CN100435446C - 真空环境下带引发电极的过电压保护装置 - Google Patents

真空环境下带引发电极的过电压保护装置 Download PDF

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Abstract

一种真空环境下带引发电极的过电压保护装置，包括设置在绝缘密闭外壳内的相对平行布置的主放电电极，主放电电极之间设置有圆盘状的引发电极或在主放电电极内镶嵌有通过绝缘件与主放电电极隔离的柱状引发电极，且主放电电极及引发电极分别通过上密封端盖和下密封端盖密封在绝缘密闭外壳内且绝缘密闭外壳内的压力为10-3～10-4Pa。由于本发明是封装在真空环境下的带引发电极的过电压保护元件，当发生过电压时，引发电极和其中一个平行电极首先引发击穿放电，而后发生两平行电极之间的击穿放电。这种结构减少了电极表面状态对两电极间击穿放电的影响因素，降低了对过电压的响应时延，具有很好的放电电压的一致性和较高的过电压保护水平。

Description

真空环境下带引发电极的过电压保护装置
技术领域
本发明涉及一种过电压保护器件，特别涉及一种用于过电压保护的真空环境下带引发电极的过电压保护装置。
背景技术
随着信息化产业的飞速发展，对于系统中由于大气过电压及操作过电压造成的危害已引起了人们极大的重视。作为过电压保护元件及装置的各种电极形状的火花开关，已有大量的报导。其中有代表性的为德国凤凰接触股份有限公司的间隙型过电压保护器件和法国CITEL的高能放电管为核心的电涌保护器。德国凤凰接触股份有限公司的技术和高压避雷器早期的结构相似，采用了两个呈“V”字型放置的角型电极形成火花间隙，间隙点火时，两个电极之间产生电弧，在电磁力的作用及热的作用下，电弧沿“V”字形火花间隙向外移动。其优点是能承受较大的冲击电流，缺点是动作电压较高，而且动作电压不稳定。其改进的方式是在电极的对应端之间放置了辅助点火装置，可引起表面点火。其优点是这个辅助空气闪络火花间隙与仅靠空气击穿的空气间隙相比，具有较为恒定的和较小的动作电压。由于该间隙型过电压保护器件工作在空气中，高能量的一级雷通过时，将产生瞬间的巨大冲击力，很容易引起过电压保护器的爆炸事故。法国CITEL的高能放电管为核心的电涌保护器的技术所涉及到的特点是将两个电极封装在陶瓷管内，在该陶瓷管内充入稀有气体。一般将两只或三只气体放电管并联使用。其缺点是由于几只并联的气体放电管一般不可能在瞬态过电压时同时动作。因此该过电压保护器件通流能力不可能很大，除非该气体放电管的体积做得十分大。国内用于一级雷防护的过电压保护器件的研究工作刚刚起步，大通流容量、较高保护水平和较好一致性的过电压保护器件研究水平较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种真空环境下带引发电极的过电压保护装置，该装置具有非常良好的动作电压一致性、较高的过电压保护水平和极大的导出瞬态脉冲电流的能力，较长的使用寿命，并对工频电源所产生的后续电流有非常优良的抑制作用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括设置在绝缘密闭外壳内的相对平行布置的第一主放电电极和第二主放电电极，其特点是，在第一主放电电极和第二主放电电极之间设置有圆盘状的引发电极或在第一主放电电极内镶嵌有通过绝缘件与第一主放电电极隔离的柱状引发电极或在第二主放电电极内镶嵌有通过绝缘件与第二主放电电极隔离的柱状引发电极，且第一主放电电极、第二主放电电极及引发电极分别通过上密封端盖和下密封端盖密封在绝缘密闭外壳内且绝缘密闭外壳内的压力为10-3～10-4Pa，第一主放电电极和第二主放电电极之间的放电间隙的距离为0.5mm～2mm。
本发明的第一主放电电极和第二主放电电极周围还设置有屏蔽罩。
由于本发明是封装在真空环境下的带引发电极的过电压保护元件，当发生过电压时，引发电极和其中一个平行电极首先引发击穿放电，而后发生两平行电极之间的击穿放电。这种结构减少了电极表面状态对两电极间击穿放电的影响因素，降低了对过电压的响应时延，具有很好的放电电压的一致性和较高的过电压保护水平。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
实施例1，参见图1，本发明包括设置在绝缘密闭外壳6中相对平行布置的主放电电极1和2以及位于主放电电极1、2之间的圆盘状的引发电极3，主放电电极1和主放电电极2的放电间隙4的距离为0.5mm～2mm，主放电电极1、2周围还设置有屏蔽罩5，主放电电极1、2分别通过密封端盖7和密封端盖8和绝缘外壳6焊接在一起，且绝缘密闭外壳6内的压力为10-3～10-4Pa。
实施例2，参见图2，本发明包括设置在绝缘密闭外壳6内相对平行布置的主放电电极1、2以及镶嵌于主放电电极1或主放电电极2内的引发电极3，引发电极3通过绝缘件9与主放电电极1或主放电电极2隔离，主放电电极1和主放电电极2的放电间隙4的距离为0.5mm～2mm。主放电电极1和主放电电极2的周围还设置有屏蔽罩5，主放电电极1、2分别通过密封端盖7和密封端盖8和绝缘密闭外壳6焊接在一起，且绝缘密闭外壳6内的压力为10-3～10-4Pa。
为了保证绝缘密闭外壳6内的真空度，其中的金属材料、结缘材料、电极材料均不能有气体析出。绝缘密闭外壳(如玻璃或氧化铝陶瓷)6要求不透气、不吸水、机械强度高、结缘性能好。
带引发电极3的主放电电极1、2工作在真空环境下，当引发电极3和主放电电极2被引发击穿后，主放电电极1、2击穿随之击穿并过渡到电弧放电；不会对空气及封装电极的绝缘密闭外壳6造成冲击，不会造成绝缘外壳的炸裂，具有极大的承受冲击电流的能力，因此该过电压保护元件的几何尺寸可以设计的较小；带引发电极3的过电压保护元件，主放电电极1、2之间的击穿过程很快，因而本发明具有较高的过电压保护水平和良好的过电压保护水平的一致性及过电压响应特性。
本发明所涉及到的电极材料必须具有优良的耐电弧能力，一般选用熔点高、电阻率低的金属合金材料构成(如铜钨合金、铜铬合金或不锈钢)，同时应具有优良的抗熔焊能力及较强的吸气作用，以保持该过电压保护元件具有恒定的真空度及长期的寿命；主放电电极1、2和引发电极3的四周必须设置屏蔽罩5，用来防止金属蒸汽凝结在绝缘密闭外壳6的内壁上，从而造成电极的短路，该屏蔽罩5可以用金属材料制成，如无氧铜等金属材料。
由于本发明由封装在真空环境下的带有引发电极的三电极构成，因此该过电压保护元件具有良好的动作电压一致性、较高的保护水平和极大的导出瞬态脉冲电流的能力(单次脉冲电荷转移量超过50库仑)且对工频电源所产生的后续电流有非常优良的抑制作用。

Claims (2)

1、一种真空环境下带引发电极的过电压保护装置，包括设置在绝缘密闭外壳[7]内的相对平行布置的第一主放电电极[1]和第二主放电电极[2]，其特征在于：在第一主放电电极[1]和第二主放电电极[2]之间设置有圆盘状的引发电极[3]或在第一主放电电极[1]内镶嵌有通过绝缘件[9]与第一主放电电极[1]隔离的柱状引发电极[3]或在第二主放电电极[2]内镶嵌有通过绝缘件[9]与第二主放电电极[2]隔离的柱状引发电极[3]，且第一主放电电极[1]、第二主放电电极[2]及引发电极[3]分别通过上密封端盖[7]和下密封端盖[8]密封在绝缘密闭外壳[4]内且绝缘密闭外壳[4]内的压力为10-3～10-4Pa，第一主放电电极[1]和第二主放电电极[2]之间的放电间隙[4]的距离为0.5mm～2mm。
2、根据权利要求1所述的真空环境下带引发电极的过电压保护装置，其特征在于：所说的第一主放电电极[1]和第二主放电电极[2]周围还设置有屏蔽罩[5]。
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