CN113471816A - 可生成畸变电场的气体放电管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可生成畸变电场的气体放电管，包括绝缘管体和密封于绝缘管体两端的端电极，绝缘管体内形成有位于两端电极之间的放电间隙；端电极包括位于绝缘管体内的一侧并涂有电子发射涂层的电子发射面；电子发射面上设置有一凹槽和若干沟槽，凹槽位于电子发射面的中心部位，若干沟槽自凹槽向外延伸；具有上述结构的气体放电管，当气体放电管工作于电源系统暂态过电压时，电荷会在凹槽和沟槽处富集，从而在放电间隙中形成扭曲变形的畸变电场，该畸变电场使得电子发射面上电子发射点快速漂移，从而避免电子发射面长时间局部放电，进而解决了电子发射面由于长时间局部放电造成的端电极熔化或绝缘管体损坏的问题，有效提高了气体放电管的使用寿命。

Description

可生成畸变电场的气体放电管

技术领域

本发明涉及气体放电管技术领域，尤其涉及一种可生成畸变电场的气体放电管。

背景技术

目前低压交、直流电源配电系统雷击过电压保护方案中经常使用的气体放电管为圆柱型平行间隙放电管，如图9和图10所示，气体放电管包括金属电极5和陶瓷管6，陶瓷管6内形成一密闭的空间，该空间内填充有惰性气体，陶瓷管6的内壁上描制有辅助触发石墨电极8，金属电极5上具有电子发射面50，通过两金属电极5上的电子发射面50构成圆柱形平行放电间隙7。

当雷击过电压施加于两金属电极5时，圆柱形放电间隙7的空间电场为均匀的平行电场。此时，由于雷击过电压形成的电压上升速率非常大，而辅助触发石墨电极8的两端电场强度最大，附近的惰性气体首先电离击穿并形成等离子体电弧，上升速率非常大的雷击电压导致放电管内的放电电流上升速率也非常大，石墨电极8的两端形成的等离子体电弧迅速向圆柱形放电间隙7扩展，导致圆柱形放电间隙7内形成放电等离子体而参与电流的泄放，这时均匀的平行电场对金属电极5上发射面的寿命是有益的。

然而气体放电管接入低压交、直流电源配电系统时不仅仅只有雷击过电压情况，还必须承受电源配电系统可能产生的暂态过电压。

与雷击电压相比，电源配电系统产生的暂态过电压电压上升速率比较低，惰性气体首先被电离击穿的位置在圆柱形放电间隙区域内某点，电压上升速率低导致电离击穿后放电间隙中放电等离子体形成的电流上升速率低，金属电极5上的电子发射面50上的电子发射由雷击过电压的面发射变为了点发射，发射点在电子发射面50的区域内不停的漂移，而均匀的平行电场对发射点的漂移没有作用。此时，如果暂态过电压形成的过电流漂移速率太慢，形成局部放电，会使发射点位置的金属局部过热融化，而熔融的金属在放电间隙中平行电场的作用下沿电场方向隆起，造成放电间隙短路，使气体放电管损坏，同时可能会给电源系统带来其它损害。若该局部过热点靠近陶瓷管6内壁则会使陶瓷管6炸裂使气体放电管开路失效损坏。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足而提供一种可有效防止局部放电的可生成畸变电场的气体放电管。

为了实现上述目的，本发明公开了一种可生成畸变电场的气体放电管，包括绝缘管体和密封于所述绝缘管体两端的端电极，所述绝缘管体内形成有位于两所述端电极之间的放电间隙；所述端电极包括位于所述绝缘管体内的一侧并涂有电子发射涂层的电子发射面；所述电子发射面上设置有一凹槽和若干沟槽，所述凹槽位于所述电子发射面的中心部位，若干所述沟槽自所述凹槽向外延伸。

较佳的，所述绝缘管体为金属化陶瓷管。

较佳的，所述绝缘管体的内壁上设置有用于辅助触发气体电离的石墨电极。

较佳的，若干所述沟槽围绕所述凹槽均匀间隔布置。

较佳的，所述沟槽的一端与所述凹槽连通，所述沟槽的另一端自所述凹槽向外延伸。

较佳的，所述沟槽呈直线形结构或曲线形结构。

较佳的，所述沟槽具有三条或四条。

较佳的，所述沟槽包括若干圈围绕所述凹槽设置的环形槽。

较佳的，所述沟槽具有两条。

与现有技术相比，本发明可生成畸变电场的气体放电管，包括绝缘管体和密封于所述绝缘管体两端的端电极，端电极上具有电子发射面，其中，该电子发射面上设置有凹槽和分布于该凹槽周围的若干沟槽，当气体放电管工作于电源系统暂态过电压时，由于凹槽和若干沟槽的存在，绝缘管体内的惰性气体被电离后，电荷会在凹槽和沟槽处富集，而且电荷富集密度自凹槽向外逐渐降低，从而在放电间隙中形成扭曲变形的畸变电场，该畸变电场使得电子发射面上电子发射点快速漂移，从而避免电子发射面长时间局部放电，进而解决了电子发射面由于长时间局部放电造成的端电极熔化或绝缘管体损坏的问题，有效提高了气体放电管的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例中气体放电管的纵截面示意图。

图2为图1中D部的放大示意图。

图3为本发明其中一实施例中端电极的立体结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为本发明另一实施例中端电极的立体结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为本发明另一实施例中端电极的立体结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9本现有技术中气体放电管的的纵截面示意图。

图10为图9的横截面示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1至图4，本实施例公开了一种可生成畸变电场的气体放电管，包括绝缘管体1和密封于绝缘管体1两端的端电极2，绝缘管体1内形成有位于两端电极2之间的放电间隙3。端电极2包括位于绝缘管体1内的一侧并涂有电子发射涂层的电子发射面20，电子发射面20上设置有一凹槽200和若干沟槽201，凹槽200位于电子发射面20的中心部位，若干沟槽201自凹槽200向外延伸。

较佳的，绝缘管体1优选为金属化陶瓷管，且在绝缘管体1的内壁上还设置有用于辅助触发气体电离的石墨电极4。

上述实施例中的气体放电管的工作原理是：

请再次参阅图1至图4，绝缘管体1内充有惰性气体，两端电极2的电子发射面20之间形成一圆柱形放电间隙3。当两端电极2上加载有过电压(雷击电压或电源配电系统的暂态过电压)时，惰性气体被电离，两端电极2上的电子发射面20发射电子，通过放电间隙3形成与接地端连接的放电电流。此时，由于电子发射面20上的电荷富集在凹槽200和沟槽201的边沿附近(如图4)，而且电子发射面20上的电荷自凹槽200的远端向近端富集，也即电子发射面20上凹槽200和沟槽201边沿处的电荷密度大于其他区域，凹槽200近端的电荷密度大于凹槽200远端的电荷密度，如图4中所示，A点、B点的电荷密度大于C点，而由于A点更靠近凹槽200，所以A点的电荷密度又大于B点，从而使得放电间隙3内的电场强度呈变化的畸形分布，而非传统的均匀电场，如图1和图2，电场线E的密度呈非均匀状大小不同状态变化。在电场力的作用下惰性气体被电离后形成的等离子体中的离子沿电场力的方向移动，电子发射面20发射的电子沿电场力的反方向移动，形成等离子体电流，此时，由于电场呈畸形分布，所以电场力也是畸形分布，同时由于电子、离子运动存在惯性，等离子体形成的电流路径呈漂移状态，离子轰击电子发射面20获得电子而恢复成气体分子，并且在轰击中使得电子发射面20再次发射电子，导致电子发射面20上的电子发射点也跟着做漂移，从而避免电子发射面20上局部长时间放电，进而有效防止因局部长时间放电造成的端电极2熔化或绝缘管体1破裂的现象发生，提高气体放电管的使用寿命。

较佳的，如图3至图8，若干沟槽201围绕凹槽200均匀间隔布置，从而使得电子发射面20上的电荷强度变化均匀分布，避免由于电场的过度偏离造成放电电弧靠近绝缘管体1的管壁，进而造成绝缘管体1的损坏。

进一步地，如图3至图6，沟槽201的一端与凹槽200连通，沟槽201的另一端自凹槽200向外延伸。具体的，本实施例中，沟槽201呈直线形结构或曲线形结构。当采用直线形结构的沟槽201时，如图3和图4，设置有四条沟槽201，该四条沟槽201均匀间隔布置在凹槽200的周测。当采用曲线形结构时，如图5和图6，设置有三条沟槽201，该三条沟槽201均匀间隔布置在凹槽200的周测，本实施例中的曲线形沟槽201呈扇叶形结构。

另外，如图7和图8，沟槽201还可采用若干圈围绕凹槽200的环形槽。本实施例中，采用两条与凹槽200具有共同圆心的环形的沟槽201。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，包括绝缘管体和密封于所述绝缘管体两端的端电极，所述绝缘管体内形成有位于两所述端电极之间的放电间隙；所述端电极包括位于所述绝缘管体内的一侧并涂有电子发射涂层的电子发射面；所述电子发射面上设置有一凹槽和若干沟槽，所述凹槽位于所述电子发射面的中心部位，若干所述沟槽自所述凹槽向外延伸。

2.根据权利要求1所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述绝缘管体为金属化陶瓷管。

3.根据权利要求1所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述绝缘管体的内壁上设置有用于辅助触发气体电离的石墨电极。

4.根据权利要求1所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，若干所述沟槽围绕所述凹槽均匀间隔布置。

5.根据权利要求1所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述沟槽的一端与所述凹槽连通，所述沟槽的另一端自所述凹槽向外延伸。

6.根据权利要求5所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述沟槽呈直线形结构或曲线形结构。

7.根据权利要求6所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述沟槽具有三条或四条。

8.根据权利要求1所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述沟槽包括若干圈围绕所述凹槽设置的环形槽。

9.根据权利要求8所述的可生成畸变电场的气体放电管，其特征在于，所述沟槽具有两条。

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