CN109103866A - 一种浪涌保护器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浪涌保护器，包括压敏电阻元件、气体放电管、电压限制型元件、发热元件和低热阻导热端头，发热元件与电压限制型元件串联后与压敏电阻元件并联，该串并联支路再与气体放电管串联，形成一个单端口组合电路，其中，压敏电阻元件耐受电涌冲击的性能高于电压限制型元件耐受电涌冲击的性能，压敏电阻元件的压敏电压值大于电压限制型元件的导通电压值；单端口组合电路的两个引出端子中有一个为低热阻导热端头，低热阻导热端头与发热元件相互热耦合，或低热阻导热端头与电压限制型元件相互热耦合，或低热阻导热端头与气体放电管相互热耦合。本发明使得SPD以开路模式退出电路，提高了安全性。

Description

一种浪涌保护器

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种浪涌保护器。

背景技术

浪涌保护器(简称SPD)作为一种标准的低压电器，广泛应用于低压输配电线路中，可对线路中出现的由雷电等引起的电涌进行有效的吸收和抑制，对改善电网输电质量、保证用电电器安全具有明显的作用。

SPD的核心部件是浪涌抑制元件，最常用的是压敏电阻陶瓷芯片。由于输配电线路传输距离较长，又容易暴露在露天，相比室内电器设备更容易遭受高能量电涌脉冲，在SPD的设计寿命期内，压敏电阻陶瓷芯片更容易遭到超过额定规格的高能量电涌的多次冲击，造成压敏电阻的劣化失效。由于压敏电阻是短路失效模式，一旦击穿失效，就会引起供电线路短路故障，击穿点会出现炸裂、冒烟、拉弧、严重时甚至会造成起火燃烧。

改善方案一是最常用的方法，具体原理图见附图1，在压敏电阻陶瓷芯片1的两个端面电极上，分别焊接连接一片导电和导热性能都优异的薄铜片电极2，薄铜片电极2预制有引出端子3，薄铜片电极2在起到导电电极作用的同时也与压敏电阻陶瓷芯片1形成热耦合，能将压敏电阻陶瓷芯片1产生的热量传导到引出端子3上。在其中一个引出端子3上用低熔点合金5焊接一片弹性金属片4形成过热脱离器。当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到漏电流进入毫安级时，开始进入加速劣化区，漏电流会使压敏电阻陶瓷芯片1发热促使漏电流进一步增大，又加速了压敏电阻陶瓷芯片1发热，最终将使压敏电阻陶瓷芯片1热击穿。当热量达到低熔点合金5熔断温度时，过热脱离器动作切断电源，使压敏电阻陶瓷芯片1在击穿短路前退出电网，达到了保护的目的。该方案可将大部份压敏电阻陶瓷芯片1的失效模式从恶性的短路模式转换为影响很小的开路模式，极大地提高了SPD的安全性。

但是该方案仍然还存在一些缺陷，由于过热脱离器的动作需要延迟数秒时间，而压敏电阻陶瓷芯片1漏电流进入毫安级开始加速劣化发热时，瓷体内部的缺陷已经很严重了，有部份芯片的缺陷严重到从开始发热到击穿短路的时间很短，热量还来不及传导到过热脱离器将低熔点合金5熔化，短路事故就发生了。另外一种并不少见的情况就是当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到临近加速劣化区时，这时压敏电阻陶瓷芯片1的漏电流还小于毫安级，还能够维持热稳定，还能够在电网的工作电压下维持工作，但它此时的压敏电压值已经比刚开始投入使用时的初始值有明显的大幅度下降，这时的压敏电阻陶瓷芯片1的抗电涌冲击的能力已经很脆弱了，一个能量不算太大的电涌都可以将它击穿或接近击穿，此时它的击穿短路时间也是太快，由于过快的击穿短路时间导致过热脱离器来不及响应动作而起不到保护作用。

改善方案二是中国台湾编号为TW1231078B的技术发明方案，原理图见图2，一种过电压保护装置，包含有在输电干线线路(1，2)之间的一气体放电避雷器3，一变阻器4和一热熔丝元件5，其工作确保该装置的热拆接。其包括，与变阻器4平行的一电阻器7，在气体放电避雷器3的短路之后，造成热熔丝元件5的加热，以便触发该装置的热拆接。与热熔丝元件5相连接的弹簧6，其负责在元件5烧断之后确保有效的拆接。变阻器4与一个电阻器7并联后再与气体放电避雷器3串联，所述气体放电避雷器3耐受电涌冲击的能力要小于变阻器4，当气体放电避雷器3率先劣化短路失效后，电网电压加在电阻器7两端使其发热并将与其热耦合的热熔丝元件5熔断，从而使电路脱离电网。

仔细研究该方案后发现该方案没有实用性，原因之一是由于气体放电避雷器3在导通状态下只要加有连续电压(包括交流或直流)，都会出现续流而继续维持导通状态，直到其两端电压低于30伏或者流过的电流小于20毫安后才能够返回到断开状态。而该方案如果用于220伏的电网中，一旦一个电涌脉冲将气体放电避雷器3导通，电网电压将通过电阻器7加在气体放电避雷器3两端，远远高于其30伏的辉光维持电压，而要使电阻器7发热到熔断器动作，其流过的电流至少要在几十毫安以上，以几百毫安至几十安培为最好，也远远大于20毫安。所以，能使气体放电避雷器3返回到断开状态的两个实际条件都不存在或极小几率存在，致使该方案如果投入实际应用中，将会导致热熔丝元件5频繁的误动作而失去使用价值。

其次，由于气体放电避雷器3与变阻器4的工作原理完全不同，它们对不同形状的电涌的吸收能力也有很大的不同，例如，用20微秒宽度的电涌脉冲确定出的元件规格型号可以满足变阻器4的耐受电涌冲击能力大于气体放电避雷器3的耐受电涌冲击能力，在2毫秒宽度的电涌脉冲下，就有可能不正确了。由于实际应用中电涌的波形是各种各样的形状都有，要做到正确的匹配是非常困难的事情。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种浪涌保护器。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种浪涌保护器，包括压敏电阻元件、气体放电管、电压限制型元件、发热元件和低热阻导热端头，所述发热元件与所述电压限制型元件串联后与压敏电阻元件并联，该串并联支路再与所述气体放电管串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述压敏电阻元件耐受电涌冲击的性能高于所述电压限制型元件耐受电涌冲击的性能，所述压敏电阻元件的压敏电压值大于所述电压限制型元件的导通电压值；

所述单端口组合电路的两个引出端子中有一个为低热阻导热端头，所述低热阻导热端头与所述发热元件相互热耦合，或所述低热阻导热端头与所述电压限制型元件相互热耦合，或所述低热阻导热端头与所述气体放电管相互热耦合。

使用时，在所述低热阻导热端头连接过热脱离器，所述发热元件的居里温度点高于所述过热脱离器的动作温度。本发明所述的电压限制型元件，指的是在没有电涌时，电压限制型元件具有高阻抗，但随着电涌电压的升高，电压限制型元件的阻抗将持续性的减小。

本发明的工作原理分析如下：

由压敏电阻元件、气体放电管组成的串联回路是吸收电涌脉冲的主通道。当没有电涌脉冲时，压敏电阻元件处于高阻状态，气体放电管处于断开状态；当电涌到来时，压敏电阻呈低阻状态，气体放电管导通，大部分电涌能量由此回路泄放，此时，气体放电管两端的电压极低，SPD的限压保护水平可认为是压敏电阻元件的残压值；电涌消失后，压敏电阻元件切断了气体放电管的续流，使放电管返回到断开状态。

另一条回路是由气体放电管、电压限制型元件与发热元件串联而成的吸收电涌脉冲的次通道兼热保护回路，并通过导热端头连接到过热脱离器。当元件完好无电涌时，由于电压限制型元件处于高阻状态，气体放电管处于断开不导通状态，热保护回路没有电流流过。当电涌来临时，由于电压限制型元件的导通电压值低于压敏电阻元件的压敏电压值，它们之间的残压差施加在发热元件两端，通过调整电压限制型元件的导通电压值与压敏电阻元件的压敏电压值的差值，以及发热元件在常温下的电阻值，就可以设定吸收电涌脉冲的次通道从主通道的分流比例，使大部分浪涌电流从压敏电阻元件通过，流过热保护回路的小部分浪涌电流则要调整到既要小于不使热保护功能误动作的上限值，又要大于足以影响电压限制型元件的脉冲寿命的下限值。即设定电压限制型元件的导通电压值与压敏电阻元件的压敏电压值之间的差值，以及发热元件在常温下的电阻值，使得在电压限制型元件失效前，发热元件不触发热脱离。热保护回路浪涌脉冲消失后，电压限制型元件也将起到切断气体放电管的续流，促使其返回断开状态的作用。

电压限制型元件在本发明中切断气体放电管的续流的工作原理是：

当气体放电管工作在工频交流环境中时，电涌脉冲使放电管导通，当电涌消失后，如果回路中没有串联电压限制型元件，电网电压将通过发热元件形成续流，此时该电流是标准的正弦波，虽然在电流正负半周的转换过零点处电流为零，但是由于放电管导通后的惰性作用，过零点处的瞬时零电流不能使放电管返回到断开状态，放电管将维持导通，形成续流。

而电压限制型元件在交流正弦波的幅值低于其导通电压值时呈高阻不导通状态，当交流正弦波的幅值高于其导通电压值时又呈低阻导通状态。那么，当热保护回路中串联了电压限制型元件后，工频交流的每一个正弦波都被分为图4所示的几个区间，其中t₁，t₃，t₄，t₆区间的电压幅值都低于电压限制型元件的导通电压值，在这些区间内流过回路的电流都为1毫安以下的漏电流。而t₂，t₅区间的电压幅值都高于电压限制型元件的导通电压，回路中可以有大的电流流过，因此，回路电流被整形为图5所示的脉冲图形。

研究发现，在工频电网中，当电压限制型元件的导通电压值达到电网峰值电压的一定比例以后，其t₁，t₃，t₄，t₆不导通区间的宽度就大到可以遮断放电管的续流，使其返回到断开状态了。因此，导通电压的选值要达到电网峰值电压的一定比例以上。实验中发现，电压限制型元件的导通电压值在电网电压峰值的0.5倍以上时，是可以切断放电管的续流的。

本发明的失效机理分析如下：

本发明的浪涌保护器在实际应用时，同一个电涌将会同时施加在电涌吸收的主回路和次回路上，并按预先设定的比例分流。随着工作时间的积累，承受的各种波形的电涌冲击的次数将叠加，主回路中的压敏电阻元件和次回路中的电压限制型元件都将会逐步劣化。由于压敏电阻元件耐受电涌冲击的性能高于电压限制型元件耐受电涌冲击的性能，只要这种性能的差距足够大，能够保证当次回路中的电压限制型元件率先劣化短路时，主回路中的压敏电阻元件劣化还不严重，还可以在热保护功能启动时，维持主回路呈高阻状态。这时劣化严重或已经短路的电压限制型元件已经切不断气体放电管被电涌导通后的续流了，热保护回路中将有持续的电网电流流过，使回路中的元件发热，并最终使发热元件在居里温度点上方达到热平衡，把电流箝制在较小数值，热量可以从容地从导热端头传导到过热脱离器，温度可以达到居里温度附近，过热脱离器的动作温度设定在低于居里温度处，可以可靠地脱离动作，从而使损坏了的SPD脱离电网线路。本技术方案可以使损坏后的SPD以这种安全的方式退出电网。由于过热脱离器一般都设置有状态指示器或者电、声、光报警装置，很快就会被发现，维修人员可以方便地进行更换，达到了安全使用的目的，从而大大提高了SPD的安全性和可靠性，线路上连接的用电设备失效率也将大幅度减小。

由于主回路中的压敏电阻元件也归类在电压限制型元件中，因此它与次回路中的电压限制型元件具有相同或相近的性能特征，其中也包括相同或相近的脉冲寿命特性图形，比较容易进行选择和匹配。

由于气体放电管直流击穿电压值的高低并不影响其导通后的限制电压水平，因此可以将它选高一点以耐受电网电压的异常波动，而压敏电阻元件不需要再承担耐受电网电压异常波动的任务，压敏电压的选值可以适当降低，使浪涌保护器具有更好的保护效果。

优选的，所述压敏电阻元件的压敏电压值大于或等于所接入的电网工作电压峰值的0.9倍。考虑到电涌吸收主回路中的压敏电阻元件还要在电压限制型元件短路失效，并造成气体放电管导通出现续流时仍呈高阻状态，自身不能过度发热进入加速劣化状态，因此，压敏电压的选值宜在电网电压峰值的0.9倍以上，即使超过了电网的峰值电压，也不会造成危险。当电网工作电压采用220V时，其峰值电压为：此时压敏电压片的选值应大于280V；当电网工作电压采用110V时，其峰值电压为：此时压敏电压片的选值应大于140V；当电网工作电压采用380V时，其峰值电压为：此时压敏电压片的选值应大于484V。

优选的，所述电压限制型元件为压敏电阻器，所述的导通电压值是压敏电阻器的压敏电压值。优选的，所述电压限制型元件为瞬态抑制二极管，所述的导通电压值是瞬态抑制二极管的击穿电压值。优选的，所述电压限制型元件为齐纳二极管，所述的导通电压值是齐纳二极管的稳压电压值。

优选的，所述发热元件与所述电压限制型元件相互热耦合，可以使电流通过电压限制型元件产生的热量传导到发热元件，促使其更快地达到居里温度点。

优选的，所述发热元件为正温度系数热敏电阻元件。正温度系数热敏电阻元件是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。

优选的，所述发热元件为呈线性特征的电阻元件，呈线性特征的电阻元件的电流跟电压基本成正比，即其特性方程主要是齐次线性的，并且遵从欧姆定律。呈线性特征的电阻在热保护回路中也可以起到以下作用：一是限流作用，当所述电压限制型元件击穿短路后，呈线性特征的电阻可以将热保护回路中的电流限制在安全值以内，不会造成所述浪涌保护电路短路烧毁；二是发热作用，安全值以内的电流持续通过所述气体放电管和呈线性特征的电阻将会使它们升温到使过热脱离器动作，同样可以达到热保护的目的。为达到上述效果，热保护回路的电流值在电压限制型元件短路失效的情况下为几十毫安至几十安培为宜，对应的呈线性特征的电阻元件的电阻值为几千欧姆至几欧姆。

在本发明中，呈线性特征的电阻既包括线性电阻，也允许含有一些非线性成分(该非线性成分要较小，其主要还是体现出欧姆定律特征)，但要求功率要足够大，耐压要足够高，至少要坚持到过热脱离器动作前不能损坏失效。

优选的，所述压敏电阻元件的一个电极面上连接有所述电压限制型元件和气体放电管的一个电极，所述电压限制型元件的另一个电极面上连接有所述发热元件的一个电极，所述发热元件的另一个电极上连接有所述压敏电阻元件的另一个电极，所述发热元件上还焊接有低热阻导热端头，以实现元件的热耦合，所述气体放电管的另一个电极上连接有另一个引出端头。元件的连接优先选择电极面之间直接焊接，尽量少用内部连接引线或导电支架。

优选的，所述压敏电阻元件、所述气体放电管、所电压限制型元件、所述发热元件封装为一体，用绝缘材料将除两引出端子外的其余表面裹封。

优选的，具有导热功能的低热阻导热端头采用铜等导热性能优良的材料，具有足够大的横截面积，并采用焊接等热耦合方式连接在发热源(电压限制型元件或发热元件上)，并且导热端头距发热源的距离要尽量的短，以获得最低的热阻，保证有足够的热量传导到过热脱离器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明同时设有由压敏电阻元件、气体放电管串联组成的吸收电涌脉冲的主通道，以及由气体放电管、电压限制型元件、发热元件串联而成的吸收电涌脉冲的次通道兼热保护回路，且两条回路并联，在SPD的有效工作期间，两条回路将经受相同次数、相同强度、相同形状的电涌冲击，由于压敏电阻元件和电压限制型元件具有相同或相近的脉冲寿命曲线图形，又可以预先设定它们分别承受电涌能量的比例，可以通过设计确保电压限制型元件先于压敏电阻元件短路失效。在失效情况下，SPD的过热脱离器会动作切断电源，使得SPD最终以开路模式退出电路，相对于传统的短路模式，极大地提高了SPD的安全性，防止了短路击穿时产生的冒烟、拉弧、甚至起火燃烧的恶性事故。同时，过热脱离器上设有的状态指示器或者电、声、光报警装置，使得损坏的SPD很快就会被发现，维修人员可以方便地进行更换，达到了安全使用的目的，从而大大提高了SPD的安全性和可靠性，线路上连接的用电设备失效率也将大幅度减小。

附图说明：

图1是背景技术所述的改善方案一的原理示意图。

图1中标记：1-压敏电阻陶瓷芯片，2-薄铜片电极，3-引出端子，4-弹性金属片，5-低熔点合金。

图2是背景技术所述的改善方案二的原理示意图。

图2中标记：1-输电干线线路，2-输电干线线路，3-气体放电避雷器，4-变阻器，5-热熔丝元件，6-弹簧，7-电阻器。

图3是本发明所述的一种浪涌保护器的电路示意图。

图4是交流正弦波的示意图。

图5是串联电压限制型元件后的回路电流的示意图。

图6是本发明所述的一种浪涌保护器的结构示意图。

图7是本发明所述的压敏电阻元件的脉冲寿命图。

图8是本发明所述的电压限制型元件的脉冲寿命图。

图3-图8中标记：1-压敏电阻元件，2-气体放电管，3-电压限制型元件，4-发热元件，5-低热阻导热端头，6-内部连接线。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图3所示，一种浪涌保护器，包括压敏电阻元件1、气体放电管2、电压限制型元件3、发热元件4和低热阻导热端头5，所述发热元件4与所述电压限制型元件3串联后与压敏电阻元件1并联，该串并联支路再与所述气体放电管2串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述压敏电阻元件1耐受电涌冲击的性能高于所述电压限制型元件3耐受电涌冲击的性能，所述压敏电阻元件1的压敏电压大于所述电压限制型元件3的导通电压；所述单端口组合电路的两个引出端子中有一个为低热阻导热端头5，所述低热阻导热端头5与所述发热元件4相互热耦合。

电压限制型元件的选择范围较宽，所述电压限制型元件3可以是压敏电阻器，所述的导通电压值是压敏电阻器的压敏电压值；所述电压限制型元件3可以是瞬态抑制二极管，所述的导通电压值是瞬态抑制二极管的击穿电压值；所述电压限制型元件3可以是齐纳二极管，所述的导通电压值是齐纳二极管的稳压电压值。

由于气体放电管2直流击穿电压值的高低并不影响其导通后的限制电压水平，因此可以将它选高一点以耐受电网电压的异常波动。

具体的组装形式可以如图6所示，所述压敏电阻元件1的一个电极面上连接有所述电压限制型元件3和气体放电管2的一个电极，所述电压限制型元件3的另一个电极面上连接有所述发热元件4的一个电极，所述发热元件4的另一个电极通过内部连接线6连接有所述压敏电阻元件1的另一个电极，所述发热元件4上还焊接有低热阻导热端头5，所述气体放电管2的另一个电极上连接有另一个引出端头。

压敏电阻元件1选择两片标称直径40mm的正方形压敏瓷片并联(40K561×2)，该并联方式是本行业为减小安装面积的常用方式，其压敏电压值为560伏，最大放电电流I_max为80KA；气体放电管2选择最大放电电流I_max为40KA，直流击穿电压750伏的陶瓷放电管；电压限制型元件3选择标称直径5mm的圆片压敏电阻05K201，压敏电压值为200伏；发热元件4选择正温度系数热敏电阻元件，其为居里温度点180℃，常温阻值3欧姆的瓷片，与其配套的过热脱离器的动作温度为120℃。

元件的选型应遵循这样的思路：

首先参考压敏电阻元件1和电压限制型元件3的脉冲寿命图7和图8，选择实验的脉冲波形，一般选择8/20微秒的波形，也就是脉冲宽度为20微秒的波形，因为它最类似于雷电波形。从图中可以看到，对于电流值较低的中小能量电涌，压敏电阻元件1可以耐受成千上万次冲击，也就是说这种强度的电涌对压敏电阻元件1的脉冲寿命影响有限。对于电流值更高的中大能量电涌，压敏电阻元件1只能耐受几十到几百次，对压敏电阻元件1脉冲寿命的影响就很显著了。而那些极限电涌的冲击，只需要一两次就可以将压敏电阻元件1损坏了。选型时，先要选定电涌脉冲主通道的压敏电阻元件1的耐受能力，以SPD有效工作期内可能遭遇的中大能量电涌次数与脉冲寿命图的预期大致相当为宜，例如在担任二级保护的环境中，累计遭受几十上百次20KA左右中大能量电涌冲击的概率就只有少数处于恶劣环境条件下的SPD才可能遇到，而遭受40KA以上的极限电涌冲击的可能，就是极小概率的事件了，选择本例中的两片标称直径40mm的压敏瓷片并联，从图7中可以查到，其在20KA电流冲击时的预期寿命为100次以上，就可以使大多数SPD在预期寿命内不失效。而作为热保护回路中电压限制型元件3从主回路20KA电流中的分流值，应该对该电压限制型元件的预期寿命影响更大，更少的冲击次数就可以使其率先劣化。查图8可知05K系列压敏电阻可耐受200-300A电流冲击10次以上，因此，选择05K系列压敏电阻元件作为电压限制型元件3，当主回路通过20KA电流时次回路相应通过200-300A的电流，就可以预期电压限制型元件3的工作寿命短于压敏电阻元件1的工作寿命。由于压敏电阻的脉冲寿命图是在极限工作环境下的必须达标值，制造商还需要设计参数余量，在实际应用中，优质的产品可能比图表规定的耐受次数多许多倍，但是这并不影响本专利的选择思路。

第二步要选择电压限制型元件3的压敏电压值，考虑到本实施例是应用于220伏交流电网，电压限制型元件3的压敏电压值选择200伏，就足以断开气体放电管的续流了。其在200-300A时的残压值约为400伏。

第三步要选择压敏电阻元件1的压敏电压值，由于串联有高直流击穿电压值的气体放电管来耐受电网电压的异常波动，压敏电阻元件1的压敏电压选值可以比常规二极保护时的选值略低，以改善保护水平。本例选择560伏，其在20KA时的残压值约为1300伏。

第四步要选择发热元件4的常温阻值，当施加20KA的实验电流时，发热元件两端的电压差为压敏电阻元件1与电压限制型元件3的残压差，即1300-400＝900V，将发热元件4的常温阻值选为3欧姆，就可以设定此时电涌脉冲次通道的电流值为300A。通常根据使用环境的情况，用正温度系数热敏电阻作为发热元件4的常温阻值可在零点几欧姆到上百欧姆之间选择。

第五步要验算评估电涌脉冲通过次回路时会不会误触发热脱离，由于电涌脉冲的宽度非常窄，电涌电流300A时发热元件4吸收的能量还不到一焦耳，即使假设次回路的电涌电流可以达到电压限制型元件3的极限耐受值800A，发热元件4吸收的能量也才几个焦耳，这点能量不会使元件明显地发热，更不要说能熔化过热脱离器的低熔点合金了。

由于压敏电阻元件1和电压限制型元件3都选择的是压敏电阻，从它们的脉冲寿命图可以看出，除了电流耐受值不一样外，它们的图形具有高度的相似性，因此，虽然只是选择了20微秒脉冲宽度和20KA电流强度的电涌脉冲来计算分配比例，其他任意脉冲宽度和能量强度的电涌脉冲也都具有类似的能量分配关系，可以保证在实际应用中电压限制型元件3率先劣化失效并启动热脱离保护功能。

将整套装置连接在220伏工频线路上，并施加In＝20KA的电涌重复冲击，第86次冲击后过热脱离器动作，冷却到常温后测试电压限制型元件3已经击穿短路，而压敏电阻元件1压敏电压值为550伏变化不大。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述发热元件4为呈线性特征的电阻，呈线性特征的电阻的电流跟电压基本成正比，即其特性方程主要是齐次线性的，并且遵从欧姆定律。呈线性特征的电阻在热保护回路中也可以起到以下作用：一是限流作用，当所述电压限制型元件3击穿短路后，呈线性特征的电阻可以将热保护回路中的电流限制在安全值以内，不会造成所述浪涌保护电路短路烧毁；二是发热作用，安全值以内的电流持续通过所述气体放电管2和呈线性特征的电阻将会使它们升温到使过热脱离器动作，同样可以达到热保护的目的。为达到上述效果，热保护回路的电流值在电压限制型元件3短路失效的情况下为几十毫安至几十安培为宜，对应的呈线性特征的电阻的电阻值为几千欧姆至几欧姆。

在本发明中，呈线性特征的电阻既包括线性电阻，也允许含有一些非线性成分(该非线性成分要较小，其主要还是体现出欧姆定律特征)，但要求功率要足够大，耐压要足够高，至少要坚持到过热脱离器动作前不能损坏失效。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种浪涌保护器，其特征在于，包括压敏电阻元件(1)、气体放电管(2)、电压限制型元件(3)、发热元件(4)和低热阻导热端头(5)，所述发热元件(4)与所述电压限制型元件(3)串联后与压敏电阻元件(1)并联，该串并联支路再与所述气体放电管(2)串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述压敏电阻元件(1)耐受电涌冲击的性能高于所述电压限制型元件(3)耐受电涌冲击的性能，所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值大于所述电压限制型元件(3)的导通电压值；

所述单端口组合电路的两个引出端子中有一个为低热阻导热端头(5)，所述低热阻导热端头(5)与所述发热元件(4)相互热耦合，或所述低热阻导热端头(5)与所述电压限制型元件(3)相互热耦合，或所述低热阻导热端头(5)与所述气体放电管(2)相互热耦合。

2.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，设定所述电压限制型元件(3)的导通电压值与所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值之间的差值，以及所述发热元件(4)在常温下的电阻值，使得所述发热元件(4)在所述电压限制型元件(3)失效前不触发热脱离。

3.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值大于或等于所接入的电网工作电压峰值的0.9倍。

4.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述电压限制型元件(3)为压敏电阻器，所述的导通电压值是压敏电阻器的压敏电压值。

5.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述电压限制型元件(3)为瞬态抑制二极管，所述的导通电压值是瞬态抑制二极管的击穿电压值。

6.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述电压限制型元件(3)为齐纳二极管，所述的导通电压值是齐纳二极管的稳压电压值。

7.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述发热元件(4)为正温度系数热敏电阻元件。

8.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述发热元件(4)为呈线性特征的电阻元件。

9.根据权利要求1所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值大于或等于280V，其能够应用于接入220V电网时；

或者，所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值大于或等于140V，其能够应用于接入110V电网时；

或者，所述压敏电阻元件(1)的压敏电压值大于或等于484V，其能够应用于接入380V电网时。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种浪涌保护器，其特征在于，所述压敏电阻元件(1)的一个电极面上连接有所述电压限制型元件(3)和气体放电管(2)的一个电极，所述电压限制型元件(3)的另一个电极面上连接有所述发热元件(4)的一个电极，所述发热元件(4)的另一个电极上连接有所述压敏电阻元件(1)的另一个电极，所述发热元件(4)上还焊接有低热阻导热端头(5)，所述气体放电管(2)的另一个电极上连接有另一个引出端头。