CN100468903C - 用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件 - Google Patents
用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件 Download PDFInfo
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Abstract
用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，包括两个主放电电极组成的间隙型过电压保护器件，以及由两个主放电电极形成的空气击穿间隙，在主放电电极上还设置有与点火电路电联接的点火电极，此点火电极与主放电电极之间用绝缘套管隔离且点火电极与绝缘套管之间形成了点火间隙。由于本发明点火电极嵌入在主放电间隙中，其间用绝缘套管隔离，点火电极优化安置在主角型电极的尖端处，采用这种结构，可以降低间隙型过电压保护系统的动作电压分散性。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电压保护系统的防护器件，特别涉及一种用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件。
背景技术
国外间隙型过电压保护器件的研究已有一段时间，目前市场上销售的品种只有德国凤凰接触公司和奥宝贝特曼股份有限两合公司的产品。凤凰接触公司的间隙型过电压保护器件主要采用传统的带羊角的电极结构，具有空气击穿火花间隙的过电压保护器件和具有空气闪络火化间隙的过电压保护器件。前者缺点是动作电压不稳定，分散性大。之后，采用了带被动辅助点火装置的间隙型过电压保护器件，其动作的稳定性有所改善，但动作电压分散型的问题并没有得到根本性的解决。奥宝贝特曼股份有限两合公司采用了多个火化间隙串联的方法，其等效电路为一电容网络，设计思想较为新颖，可减少过电压保护器件的体积。存在的问题有两个，一是过电压保护器件的动作分散性，二是雷电流通流能量。
从国内的研究情况看，非线性电阻的过电压保护器件研究较多，并以应用在电力、通讯、建筑等领域，但间隙型过电压保护器件的研究，起步较晚，研究水平不高，没有形成具有特色的过电压保护器件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，具有很好的稳定的动作电压、且带有辅助触发点火装置的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括第一主放电电极和第二主放电电极组成的间隙型过电压保护器件，以及由第一主放电电极和第二主放电电极形成的空气击穿间隙，在第二主放电电极上还设置有与点火电路电联接的点火电极，此点火电极与第二主放电电极之间用绝缘套管隔离且点火电极与绝缘套管之间形成了点火间隙。
本发明的点火电路包括点火控制开关和绕在高频磁介材料上的初级线圈和次级线圈组成的点火脉冲变压器，点火控制开关的一端与第一主放电电极相联接，点火控制开关的另一端通过非线性电阻与初级线圈的一端电联接，初级线圈的另一端与第二主放电电极相联接，次级线圈的输出端与点火电极电联接，次级线圈的另一端又与第一主放电电极相联接；点火控制开关的两端还并联有第二电阻。
本发明的点火电路包括点火控制开关和绕在高频磁介材料上的初级线圈和次级线圈组成的点火脉冲变压器，点火控制开关的一端与第一主放电电极相联接，点火控制开关的另一端通过非线性电阻与第二主放电电极相联接，电流互感器套接在点火控制开关与非线性电阻的串联电路中，电流互感器的输出线圈并接第一电阻后又与初级线圈的一端电联接，次级线圈的输出端与点火电极电联接，初级线圈和次级线圈的另一端又与第二主放电电极相联接；点火控制开关的两端还并联有第二电阻；间隙型过电压保护器件上还设置有分别与第一主放电电极和第二主放电电极电连接的第三电极和第四电极，第三电极和第四电极通过绝缘片隔离，第三电极和第四电极与绝缘片的接触面上构成了第三电极—空气隙—绝缘片—空气隙—第四电极的一串间隙。
由于本发明点火电极嵌入在主放电间隙中，其间用绝缘套管隔离，点火电极的安装位置优化安置在主角型电极的尖端处。采用这种结构，可以降低间隙型过电压保护系统的动作电压分散性。
附图说明
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
图1是本发明的间隙型过电压保护系统的原理图；
图2是本发明的点火电路5实施例1的电路图；
图3是本发明的点火电路5实施例2的电路图；
图4是本发明的点火电路5实施例3的电路图；
图5是本发明的点火电路5实施例4的电路图；
图6是本发明照射装置示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明包括两个主放电电极2、3组成的间隙型过电压保护器件1，以及由两个主放电电极2、3之间形成的空气击穿间隙4，在主放电电极3上还设置有与点火电路5电联接的点火电极7，此点火电极7与主放电电极3之间用绝缘套管16隔离且点火电极7与绝缘套管16之间形成了点火间隙6。本发明的点火电极7嵌入在主放电电极中，因此，在该间隙型过电压保护器件中，其中一个电极既是主电极又是辅助点火电极，在功能上既作为空气击穿火花间隙也作为点火火花间隙。
参见图2，3，本发明的点火电路5包括点火控制开关8和绕在高频磁介材料12上的初级线圈10和次级线圈11组成的点火脉冲变压器9，点火控制开关8的一端与放电电极2相联接，点火控制开关8的另一端通过非线性电阻13与初级线圈10的一端电联接，初级线圈10的另端与放电电极3相联接，次级线圈11的输出端与点火电极7电联接，次级线圈11的另一端又与放电电极3相联接；点火控制开关8的两端还并联有电阻14，由于电阻14上的电压远高于非线性电阻13上的电压，加速了点火控制开关8的动作，可进一步降低主间隙的动作电压。
参见图4，5，本发明的点火电路5包括点火控制开关8和绕在高频磁介材料12上的初级线圈10和次级线圈11组成的点火脉冲变压器9，点火控制开关8的一端与放电电极2相联接，点火控制开关8的另一端通过非线性电阻13与放电电极3相联接，电流互感器21套接在点火控制开关8与非线性电阻13的串联电路中，电流互感器21的输出线圈并接电阻15后又与初级线圈10的一端电联接，次级线圈11的输出端与点火电极7电联接，初级线圈10和次级线圈11的另一端又与放电电极3相联接；点火控制开关8的两端还并联有电阻14。
参见图6，本发明的间隙型过电压保护器件1上还设置有与放电电极2、3电联接的电极18、19，两电极18、19通过绝缘片20隔离，两个电极18、19与绝缘片20的接触面上构成了电极18—空气隙—绝缘片20—空气隙—电极19的一串间隙。本发明的照射的装置可以是多种多样的，基本原理是：照射装置工作在接近间隙放电的电压下，这样，照射装置局部电场高度集中，产生电晕。对间隙进行照射，从而对放电特性进行控制，使获得尽可能小的放电电压分散性。本发明的间隙型过电压保护系统的照射形式不限于一种，且可以是主动照射与被动照射，主动照射可以是紫外线照射、光照射等；被动照射则依赖于过电压保护器件本身受承受的电压或过电压。由于空气隙和绝缘片20的介电常数的差异，空气隙中电场强度比绝缘片20中高得多，在主电极2、3未放电前，空气隙已发生电离，电离时有一部分自由电子可能以跑到主放电间隙2、3之间；此外，在电离的同时，也有一部分带电质点复合，此时，它们原来获得的电离能将以光的形式释放出来，照射到主电极及其其间的气体上产生新的自由电子。这都使得主电极得到更多的自由电子，因而是放电比较稳定，分散性减小。
点火电路5的工作过程是这样的：一旦点火电路5的输入电压达到某一确定值，点火控制开关8动作，点火脉冲变压器9的初级线圈10上将产生脉冲电压，同时，点火脉冲变压器9的次级线圈11上就会产生放大的脉冲电压，从而引起点火间隙6动作，点火间隙6位于过电压保护器件1的空气击穿间隙4中，使空气击穿点火间隙6内的空气离子化，以致在点火间隙6动作后，空气击穿间隙4也快速吸合动作。
本发明的过电压保护系统和属于本发明的过电压保护器件1具有相对较低的动作吸合电压，过电压保护器件1的空气击穿火花间隙4不是直接通过所出现的过电压进行动作吸合的，而是一旦过电压情况出现，属于点火电路5的点火控制开关8首先动作吸合，点火控制开关8具有比空气击穿火花间隙4更低的动作吸合电压。点火控制开关8的动作吸合触发过电压保护器件1中的辅助点火间隙6动作，点火间隙6引发主放电电极2、3之间的空气间隙4动作，随后，通过主放电电极2、3形成主放电通路。
本发明的带有触发电极的间隙型过电压防护系统的电极结构具有显著的特点，它的点火电极嵌入在主放电间隙3中，其间用绝缘套管19隔离，点火触发电极8的安装位置优化安置在主角型电极的尖端处。采用这种结构，可以降低间隙型过电压保护系统的动作电压分散性。
Claims (6)
1、用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，包括第一主放电电极(2)和第二主放电电极(3)组成的间隙型过电压保护器件(1)，以及由第一主放电电极(2)和第二主放电电极(3)形成的空气击穿间隙(4)，其特征在于：在第二主放电电极(3)上还设置有与点火电路(5)电联接的点火电极(7)，此点火电极(7)与第二主放电电极(3)之间用绝缘套管(16)隔离且点火电极(7)与绝缘套管(16)之间形成了点火间隙(6)。
2、根据权利要求1所述的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，其特征在于：所说的点火电路(5)包括点火控制开关(8)和绕在高频磁介材料(12)上的初级线圈(10)和次级线圈(11)组成的点火脉冲变压器(9)，点火控制开关(8)的一端与第一主放电电极(2)相联接，点火控制开关(8)的另一端通过非线性电阻(13)与初级线圈(10)的一端电联接，初级线圈(10)的另一端与第二主放电电极(3)相联接，次级线圈(11)的输出端与点火电极(7)电联接，次级线圈(11)的另一端又与第一主放电电极(3)相联接。
3、根据权利要求2所述的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，其特征在于：所说的点火控制开关(8)的两端还并联有第二电阻(14)。
4、根据权利要求1所述的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，其特征在于：所说的点火电路(5)包括点火控制开关(8)和绕在高频磁介材料(12)上的初级线圈(10)和次级线圈(11)组成的点火脉冲变压器(9)，点火控制开关(8)的一端与第一主放电电极(2)相联接，点火控制开关(8)的另一端通过非线性电阻(13)与第二主放电电极(3)相联接，电流互感器(21)套接在点火控制开关(8)与非线性电阻(13)的串联电路中，电流互感器(21)的输出线圈并接第一电阻(15)后又与初级线圈(10)的一端电联接，次级线圈(11)的输出端与点火电极(7)电联接，初级线圈(10)和次级线圈(11)的另一端又与第二主放电电极(3)相联接。
5、根据权利要求4所述的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，其特征在于：所说的点火控制开关(8)的两端还并联有第二电阻(14)。
6、根据权利要求1至5中的任何一项所述的用于过电压保护系统的三电极间隙防护器件，其特征在于：所说的间隙型过电压保护器件(1)上还设置有分别与第一主放电电极(2)和第二主放电电极(3)电连接的第三电极(18)和第四电极(19)，第三电极(18)和第四电极(19)通过绝缘片(20)隔离，第三电极(18)和第四电极(19)与绝缘片(20)的接触面上构成了第三电极(18)→空气隙→绝缘片(20)→空气隙→第四电极(19)的一串间隙。
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