CN104769792A - 引弧电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种引弧电路（Z），包括至少两个串联的放电间隙（FS₁、FS₂），用于限制电流幅度为10kA至200kA、脉宽为8/20μs和10/350μs（一类避雷器）的过电压，每个放电间隙（FS₁、FS₂）均配备有至少一个辅助电极（H₁、H₂），所述引弧电路（Z）具有第一变阻器（VAR₁）和第二变阻器（VAR₂），且引弧电路（Z）特别适合于限制中功率过电压，特别是对应于电流幅度为10至100kA、脉宽为8/20μs（二类避雷器）的过电压；引弧电路（Z）通过辅助电极（H₁、H₂）分别连接两个引弧分支电路（TZ₁、TZ₂）；第一引弧分支电路（TZ₁）具有第一变阻器（VAR₁），并且设计成引弧第一放电间隙（FS₁）。第二引弧分支电路（TZ₂）具有第二变阻器（VAR₂），并且设计成引弧第二放电间隙（FS₂）。本发明还涉及一种具有这种引弧电路（Z）的过电压保护装置，以及一种多触点变阻器（M-VAR）的应用。

Description

引弧电路

技术领域

本发明涉及一种引弧电路。

背景技术

放电间隙是现有技术中已知的技术。这些放电间隙尤其用于[通过将其]并联到电力系统上来保护电力系统。如果有过电压事件发生，则放电间隙易于引弧并将过电压转移通过电力系统。其目的是保持尽可能低的放电间隙引弧的电压电平。该电压电平称作保护电平。

为了保持低的保护电平，放电间隙需要备有引弧电路。

引弧电路通常提供放电间隙的预电离，使得该间隙与没有进行预电离的间隙相比在明显较低的电压上点燃。也就是说，引燃火花间隙所需的电压电平降低了。预电离通过辅助电极实现，辅助电极布置在放电间隙的主电极的中央或更靠近放电间隙的主电极之一。辅助电极与放电间隙的主电极中的至少一个一起构成辅助放电间隙，而放电间隙的主电极之间的火花间隙通常称为主火花间隙。

然而，取决于放电间隙的结构，在放电间隙点燃之前可能花费一些时间，例如，若干微秒。由于典型过电压脉冲与十分高的电流上升速度（kA/μs）有关，因此在电流上升期间保持需要的保护电平尤为关键。为此，可以设置平行于放电间隙的另一保护路径，其在短时间内保持相匹配地低的保护电平。由于仅在短时间内需要该附加的保护路径，因此可以以较低要求设计该保护路径。例如，放电间隙可以是对应于第一级的避雷器，而对应于第二级的避雷器可以用于其他保护路径中。

虽然上述布置已经导致保护电平降低，但是保护电平仍较高。而且，其他保护路径的设计常常是不利的，因为这经常导致引入不应低估的寄生电感分量。

发明内容

本发明的目的是提供一种以具有创造性的方式避免现有技术的缺陷的引弧电路。

本发明所述目的是通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求中示出表示了本发明的优选实施例。

下面在优选实施例的基础上参考附图进一步详细描述本发明。

附图说明

图1示出了一个引弧电路的放电间隙的逻辑关系布置；

图2示出了具有辅助电极的放电间隙的细节；

图3示出了具有一个抽头的多触点变阻器的布局；

图4示出了一个引弧电路的多个放电间隙；

图5示出另一个有引弧电路的多个放电间隙；

图6示出了根据本发明的实施例的引弧电路多个放电间隙的串联连接；

图7示出了根据本发明的另外的实施例引弧电路多个放电间隙的串联连接；以及

图8示出了根据本发明其它实施例引弧电路多放电间隙的串联连接。

附图标记列表

抽头： A

放电间隙：       FS₁，FS₂

放电间隙连接器：  FSA₁，FSA₂

气体放电管：   GDT

辅助电极：       H₁，H₂

引弧分支电路：TZ₁，TZ₂

变阻器 ：VAR₁，VAR₂

引弧电路：Z

引脚： ZL₁，ZL₂

多触点变阻器：      M-VAR

多触点变阻器连接器： M-VARA₁、M-VARA₂

过电压保护装置：  1。

具体实施方式

图1示出了一个引弧电路Z的放电间隙FS₁的逻辑关系布置。放电间隙具有第一引脚ZL₁和第二引脚ZL₂。引弧电路Z有两个变阻器VAR₁、VAR₂串联连接的第二保护路径，串联连接作为一种分压器工作，其中分压器的抽头被引至放电间隙的辅助电极H₁。也就是说，在发生过电压事件的情况下，变阻器VAR₁、VAR₂首先导电，结果，[这导致]放电间隙FS₁经由辅助电极H₁迅速点燃。换句话说，在放电间隙引弧之前，首先由第二保护路径吸收了。通过对预电离而导致火花隙提早点燃来恰当地确定分压器和辅助电极的参数，可以避免第二条保护路径的过载。引弧电路Z作为平行的放电路径的同步设计导致所需元件大大减少。

如图1左侧所示，所述布置在结构上可以是成一体的，或者如图右侧所示，引弧电路Z可以实现为可连接的，例如，可插拔的。

图2示出了具有辅助电极H₁的放电间隙FS₁的细节。所述放电间隙FS₁具有第一放电间隙连接器FSA₁和第二放电间隙连接器FSA₂。第一放电间隙连接器FSA₁连接到放电间隙的第一（主）电极，第二火花隙连接器FSA₂连接到放电间隙的第二（主）电极。此外，放电间隙FS₁具有辅助电极H₁。所述辅助电极H₁可以布置在两个主电极中央或更靠近两个主电极之一，或者辅助电极H₁可以电阻的方式连接到主电极之一。

图4和图5示出了引弧电路的放电间隙。与图3中不同，这些放电间隙还具有气体放电管（GDT），在引弧电路中的这种气体放电管GDT可以使整个布置能够持续具有高的绝热值。在引弧电路Z仅有变阻器VAR₁、VAR₂的电路的情况下（如图1所示），也不总是提供气体放电管GDT。根据图5所示的布置证明特别有利，由于该布置能够特别好地调整相应的点火特性。通过改变气体放电管GDT的响应电压以及通过对变阻器的恰当选择，可以根据通过引弧电路的电流调节分压器，以使得放电间隙在变阻器过载之前可靠地点燃。使用不对称布置的辅助电极（如各图中所示）也是有利的。

为了最小化引弧电路带来的感应影响，可以使用多触点变阻器M-VAR。在图3中示意性示出了这种多触点变阻器M-VAR。在图3中，多触点变阻器M-VAR用虚线示出，其具有第一多触点变阻器连接器M-VARA₁和第二多触点变阻器连接器M-VARA₂。

此外，多触点变阻器M-VAR具有抽头A。

虽然只示出了一个抽头，但也可以设置多个抽头。就电路技术而言，多触点变阻器M-VAR由第一变阻器VAR₁和第二变阻器VAR₂集成式串联连接构成。而且，使用多触点变阻器M-VAR的优点在于：可以为这些部件仅设置一个单个温度监测器，然而在大多数情况下必须设置多个温度监视器用于分立的串联连接。此外，通过使用多个变阻器，就应确保子变阻器来自于同一制造批次。由于集成方法还避免了寄生感应率。这可以对切换性能具有积极影响。这里应指出的是，抽头不一定必须导致电压的对称划分；而是还可以选择子变阻器VAR₁和VAR₂，以便不同。此外，由于现在仅使用一个多触点变阻器M-VAR，因此最小化了部件的使用。

这个概念也可以扩展到包括放电间隙的串联连接。通过放电间隙的串联连接，可以设置过电压保护装置1，其可以承受雷电冲击电流并限制线路持续电流。

图6至图8示出了根据本发明的实施例引弧电路的放电间隙的串联连接。

图中示出了一个引弧电路Z，所述引弧电路有至少有两个放电间隙FS₁和FS₂串联连接，两个放电间隙分别用于限制电流幅度为从约10kA到约200kA、脉宽为8/20μs和10/350μs（一类避雷器）的中功率和高功率过电压，所述电火花间隙FS₁、FS₂每一个均配备有至少一个辅助电极H₁、H₂；所述引弧电路Z还设置有第一变阻器VAR₁和第二变阻器VAR₂；所述引弧电路Z特别适合于限制中功率过电压，所述中功率过电压是具有幅度为从约10至约100kA、脉宽为8/20μs（二类避雷器）的过电压。引弧电路Z通过所述辅助电极H₁、H₂连接两个引弧分支电路TZ₁、TZ₂，其中，第一引弧分支电路TZ₁具有第一变阻器VAR₁并且设计成引弧第一放电间隙FS₁，第二引弧分支电路TZ₂具有第二变阻器VAR₂并且设计成引弧第二放电间隙FS₂。

由于两个放电间隙（用于两个相对较低的主电极的引弧电极）是一种电阻性连接，没有绝缘，因此，在图6和图7中所示的是可选择设置带有绝缘的气体放电管GDT，尤其是绝缘于引弧电路Z。

图6中的三个变阻器组成了一个具有低保护电平的一保护路径，所述保护路径限制了两个放电间隙FS₁、FS₂的引弧电压。同时，变阻器充当放电间隙的引弧变阻器。最好使用具有不同标称电压的变阻器，从而在整个布置中优化具有低保护电平的放电间隙的引弧。

引弧电路的变阻器可以提供一个或多个热分配装置。

与图6中的实施例不同，在根据图7的实施例中只使用了两个变阻器的串联连接。也就是说，不能再将引弧电路简单地视为一个独立的保护路径。通过两个变阻器VAR₁、VAR₂经两个辅助电极H₁、H₂控制放电间隙FS₁、FS₂，省去第三变阻器的一个后果就是变阻器只对两个放电间隙。由于全部初始电流流经第一放电间隙，特别是较低的放电间隙将提早引弧。并且由于放电间隙的快速点火通常对保护电平有利，因此可以通过恰当地确定变阻器的尺寸来设置改进保护电平。

在根据图6和图7的实施例中，引弧电路Z的第一点火分支电路TZ₁和第二点火分支电路TZ₂为串联连接。

这些实施例尤其适合于使用多触点变阻器M-VAR。多触点变阻器M-VAR的使用反过来又带来以上所述的优点。也就是说，第一变阻器VAR₁和第二变阻器VAR₂是具有至少一个抽头A的多触点变阻器M-VAR的一部分。另外，所述抽头A连接至第一辅助电极H₁。在图6所示的实施例中，也可使用具有若干个抽头的多触点变阻器M-VAR。其中，第一抽头连接到第一辅助电极H₁，而另一抽头连接到第二辅助电极H₂。当然，应该将很容易理解，具有抽头A的单个多触点变阻器M-VAR也可以与其他的分立变阻器一起串联使用。

在根据图6和图8所示的实施例中，第二引弧分支电路TZ₂连接到至少由两个放电间隙FS₁、FS₂串联的第二引脚ZL₂，这一应用来源于图4的电路概念。

在优选的实施例中，引弧电路还具有一个气体放电管GDT，所述第一引弧分支电路TZ₁具有为串联连接的气体放电管GDT和第一变阻器VAR₁，并且第一引弧分支电路TZ₁设计成点燃第一火花隙FS₁。结果，可以保持高的整体绝缘布置。

以上概述的引弧电路Z可以很容易地集成（如图6至图8的左侧所示）或连接（如图6至图8的右侧所示）。在集成构造中，可设置过电压保护装置1，其具有承受雷电冲击电流并限制线路持续电流的特征。另一方面，可插拔的变型可以用于通过改善引弧性能而改进保护。因此，可容易地提供一种节约成本的组合产品，其能够以最简单的方式适应需求。

在图8所示的实施例中，两个引弧分支电路为彼此分开。第一引弧分支电路TZ₁连接到至少由两个放电间隙FS₁、FS₂串联连接的第一引脚ZL₁。类似地，第二引弧分支电路TZ₂连接到至少由两个火花隙FS₁、FS₂串联连接的第二引脚ZL₂。最后，结合图8还应当注意的是，可以用非对称布置或电阻耦合关于引脚设置辅助电极的布置，使得两个放电间隙FS₁、FS₂之间的串联连接是离辅助电极距离最短电极之间电接触的串联连接。如果将辅助电极电阻性的连接到各自的火花隙的主电极之一，则这是特别有利的。通过这样的布置，将未进行电阻性连接的相应电极布置在引脚的外侧上，从而提供改进的绝缘。

所提及的一类避雷器和二类避雷器，这仅指的是相应避雷器的特征而已。实际兼容性与标准无关。

此外，变阻器还可以为多触点变阻器。这种多触点变阻器是例如德国专利申请DE102012011241的主题，在此明确参考该德国专利申请。在该变阻器的实施例中，变阻器具有并联连接的子变阻器，在子变阻器中彼此相邻的许多单独触点平行地接触同一个变阻器。例如，变阻器的一引脚侧和/或引脚A可实现为跟与其相邻的一个或者两个分支变阻器相关的多个触点。

这些多触点的变阻器使保护电平额外地减小，同时增加防止短路的保护。这样的设计还可以与上述串联连接结合，以便使用多个多触点变阻器。

Claims (11)

1.引弧电路（Z），适应于避雷器，其特征在于，所述引弧电路包括至少两个串联的放电间隙（FS₁、FS₂），两个放电间隙分别用于限制电流幅度为10kA至200kA、脉宽为8/20μs和10/350μs的中功率和高功率过电压，所述放电间隙（FS₁、FS₂）分别设置至少一个辅助电极（H₁、H₂），所述引弧电路（Z）还设置有第一变阻器（VAR₁）和第二变阻器（VAR₂）；其中，所述引弧电路（Z）首先限制了电流幅度为10至100kA、脉宽为8/20μs的中功率过电压，在所述引弧电路（Z）中通过所述辅助电极（H₁、H₂）连接两个引弧分支电路（TZ₁、TZ₂）；其中，第一引弧分支电路TZ₁具有所述第一变阻器VAR₁并设计成引弧所述第一放电间隙（FS₁），第二引弧分支电路（TZ₂）具有所述第二变阻器（VAR₂）并设计成引弧所述第二放电间隙（FS₂）。

2.如权利要求1所述的引弧电路（Z），其特征在于，所述第一引弧分支电路连接到至少由两个放电间隙（FS₁、FS₂）串联连接的第一引脚（ZL₁）。

3.如权利要求1或2所述的点火电路（Z），其特征在于，所述第一引弧分支电路和所述第二引弧分支电路串联连接。

4.如前述权利要求中任一项所述的引弧电路（Z），其特征在于，所述第一变阻器和所述第二变阻器是具有至少一个抽头（A）的多触点变阻器（M-VAR）的一部分，其中，所述抽头（A）连接到所述第一辅助电极（H₁）。

5.如权利要求1或2所述的点火电路（Z），其特征在于，所述第二引弧分支电路连接到至少由两个放电间隙（FS₁、FS₂）串联连接的第二引脚（ZL₂）。

6.如前述权利要求中任一项所述的引弧电路（Z），其特征在于，所述引弧电路还具有气体放电管（GDT），所述第一引弧分支电路（TZ₁）具有串联连接的所述气体放电管（GDT）和所述第一变阻器（VAR₁），并且设计成引弧所述第一火花隙（FS₁）。

7.如前述权利要求中任一项中所述的引弧电路（Z），其特征在于，所述第一变阻器（VAR₁）或所述第二变阻器（VAR₂）是多触点变阻器。

8.过电压保护装置，其特征在于，所述装置具有如前述权利要求中任一项所述的引弧电路（Z）。

9.如权利要求8所述的具有引弧电路（Z）的过电压保护装置，其特征在于，所述多个放电间隙（FS₁、FS₂）之间的串联连接是在所述辅助电极最短距离电极之间电接触的串联连接。

10.一种多触点变阻器（M-VAR）应用，是应用于所述避雷器放电间隙（FS₁）电流幅度为10至100kA、脉宽为8/20μs的中功率击穿电压；其特征在于，所述多触点变阻器（M-VAR）至少有一个抽头（A），所述多触点变阻器（M-VAR）内部串联连接了多个变阻器（VAR₁、VAR2），所述抽头（A）用于触发所述放电间隙（FS1）。

11.如权利要求10所述的多触点变阻器（M-VAR）应用，其特征在于，所述多触点变阻器（M-VAR）含有至少一个带有多触点的变阻器。