CN104393489A - 一种可动电极的气体放电管 - Google Patents

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陈则煌
周中山
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Abstract

本发明公开了一种可动电极的气体放电管，用于解决Ⅰ级试验电涌保护器的续流问题。其工作原理是当两电极间触发放电时，由于两电极受电弧力的作用，可动电极在电弧力的作用下，使两电极间距变大，两电极间的电弧拉长，两电极间的残压变大，当残压值大于市电的电压值时，就不存在续流了。

Description

一种可动电极的气体放电管
技术领域
本发明涉及一种可动电极的气体放电管，特别涉及一种防护元器件。
背景技术
建筑物防雷设计规范GB50057-2010中规定，在电源引入的总配电箱处应装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应该小于或等于2.5kV。每一种保护模式的冲击电流值当无法确定时，冲击电流应取等于或大于12.5kA。气体放电管作为Ⅰ级试验电涌保护器的核心器件之一，起到泄放雷电流、抑制雷电过电压的作用，在防雷保护中得到广泛地应用。具有绝缘电阻大、通流容量大以及分布电流小的特点。
但是，在低压供电系统中，采用气体放电管结构的电涌保护器存在续流问题，所谓续流是指由雷电过电压触发气体放电管动作，由于具有端电压低于市电的电压值，使市电通过气体放电管产生的电流。续流可能会导致断电、火灾等事故，在Ⅰ级试验的电涌保护器的内部使用中，有采用羊角间隙、石墨间隙解决续流问题，没有明显的效果。
因此，Ⅰ级试验的电涌保护器在低压供电系统应用时，需要解决当有雷电过电压作用下存在续流的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可动电极的气体放电管，用于解决Ⅰ级试验电涌保护器的续流问题，其工作原理是当两电极间触发放电时，由于两电极受电弧力的作用，可动电极在电弧力的作用下，使两电极间距变大，两电极间的电弧拉长，两电极间的残压变大，当残压值大于市电的电压值时，就不存在续流了。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种可动电极的气体放电管，包括圆柱形陶瓷外壳、距离固定陶瓷环、可动电极、固定电极、固定金属环；
所述固定电极和固定金属环分别设置在陶瓷外壳的两端；
所述距离固定陶瓷环设置在陶瓷外壳内，用于固定可动电极的位置；
所述可动电极的电极设置在陶瓷外壳内，与固定电极相对形成一腔体；可动电极的接线端子穿过固定金属环且在位于陶瓷外壳内的部分套有弹簧；可动电极的电极尺寸与陶瓷外壳内径相适应，接线端子的尺寸与固定金属环的内径相适应，使可动电极在电弧效应力的作用下向外运动，并两电极间放电完成后在弹簧的作用下恢复到原位。
作为本发明的进一步优化方案，所述固定电极为铁镍合金材质。
作为本发明的进一步优化方案，所述可动电极为铁镍合金或者铁合金材质。
作为本发明的进一步优化方案，所述固定电极、固定金属环、距离固定陶瓷环通过玻璃粉末和粘结剂树脂与陶瓷外壳相连。
作为本发明的进一步优化方案于，所述固定金属环为铁镍合金材质。
作为本发明的进一步优化方案，所述弹簧为铜性压缩弹簧。
作为本发明的进一步优化方案，所述距离固定陶瓷环的位置根据实际的放电性能确定。
作为本发明的进一步优化方案，所述固定金属环上设有通风孔。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，本发明设置可动电极，当两电极间有雷电过电压时，固定电极与可动电极之间气体击穿放电，在腔体内形成电弧，可动电极在电弧效应力的作用下向腔体外的方向运动，增加了两放电电极的距离，使两级间的电弧拉长，增加了两电极间的残压，达到减小或消除续流的目的。当两电极间放电完成后，可动电极在弹簧的作用下又恢复到原来的位置。本发明的直流放电电压低，为800V以下，易动作；通流容量大，10/350μs的冲击电流最大电流值可达到50kA；工频续流小，可达到小于100A的工频电流；8/20μs、50kA电流冲击下残压低于2.0kV，1.2/50μs开路电压波冲击下限制电压小于1.8kV。本发明性能稳定可靠，耐冲击性能强；应用范围广泛，可应用于工频Ⅰ级试验的电涌保护器，具有较好的防雷保护效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中陶瓷外壳结构示意图，（a）为剖面图，（b）为侧面图。
图3是本发明中固定电极示意图，（a）为剖面图，（b）为侧面图。
图4是本发明中距离固定陶瓷环的示意图，（a）为剖面图，（b）为侧面图。
图5是本发明中可动电极示意图，（a）为剖面图，（b）为侧面图。
图6是本发明中固定金属环示意图，（a）为剖面图，（b）为侧面图。
其中：1-陶瓷外壳；2-固定电极；3-距离固定陶瓷环；4-可动电极；5-弹簧；6-固定金属环；7-通气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明设计一种可动电极的气体放电管，如图1所示，包括圆柱形陶瓷外壳1、距离固定陶瓷环3、可动电极4、固定电极2、固定金属环6；所述固定电极2和固定金属环6分别设置在陶瓷外壳1的两端；所述距离固定陶瓷环3设置在陶瓷外壳1内，用于固定可动电极4的位置；所述可动电极4的电极设置在陶瓷外壳内，与固定电极2相对形成一腔体；可动电极4的接线端子穿过固定金属环6且在位于陶瓷外壳1内的部分套有弹簧5；可动电极4的电极尺寸与陶瓷外壳1内径相适应，接线端子的尺寸与固定金属环6的内径相适应，使可动电极4在电弧效应力的作用下向外运动，并两电极间放电完成后在弹簧5的作用下恢复到原位。
陶瓷外壳1如图2所示，是圆柱形的，其中，（a）为剖面图，（b）为侧面图。陶瓷外壳1起分离气体放电管内外空间的作用，可以保证气体放电仅在其所围成的密闭空间内进行。
固定电极2如图3所示，采用铁镍合金材质，具有加热后不变形的特点。其中，（a）为剖面图，（b）为侧面图。固定电极2主要用于与被保护电路之间的连接，与可动电极4一起可以实现两个电极以及陶瓷外壳1围成的空间内的放电。
距离固定陶瓷环3如图4所示，采用铁镍合金材质，用于固定可动电极4的位置，保证两电极间的距离。其中，（a）为剖面图，（b）为侧面图。在制造过程中和有雷电流作用的情况下，两电极的间距不变，保证触发放电的电压值的一致性。
可动电极4如图5所示，采用铁镍合金或铁合金材质。其中，（a）为剖面图，（b）为侧面图。可动电极4的位置由距离固定陶瓷环固定，调整可动电极4的位置可以改变其与固定电极2之间的距离，从而改变这两个电极之间的放电电压值。可动电极4的柱状电极上套有弹簧5，用于在电弧效应力的作用下，改变可动电极4与固定电极2之间的距离。
弹簧5套在可动电极4的接线端子上，当可动电极4与固定电极2之间放电时，在腔体内形成电弧，可动电极4在电弧效应力的作用下压缩弹簧5向外运动，从而改变了两个电极之间的距离，改变了电弧长度；当电弧灭掉以后，弹簧5因弹力会使可动电极4恢复至原状，使电极的放电电压恢复成初始值。
固定金属环6如图6所示，采用铁镍合金材质，用于保证可动电极4运动时不会偏离方向。其中，（a）为剖面图，（b）为侧面图。固定金属环6上还开有通气孔，用于可动电极4动作时排气。
本发明一种可动电极的气体放电管的制作过程为：首先，将距离固定陶瓷环3的外壁涂上玻璃粉末和粘结剂树脂，将其放入陶瓷外壳1内，保证其与陶瓷外壳1距离；其次，将固定电极2的电极外壁上涂上一层玻璃粉末和粘结剂树脂，放入陶瓷外壳1的一端，边缘与陶瓷外壳1对齐；再次，将可动电极4的接线端子套上弹簧5，再套上固定金属环6；再次，将固定金属环6的外壁上涂上玻璃粉末和粘结剂树脂，边缘与陶瓷外壳1对齐；最后，将气体放电管放入加热炉中进行加热，待涂敷层玻璃粉末和粘结剂树脂烧结固定，取出冷却，制作完成。
本发明的工作过程为：当可动电极4和固定电极2间有雷电过电压时，固定电极2与可动电极4之间击穿放电，在腔体内形成电弧，可动电极4在电弧效应力的作用下压缩弹簧5向外运动，增加了两电极之间的距离，使两电极之间的电弧拉长，增加了两电极间的残压，达到到减小或消除续流的目的。当两电极间放电完成后，可动电极4在弹簧5的作用下又恢复到原来的位置。 
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1. 一种可动电极的气体放电管，其特征在于，包括圆柱形陶瓷外壳、距离固定陶瓷环、可动电极、固定电极、固定金属环；
所述固定电极和固定金属环分别设置在陶瓷外壳的两端；
所述距离固定陶瓷环设置在陶瓷外壳内，用于固定可动电极的位置；
所述可动电极的电极设置在陶瓷外壳内，与固定电极相对形成一腔体；可动电极的接线端子穿过固定金属环且在位于陶瓷外壳内的部分套有弹簧；可动电极的电极尺寸与陶瓷外壳内径相适应，接线端子的尺寸与固定金属环的内径相适应，使可动电极在电弧效应力的作用下向外运动，并两电极间放电完成后在弹簧的作用下恢复到原位。
2. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述固定电极为铁镍合金材质。
3. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述可动电极为铁镍合金或者铁合金材质。
4. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述固定电极、固定金属环、距离固定陶瓷环通过玻璃粉末和粘结剂树脂与陶瓷外壳相连。
5. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述固定金属环为铁镍合金材质。
6. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述弹簧为铜性压缩弹簧。
7. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述距离固定陶瓷环的位置根据实际的放电性能确定。
8. 根据权利要求1所述的一种可动电极的气体放电管，其特征在于，所述固定金属环上设有通风孔。
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