含有矿物添加剂的气体避雷器.pdf

已经知道，一种气体避雷器或火花隙是这样一种使其电极之一上产生的过电压通到地线的器件。

在正常工作时，避雷器的电极彼此是电绝缘的，而且过电压的产生使得在避雷器内产生电弧，从而在避雷器内产生等离子体。如果在所涉及电极之间有一个高电压，则在过电压通过以后电弧仍然存在，这种不规则性在工作中是希望避免的。

在目前的技术状态下，存在着许多种避雷器。为了使下面的解释更易于理解，附图的图1和图2表明了在市场上通常可得到的两种避雷器。图1的避雷器是由一个氧化铝绝缘筒1所组成，筒1包括在它两端的金属杯2a，2b，这些金属杯作为避雷器的电极。在杯和筒的边界之间有一个紧密的连接。图2表明了另一种圆柱形金属管11构成的双极式避雷器，管的一端有一底部，从底部沿轴线安置有一个棒12b作为避雷器的一个电极，另一个电极是沿管11的轴安置的金属棒12a，并且由一个绝缘玻璃环13与管11相连，玻璃与电极的金属之间的连接包括几部分，即在棒12和环13之间是玻璃金属封接;在环13和圆柱形垫圈之间是玻璃金属封接，此垫圈绕着环13，以及在上述垫圈与管11之间是银/铜钎焊接。

上述这些避雷器的型式十分广泛的用于电话线的保护，并且在这方面必须符合许多标准。这些标准之一规定，避雷器是短路型的，当它接收到一个高于阀值的过电压时，在它的电极之间通过一个电弧，但另一个标准规定：当发生短路的峰值消失后，两电极之间的绝缘应很快重新建立起来，在通过过电压后，电弧仍维持最长达15ms的间隔是允许的。在电话系统中，避雷器联到电话线上的一个电极，相对于联到地的另一个电极是处于Vo的电压，在目前的系统中的电压V_O可以例如等于48伏。当避雷器由于通过过电压而产生放电之后，电压V_O的存在会使得避雷器外壳内的电弧有被维持的趋势。在电极间存在的电压越高，维持电弧的倾向越大。因此，只要保证灭弧时间在15ms之内，总是试图使用有尽可能高V_O值的避雷器。

为了增加电压V_O的数值，已经建议在避雷器的密封外壳内加入粉末状矿物添加剂，此添加剂由氯化钡和氯化钠的混合物组成。对于图2中表明的那种避雷器，外壳内充有按容积比50%的氩气和50%的氖气组成的气体气氛，在外壳中加入了一种粉末状混合物，其中氯化钠占3%重量比，而氯化钡占97%重量比。因而，有可能使避雷器能够承受的电压V_O至少等于72伏。这个数值对于线上电压为48伏的电话系统来说是完全足够了。然而，上述氯化物的使用也暴露了一些缺点，这是因为这些粉末是在外壳中，当避雷器被加热到800℃的温度来熔融确保外壳密封的银/铜焊接头时，在加热中可以观察到粉末（氯化钡/氯化钠）有形成（至少部分形成）粉末烧结块的趋向。形成烧结块是因为存在着一种大约在700℃熔化的低共熔点体（70/30）。这时这种粉末有结成一块的危险，并会不利于上述氯化物混合物的效率。

此外，已经知道，为了确保避雷器在低的过电压值下短路，并且
稳定此击穿电压，应当在避雷器的外壳中加入碱或碱土元素，这些元素的特性是使电子冷发射所需的表面能量减小。因此本领域的普通技术人员知道，使用碱或碱土金属是有益的。然而，迄今为止对这些金属所作的各种实验并不能使电压V_O的值增加而同时维持熄弧的时间间隔在15ms之内。现在，新型数字传输系统（RNIS型）将要在馈给电压峰值高达110伏下工作。因而，使避雷器的电压V_O值能确保高于110伏是重要的。而迄今已知的气体避雷器中没有一个能实现这一特性。