DE1098088B

DE1098088B - Surge arrester with low pressure atmosphere

Info

Publication number: DE1098088B
Application number: DES41761A
Authority: DE
Inventors: Pierre Lemaigre-Voreaux
Original assignee: Societe Anonyme pour les Applications de lElectricite et des Gaz Rares Etablissement Claude Paz et Silva
Current assignee: Claude Paz et Visseaux SA
Priority date: 1953-12-02
Filing date: 1954-11-30
Publication date: 1961-01-26
Also published as: US2741680A; BE533748A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einer Entladung in einer Niederdruckatmosphäre aus Gas, Dampf oder einem Gas- und Dampfgemisch, bei welchem mindestens eine Elektrode einen Bimetallteil aufweist, der bei genügender Erwärmung einen ersten mit der den Bimetallteil aufweisenden Elektrode des Überspannungsabieiters verbundenen Kontaktteil mit einem mit einer anderen Elektrode des Überspannungsabieiters verbundenen zweiten Kontaktteil in Berührung bringt.The invention relates to a surge arrester with a discharge in a low-pressure atmosphere from gas, steam or a gas and steam mixture, in which at least one electrode has a bimetal part has, which with sufficient heating a first with the bimetallic part having electrode of the surge arrester connected to a contact part with another electrode of the Brings surge arrester connected second contact part in contact.

Nach der Erfindung bestehen diese beiden Kontaktteile aus Eisen oder Nickel oder einer hauptsächlich diese beiden Metalle enthaltenden Legierung, während die Innenatmosphäre des Überspannungsabieiters ein Edelgas mit einem Stickstoffgehalt in der Größenordnung von 0,5 % ist.According to the invention, these two contact parts consist of iron or nickel or an alloy mainly containing these two metals, while the internal atmosphere of the surge arrester is a noble gas with a nitrogen content of the order of 0.5 % .

Wenn ein Entladungsüberspannungsableiter mit einem Bimetallstreifen versehen ist, der die Elektroden kurzschließt, wenn eine entsprechend große Überspannung abzuleiten ist, wird hierdurch bekanntlich die in dem Gerät bei einer derartigen Ableitung entwickelte Wärmemenge verringert. Demgegenüber weist der Überspannungsableiter nach der Erfindung einen erheblichen Vorteil auf. Wenn nämlich bei einem Überspannungsableiter mit Bimetallstreifen die beiden obigen Kennzeichen der Erfindung benutzt werden, die die Zusammensetzung der Kontaktteile und der Atmosphäre betreffen, hat der Erfinder gefunden, daß die Kontakte die Neigung haben, beim Ansprechen des Überspannnungsableiters miteinander zu verschweißen. Diese Neigung ist zunächst so gering, daß sie vernachlässigt werden kann, aber sie erhöht sich in dem Maß, wie oft die Vorrichtung angesprochen hat. Man stellt im allgemeinen das Verschweißen fest, nachdem die Vorrichtung mehrere tausendmal unter der höchsten Überspannung, für die sie vorgesehen ist, angesprochen hat. Die Verschweißung der Kontakte setzt den Überspannungsableiter durch Herstellung eines dauernden Kurzschlusses zwischen seinen beiden Klemmen außer Betrieb. Wenn dann nach dem Ansprechen des Überspannungsabieiters, das die Verschweißung erwirkt hat, die Sicherung in der die zu schützende Anlage speisenden Leitung ersetzt wird, schmilzt die neue Sicherung sofort durch, wodurch man darauf aufmerksam gemacht wird, daß der Überspannungsableiter außer Betrieb ist. Während dieser ganzen Zeit bleibt die Anlage weiter geschützt, da ja die Unterbrechung der Sicherung die Speiseleitung abtrennt.When a discharge surge arrester is provided with a bimetal strip that the electrodes short-circuits when a correspondingly large overvoltage is to be diverted, is known as a result reduces the amount of heat developed in the device with such dissipation. In contrast the surge arrester according to the invention has a considerable advantage. If namely with one Surge arresters with bimetal strips the two above characteristics of the invention are used, which concern the composition of the contact parts and the atmosphere, the inventor has found that the contacts have a tendency to close together when the surge arrester responds weld. This tendency is initially so small that it can be neglected, but it increases to the extent to which the device has responded. The welding is generally done fixed after the device was several thousand times under the highest overvoltage for which it was intended is addressed. The welding of the contacts enforces the surge arrester Creation of a permanent short circuit between its two terminals out of order. If then after the surge arrester has responded, which has caused the welding, the fuse in the the line feeding the system to be protected is replaced, the new fuse melts immediately, which means attention is drawn to the fact that the surge arrester is out of order. While all this time, the system remains protected, since the interruption of the fuse is the feed line separates.

Wenn dagegen der Überspannungsableiter durch die Veränderung seiner Gasatmosphäre, z. B. infolge der Absorption eines Teiles derselben, durch die Wirkung der Entladungen oder durch mangelnde Dichtigkeit durch Springen seiner Hülle z. B. in der Nähe üb er sp annungs ableiter
mit NiederdruckatmosphäreIf, however, the surge arrester by changing its gas atmosphere, z. B. as a result of the absorption of part of the same, by the action of the discharges or by lack of tightness by cracking its shell z. B. in the vicinity over voltage arresters
with low pressure atmosphere

Anmelder:
Societe Anonyme pour les ApplicationsApplicant:
Societe Anonyme pour les Applications

de l'Electricite et des Gaz Rares,de l'Electricite et des Gaz Rares,

Etablissements Claude-Paz et Silva,Establishments Claude-Paz et Silva,

ParisParis

Vertreter: Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hüdastr. 32Representative: Dr. H.-H. Willrath, patent attorney,
Wiesbaden, Hüdastr. 32

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 2. Dezember 1953Claimed priority:
France December 2, 1953

Pierre Lemaigre-Voreaux, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenPierre Lemaigre-Voreaux, Paris,
has been named as the inventor

einer Stromeinführung, wodurch er sich mit Luft füllt, zerstört wird, ändert er seine Zündspannung. Wenn diese zu stark sinkt, kann der Überspannungsableiter unzeitig ansprechen, was unberechtigte Betriebsunterbrechungen bewirkt. Nimmt dagegen die Zündspannung infolge eines Lufteintrittes stark zu, so spricht der Überspannungsableiter nicht mehr bei solchen Überspannungen an, die bereits die zu schützende Anlage beschädigen, so daß diese nicht mehr geschützt ist.a current introduction, whereby it fills with air, is destroyed, it changes its ignition voltage. If this drops too much, the surge arrester can respond prematurely, which can lead to unauthorized business interruptions causes. If, on the other hand, the ignition voltage increases sharply due to the ingress of air, the surge arrester no longer contributes such overvoltages that are already damaging the system to be protected, so that they are no longer is protected.

Die Wahrscheinlichkeit einer solchen ungewollten Zerstörung des Überspannungsabieiters nimmt mit der Zahl der Ansprechvorgänge zu. Die Sicherheit der Schutzwirkung des Überspannungsabieiters wird dato her beträchtlich erhöht, wenn man nach der Erfindung durch die Verschweißung der Elektroden die Zahl der Ansprechvorgänge des Überspannungsableiter 'begrenzt und dadurch erzwingt, daß der Überspannungsableiter ausgewechselt werden muß, bevor seine schädlichen Alterungsvorgänge eintreten.The probability of such an unwanted destruction of the surge arrester increases the number of responses. The safety of the protective effect of the surge arrester is now forth considerably increased if, according to the invention, by welding the electrodes The number of response processes of the surge arrester is limited and thereby forces the surge arrester must be replaced before its harmful aging processes occur.

Die durch die Erfindung erzielte Anzahl von einigen tausend Ansprechvorgängen vor der Verschweißung der Elektroden gibt dem Überspannungsableiter eine praktisch durchaus ausreichende Lebensdauer, die jedoch kleiner als die Betriebsdauer ist, bei der eine Zerstörung auftreten könnte.The number of several thousand response processes achieved by the invention before welding of the electrodes gives the surge arrester a practically sufficient service life however, it is shorter than the operating time during which destruction could occur.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Kontaktteile so geformt und angeordnet, daß ihre Kontaktflächen sehr klein sind. Der Er-In a preferred embodiment of the invention, the two contact parts are shaped and arranged so that that their contact areas are very small. The he-

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finder hat gefunden, daß. ,.man bei. Vorhandensein dieses zusätzlichen Kennzeichens zu den beiden obigen das Verschweißen der Kontakte nach einer.bestimmten Anzahl von Anspreehvorgängen mit noch größerer Sicherheit erhält.finder found that. , .man at. To be available this additional characteristic to the two above the welding of the contacts after a certain Number of Anspreehvorgangs receives with even greater security.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters;Fig. 1 is a side view of a surge arrester according to the invention;

Fig. 2 ist ein Schnitt der Fig. 1 längs der Ebene H-II.Fig. 2 is a section of Fig. 1 along the plane H-II.

Der dargestellte Überspannungsableiter besitzt in an sich bekannter Weise eine Hülle 3 aus einem Glasrohr, welches oben durch einen spitzen Teil 1 abgeschlossen wird, welcher von dem Pumpstutzen her- ¹^ rührt, durch welchen der Überspannungsableiter ausgepumpt und anschließend mit einer geeigneten Atmosphäre gefüllt wurde. Die Hülle 3 wird an ihrem unteren Teil durch einen Quetschfuß 7 abgeschlossen, in welchen die Stromzuführungen 6 und 9 der beiden Elektroden 2 und (10, 11, 12) des Überspannungsableiters eingeschmolzen sind. Die Stromzuführungen 6 und 9 bestehen aus einem Draht, der eine Eisen-Nickel-Seele aufweist und mit einem Kupferüberzug versehen ist.In known manner, the surge arrester shown has an envelope 3 of a glass tube which is closed at the top by a pointed part 1, which manufacturers of the pump port ¹ ^ stirred, pumped through which the surge arrester, and was then filled with a suitable atmosphere. The sheath 3 is closed at its lower part by a pinch foot 7, in which the power supply lines 6 and 9 of the two electrodes 2 and (10, 11, 12) of the surge arrester are melted. The power supply lines 6 and 9 consist of a wire which has an iron-nickel core and is provided with a copper coating.

Die Stromzuführung 6 ist an das Ende einer ersten Elektrode 2 angeschweißt, welche z. B. durch einen Nickelstab gebildet wird. Ein mit seinem unteren Ende an den Quetschfuß 7 angeschmolzenes Glasröhrchen 4 umgibt den über dem Quetschfuß 7 liegenden Teil der Stromzuführung 6 sowie den unteren Teil der Elektrode 2.The power supply 6 is welded to the end of a first electrode 2 which, for. B. by a Nickel rod is formed. A glass tube 4 fused with its lower end to the pinch foot 7 surrounds the part of the power supply 6 lying above the pinch foot 7 and the lower part of the electrode 2.

Die zweite Elektrode des Überspannungsabieiters wird durch den Draht 10, den Bimetallstreifen 11 und den Teil 12 gebildet.The second electrode of the surge arrester is through the wire 10, the bimetal strip 11 and the part 12 formed.

Die Stromzuführung 9 ist an das Ende eines Nikkeistabes 10 angeschweißt, welcher etwa parallel zu der Elektrode 2 verläuft. Die Verschweißungsstelle der Drähte9 und 10 liegt in dem Quetschfuß 7. Der aus Nickel bestehende Stab 10 ist in den Quetschfuß nicht dicht einschmelzbar, dicht an das Glas des Fußes 7 zur Sicherung der Dichtigkeit eingeschmolzen ist jedoch die Stromführung 9.The power supply 9 is welded to the end of a Nikkeistabes 10, which is approximately parallel to the electrode 2 runs. The welding point of the wires 9 and 10 lies in the pinch foot 7. The made of nickel rod 10 cannot be melted tightly in the pinch foot, close to the glass of the However, the power supply 9 is melted into the base 7 to ensure the tightness.

Ein Bimetallstreifen 11 ist mit seinem unteren Teil an den Stab 10 angeschweißt. An seinen oberen Teil ist ein einige Millimeter langes Stück 12 eines Nikkeistabes angeschweißt, welches eine etwa senkrecht zu der Achse der Elektrode 2 liegende Achse besitzt und einen Kontaktteil bildet. Wenn sich der Bimetallstreifen Il bei einer Beheizung durch eine Entladung in dem Überspannungsableiter verformt und den Kontaktteil 12 gegen die Elektrode 2 drückt, ist die Kontaktfläche zwischen diesen beiden Teilen sehr klein, was, wie die Versuche gezeigt haben, ihre Verschweißung 'begünstigt. Die Tatsache, daß der Kontaktteil 12 und der ebenfalls einen Kontaktteil bildende Stab 2 aus Nickel sind, begünstigt ebenfalls die Verschweißung dieser Teile. Dies wurde ebenfalls durch Versuche nachgewiesen sowie die Tatsache, daß entsprechende Ergebnisse mit Kontaktteilen aus Metallen erhalten werden können, welche in der Hauptsache Eisen und Nickel enthalten. Nicht alle Metalle auf der Basis von Eisen oder Nickel oder Eisen und Nikkei weisen diesen Vorteil auf, die Erfahrung zeigt jedoch leicht, ob ein Paar von Kontaktteilen brauchbar ist oder nicht.A bimetal strip 11 is welded to the rod 10 with its lower part. At its upper part is a few millimeters long piece 12 of a Nikkeistabes welded, which is an approximately perpendicular to the axis of the electrode 2 lying axis and forms a contact part. When the bimetal strip Il deformed when heated by a discharge in the surge arrester and the contact part 12 presses against the electrode 2, the contact area between these two parts is very small, which, as the experiments have shown, favors their welding. The fact that the contact part 12 and the rod 2, which also forms a contact part, are made of nickel, also favors the welding these parts. This has also been proven by experiments as well as the fact that appropriate Results with contact parts made of metals can be obtained, which in the main Contains iron and nickel. Not all metals based on iron or nickel or iron and nikkei have this advantage, but experience easily shows whether a pair of contact parts is useful is or not.

Die Atmosphäre des Überspannungsabieiters enthält 99,5 % Argon und 0,5 °/o Stickstoff unter einem Druck von 40 mm Hg. Wenn der Überspannungsableiter kalt ist und der Abstand zwischen dem Teil 12 und der Elektrode 2 0,5 mm beträgt, hat ein derartiger Überspannungsableiter eine Zündspannung von etwa 225 V bei Gleichstrom. Man kann andere Kombinationen von Elektrodenabstand und Art und Druck der Atmosphäre benutzen, um entweder die gleiche Zündspannung oder andere Zündspannungen zu erhalten. In allen Fällen muß jedoch die Atmosphäre aus einem Edelgas und etwas Stickstoff bestehen, wenn die Verschweißung der Elektroden nach einer nicht zu großen Zahl von Anspreehvorgängen erzielt werden soll.The surge arrester atmosphere contains 99.5% argon and 0.5% nitrogen under one Pressure of 40 mm Hg. When the surge arrester is cold and the distance between the part 12 and the electrode 2 is 0.5 mm, such a surge arrester has an ignition voltage of about 225 V with direct current. Other combinations of electrode spacing and type and pressure can be used the atmosphere to obtain either the same ignition voltage or different ignition voltages. In all cases, however, the atmosphere must consist of a noble gas and some nitrogen, if the welding of the electrodes is achieved after a not too large number of response processes shall be.

Bei zwanzig Überspannungsableitern der obigen Bauart verschweißten bei sechs ihre Elektroden zwischen 2500 und 10 000 Anspreehvorgängen und bei allen zwischen 2500 und 50 000 Anspreehvorgängen mit der höchsten Überspannung, für welche sie vorgesehen waren. Keiner von ihnen zeigte eine sein normales Arbeiten verhindernde Zerstörung.In the case of twenty surge arresters of the above design, six of them had their electrodes welded between them 2500 and 10,000 responses and for all between 2,500 and 50,000 responses with the highest overvoltage for which they were intended. Neither of them showed his being Destruction preventing normal work.

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester with a low pressure atmosphere of gas, steam or gas and Steam, in which at least one electrode has a bimetal part, which when sufficient Heating a first contact part connected to this electrode with a second contact part another electrode of the surge arrester connected contact part in contact brings, characterized in that the two contact parts (2, 12) made of iron or nickel or an alloy mainly containing these two metals and that the internal atmosphere of the surge arrester is a noble gas which contains about 0.5%> ■ nitrogen.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the two contact parts (2, 12) are shaped and arranged so that their contact areas are very small.

1 sheet of drawings