die Elektroden ( Lichtbogenhörner ) Lösch- _ kammern mit verdampfungsfähigen Material und Widerstandsplatten anzuordnen und durch das ausströmende Löschgas soll der Lichtbogen gelöscht werden. Ferner sind Elektroden aus Metallen von verschiedenen Widerstandswerten und guter und schlechter elektrischer Leitfähigkeit (Kupfer-Kohle) bekannt, und um den Lichtbogen einen hohen elektrischen Widerstand vorzuschalten, sind die Elektroden mit dem Wasserstoff-Sauerstoff Produkte Rerix überzogen.In order to increase the mode of operation, it has been proposed to arrange quenching chambers with evaporable material and resistance plates on the electrodes (arcing horns) and the arc to be extinguished by the extinguishing gas flowing out. Furthermore, electrodes made of metals of various resistance values and good and poor electrical conductivity (copper-carbon) are known, and in order to provide a high electrical resistance upstream of the arc, the electrodes are coated with the hydrogen-oxygen products Rerix.

Alle diese Anordnungen sind nicht geeignet, die notwendige Wirkungsweise herbeizuführen.All of these arrangements are not suitable for bringing about the necessary mode of operation.

Es sind ferner Vorrichtungen zur Lichtbogenlöschung bekannt, insbesondere elektrische Schalter, bei welchen die Elektroden oder die sonstigen Teile, an welchen die Lichtbogenfusspunkte brennen, aus einem lichtbogenlöschenden Material bestehen. Dieses Material hat eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit und gibt, durch die Wärme der Lichtbogenfusspunkte, lichtbogenlöschende Gase ab, insbesondere elektronegative Gase und bildet lichtbogenlöschende Substanzen. Dieses Material besteht aus metallischen und nichtmetallischen, lichtbogenlöschenden Stoffe. Die vorzügliche Löschwirkung dieses Materiales ist dadurch bedingt und begründet, dass der Löschvorgang hauptsächlich in den Lichtbogenfusspunkten erfolgt. Folgende chemische Materialmischungen sind zu unterscheiden.Devices for arc extinguishing are also known, in particular electrical switches in which the electrodes or the other parts on which the arc base points burn are made of an arc extinguishing material. This material has a certain electrical conductivity and, due to the heat of the arc base, emits arc-quenching gases, in particular electronegative gases, and forms arc-quenching substances. This material consists of metallic and non-metallic, arc extinguishing substances. The excellent quenching effect of this material is due to the fact that the quenching process mainly takes place in the arc base. The following chemical material mixtures are to be distinguished.

Durch die Benutzung und Zusammenstellung von bestimmten Stoffen, wie z.B. Mit Löschgas (SF6, CO2...) gefüllte Einschlussverbindungen (Clathrate) oder chemische Verbindungen, die zur Abgabe von elektronegativen Gasen dienen, wird einerseits erreicht, dass der Transport des Stromes durch die Elektronen in den Lichtbogenfusspunkten unterbrochen wird und anderseits Druckwellen erzeugt werden, die zur Entionisierung der Lichtbogenstrecke führen.Through the use and combination of certain substances, such as inclusion compounds (clathrates) filled with extinguishing gas (SF 6 , CO 2 ...) or chemical compounds that are used to release electronegative gases, on the one hand it is achieved that the transport of the electricity through the electrons are interrupted at the arc base and on the other hand pressure waves are generated which lead to deionization of the arc path.

Das lichtbogenlöschende Material besteht zur Herabsetzung des Stromes und zur Lichtbogenlöschung aus einem anorganisch, höherschmelzenden Stoff, wie z.B. Siliziumdioxyd (Si02) oder einem anderen, gleichartig wirkenden Stoff.The arc-extinguishing material consists of an inorganic, higher-melting substance, such as silicon dioxide (Si0 2 ) or another substance of the same effect, for reducing the current and for extinguishing the arc.

Das lichtbogenlöschende Material besteht sowohl aus Stoffen zur Erzeugung von lichtbogenlöschenden Gasen (insbesondere elektronegative Gase) als auch aus anorganischen, höherschmelzenden Stoffen.The arc-quenching material consists of both substances for the generation of arc-quenching gases (in particular electronegative gases) as well as inorganic, higher-melting substances.

Erfindungsgemäss werden zur Verbesserung der Wirkungsweise und zur Erhöhung des Abschaltvermögens des Ueber- spannungssc9utzgerätes die Elektroden (Lichtbogenhörner) mit einem elektrisch leiterden lichtbogenlöschenden Material bekleidet bezw. aus einem lichtbogenlöschenden Material geformt, so dass durch die Lichtbogenfusspunkte und unter dem Einfluss von chemischen Verbindungen (Fluor, Schwefel, Selen usw.) elektronegative Gase SF6, SeFg..) bezw. reaktionsträge Gase (CO2..) abgespaltet werden bezw. durch anorganisch, höherschmelz zende Stoffe, wie z.B. Siliziumdioxid (Si02) licht- bogende Substanzen gebildet werden. Zu diesem Zweck besteht das lichtbogenlöschende Material aus einer Mischung von metallischen und nichtmetallischenStoffen, wobei durch die Wahl der Mengenanteile von metallischen und nichtmetallischen Stoffen, sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die Wirkungsweise von vornherein bestimmt wird. Es ist von Vorteil, wenn auf die Gesamt- - länge der Elektroden und des Trennstückes die elektrische Leitfähigkeit und die Wirkungsweise des lichtbogenlöschenden Materiales verschieden ist und besonders an der Ueberschlagstelle zwischen den Elektroden die elektrische Leitfähigkeit kleiner ist als an den entgegengesetzten Enden der Elektroden. Zur Steigerung der Wirkungsweise kann man auch die zwei sich gegenüber stehenden Elektroden mit Lichtbogenlöschenden Material verschiedener Leitfähigkeit und Wirkungsweise bekleiden. Zur Steuerung der Lichtbogenfusspunkte auf den Elektroden sind dieselben in eine lichtbogenfeste Isoliermasse, wie z.B. Aminoplaste, Molekularsiebe .. eingegossen bezw. mit dieser Isoliermasse zusammen gepresst. Zur Unterstützung des Löschvorganges, kann man die Molekularsiebe mit einem Löschgas, wie z.B. Scnefelhexafluorid (SF6) Kohlendioxid (C02) usw. aufladen und die Aminoplaste mit chemischen Stoffen mischen, um ein bestimmtes Löschgas durch die Lichtbogenwärme abzuspalten. Um unbeabsichtigte Kurzschlüsse an den Spitzen der Elektroden zu verhindern, ist die Isoliermasse weit über die Spitzen der Elektroden verlängert.According to the invention, the electrodes (arcing horns) are used to improve the mode of operation and to increase the breaking capacity of the overvoltage protection device. dressed with an electrically conductive arc extinguishing material or formed from an arc-extinguishing material so that electronegative gases SF 6 , SeFg ..) or under the influence of chemical bases (fluorine, sulfur, selenium, etc.). inert gases (CO 2 ..) are split off or arcing substances are formed by inorganic, higher melting substances, such as silicon dioxide (Si0 2 ). For this purpose, the arc extinguishing material consists of a mixture of metallic and non-metallic substances, the electrical conductivity as well as the mode of operation being determined beforehand by the choice of the proportions of metallic and non-metallic substances. It is advantageous if the electrical conductivity and the mode of action of the arc-quenching material are different on the total length of the electrodes and the separating piece, and the electrical conductivity is lower, in particular at the flashover point between the electrodes, than at the opposite ends of the electrodes. To increase the mode of operation, the two electrodes facing each other can also be covered with arc-quenching material of different conductivity and mode of operation. To control the arc base points on the electrodes, the same are poured into an arc-proof insulating compound, such as aminoplasts, molecular sieves. pressed together with this insulating compound. To support the extinguishing process, you can charge the molecular sieves with an extinguishing gas, such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) carbon dioxide (C0 2 ) etc., and mix the aminoplasts with chemical substances in order to split off a specific extinguishing gas by the heat of the arc. To prevent accidental short-circuits at the tips of the electrodes, the insulating compound is extended far beyond the tips of the electrodes.

In der Zeichnung, Figur 1 und 2 ist ein Ausführungdbeispiel in prinzipieller Weise dargestellt. Figur 3 und 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit in der Isoliermasse eingegossenen Elektroden.In the drawing, Figures 1 and 2, an exemplary embodiment is shown in principle. FIGS. 3 and 4 show an exemplary embodiment with electrodes cast into the insulating compound.

Das Ueberspannungsschutzgerät besteht aus den Isolatoren 1 und t, welche durch das Verbindungsstück3fest verbunden sind und auf welche die Stromanschlusskappen 4 und 5 aufgekittet sind.An den Stromanschlusskappen 4,5 sind die Träger 6,7 befestigt, welche die Elektroden (Lichtbogenhörner) 8,9 tragen. Ein metallisches Trennstück 10 ist auf dem Verbindungsstück 3 befestigt.The overvoltage protection device consists of the insulators 1 and t, which are firmly connected by the connecting piece 3 and onto which the power connection caps 4 and 5 are glued. The carriers 6, 7, which hold the electrodes (arcing horns) 8, 9, are fastened to the power connection caps 4, 5 wear. A metallic separator 10 is attached to the connector 3.

Erfindungsgemäss sind die Elektroden 8,9 und das Trennstück 10 mit dem lichtbogenlöschenden Material 11,12,13 mechanisch und elektrisch leitend bekleidet, bezw.According to the invention, the electrodes 8, 9 and the separating piece 10 are clad with the arc-quenching material 11, 12, 13 in a mechanically and electrically conductive manner.

die Elektroden 8,9 und das Trennstück 10 bestehen aus dem lichtbogenlöschenden Material, welches aus metallischen Stoffen, wie Silber, Nickel, Eisen usw. und nichtmetallischen Stoffen, die aus Fluor, Schwefel, Selen ... enthaltenden chemischen Verbindungen besteht.the electrodes 8, 9 and the separator 10 consist of the arc-extinguishing material, which consists of metallic substances, such as silver, nickel, iron, etc., and non-metallic substances, which consists of fluorine, sulfur, selenium ... containing chemical compounds.

Die Wirkungsweise des Ueberspannungsschutzgerätes isst wie folgt.The overvoltage protection device works as follows.

Bei einem Ueberschlag der Spannung brennt der Lichtbogen an der engsten Stelle zwischen den Elektroden 8,9 und dem Trennstück 10. Durch die Lichtbogenfusspunkte werden die Löschgase von dem lichtbogenlöschenden Material 11,12,13 abgespaltet bezw., wenn in der Mischung ein anorganisch, höherschmelzender Stoff, wie z.B. Siliziumdioxid (Si02) enthalten ist, so kann schon unter gewissen Umständen eine Löschung des Lichtbogens erfolgen. Bei Nichtlöschung verlängert sich der Lichtbogen und läuft durch die Lichtbogenfusspunkte auf dem lichtbogenlöschenden Material 11,12,13 der Elektroden 8,9 und dem Trennstück 10 nach oben, wobei durch die Druckerzeugung die Geschwindigkeit erhöht wird und die Löschgase auf die gesamte Länge der Elektroden bezw. des Trennstückes abgespaltet werden. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt dann leicht durch den sich in den Lichtbogenfusspunkten abspielenden Löschvorgang und die Länge des Lichtbogens.In the event of a voltage flashover, the arc burns at the narrowest point between the electrodes 8, 9 and the separating piece 10. The arc base deletes the quenching gases from the arc-extinguishing material 11, 12, 13 or, if the mixture contains an inorganic, higher melting point Substance such as silicon dioxide (Si0 2 ) is contained, so the arc can be extinguished under certain circumstances. If not extinguished, the arc extends and runs up through the arc base points on the arc-extinguishing material 11, 12, 13 of the electrodes 8, 9 and the separator 10, the speed being increased by the pressure generation and the quenching gases over the entire length of the electrodes . of the separator are split off. The arc is then easily extinguished by the extinguishing process taking place in the arc base and the length of the arc.

Um den Löschvorgang und die Lichtbogenbewegung auf den Elektroden und dem Trennstück noch wirksamer zu gestalten, ist es vob Vorteil, diese Teile mit einem unterschiedlichen Material zu bekleiden bezw. die aus diesem Material bestehenden Elektroden aus unterschiedlichen lichtbogenlöschenden Mischungen herzustellen.In order to make the extinguishing process and the arc movement on the electrodes and the separator even more effective, it is vob advantage to cover these parts with a different material. to manufacture the electrodes made of this material from different arc-extinguishing mixtures.

In der Figur 2 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Gesamtlänge der Elektroden (Lichtbogenhörner) 20,21 und des Trennstückes 22 ist für die Bekleidung mit dem lichtbogenlöschenden Material in die Abschnitte A,B,C aufgeteilt.Such an arrangement is shown in FIG. The total length of the electrodes (arcing horns) 20, 21 and the separating piece 22 is divided into sections A, B, C for the clothing with the arc-quenching material.

In dem AbschnittA4, in welchem der Spannungsüberschlag erfolgt, ist eine Mischung 23 mit einer sehr kleinen elektrischen Leitfähigkeit angeordnet, wie z.B. 15% metallische und 85% nichtmetallische, lichtbogenlöschende Stoffe.In the section A4 in which the voltage flashover occurs, a mixture 23 with a very low electrical conductivity is arranged, e.g. 15% metallic and 85% non-metallic, arc extinguishing substances.

In dem Abschnitt B befindet sich eine Mischung 24 mit einer mittleren elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. 25% metallische und 75% nichtmetallische, lichtbogenlöschende Stoffe.In section B there is a mixture 24 with a medium electrical conductivity, e.g. 25% metallic and 75% non-metallic, arc extinguishing substances.

In dem Abschnitt C wirkt eine Mischung 25 mit einer sehr grossen elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. 45% metallische und 65% nichtmetallische, lichtbogenlöschende Stoffe.In section C, a mixture 25 acts with a very high electrical conductivity, e.g. 45% metallic and 65% non-metallic, arc extinguishing substances.

Durch die Bekleidung der Elektroden 20,21 und des Trennstückes 22 mit den unterschiedlichen Mischungen 23,24,25 wird erreicht, dass einerseits unter bestimmten Verhältnissen im Abschnitt A durch die Mischung 23 eine sehr grosse Löschgaserzeugung erfolgt, die schon eine Lichtbogenlöschung des mit kleiner Länge brennenden Lichtbogens ermöglicht. Bei Nichtlöschung werden anderseits die Lichtbogenfusspunkte auf die in den Abschnitten B und C befindlichen Mischungen 24 und 25 mit grösserer elektrischer Leitfähigkeit getrieben, wo durch den sich in den Lichtbogenfusspunkten abspielenden Löschvorgang und die Lichtbogenlänge der Lichtbogen erlöscht.By covering the electrodes 20, 21 and the separating piece 22 with the different mixtures 23, 24, 25, it is achieved that on the one hand, under certain conditions in section A, the mixture 23 produces a very large extinguishing gas which already extinguishes the arc with a short length burning arc allows. If not extinguished, on the other hand, the arc base points are driven to the mixtures 24 and 25 in sections B and C with greater electrical conductivity, where the arc process is extinguished by the extinguishing process taking place in the arc base points and the arc length.

Es ist von Vorteil, die sich, durch die Elektroden 20 und 21 gegenüber stehenden Mischungen mit gleicher elektrischer Leitfähigkeit durch Mischungen mit kleineee Leitfähigkeit zu ersetzen. Es kann z. B. eine Mischung mit einer sehr grossen elektrischen Leitfähigkeit einer solchen mit sehr kleinen Leitfähigkeit gegenüber stehen. In diesem Falle ist die Löschgasabspaltung von der Elektrode grösserer elektrischer Leitfähigkeit geringer als die, der anderen Elektrode; die Druckerzeuè gung dagegen ist grösser, so dass eine Druckströmung in Richtung Elektrode mit kleiner elektrischer Leitfähigkeit und grosser Löschgasabspaltung erfolgt. Durch eine solche Anordnung wird im Abschnitt A eine Lichtbogenlöschung erfolgen.It is advantageous to replace the opposite mixtures with the same electrical conductivity by the electrodes 20 and 21 with mixtures with a small conductivity. It can e.g. B. a mixture with a very large electrical conductivity compared to one with a very low conductivity. In this case, the quenching gas is released from the electrode with greater electrical conductivity than that of the other electrode; the pressure generation, on the other hand, is larger, so that there is a pressure flow towards the electrode with low electrical conductivity and a large release of extinguishing gas. Such an arrangement will result in arc quenching in section A.

Ohne an der Erfindung etwas zu ändern, kann man ein Lichtbogenhorn durch eine, aus lichtbogenlöschenden Material geformte Stiftelektrode ersetzen, die dem anderen Lichtbogenhorn so gegenüber steht, dass der dort brennende Lichtbogenfusspunkt auf die Spitze dieses Lichtbogenhornes getrieben wird.Without changing anything in the invention, an arcing horn can be replaced by a pin electrode formed from an arc-extinguishing material, which is opposite the other arcing horn in such a way that the arc base burning there is driven to the tip of this arcing horn.

Man kann auch, ohne an der Erfindung etwas zu ändern, die beschriebenen Anordnungen für elektrische Schalter, Sicherungen, Trennschalter, Blitzschutzgeräte usw. benutzen.You can also use the described arrangements for electrical switches, fuses, disconnectors, lightning protection devices, etc., without changing the invention.

Durch das hohe Abschaltvermögen des in der Erfindung beschriebenen Ueberspannungsschutzgerates ist es einerseits notwendig, sowohl die Lichtbogenfusspunkte als auch die heissen Gase der Lichtbogensäule während des Löschvorganges so zu führen, dass die Lichtbogenfusspunkte die lichtbogenlöschenden Elektroden nicht verlassen können und die den Lichtbogenkern umgebenden heissen Gase sich nur in einem bestimmten Bereich zwischen den Elektroden befinden. Anderseits ist es notwendig, dass eine sehr gute elektrische Verbindung zwischen den Elektroden und der Stromzuleitung besteht.The high breaking capacity of the overvoltage protection device described in the invention makes it necessary, on the one hand, to guide both the arc base points and the hot gases of the arc column during the quenching process in such a way that the arc base points cannot leave the arc-quenching electrodes and the hot gases surrounding the arc core only are located in a specific area between the electrodes. On the other hand, it is necessary that there is a very good electrical connection between the electrodes and the power supply line.

Um dies zu erreichen, werden erfindungsgemäss die lichtbogenlöschenden Elektroden mit einer lichtbogenfesten Isoliermasse.zusammen gegossen bezw. zusammen gepresst.To achieve this, according to the invention, the arc-quenching electrodes are cast together with an arc-proof insulating compound. pressed together.

In der Zeichnung , Figur 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.In the drawing, Figures 3 and 4, an embodiment is shown.

Das Ueberspannungsschutzgerät besteht aus den Isolatoren 30 und 31, welche durch das Verbindungsstück 32 fest verbunden sind und auf welche die Stromanschlusskappen 33 und 34 aufgekittet sind. An den Stromanschlusskappen 33,34 sind die Träger 35 und 36 befestigt, welche die lichtbogenlöschenden Elektroden 37 und 38 tragen. Diese Elektroden 37,38 bestehen aus Mischungen von metallischen und nichtmetallischen, lichtbogenlöschenden Stoffen und bilden mit den, als elektrische Zuleitung dienenden Platten 39 und 40 einen mechanisch festen Körper mit einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Platten 39,40 und den Elektroden 37,38. In den Platten 39,40 sind die Anschlussbolzen 41,42 befestigt, durch die der Strom mittels der Träger 35,36 und der verschiebbar angeordneten Trägerstücke 43,44 zugeführt wird.The overvoltage protection device consists of the insulators 30 and 31, which are firmly connected by the connecting piece 32 and onto which the power connection caps 33 and 34 are cemented. The carriers 35 and 36, which carry the arc-quenching electrodes 37 and 38, are fastened to the power connection caps 33, 34. These electrodes 37, 38 consist of mixtures of metallic and non-metallic, arc-extinguishing substances and, together with the plates 39 and 40, which serve as the electrical feed line, form a mechanically solid body with a very good electrical conductivity between the plates 39, 40 and the electrodes 37, 38 . The connection bolts 41, 42 are fastened in the plates 39, 40, through which the current is supplied by means of the supports 35, 36 and the displaceably arranged support pieces 43, 44.

Um einerseits die Lichtbogenfusspunkte zu zwingen nur auf den lichtbogenlöschenden Elektroden 37,38 zu brennen und anderseits die Festigkeit der Gesamtelektrode 37,39,41 und 38,40,42 zu stärken, sind die zwei festen Körper in die lichtbogenfeste Isoliermasse 45 und 46 eingegossen bezw. mit der Gesamtelektrode zusammen gepresst.In order to force the arc base points to burn only on the arc extinguishing electrodes 37, 38 on the one hand and to strengthen the strength of the entire electrode 37, 39, 41 and 38, 40, 42 on the other hand, the two solid bodies are cast or insulated into the arc-proof insulating compound 45 and 46 . pressed together with the entire electrode.

Um die Isoliermasse 45, 46 auch für den Löschvorgang auszunutzen, besteht diese aus Stoffen, die durch die Lichtbogenwärme - sowohl durch den in der Nähe brennenden Lichtbogenfusspunkt als auch durch die heissen Gase der Lichtbogensäule - Löschgase abgeben.In order to also use the insulating compound 45, 46 for the extinguishing process, it consists of substances that emit extinguishing gases due to the heat from the arc - both from the nearby arc base and from the hot gases from the arc column.

Die Isoliermasse 45,46 kann z.B. aus ungeladenenThe insulating compound 45, 46 can be made, for example, of uncharged

oder mit einem Löschgas, wie Schwefel Hexafluorid (SF6), Kohlendioxid (C02) usw. geladenen Molekularsieben bestehen. Ferner kann man auch Aminoplaste mit Vorteil verwenden, die mit bestimmten chemischen Stoffen gemischt ist, um dann für den Löschvorgang durch die Lichtbogenwärme günstige Löschgase abzuspalten.or molecular sieves loaded with an extinguishing gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ), carbon dioxide (C0 2 ) etc. Furthermore, it is also possible to use aminoplastics which are mixed with certain chemical substances, in order to then release favorable extinguishing gases for the extinguishing process by the heat of the arc.

Um das Ueherspannungsschutzgerät vor unbeabsichttigten Kurzschlüssen an den Spitzen der Elektroden zu schützen, ist, wie aus der Figur 1 und 2 zu ersehen ist, ein metallisches Trennstück 13,22 zwischen den Elektroden 11,12 und 25,26 vorgesehen.In order to protect the overvoltage protection device against unintentional short circuits at the tips of the electrodes, a metallic separator 13, 22 is provided between the electrodes 11, 12 and 25, 26, as can be seen from FIGS. 1 and 2.

Durch die Ummantelung der Elektroden 37,38 durch die Isoliermasse 45,46 kann auf die Anordnung der Trennstücke 13,22 verzichtet werden; indem die Isoliermasse 48,49 über den Spitzen der Elektroden 37,38 verlängert wird.The sheathing of the electrodes 37, 38 by the insulating compound 45, 46 makes it possible to dispense with the arrangement of the separators 13, 22; by extending the insulating compound 48.49 over the tips of the electrodes 37.38.

Um eine gute Führung der Lichtbogenfusspunkte auf den Elektroden 37,38 zu erhalten, kann die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Elektrodenform 37,38 - den Strom-und Spannungsverhältnissen entsprechend - sehr schmal und (oder) länger ausgeführt werden. Es ist auch von Vorteil die Isoliermasse 45,46 über die Elektroden 37,38 zu erhöhen, so dass dieselben offen eingebettet sind von der Isoliermasse.In order to obtain good guidance of the arc base points on the electrodes 37, 38, the electrode shape 37, 38 shown in FIGS. 3 and 4 can be made very narrow and (or) longer, corresponding to the current and voltage conditions. It is also advantageous to increase the insulating compound 45, 46 via the electrodes 37, 38 so that they are embedded openly by the insulating compound.

Die Wirkungsweise der Lichtbogenlöschung des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 3 und 4 ist folgendermassen.The operation of the arc quenching of the embodiment according to Figures 3 and 4 is as follows.

Bei einem Spannungsüberschlag brennen die Lichtbogenfusspunkte an der engsten Stelle, der sich gegenüber stehenden Elektroden 37,38 und es werden durch die Lichtbogenxärme von den, in den Elektroden 37,38 befindlichen chemischen Verbindungen elektronegative, reaktionsträge oder sonstige, günstige Löschgase unter Drucksteigerung frei gegeben. Diese Löschgase wirken durch die Lichtbogenfusspunkte direkt auf den Lichtbogenkern (Plasmaphase) und somit auf die, in den Lichtbogenfusspunkten beginnende Bewegung, der den Transport des Stromes dienenden Elektronen. Indirekt wirken diese abgespalteten Löschgase auch auf die Lichtbogensäule (Gasphase). Zusätzlich wird diese indirekte Löschwirkung noch durch die, die Elektroden

Figure imgb0001
gebende Isoliermasse 45,46 und 48,49 verstärkt, da durch den, in der Nähe der Isoliermasse 45,46 brennenden Lichtbogenfusspunkt und die, den Lichtbogenkern umgebenden heissen Gase eine Abspaltung von der Isoliermasse 45,46 und 48,49 erfolgt.In the event of a voltage flashover, the arc base points burn at the narrowest point, the opposing electrodes 37, 38, and the arcing of the chemical compounds in the electrodes 37, 38 releases electronegative, inert or other, cheap extinguishing gases while increasing the pressure. These quenching gases act through the arc base directly on the arc core (plasma phase) and thus on the movement, which begins in the arc base, of the electrons used to transport the current. These split-off quenching gases also act indirectly on the arc column (gas phase). In addition, this becomes indirect Extinguishing effect by the electrodes
Figure imgb0001
Giving insulating compound 45.46 and 48.49 reinforced, because the arcing base, which is burning in the vicinity of the insulating compound 45.46, and the hot gases surrounding the arc core cause separation from the insulating compound 45.46 and 48.49.

Bei Nichtlöschung des Lichtbogens an der engsten Stelle der sich gegenüber stehenden Elektroden 37,38" wandern die Lichtbogenfusspunkte auf die Spitzen der Elektroden 37,38, wo die Lichtbogenlöschung, unterstützt durch den lang gezogenen Lichtbogen, erfolgt.If the arc is not extinguished at the narrowest point of the opposing electrodes 37, 38 ", the arc base points migrate to the tips of the electrodes 37, 38, where the arc extinguishing takes place, supported by the elongated arc.

Die Elektroden 37,38 können auf ihre Gesamtlänge sowohl in der Wirkungsweise als auch in der elektrischen Leitfähigkeit aus unterschiedlichen lichtbogenlöschenden Stoffen, bezw. Mischungen bestehen. - Um den Löschvorgang in den Lichtbogenfusspunkten durch eine wirksame Drucklöschmittelströmung zu unterstützen werden Stoffe für die chemischen Verbindungen in den Elektroden 37,38 benutzt, die nicht nur allein elektronegative Gase usw. abgeben, sondern auch eine grosse Drucksteigerung erzeugen. Beispielsweise erreicht man dies durch eine Elektrode, welche nur aus einer Mischung von metallischen Stoffen und Molekularsieben besteht; die andere Elektrode dagegen aus metallischen und elektronagative Gase abgebenden Stoffen. Bei diesen sich gegenüber stehenden Elektroden wird der Löschvorgang in den Lichtbogenfusspunkten durch eine sehr wirksame Drucklöschmittelströmung auf die Lichtbogensäule unterstützt.The electrodes 37, 38 can be made of different arc-quenching substances, respectively, in terms of their overall length, both in terms of their mode of action and in terms of their electrical conductivity. Mixtures exist. - In order to support the quenching process in the arc base by means of an effective pressure extinguishing agent flow, substances are used for the chemical compounds in the electrodes 37, 38, which not only emit electronegative gases etc., but also generate a large increase in pressure. This is achieved, for example, by an electrode which consists only of a mixture of metallic substances and molecular sieves; the other electrode, on the other hand, consists of substances that emit metallic and electronic gases. With these opposing electrodes, the quenching process at the arc base is supported by a very effective flow of pressure extinguishing agent onto the arc column.

Claims (9)

1. Ueberspannungsschutzgerät, bei welchem die Lichtbogenfusspunkte auf zwei sich winkelig gegenüber stehenden Elektroden (8,9 und 20,21) (Lichtbogenhörner) und einem, zwischen diesen angeordneten Trennstück (10,22) brennen, Badurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Elektrode als auch beide Elektroden (8,9 und 20,21) und das Trennstück (10,22) mit einem elektrisch leitenden lichtbogenlöschen-Material (11,12,13 und 23,24,25) bekleidet bezw. aus einem lichtbogenlöschenden Material geformt sind und das durch die Lichtbogenfusspunkte, unter dem Einfluss chemischer Verbindungen (Schwefel, Fluor, Selen usw.) elektronegative Gase bezw. reaktionsträge Gase abgespaltet werden bezw. durch anorganisch, höherschmelzende Stoffe' lichtbogenlöschende Substanzen-gebildet werden.1. Overvoltage protection device, in which the arc base points burn on two angularly opposed electrodes (8, 9 and 20, 21) (arcing horns) and a separator (10, 22) arranged between them, Badurch characterized in that both an electrode and both electrodes (8,9 and 20,21) and the separator (10,22) are covered with an electrically conductive arc extinguishing material (11,12,13 and 23,24,25). are formed from an arc extinguishing material and the electronegative gases through the arc base, under the influence of chemical compounds (sulfur, fluorine, selenium, etc.). inert gases are split off or are formed by inorganic, higher melting substances' arc-quenching substances. 2. Ueberspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das,s durch die lichtbogenlöschenden Elektroden (11,12,13 und 23,24,25) aus metallischen und nichtmetallischen, lichtbogenlöschenden Stoffen bestehen und das durch Wahl der Mengenanteile dieser Mischungen sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die Wirkungsweise bestimmt wird.2. Overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that s by the arc-quenching electrodes (11, 12, 13 and 23, 24, 25) consist of metallic and non-metallic, arc-quenching substances and that the electrical conductivity is selected by the proportions of these mixtures as well as the mode of action is determined. 3.Ueberspannungsschutzgerät nach Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gesamtlänge der einen bezw. der zwei lichtbogenlöschenden Elektroden (11,12) und des Trennstückes (13) die elektrische Leitfähigkeit verschieden ist.3. Overvoltage protection device according to claims 1-2, characterized in that on the total length of one. of the two arc extinguishing electrodes (11, 12) and the separator (13) the electrical conductivity is different. 4. Ueberspannungsschutzgerät nach ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Spannungsüberschlagstelle zwischen den Elektroden die elektrische Leitfähigkeit kleiner ist als an den entgegengesetzten Enden der Elektroden.4. Overvoltage protection device according to claims 1 to 3, characterized in that the electrical conductivity at the voltage flashover point between the electrodes is smaller than at the opposite ends of the electrodes. 5. Ueberspannungsschutzgerät nach Ansprüchen 1
Figure imgb0002
, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gesamtlänge der Elektroden zwei oder mehrere unterschiedliche Mischungen (23,24,25) von metallischen und nichtmetallischen lichtbogenlöschenden Stoffen angeordnet sind.5. Overvoltage protection device according to claims 1
Figure imgb0002
, characterized in that two or more different mixtures (23, 24, 25) of metallic and non-metallic arc-extinguishing substances are arranged on the total length of the electrodes. 6. Ueberspannungsschutz, nach Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei den sich gegenüber stehenden Elektroden, lichtbogenlöschende Mischungen mit verschiedener elektrischer Leitfähigkeit und Wirkungsweise angeordnet sind.6. Overvoltage protection, according to claims 1-5, characterized in that in the opposing electrodes, arc-quenching mixtures with different electrical conductivity and mode of action are arranged. 7. Ueberspannungsschutzgerät, mit zwei sich winkelig gegenüber stehenden Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtbogenlöschenden Elektroden (37,38) in eine lichtbogenfeste Isoliermasse (45,46), wie-z.B. Aminoplaste, Molekularsiebe usw. eingegossen bezw. eingepresst sind, die durch die Lichtbogenwärme elektronegative oder sonstige günstige Löschgase abgibt.7. Overvoltage protection device, with two electrodes that are at an angle to one another, characterized in that the arc-quenching electrodes (37, 38) are encased in an arc-proof insulating compound (45, 46), such as, for example. Aminoplasts, molecular sieves, etc. poured or. are pressed in, which emits electronegative or other cheap extinguishing gases through the arc heat. 8. Ueberspannungsschutzgerät, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermasse (45,46) aus Molekularsieben besteht, die mit Schwefelhexafluorid (SF6), Kohlendioxid (CO2) usw. geladen sind.8. Overvoltage protection device according to claim 7, characterized in that the insulating compound (45, 46) consists of molecular sieves which are loaded with sulfur hexafluoride (SF 6 ), carbon dioxide (CO 2 ) etc. 9. Ueberspannungsschutzgerät, nach Ansprüchen 7 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermasse (48,49) über die Spitzen der Elektroden(37, 38) verlängert ist.9. Overvoltage protection device according to claims 7-8, characterized in that the insulating compound (48, 49) is extended over the tips of the electrodes (37, 38).
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