CN103400735A - 多电极触发型放电管及其放电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多电极触发型放电管及其放电方法，它包括壳体、置于壳体中的放电电极、接地电极和触发电极，其特征在于：放电电极由多个相邻间距相等、相对间距最短的电极组成，各放电电极的内端与接地电极的间距相等且与各放电电极的相邻间距相等，各放电电极的相对间距最短且趋于与各放电电极的相邻间距相等。该放电管设定放电电极和接地电极的形状和结构，各电极间构成等距的放电间隙通道，形成通道内闪络放电参数一致。在出现电涌过电压时，经触发后在放电间隙通道中同时发生闪络放电导通，而且各放电电极的动作响应时间及电涌放电残余电压一致。本发明适用于各种设施、设备和线路的保护。
Description
技术领域
本发明涉及电涌过电压过电流自动触发电弧放电的技术领域，特别是一种多电极触发型放电管及其放电方法。
背景技术
电涌过电压和过电流保护目前已经有多种保护方法，如间隙放电、压敏电阻模块、气体放电管、半导体放电管TVS等及它们组合而成的各类设备，使人类对电涌保护有了很多手段。
用电涌放电间隙及放电管装置保护电气设备免受过电压危害是已知的，将电涌放电间隙及放电管装置连接在要保护的线路和大地之间，使得过电压情况下线路上的危害电压、电流可以泻放入大地。就现有的电涌过电压过电流保护技术来说，如果需要保护的线路有多条，就需多组独立间隙放电保护装置，它们的动作响应时间不能完全一致，而且各个放电间隙的电涌放电残压也不能完全一致，各个线路上仍然可能存在较高的残压差，对设备、使用和维护者都有很大的危害性。当然，也有采用多组独立压敏电阻模块用于保护多条线路的，各模块之间的动作响应时间不能完全一致，而且各模块的电涌放电残压也不完全一致，各个线路上仍然存在很高的残压差，成本也较高。
发明内容
本发明目的是提供了一种多电极触发型放电管及其放电方法，通过科学合理地设置放电电极位置，设定合理的放电电极和接地电极结构与形状，使各放电电极与接地电极形成的放电间隙关联度高，各组放电电极及接地电极在三维空间上组成的放电间隙的间距趋于相等，使各电极间的放电响应时间及各电极间的电涌放电残余电压保持一致，避免了传统多组独立放电间隙保护装置存在的响应时间和放电压差不一致的现象，从而能更好提高保护性能。
为了实现这个目的，本发明的具体技术方案为：
一种多电极触发型放电管及其放电方法，它包括的壳体、置于壳体中的放电电极、接地电极和触发电极，其特征在于：
所述的放电电极由多个相邻间距相等、相对间距最短的电极组成，相对间距相等且趋于与相邻间距相等，各放电电极通过导线分别与被保护线路连接；
各放电电极的内端与所述接地电极的间距相等，并且与各放电电极的相邻间距相等；
在所述接地电极和放电电极之间设有触发电极，接地电极通过导线接地，触发电极通过导线和触发电路与被保护线路连接。
各放电电极与接地电极相互之间构成了放电间隙通道。
多电极触发型放电管的放电方法为：
（1）将多个相邻间距相等、相对间距最短且趋于与相邻间距相等的放电电极设置在与所述接地电极的间距相等的位置上；
（2）将各放电电极通过导线分别对应与被保护线路连接，接地电极通过导线接地，触发电极通过导线和触发电路与被保护线路连接；
（3）在被保护线路或设备出现电涌过电压时，该电涌过电压经过触发电路在接地电极与触发电极之间的电压差达到或超过触发阀值时，在接地电极与触发电极之间发生闪络放电，然后漫射到各放电电极及接地电极之间组成的放电间隙通道上，形成包括各放电电极、接地电极等所有电极之间相互的闪络放电，因各放电电极相对间距、相邻间距和各放电电极的内端与所述接地电极的间距）相等或趋于相等。所以各电极之间构成电极同时闪络放电；既抑制了与放电电极连接的被保护线路之间的电压差，也抑制了被保护线路与接地电极连接的大地之间的电压差，同时又将被保护线路上出现的电涌能量通过接地电极导入大地，保护了线路与设备的安全。
所述放电电极的向心面设置成锥形面，尖锐端对着中心。
各放电电极的相邻间距相等，放电电极的内端与接地电极的间距相等，各放电电极的相对间距最短且或趋于与相邻间距相等。
上述结构的多电极触发型放电管及其放电方法，设定放电管的定放电电极和接地电极的形状和结构，将放电电极与接地电极设置成在三维空间上构成趋向等距的放电间隙通道，在出现电涌过电压时能由触发电极快速稳定产生触发闪络放电，成为闪络放电参数一致的放电管。在被保护线路或设备出现电涌过电压时，触发了多个放电电极在放电间隙通道中同时发生闪络放电导通，而且各放电电极的动作响应时间及电涌放电残余电压一致。适用于各种设施、设备和线路的保护。
附图说明
图1是本发明的主视剖视结构示意图；
图2是图1的俯视结构示意图；
图3是本发明第二结构的主视剖视结构示意图；
图4是图3的俯视结构示意图；
图5是本发明第三结构的主视剖视结构示意图；
图6是图5的俯视结构示意图；
在图中，A相放电电极L1，B相放电电极L2，C相放电电极L3，零线放电电极N，触发电极T，接地电极G，放电电极与接地电极间距D1，放电电极相邻间距D2，放电电极相对间距D3。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步说明。
图1所示，是本发明的主视剖视结构示意图，图2是图1的俯视结构示意图，结合两图一起来看，本发明多电极触发型放电管包括多个放电电极、接地电极G和触发电极T。所述的多个放电电极由四个相邻、相对间距最短并趋于与相邻间距相等的A相放电电极L1、B相放电电极L2、C相放电电极L3和零线放电电极N组成。当然，放电电极还能是一个或若干个，它与被保护设备的对象数量有关，一个放电电极对应于一个被保护线路。各放电电极通过导线分别与被保护线路连接。在图中虽说没有画出外壳，而实际上放电电极、接地电极G和触发电极T是设置在封闭式的壳体中。从图1中可看到，各放电电极L1、L2、L3和N的内端与所述接地电极G的间距D1相等，在图2中，也能看到，四个放电电极L1、L2、L3、N相邻间距D2相等，四个放电电极L1、L2、L3、N的相对间距D3间距最短并趋于与相邻间距D2相等。在实际应用中应确保放电电极L1、L2、L3和N相邻间距D2相等，尽量缩短它们的相对距离D3，即D1=D2≈D3，各间距为D1、D2、D3的电极共同组成了放电间隙通道。触发电极T的内端间隔设在接地电极G的中心，接地电极G通过导线接地，触发电极T通过导线和触发电路与被保护线路连接。从图1和图2中还可知道，将各放电电极的向心面设置成锥形面，尖锐端对着中心,各电极相对间距最短，有利于处于中心下的垂直触发电极T对接地电极G产生触发电弧，使四个放电电极L1、L2、L3、N能灵敏、快速和充分地对接地电极G放电。在图中，触发电极T设置为柱状，并设置在接地电极G的中间。而在实际应用中，触发电极T可为任意形状(最佳采用尖锐锥形使其与接地电极形成最强电压强，容易产生电弧闪络放电)，而且只要设置在放电电极L1、L2、L3、N与接地电极G之间即可。如图1中的虚线接地电极G所示，触发电极T还可横向设置在放电电极与接地电极G之间。同理，接地电极G也为任意形状，只要设置在与各放电电极间距D2相等的间距D1位置上即可。
所述的触发电路为连接在被保护线路连接与触发电极T之间，包括压敏电阻、电容电路，以及电压感应开关、变压器线圈和放电管的电压开关器件或其它电压电流敏感元件组成电路。
图3所示，是本发明第二结构的主视剖视结构示意图，图4是图3的俯视结构示意图。从图中可知，其结构与图1图2的相似，只是在节约成本和加工难度的要求下，将四个放电电极L1、L2、L3、N制成圆柱形，而且四个放电电极L1、L2、L3、N相邻间距相等， 相对间距相等且趋于与相邻间距相等。在四个放电电极L1、L2、L3、N垂直相对的下方接地电极G上，设有与接地电极G间隔的触发电极T，而且各放电电极L1、L2、L3、N与下方的接地电极G的距离D1相等。同理，各放电电极L1、L2、L3、N通过导线分别与被保护线路连接，接地电极G通过导线接地，触发电极T通过导线和触发电路与被保护线路连接。
图5所示，是本发明第三结构的主视剖视结构示意图，图6是图5的俯视结构示意图。由图中可看到，其结构也与图1～4相似，在制作和安装上很方便，将四个放电电极L1、L2、L3、N制成圆柱形，而且四个放电电极L1、L2、L3、N相邻间距相等，相对间距相等且趋于相邻间距相等。在四个放电电极L1、L2、L3、N正对垂直下方的接地电极G上，设有与接地电极G间隔的触发电极T，而且各放电电极L1、L2、L3、N与接地电极G的距离D1相等。同理，各放电电极L1、L2、L3、N通过导线分别与被保护线路连接，接地电极G通过导线接地，触发电极T通过导线和触发电路与被保护线路连接。
在电学研究和实际应用上，放电间隙的电涌放电时残余电压值受放电间隙的距离与尺寸影响很大，间距大的间隙放电残余电压大，间距小的间隙放电残余电压小。在实践中申请人发现，多个独立间隙放电存在的动作响应时间及电涌放电残压参数是不一致的，多电极放电间隙及放电管因各放电电极间隙的间距差别等原因造成的电涌放电残压参数也是不一致的。这两种缺陷对保护多个线路将造成不希望出现的后果。市场更希望达到这样的技术要求：多组放放电电极组成的放电间隙及放电管，各组放电电极之间形成的放电间隙关联度高，触发放电性能一致，即响应时间一致，同时放电的残余电压也趋向一致，这样的电涌保护效果最好。本发明的多电极触发型放电管在结构和元件形状的设置上，为多组放放电电极与触发电极触发放电创造良好的条件，触发放电性能一致，即响应时间一致，同时放电的残余电压也趋向一致。在本具体的实施例中，被保护的对象是三相四线制的三相线路A、B、C和零线N，具体放电方法为：
（1）将四个相邻、相对间距相等的放电电极L1、L2、L3、N设置在与接地电极G的间距相等的位置上，即放电间隙的间距（D1）相等的位置上；
（2）各放电电极L1、L2、L3、N通过导线分别对应与被保护三相线路A、B、C和零线N连接，接地电极G通过导线接地，触发电极T 通过导线和触发电路与被保护线路连接；
（3）在被保护线路三相线路A、B、C和零线出现电涌过电压时，该电涌过电压通过触发电路在接地电极G与触发电极T之间的电压差达到或超过触发阀值时，在接地电极G与触发电极T之间发生闪络放电，这放电漫射到各放电电极L1、L2、L3、N及接地电极G之间组成的放电间隙通道上，形成包括各放电电极L1、L2、L3、N、接地电极G等所有电极之间相互的闪络放电，因各放电电极L1、L2、L3、N相对间距D3、相邻间距D2和各放电电极L1、L2、L3、N的内端与所述接地电极的间距D1相等或趋于相等，即D1=D2≈D3，所以各电极之间L1-L2、L1-L3、L1-N、L1-G、L2-L3、L2-N、L2-G、L3-N、L3-G、N-G构成十组电极同时闪络放电；既抑制了与放电电极L1、L2、L3、N连接的被保护线路——三相线路A、B、C、N之间的电压差，也抑制了被保护线路与接地电极G连接的大地之间的电压差，同时又将被保护线路上出现的电涌能量通过接地电极G导入大地，保护了线路与设备的安全。
放电后，各放电电极L1、L2、L3、N之间，以及各放电电极与接地电极之间的电压或残压趋于相等，而且各放电电极的动作响应时间及电涌放电残余电压一致，实现保护线路或设备的目的。
Claims (8)
1.一种多电极触发型放电管，它包括壳体、置于壳体中的放电电极、接地电极和触发电极，其特征在于：
所述的放电电极由多个相邻间距（D2）相等和相对间距（D3）最短的电极（L1、L2、L3、N）组成，各放电电极（L1、L2、L3、N）通过导线分别与被保护线路连接；
所述各放电电极（L1、L2、L3、N）的内端与接地电极（G）的间距（D1）相等；
在所述接地电极（G）和放电电极（L1、L2、L3、N）之间设有触发电极（T），接地电极（G）通过导线接地，触发电极（T）通过导线和触发电路与被保护线路连接。
2.根据权利要求1所述的多电极触发型放电管，其特征在于放电方法：
（1）将多个相邻间距相等（D2）、相对间距（D3）最短的放电电极（L1、L2、L3、N）设置在与所述接地电极（G）的间距（D1）相等的位置上；
（2）将各放电电极（L1、L2、L3、N）通过导线分别对应与被保护线路连接，接地电极（G）通过导线接地，触发电极（T）通过导线和触发电路与被保护线路连接；
（3）在被保护线路或设备出现电涌过电压时，该电涌过电压经过触发电路在接地电极（G）与触发电极（T）之间的电压差达到或超过触发阀值时，在接地电极（G）与触发电极（T）之间发生闪络放电，然后漫射到各放电电极（L1、L2、L3、N）及接地电极（G）之间组成的放电间隙通道上，形成包括各放电电极（L1、L2、L3、N）、接地电极（G）间所有放电极之间相互的闪络放电，达到了各电极之间(L1-L2、L1-L3、L1-N、L1-G、L2-L3、L2-N、L2-G、L3-N、L3-G、N-G)十组电极同时闪络放电；既抑制了与放电电极（L1、L2、L3、N）连接的被保护线路之间的电压差，也抑制了被保护线路与接地电极（G）连接的大地之间的电压差，同时又将被保护线路上出现的电涌能量通过接地电极（G）导入大地，保护了线路与设备的安全。
3.根据权利要求1所述的多电极触发型放电管，其特征在于：
各放电电极（L1、L2、L3、N）相对间距（D3）、相邻间距（D2）和各放电电极（L1、L2、L3、N）的内端与所述接地电极的间距（D1）相等或趋于相等，即D1=D2≈D3，各间距为（D1、D2、D3）的电极共同组成了放电间隙通道。
4.根据权利要求1所述的多电极触发型放电管，其特征在于：
触发电极（T）可为任意形状，而且只要设置在放电电极（L1、L2、L3、N）与接地电极（G）之间即可。
5.根据权利要求1所述的多电极触发型放电管，其特征在于：
接地电极（G）也为任意形状，设置在与各放电电极底端垂直相对的位置上，间距 (D1)相等。
6.根据权利要求1所述的多电极触发型放电管，其特征在于：
所述放电电极（L1、L2、L3、N）的向心面设置成锥形面，尖锐端对着中心。
7.根据权利要求1或2所述的多电极触发型放电管及其放电方法，其特征在于：
各放电电极（L1、L2、L3、N）的相邻间距(D2) 相等，放电电极（L1、L2、L3、N）的内端与接地电极的间距（D1）相等，各放电电极（L1、L2、L3、N）的相对间距（D3）相等且趋于与相邻间距(D2)相等。
8.根据权利要求1或2所述的多电极触发型放电管及其放电方法，其特征在于：
所述放电电极（L1、L2、L3、N）为柱形。
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