CN100379107C - 火花隙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种最好具有多个串联的部分火花隙的火花隙，特别是，除了在过电压事故情况下第一个要动作的火花隙外，这些部分火花隙都通过一个电容(6)连接，其中特别是第二个和任意下一个火花隙通过该电容(6)连接到一个共同的参考电位(4)，为了明显改善这种火花隙的动作参数特性，建议由一个单独的火花隙或由多个串联的部分火花隙组成的多级火花隙并联一个旁路(7)，该旁路由一个串联的辅助火花隙(8)和至少一个可变电阻(9)组成，该辅助火花隙的动作电压低于火花隙或部分火花隙的动作电压。

Description

火花隙
技术领域
本发明涉及一种火花隙，特别是一种最好具有多个串联的部分火花隙的N-PE火花隙，特别是，这些部分火花隙除了在过电压事故情况下第一个要动作的火花隙外，都通过一个电容连接，其中，特别是第二个和任意下一个火花隙都通过该电容连接到一个共同的参考电位，特别是地电位上。
背景技术
例如DE 19742302A1和DE 19755082A1公开了这类火花隙。从一份较早的专利申请(DE 10114592.6)中也可得知一种能够传导闪电电流的火花隙，在这种火花隙中，除了在闪电电流事故情况下第一个要动作的火花隙外，所有的部分火花隙都通过阻抗尤其是电容连接，所以这些部分火花隙是依次连接的。通过该阻抗或尤其是该电容可进行多级火花隙的控制。
现有技术提出的这些解决方案存在如下的缺点。
在多级火花隙的情况下，动作电压不可能设定得任意小。其原因是一个多级火花隙的单个部分火花隙的依次点火和该多级火花隙的部分火花隙向下限定的击穿距离，这是由于制造公差造成的。
动作电压与要施加的电压的电压陡度(也叫冲击特性曲线)的相关性是由于多级火花隙的部分火花隙的放电延迟引起的。这种效应导致了多级火花隙的动作电压随要施加的电压的电压陡度的增加而增加。
发明内容
本发明的目的在于，从这种现有技术出发，提出一种明显改善了动作参数特性的按上述类型的火花隙。
为了实现这个目的，建议一种火花隙，它具有多个串联的部分火花隙，其中所述部分火花隙除了在过电压事故情况下第一个要动作的部分火花隙外都通过一个电容如此进行连接：使得第二个和任意下一个火花隙通过该电容连接到一个共同的参考电位上。根据本发明，该由多个串联的部分火花隙组成的多级火花隙并联了一个旁路，该旁路由一个串联的辅助火花隙和至少一个可变电阻组成，该辅助火花隙的动作电压低于部分火花隙的动作电压。
在这种情况下，可以规定该辅助间隙具有平缓变化的冲击特性曲线。
在这种情况下，可以规定该旁路的多个可变电阻进行并联。
特别是，最好规定该旁路的多个可变电阻是串联的。
借助于这些串联的可变电阻，有利于减小这些可变电阻的有效电容，有利于改善在施加交流电压尤其是在交流试验电压时的电压分配。
特别是，这些可变电阻也可具有不同的电容。
此外，特别有利的是，主火花隙由充有空气火花隙组成，而辅助火花隙则用一个充有气体的尤其是充有惰性气体的火花隙组成。
从而可附加地达到这样的目的：该辅助火花隙比主火花隙反应得快。
根据本发明，由一个辅助火花隙和一个或多个串联的可变电阻之一组成的一个旁路是与多级火花隙并联的，以便减小该多级火花隙的动作电压与要加的电压的陡度的相关性。在这里作为辅助火花隙可用这样的火花隙，即其动作电压小于多级火花隙的一个部分火花隙的动作电压，并具有平缓变化的冲击特性曲线。现有技术提出的多级火花隙例如在1.73千伏时，是在这样一个时刻点火的，在这个时刻内，所加电压的瞬时值与冲击特性曲线一致。为了降低这个动作电压，火花隙大致是通过击穿距离界定的，因为击穿距离是由制造公差限定的。通过本发明的旁路并联可改善动作参数特性，其中动作电压明显低于1.5千伏。在辅助火花隙点火后，旁路电路的电压由串联的可变电阻的特征曲线来确定。旁路电路的一个优点在于，辅助火花隙直到点火电压都是绝缘的，而且旁路电路没有泄漏电流。此外，该辅助火花隙可与多个可变电阻进行串联，而且在这些可变电阻中没有泄漏电流流通。通过这种串联的辅助火花隙可以使用这样的可变电阻，即其特性曲线和保护电平可最佳地匹配该多级火花隙的冲击特性曲线。而在没有该辅助火花隙使用一个可变电阻并联于该多级火花隙的情况下，由于热的原因和由于稳定性的原因，该可变电阻的特性曲线则必须与在多级火花隙上施加的交流电压匹配。本发明方案的另一个优点是，在上述多级火花隙用要施加的交流试验电压进行定型试验时可用旁路。在定型试验时，交流试验电压选择高于多级火花隙的工作电压。但通过串联的辅助火花隙可在正确选择该辅助火花隙时，避免在该交流试验电压时点火。其中，最好不用一个单独的可变电阻，而是用两个或多个可变电阻进行串联，这样，在该辅助火花隙和这些可变电阻上就可这样进行电容电压分配，即在该辅助间隙上出现的电压要比只用一个可变电阻时小。通过使用不同特性曲线的多个可变电阻的串联和并联或串并联组合，几乎可实现该多级火花隙的冲击特性曲线的任意匹配。根据现有技术的一个多级火花隙与本发明的一个多级火花隙进行的试验比较，可得出如下的论断。
只用一个多级火花隙的常规电路在1.861伏时动作，而在试验振荡器的相同设定情况下，带旁路的多级火花隙的相应的操作波放电电压则明显较低，即只有1.460伏。从电流波形图中可以看出，该辅助火花隙提前与确定该系统上的连续的电压波形的这些可变电阻建立连接。在该多级火花隙的两个部分火花隙点火后，电流便流经这些火花隙，它们具有大得多的电能消耗能力并可传导真的大闪电电流。由可变电阻的寄生电容和电感引起的旁路支路的电流特性曲线的波动对该火花隙作为闪电电流放电器用的基本功能没有作用。
在较小的冲击电流时，通过这些可变电阻实现电流脉冲的完全的电能消耗(在雷击时产生的闪电电流部分)。所以旁路支路中的这些可变电阻必须吸收满负荷，而不降低或产生不允许的高温。通过合适的可变电阻的适当的串联和/或并联完全可以避免过载。本发明的一个实施例示意地表示在附图中并在下面详细说明。
附图说明
附图表示本发明的一个火花隙的简单形状。
具体实施方式
这里的多级火花隙由三个石墨电极1组成，它们的端侧用电极板2覆盖。在3处设置了一个相位连接，而在4处则设置了一个参考电位最好是地电位的接点。在用石墨制成的石墨电极1之间设置有聚四氟乙烯环5作为绝缘元件。这是一个充有空气的火花隙。在这个实施例中，上述部分火花隙除了在过电压事故情况下第一个要动作的火花隙外，都通过一个电容6连接，且第二个火花隙通过电容6连接到共同的参考电位4上。
根据本发明，由部分火花隙组成的多级火花隙并联了一个旁路7，该旁路由一个串联的辅助火花隙8和两个可变电阻9组成。这里的辅助火花隙8是一个充有气体的火花隙，它比充有空气的火花隙动作得快。此外，辅助火花隙8的动作电压明显低于部分火花隙的动作电压。辅助火花隙8串联在可变电阻9前面。这些可变电阻9可具有不同的电容。这种布置明显地改善了整个火花隙的动作参数特性，其结果是，达到了动作电压低于1.5千伏。
本发明不受上述实施例的限制，而是在公开的范围内可有多种多样的变化形式。
全部新的、在本说明书和/或附图中公开的单个和组合特征都视为本发明的重要组成部分。

Claims (9)

1.火花隙，具有多个串联的部分火花隙，其中所述部分火花隙除了在过电压事故情况下第一个要动作的部分火花隙外都通过一个电容(6)如此进行连接：使得第二个和任意下一个火花隙通过该电容(6)连接到一个共同的参考电位(4)上，其特征在于，该由多个串联的部分火花隙组成的多级火花隙并联了一个旁路(7)，该旁路由一个串联的辅助火花隙(8)和至少一个可变电阻(9)组成，该辅助火花隙的动作电压低于部分火花隙的动作电压。
2.按权利要求1所述的火花隙，其特征在于，该辅助火花隙具有平缓变化的冲击特性曲线。
3.按权利要求1或2所述的火花隙，其特征在于，旁路(7)的多个可变电阻(9)是并联的。
4.按权利要求1或2所述的火花隙，其特征在于，旁路(7)的多个可变电阻(9)是串联的。
5.按权利要求4所述的火花隙，其特征在于，这些可变电阻(9)具有不同的电容。
6.按权利要求1所述的火花隙，其特征在于，火花隙由充有空气的部分火花隙组成，而辅助火花隙(8)则由一个充有气体的火花隙组成。
7.按权利要求1所述的火花隙，其特征在于，所述火花隙是N-PE火花隙。
8.按权利要求1所述的火花隙，其特征在于，所述参考电位是地电位。
9.按权利要求6所述的火花隙，其特征在于，所述气体是惰性气体。
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