EP0064528A1 - Gasentladungs-überspannungsableiter mit konzentrischer umschliessender fassung - Google Patents

Gasentladungs-überspannungsableiter mit konzentrischer umschliessender fassung

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Publication number
EP0064528A1
EP0064528A1 EP81903118A EP81903118A EP0064528A1 EP 0064528 A1 EP0064528 A1 EP 0064528A1 EP 81903118 A EP81903118 A EP 81903118A EP 81903118 A EP81903118 A EP 81903118A EP 0064528 A1 EP0064528 A1 EP 0064528A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrodes
surge arrester
gas
ignition
Prior art date
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Ceased
Application number
EP81903118A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Boy
Gerhard Lange
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6116700&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0064528(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0064528A1 publication Critical patent/EP0064528A1/de
Ceased 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
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the invention relates to a surge arrester with a gas-filled housing in which there are cylindrical electrodes which are tapered in the shape of a truncated cone and are spaced apart from one another by a tubular insulating body and which are thicker-walled in the area of the active surfaces than the conical side walls in the area of the transition to the insulating body on the inner wall thereof
  • Line of electrically conductive material extends as an ignition line in the direction from one electrode to the other electrode, the surge arrester being able to be installed in a metallic sleeve serving as a holder with a movable basket surrounding the arrester.
  • Such a surge arrester is known from DE-OS 28 28 650.
  • the collector has copper electrodes with a strong waffle that contains an electrode activation mass.
  • the Keraaikisoier body encloses the electrodes, which have a small distance.
  • On the ceramic insulating body several graphite stripes are applied to the.
  • the graphite streaks have no contact with the electrodes at both ends and are therefore referred to as center streaks.
  • center streaks In this way, isolation gaps are created in a switched-off back room, which also with 500 A wave during the life cycle 10 / 1000 ⁇ s can not be vaporized by sputtering.
  • the effectiveness of center ignition bars on the response surge voltage is, however, less than that of ignition bars connected to an electrode, so that the permissible response voltage limit is exceeded earlier during lifetime operation with center ignition bars.
  • gas-filled surge arresters are increasingly being used to protect telephone systems against overvoltages. Versions with a short-circuit mechanism are used for the station protection and central building protection. A sleeve with a movable basket tightly encloses the surge arrester. Gas-filled surge arresters with good electrical properties are already known from DE-OS 28 28 650 mentioned at the beginning.
  • the present invention has for its object to take advantage of the electrical influence of the concentrically enclosing socket to create gas-filled surge arresters with even further improved life-time properties.
  • the socket is at ground potential and concentrically tightly surrounds the arrester, and / or the ignition line is electrically conductively connected to the electrode designed as a wire or pin electrode and in Low-evaporation rear space of the other electrode designed as a perforated electrode ends, the two electrodes being arranged in such a way that an almost equally large distance is formed between the electrodes and between the perforated electrode and the ignition line.
  • the two electrodes are pre-cast made of copper and on the inner wall of the insulating body four ignition lines made of graphite are attached.
  • a soft solder pill is provided between the base of the socket and the perforated electrode. This measure further increases the operational safety of the operator. If the conductor is overloaded, the soft solder pill melts and the holder is then pressed against the electrode by means of a spring, thus causing a safe short circuit with the counterelectrode via the holder. Surge arresters equipped in this way are therefore also referred to as arresters with fall-safe behavior.
  • the present invention has the following advantages.
  • the DC response voltage (slow voltage rise) is determined by the electrode gap.
  • the surge voltage of the arrester outside the socket has a polarity effect. If there is cathode potential at the ignition screed above the electrode, the arrester has lower response surge voltage values than in the opposite direction. Abieiter within the socket have low pickup voltage values in both polarities, since the socket acts as an additional ignition aid. The low surge voltage values are retained during the life test.
  • an electrode activation compound consisting of magnesia oxide and Ni powder, with a grain size between 1 to 40 ⁇ m, a switching frequency in the life test with 500 A, wave 10 / 1000 ⁇ s> 1000 is achieved due to a stable DC response voltage and good insulation.
  • the surge arrester 1 shown in the figure consists of a gas-filled housing, preferably with a noble gas filling.
  • frustoconical cylindrical electrodes 3, 4 are inserted, which are thick-walled in the area of the active surfaces than the conical side walls in the area of the transition to the insulating body 5.
  • the surge arrester 1 is in a serving as a socket 2 metallic Inserted sleeve from a movable basket concentrically enclosing the drain 1, which is slit on the side and has a central opening at the bottom.
  • the socket 2 is guided in a metallic cylinder 11. When using output 1, this version 2 is at ⁇ rd potential.
  • the ignition lines 6 are electrically conductively connected to the electrode 3 designed as a wire or pin electrode and end in the low-vaporization rear space of the other electrode 4 designed as a perforated electrode. Both electrodes 3, 4 are dimensioned such that the distance between the electrodes 3, 4 and is formed between the hole electrode 4 and the ignition lines 6.
  • a deep waffle 7 is provided in which an elec electrode activation mass 8 is anchored.
  • the electrode activation composition preferably consists of magnesium oxide and nickel powder with a grain size between 1 to 40 / um.
  • a soft solder pill 9 is provided between the perforated electrode 4 and the bottom of the holder 2 and melts when the conductor 1 is overloaded.
  • the socket 2 is pressed against the hole electrode 4 by a spring force, the direction of which is indicated by the arrow 12, and a safe short circuit is brought about with the wire electrode 3 (counter electrode), namely via the side wall of the socket 2, which is pressed against the wire contact.

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Description

Gasentladungs-Überspannungsableiter mit konzentrisch umschließender Fassung - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter mit einem gasgefüllten Gehäuse, in dem durch einen rohrförmigen Isolierkörper voneinander beabstandet kegelstumpfformig auslaufend zylindrische Elektroden gegenüberstehen, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper auf dessen Innenwand sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfälligem Material als Zündstrich in Richtung von der einen Elektrode zur anderen Elektrode erstreckt, wobei der Überspannungsabieiter in eine als Fassung dienende metallische Hülse mit einem beweglichen, den Abieiter umschließenden Korb einbaubar ist.
Ein derartiger Überspannungsabieiter geht aus der DE-OS 28 28 650 als bekannt hervor. Der Abieiter hat Kupferelektroden mit einer stark ausgebildeten Waffelung, die eine Elektrodena ktivi erungsmass e enthält. Der Keraaikisoiierkörper umschließt die Elektroden, die einen geringen Abstand haben. Auf dem Keramikisolierkörper sind mehrere Graphitzündstriche aufgebracht, um die. Ansprechstoßspannung des Abieiters zu reduzieren. Die Graphitzündstriche haben an beiden Enden keinen Kontakt mit den Elektroden und werden daher als Mittelzüncstriche bezeichnet. Auf diese Weise entstehen in einem abgeschalteten Hinterraum Isolationsstrecken, die auch während der Lebensdauerbelastungen mit 500 A Welle 10/1000μs nicht durch Kathodenzerstäubung bedampft werden. Die Wirksamkeit von Mittelzündstrichen auf die Ansprechstoßspannung ist jedoch geringer gegenüber Zündstrichen, die an eine Elektrode angeschlossen sind, so daß bei Lebensdauerbetrieb mit Mittelzündstrichen die zulässige Ansprechspannungsgrenze früher überschritten wird.
In den USA werden zum Schutz von Fernsprecheinrichtungen gegen Überspannungen in zunehmendem Maße gasgefüllte Überspannungsabieiter eingesetzt. Für den Station protection und central building protection sind Fassungen mit Kurzschlußmechanismus im Einsatz. Eine Hülse mit beweglichem Korb umschließt dabei eng den überspannungsableiter. Gasgefüllte Überspannungsabieiter mit guten elektrischen Eigenschaften sind bereits aus der eingangs genannten DE-OS 28 28 650 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Einfluß der konzentrisch umschließenden Fassung auszunutzen, um gasgefüllte Überspannungsableiter mit noch weiter verbesserten Leben≤dauereigenschaften zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Überspannungsabieiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Fassung auf Erdpotential liegt und den Abieiter konzentrisch eng umschließt, u/daB der Zündstrich mit der einen als Ader- bzw. Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist und im bedampfungsarmen Hinterräum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elektrode endet, wobei die beiden Elektroden so angeordnet sind, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden und zwischen der Lochelektrode und dem Zündstrich gebildet ist. Die beiden Elektroden bestehen dabei vorzuss weise aus Kupfer und auf der Innenwand des Isolierkörpers sind vier aus Graphit bestehende Zündstriche angebracht.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in den aktiven Oberflächen der Elektroden eine Waffelung vorzusehen, in der eine Elektrodenaktivierungsmasse, bestehend aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40μm verankert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Boden der Fassung und der Lochelektrode eine Weichlotpille vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird die Betriebssicherheit des Abieiters weiter erhöht. Bei Überlastung des Abieiters schmilzt nämlich die Weichlotpille und mittels einer Feder wird dann die Fassung gegen die Elektrode gedrückt und so ein sicherer Kurzschluß mit der Gegenelektrode über die Fassung herbeigeführt. Man bezeichnet derartig ausgerüstete Überspannungsabieiter daher auch als Abieiter mit fall safe-Verhalten.
Die vorliegende Erfindung weist folgende Vorteile auf. Die Ansprechgleichspannung (langsamer Spannungsanstieg) wird durch den Elektrodenabstand bestimmt. Die Ansprechstoßspannung des Abieiters außerhalb der Fassung weist einen Polaritätseffekt auf. Liegt am Zünd≤trich über der Elektrode Kathodenpotential, weist der Abieiter, niedrigere Ansprechstoßspannungswerte auf als in umgekehrter Richtung. Abieiter innerhalb der Fassung haben in beiden Polaritäten niedrige Ansprechstoßspannungswerte, da die Fassung als zusätzliche Zündhilfe wirkt. Die niedrigen Ansprechstoßspannungswerte bleiben während der Lebensdauerorüfung erhalten. In Verbindung mit einer Elektrodenaktivierungsmasse, bestehend aus Magnesiunoxid und Ni-Pulver, mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40μm, wird aufgrund einer stabilen Ansprechgleichspannung und guter Isolation eine Schalthäufigkeit im Lebensdauertest mit 500 A, Welle 10/1000μs > 1000 erreicht.
An Hand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden.
Der in der Figur dargestellte Überspannungsableiter 1 besteht aus einem gasgefüllten Gehäuse, vorzugsweise mit Edelgasfüllung. In die Enden des rohrförmigen Isolierkörpers 5 sind kegelstumpffδrmig auslaufend zylindrische Elektroden 3, 4 eingesetzt, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper 5. Der überspannungsableiter 1 ist in eine als Fassung 2 dienende metallische Hülse aus ¬einem beweglichen, den Abieiter 1 konzentrisch umschließenden Korb eingefügt, der seitlich geschlitzt ist.und am Boden eine zentrale Öffnung aufweist. Die Fassung 2 ist in einem metallischen Zylinder 11 geführt. Beim Einsatz des Abieiters 1 liegt diese Fassung 2 auf Ξrdpotential. Auf der Innenwand des Isolierkörpers 5 sind vorzugsweise vier aus Graphit bestehende Zündstriche 6 angebracht. Die Zündstriche 6 sind mit der als Aderoder Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode 3 elektrisch leitend verbunden und enden im bedampfungsarmen Hinterraum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elektrode 4. Beide Elektroden 3, 4 sind so dimensioniert, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden 3, 4 und zwischen der Lochelektrode 4 und den Zündstrichen 6 gebildet ist. In den aktiven Oberflächen der vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Elektroden 3, 4 ist eine tiefe Waffelung 7 vorgesehen, in der eine Elek trodenaktivierungsmasse 8 verankert ist. Die Elektrodenaktivierungsmasse besteht vorzugsweise aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40/um. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Lochelektrode 4 und dem Boden der Fassung 2 eine Weichlotpille 9 vorgesehen, die bei Überlastung des Abieiters 1 schmilzt. Dabei wird durch eine Federkraft, deren Richtung der Pfeil 12 andeutet, die Fassung 2 gegen die Lochelektrode 4 gedrückt und mit der Aderelektrode 3 (Gegenelektrode) ein sicherer Kurzschluß herbeigeführt, und zwar über die Seitenwand der Fassung 2,die gegen den Aderkontaktgedrückt wird.

Claims

Patentansprüche - - - - - - - - - - - - - - - -
1. Überspannungsableiter mit einem gasgefüllten Gehäuse, in dem durch einen rohrförmigen Isolierkörper voneinander beabstandet kegelstumpffδrmig auslaufend zylindrische Elektroden gegenüberstehen, die im Bereich der aktiven Oberflächen dickwandiger ausgebildet sind als die kegeligen Seitenwände im Bereich des Überganges auf den Isolierkörper, auf dessen Innenwand sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfälligem Material als Zündstrich in Richtung von der einen Elektrode zur anderen Elektrode erstreckt, wobei der Überspannungsableiter in eine als Fassung dienende metallische Hülse mit einem beweglichen, den Abieiter umschließenden Korb einbaubar ist, d adu r c h g ek e nnz e i c hn e t , daß die Fassung (2) auf Ξrdpotential liegt und den Abieiter (1) konzentrisch eng uaschließt,u. daß der Zündstrich (6) mit der einen als Ader- bzw. Stiftelektrode ausgebildeten Elektrode (3) elektrisch leitend verbunden ist und im bedampfungsarmen Hinterraum der anderen als Lochelektrode ausgebildeten Elektrode (4) endet, wobei die beiden Elektroden (3, 4) so angeordnet sind, daß ein nahezu gleich großer Abstand zwischen den Elektroden (3, 4) und zwischen der Lochelektrode (4) und dem Zündstrich (6) gebildet ist.
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Elektroden (3, 4) aus Kupfer bestehen.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Innenwand des Isolierkörpers (5) vier aus Graphit bestehende Zündstriche (6) angebracht sind.
4. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a dur c h g e k e nn z e i c hn e t , daß in den aktiven Oberflächen der Elektroden (3,4) eine Waffelung (7) vorgesehen ist, in der eine Elektrodenaktivierungsmasse (8) bestehend aus Magnesiumoxid und Nickelpulver mit einer Korngröße zwischen 1 bis 40μm verankert ist.
5. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a dur c h g e k e nn z e i c h n e t , daß zwischen dem Boden der Fassung (2) und der Lochelektrode (4) eine Weichlotpille (9) vorgesehen ist.
EP81903118A 1980-11-13 1981-11-11 Gasentladungs-überspannungsableiter mit konzentrischer umschliessender fassung Ceased EP0064528A1 (de)

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Inventor name: LANGE, GERHARD

Inventor name: BOY, JUERGEN