SK164997A3

SK164997A3 - Arrester

Info

Publication number: SK164997A3
Application number: SK1649-97A
Authority: SK
Inventors: Angel Alvarez
Original assignee: Cerberus Ag
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1998-07-08
Also published as: IL122155A0; PL323550A1; CN1185672A; HUP9702249A2; HU9702249D0; EP0847118A1; NO975378D0; ID18092A; HUP9702249A3; CZ382097A3; NO975378L

Abstract

The surge diverter comprises a gas filled ceramic insulator (2) with two electrodes (3,4) facing one another a distance apart. If an overvoltage occurs an arc is struck between the electrodes. On the outside of the insulator a short circuiting link is provided (5) which, if the temperature of the insulator reaches a critical level, forms a connection between the two electrodes. One electrode is connected directly to this link and the other through an insulating fuse element (7). The ceramic insulator has at least one conductive area connected to one electrode on which the insulating fuse element sits.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka bleskoistky s keramickým izolátorom plneným plynom, s dvoma elektródami, zasadenými so vzájomným odstupom do keramického izolátora, medzi ktorými sa pri výskyte prepäťových podmienok vytvorí elektricky vodivé spojenie a so skratovacím prvkom, usporiadaným na vonkajšiej strane keramického izolátora na vytvorenie galvanického spojenia medzi obidvoma elektródami pri prekročení teploty bleskoistky, kritickej pre okolie, ktorý je s jednou elektródou vodivo spojený, a s druhou prostredníctvom izolačného tavného telesa.The invention relates to a surge arrester with a gas-filled ceramic insulator, with two electrodes spaced from one another into the ceramic insulator, between which an electrically conductive connection is established in the event of overvoltage conditions and a shorting element arranged on the outside of the ceramic insulator. electrodes when the ambient temperature of the surge arrester, which is conductively connected to one electrode and to the other by an insulating fusible element, is exceeded.

Hlavnou úlohou takýchto všeobecne známych bleskoistiek je, chrániť elektrické prístroje, zariadenia apod. proti prepätiam, vznikajúcim úderom blesku, dotykom s vedením vysokého napätia apod. Bleskoistky pozostávajú v princípe z iskriska, plneného plynom, v ktorom v plynotesnom, izolovanom telese sú usporiadané v malej vzdialenosti proti sebe najmenej dve elektródy, a v prípade potreby oddelia elektricky vodivé časti zariadenia. Pri výskyte prepätia nastane medzi elektródami výboj v plyne, pričom sa napätie, ktoré je na chránenom zariadení, zníži na zápalné napätie výboja v plyne.The main task of such well-known lightning arresters is to protect electrical appliances, equipment, etc. against overvoltages, lightning strikes, contact with high voltage lines, etc. The lightning arresters consist essentially of a gas-filled spark in which at least two electrodes are arranged in close proximity to each other in the gas-tight, insulated body and, if necessary, separate the electrically conductive parts of the device. When an overvoltage occurs, a gas discharge occurs between the electrodes, the voltage present on the device being protected is reduced to the ignition voltage of the gas discharge.

V prípade, že prepäťové podmienky trvajú dlhšiu dobu a iskriskom stále preteká prúd, môže nastať to, že bleskoistka sa zohreje tak, že sa jednak zničí a svoju funkciu už nemôže vykonávať, čo by viedlo ku zničeniu chráneného zariadenia, a jednak existuje v dôsledku silného zohriatia nebezpečie vzniku požiaru pre okolie. Pre odstránenie takýchto nebezpečenstiev sa používajú tak zvané „Fail-Safe-zariadenia“ alebo „termoochranné zariadenia“, ktoré pri výskyte takýchto preťažení vyvolajú prostredníctvom vlastného skratovacieho prvku skrat medzi elektródami. Tým sa zabráni tomu, aby sa bleskoistka ďalej nezohrievala.If the overvoltage conditions last for a long time and the spark is still flowing, the lightning arrester may become heated so that it is destroyed and can no longer perform its function, which would lead to the destruction of the protected equipment, and also exists as a result of strong overheating the risk of fire for the environment. To eliminate such hazards, so-called "fail-safe devices" or "thermo-protective devices" are used, which in the event of such overloads cause a short-circuit between the electrodes by means of their own short-circuiting element. This prevents the lightning arrester from further heating up.

ΊΊ

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U jednej bleskoistky v úvode uvedeného typu, popísanej v pat. spise EP-A-0 548 587, je skratovaci prvok tvorený pružinovým kontaktom, upraveným na jednej elektróde, ktorý je keramickým izolátorom vedený k druhej elektróde a prostredníctvom izolačného tavného telesa je od nej udržiavaný s odstupom. Toto tepelné ochranné zariadenie v dôsledku skratovacieho prvku, obklopujúceho z vonku druhú elektródu, k určitému zväčšeniu výšky bleskoistky, čo je najmä nežiadúce pre také bleskoistky, ktoré sú určené pre osadenie v prístrojovej skrinke. A to nie len preto, že tieto skrinky sa neustále zmenšujú a vyžadujú zodpovedajúcu minimalizáciu bleskoistiek, ale hlavne i preto, že medzi susednými oddeleniami skrinky sa musí udržiavať dostatočne veľký zabezpečovací odstup. To posledné znamená, že bleskoistky sa musia v oddeleniach skriniek umiestnit tak, aby možný skrat nemohol zničiť susedné bleskoistky. Táto požiadavka zvyšuje náklady na osadenie prístrojových skriniek.One of the surge arresters of the type mentioned in the introduction described in U.S. Pat. EP-A-0 548 587, a short-circuiting element is formed by a spring contact arranged on one electrode, which is guided by a ceramic insulator to the other electrode and is kept at a distance therefrom by the insulating fusion body. This thermal protection device, due to a short-circuiting element surrounding the second electrode from the outside, to somewhat increase the height of the lightning arrester, which is particularly undesirable for those lightning arresters which are intended to be mounted in the instrument box. This is not only because these cabinets are constantly shrinking and require a corresponding minimization of lightning arresters, but also because a sufficiently large safety distance must be maintained between adjacent compartments of the cabinet. The latter means that the surge arresters must be located in the cabinet compartments so that a possible short circuit cannot destroy the adjacent surge arresters. This requirement increases the cost of fitting instrument cabinets.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynálezom sa má navrhnúť taká bleskoistka vyššie uvedeného typu, ktorá má kompaktný tvar a pri jej umiestnení do prístrojovej skrinky sa nemusí dbať na zvláštnu polohu alebo miesto bleskoistky.The invention is intended to propose a lightning arrester of the above type which is compact in shape and, when placed in an instrument box, does not have to pay attention to a particular position or location of the lightning arrester.

Táto úloha sa podľa vynálezu rieši tým, že keramický izolátor má najmenej jednu kontaktnú oblasť, vodivo spojenú s jednou elektródou, a že izolačné tavné teleso dosadá na túto kontaktnú oblasť.This object is achieved according to the invention in that the ceramic insulator has at least one contact region conductively connected to one electrode and that the insulating fusion body abuts this contact region.

Realizácia bleskoistky podľa vynálezu má tú prednosť, že skratovaci prvok dosahuje iba do blízkosti druhej elektródy a nemusí vyčnievať nad ňou, ako tomu bolo dosiaľ. Tým je presunuté miesto možného skratu od okraja bleskoistky smerom do vnútra, takže výskytu skratu medzi susednými kontaktnými časťami je zabránené. Okrem toho je bleskoistka v dôsledku svojej kompaktnej konštrukcie univerzálne použiteľná.The realization of the lightning arrester according to the invention has the advantage that the short-circuiting element only reaches close to the second electrode and does not have to protrude above it, as has been the case so far. Thereby, a possible short circuit is moved from the edge of the lightning arrester towards the interior, so that the occurrence of a short circuit between adjacent contact parts is prevented. In addition, the lightning arrester is universally applicable due to its compact design.

Prvá výhodná realizácia bleskoistky podlá vynálezu sa vyznačuje tým, že keramický izolátor má na obidvoch koncoch kontaktnú oblasť a že izolačné tavné teleso dosadá na kontaktnú oblasť, spojenú s druhou elektródou.A first preferred embodiment of the lightning arrester according to the invention is characterized in that the ceramic insulator has a contact area at both ends and that the insulating fusion body abuts the contact area connected to the second electrode.

Toto symetrické vytvorenie keramického izolátora vedie aj pri realizácii dvoch metalizovaných oblastí k zníženiu výrobných nákladov, pretože pri vytvorení skratovacieho prvku nie je potreba tento skratovací prvok umiestniť na správnej, tj. elektróde, ktorá je protiľahlá voči kontaktnej oblasti.This symmetrical design of the ceramic insulator also leads to a reduction in production costs when two metallized regions are realized, since there is no need to place the shorting element on the correct, i.e. an electrode that is opposite to the contact area.

Druhá výhodná realizácia bleskoistky' podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že priemer keramického izolátora je menši ako priemer elektród a že tavné teleso je dimenzované tak, že elektródy iba nepatrne presahuje.A second preferred embodiment of the lightning arrester according to the invention is characterized in that the diameter of the ceramic insulator is smaller than the diameter of the electrodes and that the fusion body is dimensioned such that it only slightly exceeds the electrodes.

Táto realizácia má tú prednosť, že skratovací prvok od bleskoistky do strany prakticky neprekáža a neovplyvňuje kompaktnosť bleskoistkyThis embodiment has the advantage that the short-circuit element from the surge arrester to the side practically does not obstruct and does not affect the compactness of the surge arrester.

Tretia výhodná realizácia bleskoistky podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že kontaktná oblasť, alebo kontaktné oblasti sú tvorené jednotnou metalizačnou vrstvou pokrývajúcou príslušnú čelnú stranu a na to nadväzujúce okrajové pásmo vonkajšiej plochy keramického telesa.A third preferred embodiment of the lightning arrester according to the invention is characterized in that the contact area or contact areas are formed by a uniform metallization layer covering the respective front side and the associated edge zone of the outer surface of the ceramic body.

Táto realizácia má tú prednosť, že metalizácia potrebná pre spájanie elektród na keramický izolátor a kontaktné oblasti na vonkajšiej ploche keramického izolátora sa môže previesť v jednej pracovnej operácii. Okrem toho, je elektrická vodivosť pri priebežnej metalizácii, tj. pokovovaní striekaním, optimálna.This embodiment has the advantage that the metallization required to connect the electrodes to the ceramic insulator and the contact areas on the outer surface of the ceramic insulator can be carried out in a single operation. In addition, the electrical conductivity during continuous metallization, i.e. spray coating, optimal.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Vynález bude v ďalšom texte bližšie vysvetlený na príkladoch realizácií, znázornených na výkresoch.The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings.

Na obr. 1 je znázornený pohľad spredu na dvojpólovú bleskoistkuIn FIG. 1 is a front view of a two-pole surge arrester

Na obr. 2 je znázornený pohľad v smere šipky II z obr. 1In FIG. 2 is a view in the direction of arrow II of FIG. 1

Na obr. 3 je znázornený pohľad spredu na trojpólovú bleskoistkuIn FIG. 3 is a front view of a three-pole surge arrester

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Dvojpólová bleskoistka í, znázornená na obr. 1 a 2 pozostáva z trubkového keramického izolátora 2, ktorého obidva konce sú plynotesné uzavreté dvomi kovovými elektródami 3, 4 prostredníctvom vysokotepelného spájania. Takto vytvorený priestor pre výboj v plyne je naplnený ušľachtilým plynom, ako napríklad argónom alebo neónom. Na jednej čelnej strane keramického izolátora 2 je usporiadaný skratovaci prvok 5, ktorý slúži k vytvoreniu galvanického spojenia medzi obidvomi kovovými elektródami _3, 4 pri preťažení bieskoistky 1_.The two-pole surge arrester 1 shown in FIG. 1 and 2 consists of a tubular ceramic insulator 2, both ends of which are sealed by two metal electrodes 3, 4 by means of high-temperature bonding. The gas discharge space thus formed is filled with a noble gas such as argon or neon. A shorting element 5 is provided on one end of the ceramic insulator 2, which serves to establish a galvanic connection between the two metal electrodes 3, 4 when the lightning rod 1 is overloaded.

Skratovaci prvok 5_ pozostáva, ako vyplýva z obrázku, z pružiny 6 alebo iného s elektródou ktorej druhý koniec nesie spojený zo zliatiny medi a berýlia, jeden koniec ie navarený a vhodného materiálu, ktorého 4, s výhodou je na ňu izolačné tavné teleso z polypropylénu a toto tlačí v oblasti pred elektródou 3_ zvonku proti keramickému izolátoru 2. Keramický izolátor 2 je na svojich koncoch opatrený vždy jednou kontaktnou oblasťou 8 resp. 9, vyznačenou na obrázkoch šrafované a vodivo spojenou s príslušnou elektródou 3 resp. 4, pričom izolačné tavné teleso 7 dosadá na kontaktnú obíasť 8 spojenú s elektródou 3. Kontaktné oblasti metalizovanou vrstvou pokrývajúcou vždy príslušnú ňu nadväzujúcim okrajovým pásmom vonkajšiej plochy izolátora 2 . Metalizovaná vrstva, tj. vrstva kovuThe shorting element 5 comprises, as shown in the figure, a spring 6 or other electrode, the other end of which is supported by a copper-beryllium alloy, one end being welded and a suitable material of which preferably 4 is an insulating melt of polypropylene; this presses against the ceramic insulator 2 in the area in front of the electrode 3 from the outside. The ceramic insulator 2 is provided at its ends with one contact area 8 and 8, respectively. 9, hatched and conductively coupled to the respective electrode 3, respectively. 4, wherein the insulating fusion body 7 abuts the contact area 8 connected to the electrode 3. The contact areas are metallized by a layer covering each of the adjacent edge zones of the outer surface of the insulator 2. Metallized layer, ie. metal layer

8, 9 sú tvorené čelnú stranu a na keramického vytvorená striekaním, pozostáva z vonkajšiej vrstvy z niklu a z vnútornej vrstvy pre vytvorenie trvalého spojenia medzi vrsivou niklu a keramickým izolátorom 2 . Vnútorná vrstva je s výhodou tvorená zliatinou poiybaén-mangán, alebo iným vhodným materiálom alebo vhodnou zliatinou.8, 9 are formed by an end face and spray-formed on the ceramic, it consists of an outer layer of nickel and an inner layer for establishing a permanent connection between the superposed nickel and the ceramic insulator 2. The inner layer is preferably composed of a polybenzene manganese alloy, or other suitable material or a suitable alloy.

swith

Bleskoistka 1 pracuje tak, že v normálnom prípade nie je medzi elektródami 3 a 4 napätie. Pri výskyte prepäťových podmienok dochádza v určenom priestore vo vnútri keramického izolátora 2 medzi elektródami 3 a 4 k výboju v plyne, pričom sa prepätie zníži na úroveň, ktorá nie je nebezpečná pre chránené zariadenie.The lightning arrester 1 operates such that there is normally no voltage between the electrodes 3 and 4. When overvoltage conditions occur, a gas discharge occurs in the specified space within the ceramic insulator 2 between the electrodes 3 and 4, reducing the overvoltage to a level that is not dangerous to the protected device.

Keď prepäťové podmienky trvajú dlhší čas, zohreje sa bleskoistka 1 tak silno, že izolačné tavné teleso 7 zmäkne a pružina 6 vytvorí vodivé spojenie s kontaktnou oblasťou 8 a elektródy 3 a >4 sú galvanický spojené.When the overvoltage conditions last for a long time, the surge arrester 1 is heated so strongly that the insulating fuser 7 softens and the spring 6 establishes a conductive connection with the contact area 8 and the electrodes 3 and> 4 are galvanically connected.

Kontaktné oblasti 8, 9 sú výhodné tým, že pružina 6 pre vytvorenie spoľahlivého vodivého spojenia medzi obidvomi elektródami 3 s 4 môže byť kratšia ako dosiaľ, a elektródy 3 sa nemusí bezprostredne dotýkať. Tým ie presunuté miesto medzi možným skratom medzi pružinou 6 a elektródou 3 z vonkajšieho okraja bleskoistky smerom do vnútra a preto má od susedných bleskoistiek, usporiadaných v prístrojovej skrinke, väčšiu vzdialenosť.The contact areas 8, 9 are advantageous in that the spring 6 for establishing a reliable conductive connection between the two electrodes 3 with 4 can be shorter than hitherto, and the electrodes 3 do not have to immediately contact. This means that the space between the possible short-circuit between the spring 6 and the electrode 3 from the outer edge of the surge arrester towards the inside is moved and therefore has a greater distance from the adjacent surge arresters arranged in the instrument box.

Samozrejme z hľadiska funkcie by bola nutná iba kontaktná oblasť 8 u elektródy 3, takže kontaktná oblasť S u elektródy 4, by sa mohla vynechať. Ukázalo sa ale, že náklady spôsobené realizáciou dvoch kontaktných oblasti sú podstatne nižšie, ako náklady, ktoré by vznikli u bleskoistky iba s jednou kontaktnou oblasťou v dôsledku toho, že pri zostavovaní bleskoistky by bolo nutné dávať pozor najmä na priradenie medzi elektródu 4 nesúcu pružinu 6 a medzi kontaktnou oblasťou 8.Of course, only the contact area 8 of the electrode 3 would be necessary for function, so that the contact area S of the electrode 4 could be omitted. However, it has been shown that the costs caused by the realization of the two contact areas are considerably lower than the costs incurred by a lightning arrester with only one contact area due to the fact that when assembling the lightning arrester it is necessary to pay particular attention to the and between the contact area 8.

Tripólová bleskoistka 10 znázornená na obr. 3, pozostáva z jednej strednej elektródy 11, dvoch vonkajších elektród 12, dvoch keramických izolátorov 2. s kontaktnými oblasťami 8 a 9 a skratovacieho prvku 13, ktorý slúži na vytvorenie galvanického spojenia medzi vonkajšími elektródami 12 a strednou elektródou 1_±. Skratovací prvok 13 pozostáva z pružiny 6Í ktorá je zvarená so strednou ' elektródou 1Ί, ktorej obidva konce nesú vždy jedno izolačné tavné teleso 7, z ktorých každé dosadá na kontaktnú oblasť S_ vodivo spojenú s príslušnou vonkajšiou. elektródou 12. Materiály elektród H a 12, pružiny 6' a izolačných tavných telies 7 sú rovnaké ako u dvojpólovej bleskoistky 1, znázornenej na obr. 1 a 2. To isté piati i o kontaktných oblastiach 8 a 9 dvojpólovej poistky 1.The tripole arrester 10 shown in FIG. 3, consists of one central electrode 11, two external electrodes 12, two ceramic insulators 2 with contact regions 8 and 9 and a shorting element 13, which serves to establish a galvanic connection between the external electrodes 12 and the central electrode 17. The shorting element 13 consists of a spring 61 which is welded to the central electrode 1, both ends of which each carry an insulating fusion body 7, each of which abuts a contact region S conductively connected to the respective outer. The materials of the electrodes H and 12, the springs 6 'and the insulating fusers 7 are the same as those of the two-pole lightning arrester 1 shown in FIG. The same five also apply to the contact areas 8 and 9 of the double-pole fuse 1.

Ako je možné z obrázku poznať, je priemer keramických izolátorov 2_ menší, ako priemer elektród 11 a 12, takže izolačné tavné telesá 7 iba nepatrne presahujú okraj elektród. Tým sa nachádza skratovací ňAs can be seen from the figure, the diameter of the ceramic insulators 2 is smaller than the diameter of the electrodes 11 and 12, so that the insulating fusion bodies 7 only slightly extend beyond the edge of the electrodes. This is the short-circuit

prvok 1_3 veľmi tesne pri keramických izolátoroch 2 neovplyvňuje kompaktnosť bleskoistky 10.the element 13 very closely to the ceramic insulators 2 does not affect the compactness of the lightning arrester 10.

Je samozrejmé, že rovnako u bleskoistky znázornenej 2, je výhodne, ak priemer keramického izolátora 2 je elektród 3 a 4 a ak izolačné tavné teleso 7 presahuje nepatrne.Obviously, likewise in the lightning arrester shown in 2, it is advantageous if the diameter of the ceramic insulator 2 is the electrodes 3 and 4 and if the insulating fusion body 7 exceeds slightly.

a prakticky na obr. 1 a menši, ako u elektródy lenand practically in FIG. 1 and less than the electrode only

Claims

Patent claims

1. A lightning arrester with a gas-filled ceramic insulator, with two electrodes, spaced apart from one another into a ceramic insulator, between which an electrically conductive connection is formed in the event of a surge voltage condition and a shorting element arranged on the outside of the ceramic insulator. for establishing a galvanic connection between the two electrodes when the ambient temperature of the surge arrester exceeds the one connected to the conductor and the other by an insulating fusible element, characterized in that the ceramic insulator (

2) has at least one contact

encircle (8) conductively associated with one electrode (3, 12) and ze insulating fusible body (7) substitutes for this contact Area / Λ \ (Oj. 2. Lightning arrester by of claim 1 č u j u c a the because of

the ceramic insulator (2) has a contact area (8, 9) at both ends, and that the insulating fusion body (7) abuts the contact area (8) connected to the second electrode (8, 9).

Lightning arrester according to claim 1 or 2, characterized in that the contact area (8) or contact areas (8, 3) are formed by a continuous meialized layer covering the respective front face and the subsequent c-edge region of the outer lead of the ceramic insulator ( 2).

Lightning arrester according to claim 3, characterized in that the electrodes (3, 4; 11, 12) are connected to the ceramic insulator (2) by high-temperature bonding and that the metallized layer (8) also has the required electrical conductivity and current carrying capacity. it also serves as a connection for the bonding layer.

Lightning arrester according to claim 4, characterized in that the metallized layer consists of an electrically conductive material, preferably a metal or an alloy.

Lightning arrester according to claim 5, characterized in that a bottom layer is arranged between the ceramic insulator (2) and the meialized layer to improve the adhesion of the metallized layer on the ceramic insulator (2).

A lightning arrester according to claim 6, characterized in that the bottom layer consists of 20% of molybdenum and manganese.

A lightning arrester according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the metalized layer (8, electrodes 3,4; 11,12) and the shorting element (5, 13) are corrosion-resistant, preferably are tinned.