CN105723579B - 一种串联火花间隙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种串联火花间隙，至少包括具有第一电极（FSA₁）和第二电极（FSA₂）的第一个火花间隙（FS₁）以及具有第一电极（FSA₃）和第二电极（FSA₄）的第二个火花间隙（FS₂），其中，所述第一火花间隙（FS₁）的第二电极（FSA₂）与所述第二火花间隙（FS₂）的第一电极（FSA₃）连接，其中，每个所述火花间隙（FS₁，FS₂）中的每个火花间隙具有点火辅助电极（H₁，H₂），其中，所述点火辅助电极（H₁，H₂）通过转换电路（ZK）彼此相连接，其中，提供所述第一个火花间隙（FS₁）的第一个主要电极（FSA₁）和所述第二个火花间隙（FS₂）的第二个主要电极（FSA₄）作为所述并联火花间隙的接口（A₁，A₂）。

Description

一种串联火花间隙

技术领域

本发明涉及一种串联火花间隙。

背景技术

在电气设施的众多应用中，脉冲、尤其是就像在电击时所出现的那种高能脉冲构成了要严肃应对的风险。

为了应对这些风险，越来越多地使用过电压保护装置。借助火花间隙的放电已经被证明为对于高能脉冲尤其有利。尽管原则上还可使用压敏电阻，但已经表明，火花间隙相对于基于压敏电阻的解决方案而言会形成在火花间隙点火后残余电压更好地下降至所期望的低电平。

只要火花间隙已经点火，就通过弧隙建立了导电连接，脉冲通过此被导出。为了点火，有各种不同的机制。例如可通过有针对性地采用高压脉冲，在火花间隙的电极之间引发击穿。但只有通过繁琐的布线，才能够形成这样一种有效的高压脉冲。

借助辅助电极可实现一种成本更加有利的替选方案，就像在申请人的EP 1 566868 B1所说明的那样。在图1中示出了一种示例性的火花间隙FS₁。其中，在火花间隙的主要电极FSA₂与辅助电极H₁之间使用了一种带阻性的（阻抗式）导电连接。但这种带阻性的（阻抗式）导电连接仅具有相当低的载流能力。如果电流超出了载流能力，就产生电弧等离子体，由于由此引起的电离化，所述主要电极FSA₁与FSA₂之间的主要火花间隙就可更快地导电。

尤其是在大功率（直流-也包括交流）电网中，必须提供与所要接通的功率相对应的续流灭弧能力。

为了在高额定电压、即电压超过230或者说超过400伏的系统内提供这种续流灭弧能力，出于成本的原因，通常采用串联电路。因此，由火花间隙构成的串联电路上的电压分配给两个或更多个火花间隙。在图2中示出了火花间隙FS₁和FS₂的一种示例性布置。两个火花间隙具有各自的点火回路，所述点火回路在此例如在所述火花间隙FS₁上借助充满气体的过电压限位器GDT₁和压敏电阻VAR₁构成，并且在此例如在所述火花间隙FS₂上同样借助充满气体的过电压限位器GDT₂和压敏电阻VAR₂构成。

在火花间隙的串联电路已知的变型中，由于点火回路的独立性，并不能够确保，两个火花间隙同时点火。这例如如图3中以图2的并联电路为例所示。在该处，在所述串联火花间隙上通过示例性的脉冲所引起的电压首先急剧升高，并且在几μs后导致一个火花间隙的点火（大约5μs后），然后，首先也急剧上升的电压表现出第一次打断。但电压始终仍然很高。只有在大约另一个5μs后，才出现另一个火花间隙的点火，由此引起电流的更加急剧的下降。因此，图3明显地表明，所述火花间隙在时间上是交错地导电。电压曲线阶梯式地下降至各个火花间隙引燃电压的水平。残余电压由于并联的点火回路而处于很高的水平。

也就是说，通过所述火花间隙的连续点火，残余电压更长时间地停留在高电平上，这是所不期望的。此外，在另一个点火回路延迟点火的情况下，这一点火回路的时间更长并且由此负荷更大。因此，所述点火回路必须被设置为针对更高的负荷，以便形成时间延迟的点火，这又导致更高的成本。如果所述点火回路并没有相应地被设置为针对更高的负荷，又有出现危险的风险。

发明内容

本发明的根本目的在于，提供一种更好的装置，其一方面成本不高，另一方面形成了残余电压快速且更加可靠的下降。

上述目的的解决方案根据本发明通过独立权利要求所述的特征得出。本发明的有利设计由从属权利要求加以说明。

附图说明

下面参照附图借助优选的实施方式进一步阐述本发明。

其中：

图1为一种具有辅助电极、用于应用在本发明的实施方式中的火花间隙的示意性图示；

图2为一种由两个根据现有技术的、具有辅助电极的火花间隙构成的串联电路的示意性图示；

图3为一种图形，其表明了在图2的串联电阻中电流和电压的相互关系；

图4为一种由两个根据本发明的实施方式的、具有辅助电极的火花间隙构成的串联电路的示意性图示；以及

图5为一种图形，其表明了在图4的串联电阻中电流和电压的相互关系。

图标说明：

火花间隙： FS₁，FS₂

电极： FSA₁，FSA₂， FSA₃ ，FSA₄

点火辅助电极： H₁，H₂

释放电路：ZK

接口：A₁，A₂

气体放电装置： GDT₁， GDT₂

压敏电阻： VAR₁， VAR₂

外壳： G

具体实施方式

图4示出了一种由两个根据本发明的实施方式的、具有辅助电极的火花间隙构成的串联电路的示意性图示。

所述串联火花间隙至少包括具有第一电极FSA₁和第二电极FSA₂的第一火花间隙FS₁以及同样具有第一电极FSA₃和第二电极FSA₄的第二火花间隙FS₂，当然也可在所述串联电路中设置更多个其他的火花间隙。

其中，所述第一火花间隙FS₁的第二电极FSA₂与所述第二火花间隙FS₂的第一电极FSA₃连接。

所述的每个火花间隙FS₁、FS₂分别具有至少一个点火辅助电极H₁、H₂。所述点火辅助电极H₁、H₂通过释放电路ZK彼此相连，其中，所述第一火花间隙FS₁的第一电极FSA₁和所述第二火花间隙FS₂的第二电极FSA₄作为所述串联火花间隙的接口A₁、A₂。

也就是说，被串联接通的火花间隙FS₁、FS₂设有同一个点火回路（释放电路）ZK。通过这种布置确保了串联的每个所述火花间隙同时接通。

图5中的同时触发通过图4的串联电路实现。与图3中相比，在该处，在所述串联火花间隙上通过示例性的脉冲所引起的电压首先没有那么急剧地升高，并且在几μs后导致两个火花间隙的点火（大约5μs后），然后，电压表现出打断。在这次打断后，电压已经大约下降至在图3的示例中只有在10μs后才出现的那种程度。因此，图5明显地表明，所述火花间隙基本在时间上同时导电。电压曲线直接下降至各个火花间隙引燃电压的水平。其中，残余电压可能处于比图3的串联电路中在同样的火花间隙中更低的水平。但这取决于所述点火回路ZK的零部件的技术参数。

也就是说，借助本发明所提出的串联电路，提供了一种更好的装置，其一方面成本不高，另一方面形成了残余电压快速且更加可靠的下降。

在一种有利的设计中，为本发明采用了具有辅助电极的火花间隙，如申请人的EP1 566 868 B1中所述，也就是说，所述辅助电极H₁、H₂被布置为与所述第一火花间隙FS₁的第一电极FSA₁处于导电连接或者说与所述第二个火花间隙FS₂的第二电极FSA₄处于导电连接。其中，在第一火花间隙的电极FSA₁与第一个辅助电极H₁之间或者说在第二个火花间隙的主要电极FSA₄与第二辅助电极H₂之间使用了一种带阻性的（阻抗式）导电连接。但这种带阻性的（阻抗式）导电连接仅具有相当低的载流能力。如果电流超出了载流能力，就产生电弧等离子体，由于由此引起的电离化，所述电极FSA₁和FSA₂与FSA₃和FSA₄之间的火花间隙就可更快地导电。

当然也可采用替选方案，使用具有其他辅助电极的其他火花间隙。

在本发明的一种实施方式中，所述释放电路ZK具有气体放电装置GDT₁，也就是说，在这里，气体放电装置的有利的释放特性可被有意义地用于所述点火回路。所述气体放电装置GDT₁形成了正常状态下的绝缘。在一种有利的设计中，所述气体放电装置GDT₁的点火电压处于所述火花间隙的点火电压以下，也就是说，所述气体放电装置GDT₁有利地在火花间隙之前点火。

根据本发明的另一种实施方式，所述释放电路ZK具有压敏电阻VAR₁。也就是说，在这里，压敏电阻的有利的释放特性也可被有意义地用于所述点火回路。

所述释放电路ZK也可具有其他零部件，但已经表明，如果所述释放电路ZK不仅具有压敏电阻VAR₁，还具有气体放电装置GDT₁，释放特性就尤其有利。

在发生放电时，释放电路ZK中的气体放电装置GDT₁首先点火。出现的电流流过两个辅助电极H₁和H₂。只有当两个火花间隙FS₁和FS₂的电离作用基本被关闭，电流才释放到所述火花间隙FSA₁和FSA₂或者说FSA₃和FSA₄上作为主要放电路径。所述释放电路ZK的负荷（电流积分）符合与单个火花间隙相同的结构类型，也就是说，必须只考虑更低的负荷，因为不会引起点火延迟。

在所提出的电路变型中，所述两个火花间隙FS₁和FS₂通过“绝缘的”电极相连接。也就是说，所述两个火花间隙在FSA₂与FSA₃之间的连接没有被束缚电势。由此确保了一同点火。

也就是说，在发生放电时，释放电路ZK中的气体放电装置GDT₁首先点火。出现的电流流过两个辅助电极H₁和H₂。只有当两个火花间隙FS₁和FS₂的电离作用基本被关闭，电流才释放到所述火花间隙FSA₁和FSA₂或者说FSA₃和FSA₄上作为主要放电路径。

在一种成本非常有利的变型中，为所述串联火花间隙所使用的各个火花间隙FS₁和FS₂结构相同。

因此，借助所提出的本发明，就可达到点火延迟时间小于或等于各个火花间隙的点火延迟时间。其中，残余电压提前急剧地被最小化，也就是说，要比在火花间隙的正常串联电路中更加急剧。

所述串联电路当然也可在同一个外壳G内，如图4所示，仅具有必需的接口A₁和A₂。

Claims (5)

1.一种串联火花间隙，至少包括具有第一电极（FSA₁）和第二电极（FSA₂）的第一火花间隙（FS₁）以及具有第一电极（FSA₃）和第二电极（FSA₄）的第二火花间隙（FS₂），其特征在于，所述第一个火花间隙（FS₁）的第二电极（FSA₂）与所述第二火花间隙（FS₂）的第一电极（FSA₃）连接，所述每个火花间隙（FS₁，FS₂）分别具有点火辅助电极（H₁，H₂），所述点火辅助电极（H₁，H₂）通过释放电路（ZK）彼此相连接形成串联火花间隙（FS₁）、（FS₂）的同一个释放电路，所述第一火花间隙（FS₁）的第一电极（FSA₁）和所述第二火花间隙（FS₂）的第二电极（FSA₄）作为所述串联火花间隙的接口（A₁，A₂），其中，所述第二电极（FSA₂）与第一电极（FSA₃）连接是绝缘电极连接，在发生放电时，释放电路（ZK）中的气体放电装置（GDT₁）首先点火，出现的电流流过两个辅助电极（H₁）和（H₂），当两个火花间隙（FS₁）和（FS₂）的电离作用被关闭，电流才释放到所述电极（FSA₁）和（FSA₂）或者（FSA₃）和（FSA₄）上作为放电路径。

2.根据权利要求1所述的串联火花间隙，其特征在于，所述点火辅助电极（H₁，H₂）被布置为在所述第一火花间隙（FS₁）中与第一电极（FSA₁）处于导电连接，在所述第二火花间隙（FS₂）中与第二电极（FSA₄）处于导电连接。

3.根据上述权利要求1所述串联火花间隙，其特征在于，所述释放电路（ZK）具有气体放电装置（GDT₁）。

4.根据上述权利要求1所述串联火花间隙，其特征在于，所述释放电路（ZK）具有压敏电阻（VAR₁）。

5.根据上述权利要求中任一项所述串联火花间隙，其特征在于，所述第一火花间隙（FS₁）和所述第二个火花间隙（FS₂）结构相同。