CN1653661A - 用于触发火花隙的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于快速闭合高电压电路的装置。这种装置包括带有第一主电极(2)与第二主电极(3)的主火花隙(1)和触发装置(10)。触发装置包括带有第一辅助电极(5)与第二辅助电极(6)的辅助火花隙(4)，并且适用于当需要时在辅助火花隙(4)中产生电弧(a)，以便点燃主火花隙(1)中的电弧(A)。根据本发明，每个辅助电极(5、6)带有导轨(13、14)，导轨(13、14)设计成使得电弧通过导轨(13、14)并同时在所产生的磁场的影响下移入主电极隙(1)中。导轨的长度大于辅助火花隙(4)的宽度。辅助电极(5、6)设置成使得它们可免受主火花隙中所形成的等离子体的影响。火花隙被封装于密封外壳中。本发明还涉及一种方法及其使用。
Description
技术领域
根据第一方面，本发明涉及一种用于快速闭合高电压电路的装置。该装置包括带有第一与第二电极的火花隙和触发装置。触发装置包括带有第一与第二辅助电极的辅助火花隙，并且适用于当需要时在辅助火花隙中产生电弧，以便点燃主火花隙中的电弧。
根据第二方面，本发明涉及一种用于快速闭合电路的方法，其通过借助于触发装置在主火花隙的第一与第二主电极之间产生电弧来进行，其中，当需要时，在与触发装置相关联的辅助火花隙中的第一与第二辅助电极之间产生电弧，从而借助于辅助火花隙中的电弧点燃主火花隙中的电弧。
根据第三方面，本发明涉及发明装置的用途，并且根据第四方面，本发明涉及一种串联电容器所用的过压保护装置。
背景技术
适用于在电极之间产生电弧的火花隙在经过仔细测定时间的情况下，被用于特别是在高电压实验室中触发激光束以及在电源线中用作串联电容器的保护装置。本发明主要用于后一领域中的应用，但是无论如何并不受其所限。
串联电容器用于电源线中，主要是为了增加电力线的传输能力。这种串联电容器设备包括电容器组，其连接于电力线上并且被电力线的电流穿过。加于这种串联电容器上的电压与电力线中的电流成比例，并且如果电力线中出现过电流，例如由于电力网中出现短路所造成，则串联电容器上就产生过压。此前已知，为了保护电容器免受这种过压，就将电容器与火花隙并联连接，该火花隙在过压加于电容器上的情况下按照适当方式受到触发。这样，经过电容器的线路电流就被分流，电容器就通过这种方式得到保护。已知的此类保护装置例如在专利US 4,625,254、US 4,652,963、US 4,703,385、US 4,860,156、US 5,32 5,259中进行了描述。
专利US 4,625,254描述了一种包括线性电阻器的装置，该线性电阻器串联连接于压敏金属氧化物变阻器(MOV)上。串联式电阻器元件在高电压网中与串联电容器并联连接，以便实现串联电容器所用的过压保护电路。而且，火花隙与串联式电阻器元件并联连接以防其过载。当加于线性电阻器上的电压超过预定电压时，加于线性电阻器上的电压就触发用于点燃火花隙的装置。线性电阻器和变阻器的电阻大小设定成使得该预定电压只构成了加于电容器上的电压的较小部分。
专利US 4,652,963描述了一种用于联接于电网上的串联电容器组，而电容器组带有用于过压保护的设备，该设备具有两个与电容器组并联连接的支路。第一支路包括与线性电阻器串联的氧化锌变阻器，而第二支路包括具有比第一氧化锌变阻器更高的电压拐点的变阻器。在频率与网的频率相应时，线性电阻器的电阻优选地与电容器组的阻抗的绝对值具有相同的量级。
专利US 4,703,385描述了一种高电压网中的串联电容器所用的过压保护装置。包括许多MOV的压敏电阻器与电容器并联连接。火花隙构件与电阻器并联连接，其包括两个用于在其中过载的情况下为电阻器分流的串联火花隙。用于触发火花隙构件的能量可以从在工作过程中充电的另外的电容器获得，并且通过开关构件供向火花隙之一。开关构件由过压检测器和脉冲变压器控制。MOV与变压器的高电压绕组串联连接。变压器的连接使得触发脉冲的方向与加于串联电容器上的电压相反。
专利US 4,860,156描述了一种借助于火花隙实现的串联电容器所用的过压保护装置。这种保护装置包括火花隙链路所用的触发电路，该火花隙链路至少有两个火花隙，其中一个带有至少一个触发电极。电阻器链路与火花隙链路并联连接，其包括至少两个串联式电阻器组。那个与具有触发电极的火花隙并联连接的电容器组包括压敏电阻器，该压敏电阻器包括与线性电阻器串联连接的氧化锌变阻器。加于线性电阻器上的电压被供向火花隙的触发电极，以便当电压达到预定值时点燃火花隙。
主火花隙中的电弧按照常规根据辅助火花隙来点燃，即主火花隙通过由触发电路所产生的火花而被触发点燃，这样做的一个缺点在于它需要很高的电压加于主火花隙上。这样的原因是由于工作模式基于基本上用于电离主电极之间的空气的辅助火花隙。电离作用便于在它们之间形成电弧；然而，其要假定电压足以产生飞弧。加于主火花隙上的电压必须达到至少大约10V。这就限制了应用的可能性。另外，即使在少许放电后它也需要重新调节火花隙，因为电弧对电极所造成的腐蚀导致电极距离受到影响，而在此类常规型火花隙触发的情况下，这又会影响触发水平，即形成电弧时的加于主火花隙上的电压。
专利US 5,325,259描述了一种串联电容器所用的过压保护装置，该串联电容器具有主火花隙和与其相关联的用于点燃主火花隙的辅助火花隙。第二辅助火花隙靠近第一辅助火花隙设置以便用于将其点燃。辅助火花隙连接于主火花隙的电极之一与包括电阻器和变阻器的分压器之间。当超过变阻器的电压拐点时，第二辅助火花隙点燃，其电弧又朝向主火花隙运动并将其点燃。在火花隙燃烧时间的过程中，发生串联电容器通过电阻器受控地放电。
在根据专利US 5,325,259的触发过程中，主火花隙中的电弧的形成并非全部取决于火花隙中的电离作用。第一与第二火花隙设置成使得当由第一辅助火花隙点燃第二辅助火花隙以及当由第二辅助火花隙点燃主火花隙时，特定电弧行进效应就得以实现。按照这种方式，用于保持跨过主火花隙的电弧所需的电压就低于常规型火花隙。这在一定程度上减少了与使用常规技术时主电极之间需要高电压相关的上述缺陷。然而，尽管比较适度，但主电极之间仍然需要比较高的电压。
因此，这并没有消除由于空气具有较短的火花间隙因而可能易于再点火而导致的缺陷。而且，还存在形成于主火花隙中的等离子体可能到达辅助电极并且损害它们的危险。
本发明的目的在于消除与用于在火花隙中点燃电弧的现有技术相关的缺陷。
发明内容
根据本发明的第一方面，所提出的目的得以实现，因为权利要求1的前序部分中所述类型的装置包括的特点在于各个辅助电极带有导轨，导轨设计成使得电弧通过导轨并在所产生的固有磁场的影响下移入主电极隙中，两个导轨中每个的长度均大于辅助火花隙的宽度，辅助电极设置成使得其能够免受主火花隙中所形成的等离子体的影响，并且密封外壳封装着主火花隙与辅助火花隙。
主火花隙中电弧的产生利用发明装置按照根本上、物理上不同于利用常规技术所实现的方式而得以实现。对于常规技术，主火花隙的电弧通过辅助火花隙电离主电极之间的空气来点燃火花而实现，因此其间会发生飞弧，其预先假定其间具有非常高的电压。对于根据本发明的专门设计的辅助火花隙，主火花隙中电弧的产生并非相应地取决于这种电离作用。通过电弧周围所产生的固有磁力，导轨就使得辅助火花隙中的电弧成功地朝着主火花隙向内运动，从而逐渐在主火花隙的电极之间形成电弧。
这种差异的非常重要的后果在于除了电弧压降和电极压降之外，不需要加于主火花隙上的偏压。因而，在此1kV或者更低的数量级的电压就可以足够。
由于不需要高电压加于主火花隙上，就必然带来相当多的优点。火花隙的功能将比较不易受其宽度变化的影响。按照这种方式，火花隙在放电后不需要重新调节。因此，火花隙可以激活成百次而无需任何中间服务。而且，火花隙可以在当火花隙将要激发时不会产生高电压的地方用于新的功能。而且，火花隙不易受到外部环境如湿气、冰、雪、灰尘和昆虫的影响。由于辅助电极不受主火花隙中所形成的等离子体的影响，所以就避免了主火花隙中的电弧可能损害辅助电极的风险。
密封的外壳必然带有更多优点。其从更大程度上消除了外部环境的影响。空气或气体密度得以保持，这就提供了快速重闭合火花隙所用来保护的设备的可能性。此外，隙可以设计得紧凑，即具有小隙宽。
由于外壳密封，所以其中的压力可以调节。这意味着对于各种应用，根据本发明的装置可以设计成在主电极之间具有统一的距离，而通过为各种应用调节气体压力即可。
根据发明装置的一个优选实施例，导轨基本上平行并且朝向第一主电极，其长度比辅助火花隙宽度大几倍。这种平行关系和方向定位必然为启动辅助电弧的行进和引起在主电极之间形成电弧带来了有利条件。在这种连接中，还有一个优点在于导轨的长度比较大。
根据本发明的另一个优选实施例，辅助电极通过相对于火花隙设置于受保护位置上而免受主火花隙中的等离子体的影响。对于这种设计，通过利用等离子体的有效作用区域在距离和方向方面受到限制这一事实，辅助电极的保护就可以按照非常简单的方式实现。在许多应用中，这就可以足以实现对辅助电极的保护。
根据另一个优选实施例，这种位置使得辅助火花隙与第二主电极相邻设置，并且当沿主火花隙的方向观察时其位于从主火花隙稍微移开的位置上。这种位置按照最佳方式结合考虑了两种互相矛盾的需要，即导轨应当尽可能地靠近主火花隙并且应当保护辅助电极免受等离子体的影响。在所述的位置中，就可以获得远离等离子体和影响其传播的力的作用的“庇护所”位置。
在这种应用中，火花隙的方向指的是构成火花隙电极之间的最短距离的线的方向。
根据另一个优选实施例，遮蔽装置设置于导轨与主火花隙之间。这是用来保护辅助电极免受等离子体影响的替代或者补充方法。利用遮蔽装置，导轨可以设置得比其它情况下更接近主火花隙。当其达到辅助电弧能够移过主火花隙的能力时，这就非常有利。
根据又一个优选实施例，当使用遮蔽装置时，其带有开口。按照这种方式，该开口就使得电弧朝着主火花隙运动时，遮蔽装置构成尽可能小的障碍。
根据另一个实施例，主火花隙设计成用于通过固有磁场而产生可动的电弧路径。按照这种方式，就防止了电弧与相应的电极逐点连接，因此使得电极受到电弧的有害影响得以散布并且减少了有害程度。
根据另一个优选实施例，每个主电极均为环形。这对于获得可动的电弧路径，从而为电弧可动性创造自然、有利条件来说，是一种实用且适当的途径。
根据另一个优选实施例，触发装置的导轨之一设置成与主火花隙的所述第二主电极具有相同电势。这就使得可以在不需要绝缘的情况下，将所述导轨紧靠第二主电极设置。这还便于使得电弧从辅助电极隙开始运动并在主电极隙中产生电弧。
根据另一个优选实施例，装置包括与主火花隙并联连接的机械接触装置。这就使得电流能够在带有机械接触装置的线路上被快速分流以便于熄灭电弧。使用常规技术时，这可以利用具有快速闭合时间如20ms的断路器来实现。这使得电弧在主火花隙中的持续时间变短，这提供了主火花隙极快速重合的可能性。
根据又一个优选实施例，机械接触装置封装于密封外壳中。按照这种方式，同样可以实现保护装置免受外部影响并且设计紧凑。
机械接触装置可以适当地具有专门设计，以适用于通过如5ms的非常快速的闭合操作而进一步缩短主火花隙中的电弧持续时间。这就在主火花隙中提供了低能耗，并且使得主火花隙能够非常快速地重闭合。
根据另一个优选实施例，每个外壳均封装着过压的气态介质。
加压提供了高电介质强度、良好的热容量以及快速恢复的电压绝缘。这使得主火花隙的隙宽能够保持较小，以便于从辅助火花隙引入的电弧行进更快，从而更快地点燃主火花隙中的连续弧。
根据另一个优选实施例，电驱动电路适用于在辅助火花隙中产生电弧。在这种驱动电路中，用于操作机械接触装置的线圈为串联连接。通过将辅助火花隙中电弧的触发与机械接触装置的操作串联连接，就可以实现其完全同步。
根据又一个优选实施例，装置设计成电系统所用的高电压保护装置，并且触发装置适用于被供以直接来自线路的故障电流的能量。这就消除了对单独的能量箱的需要。由于触发由线路的故障电流如此直接驱动，所以故障电流的值越高，则主火花隙通弧越快。
根据前一实施例的一个替代优选实施例，装置包括适用于在其正常操作中从线路供应能量的能量箱。这种解决方案可适用于某些应用中，并且意味着数量明确的能量可用于触发辅助火花隙所需的能量，以及在适用的情况下，用于闭合机械接触装置所用的线圈。
根据另一个优选实施例，触发装置适用于由独立于线路的能源供应能量。这就增加了关于可能的应用方面的灵活性。
上述发明装置的优选实施例在从属于权利要求1的这些权利要求中进行了描述。
根据第二方面，所提出的目的得以实现，因为权利要求17的前序部分中所述类型的方法包括的特点在于辅助火花隙中的电弧在固有磁力的影响下通过导轨被移入主火花隙中，辅助电极得以免受主火花隙中所形成的等离子体的影响，并且主火花隙与辅助火花隙被封装于密封外壳中。
根据发明方法的优选实施例，这种方法在实现时使用了根据权利要求1-16的任一项的发明装置。这在从属于权利要求17的权利要求中进行了描述。
发明方法及其优选实施例必然带有的优点类似于通过发明装置及其优选实施例获得的优点，这些优点在上文中已经进行了描述。
发明用途构成了发明装置的应用，在这些应用中利用其优点具有很大价值。这些用途在权利要求19和20中进行了描述。
所发明的用于串联电容器的过压保护装置所呈现的特征在于其带有根据权利要求1-16中任一项的装置。由于发明装置作为此类过压保护装置中的部件具有特殊重要性，因此所发明的过压保护装置意味着在发明装置所用于的领域中，这些优点得到很大程度地利用。过压保护装置在权利要求21中进行了描述。
本发明将在参照附图对其有利实施例的以下详细描述中得到更详细地描述。
附图说明
图1示出了本发明的原理；
图2为图1的详图的剖视图；
图3为根据本发明的第一有利实施例的剖视图；
图4为图4的详图的透视图；
图5为根据本发明的第二有利实施例的透视图；
图6为图5的实施例的透视图，并且带有外壳；
图7为图6的详图的剖视图；
图8为根据本发明的一个实施例的触发电路所用的电路图；
图9为根据本发明的使用火花隙的过压保护装置所用的电路图。
具体实施方式
图1为根据本发明的装置的示意图，其用于说明触发装置如何在主火花隙中得到电弧的原理。
第一主电极2与第二主电极3在其间形成了主火花隙1。与第二主电极3相关联的是触发装置10。触发装置10包括第一辅助电极5与第二辅助电极6，该两电极在其间形成了辅助火花隙4。在辅助电极5和6之间设置着中间电极的组件11。辅助电极5、6构成了部分电路7，其中第一辅助电极5通过常开式闭合触点9连接至电容器组8的一侧，而第二辅助电极6联接于电容器组8的另一侧。
当需要在主火花隙1中产生电弧时，就操作闭合触点9以闭合电路7。这种操作由受限定了所述需要的参数影响的控制单元12启动。当电路7闭合时，电容器组8就在辅助电极5、6之间放电，从而在这些电极之间的火花隙4中产生电弧。
每个辅助电极5、6连接于导轨13、14上。实际上，导轨13、14可包括相应辅助电极5、6以上的延伸部分。当电弧a在辅助火花隙4中形成时，如此产生的固有磁力将会引起电弧在两个导轨13与14之间向外运动。这就引起电弧接连地呈现越来越膨胀的形状b、c、d，其继续增加并朝向第一主电极2沿向上的方向形成电弧e、f。渐渐地，电弧将移到并越过主火花隙1，并且在主电极2与3之间形成电弧A。当然，所述的过程是对实际过程的理想化。实际上，辅助电弧并不会严格地遵循所绘制的曲线，尤其是在其后期e、f中不会如此。实际上，等离子体就会形成，其传播相当不确定并且难以限定，但是其基本上如图中的电弧所示那样延伸。
辅助电极5、6及其在导轨13、14中的延伸部分可以免受主电极隙1中所形成的等离子体的影响。这样的一个原因是它们位于通过第二主电极3而对主火花隙1稍微隐藏起来的位置上，另一个原因是在导轨13、14与主火花隙1之间设置有遮蔽装置15。遮蔽装置15包括聚四氟乙烯板，其带有开口16以便容许辅助电弧a-f朝着主火花隙1向上运动。
辅助火花隙4适当地为低电压表面飞弧型。图2中示出了这种火花隙。在其辅助电极5与6之间设置着多个，在这种情况下为八个呈金属箔或者薄金属片形式的中间电极，并且标为322a-322h。中间电极由电绝缘层321a-321j隔开。中间电极被分成两组。电极322a-322d通过电阻器Ra、Rb、Rc和Rd互相连接并且连接于辅助电极5上。按照相应的方式，中间电极322e-322h通过电阻器Rf-Rj互相连接并且连接于辅助电极5上。中间电极和绝缘垫片在图中在其上端形成平面Z，在火花隙激活时，就可沿着该平面在各电极之间产生飞弧。在图中在其下端，电极组件的形状使得其在此处的耐电强度大于在表面Z处，从而确保在后者表面上产生飞弧。
在触发时快速上升的电压施加于辅助火花隙4中的中间电极322d与322e之间。当电压达到特定水平时，就会在其间产生飞弧。电弧中的电流在电阻器Rd和Rj中产生电压降，因此引起电弧a11传播至中间电极322c和322f。按照这种方式，电弧沿平面Z非常迅速地从一个中间电极传播至另一个，直至电极5与6之间直接发生放电。
当电弧a已经如此在辅助电极5与6之间产生时，参照图1所述的过程就始于电弧a在图2中沿导轨13、14(图2中未示出)向上运动这一点。
尽管图1从更基本的观点示出了根据本发明的火花隙，而图3却示出了实践中怎样设计火花隙的一个实例。每个主电极2、3均设计成由铜制成的圆环，而尺寸数量级为50mm的主火花隙1形成于这两个环之间。每个铜环分别触电式连接于相应的铝制电极支承件17、18上。每个电极支承件具有直径与相应环的内径相对应的凹槽19、20。在第二主电极3的电极支承件18中的凹槽20中，辅助火花隙4及其导轨设置成紧靠凹槽的周壁。整个装置封装于密封的外壳中。在外壳内部存在过压，并且介质为空气。过压的数量级为1-10巴，例如6巴。作为替代方案，介质可以是氮或者负电性气体，如SF6。外壳的不传导部分，即包络面的主要部分，包括在内部沿着聚四氟乙烯排列的环氧管。
图4利用透视图示出了如何设计辅助电极的一个实例。每个辅助电极5、6设置于对应的金属条上，金属条适用的材料为铜钨合金，其铸于由绝缘材料制成的安装板22中。形成第一辅助电极5的条通过板的相对端伸出。由此突出的条的端部23连接于电容器组8的一侧上(参看图1)。形成第二辅助电极6的条连接于设置于安装板一侧上的金属件24上并连接于第二主电极3的电极支承件18上(参看图1和3)，并且通过这个支承件连接于电容器组的另一侧。在两个辅助电极之间，中间电极的组件11设置和设计成叠层板。导轨13、14由相应金属条的延伸部分形成，该延伸部分经过辅助火花隙所位于的位置，即带有中间电极的组件11的末端所处的位置。导轨13、14位于辅助火花隙外部的长度为20mm的尺寸数量级。辅助火花隙4的宽度以及导轨之间的距离尺寸为2mm的尺寸数量级。
图5示出的一个实施例中，火花隙1与机械接触装置25并联连接以便形成过压保护装置，该过压保护装置用于例如较长时间地运载高电流。当过压时，火花隙首先被触发，如上所述，其后接触装置立即关闭，从而熄灭电弧。
图6示出了根据图5的实施例，其中两个单元都带有相应的外壳21、26。
图7更详细地示出了图5中所示的接触装置25的实施例。接触装置设计成一种快速闭路器，并且其本身并不构成任何新的发明部件。闭路器具有固定接触构件27和可动接触构件28。可运动接触构件设计成一种管，当激活时，该管将向上移动并穿入固定接触构件27的环形狭槽中。激活操作借助于初级线圈(未示出)而进行。图7中所示类型的闭路器在专利WO 00/67271中进行了更为详细地描述，其在此作为参考。
图8为图5-7中所示实施例的触发过程的图解。在包括电容器组8和设计成半导体开关元件的闭路单元9的驱动电路7中，串联设置着火花隙4和初级线圈29。当半导体开关元件9起动时，电路就闭合，于是就在辅助电极4-6之间的辅助电极隙4中产生电弧。大约0.5ms后，电弧就已经点燃了主电极隙中的电弧，其点燃方式参看图1进行了更详细地描述。
初级线圈29适用于沿朝向固定构件的方向移动接触装置25的可动接触构件28(参看图7)，以便通过接触装置闭合电路。这大约发生在4ms后，于是主火花隙中的电弧熄灭。
在主火花隙的隙宽为50mm，并且加于隙上的电压为3kV，并且空气的过压为6巴的情况下，触发时间约为0.6ms。气体约在250kV AC rms下自燃。触发时间随着加于隙上的电压的增加而减少。
图9示出了用作串联电容器的过压保护装置的装置的图解。在串联电容器31的电力线30中，设置有过压保护装置，其包括变阻器32、主火花隙1以及机械接触装置25，这三种部件并联连接。电流测量装置12设置成与变阻器串联。
当电力线30中出现过电流时，例如由于网中发生短路，电容器31上就会产生过压。通过变阻器32的电流由电流测量装置测量。测量结果在几ms至大约20或30ms的时间内进行积分，并且所测得的能量容量构成了确定过压保护装置是否起动的准则。起动发生的阈值可以设定为大约20或30MJ的量级。因此，电流测量装置12就构成了图1中所设置的控制单元12，并且决定着何时需要产生电弧。
在这种情况下，电流测量装置/控制装置12就发送信号至包括辅助火花隙4的电路7中的闭路器9。闭路器9可以是半导体开关元件。这就导致在辅助火花隙4中产生电弧，并且该电弧点燃主火花隙1中的电弧，在上文中参看图1对此进行了更详细地描述。同时，接触装置2 5起动以便闭合，如以上参照图8所述。
控制功能可以利用除了上述之外的其它控制参数来实现。例如，线路30中的电流可以作为附加参数而被包括在内。
主火花隙中产生电弧的目的可以是除了提供过压保护之外的其它目的。
Claims (21)
1.一种用于快速闭合高电压电路的装置，所述装置包括带有第一主电极(2)与第二主电极(3)的主火花隙和触发装置(10)，所述触发装置(10)包括带有第一辅助电极(5)与第二辅助电极(6)的辅助电极隙(4)，并且适用于当需要时在辅助火花隙(4)中产生电弧(a)，以便点燃主火花隙(1)中的电弧(A)，其特征在于，
每个辅助电极(5、6)带有导轨(13、14)，导轨(13、14)设计成使得电弧(a)通过导轨(13、14)并在所产生的固有磁场的影响下移入主火花隙(1)中，所述两个导轨(13、14)中每个的长度均大于辅助火花隙(a)的宽度，
辅助电极(5、6)适于免受主火花隙(1)中所形成的等离子体的影响，
密封外壳(21)封装着主火花隙(1)与辅助火花隙(4)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，导轨(13、14)基本上平行并且朝向所述第一主电极，并且其长度比辅助火花隙(4)的宽度大几倍。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，辅助电极(5、6)通过相对于主火花隙(1)设置于受保护位置上而免受主火花隙(1)中的等离子体的影响。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，辅助火花隙(4)与所述第二主电极(3)相邻设置，并且当沿主火花隙的方向观察时位于从主火花隙(1)离开一定距离的位置上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，遮蔽装置(15)设置于导轨(13、14)与主火花隙(1)之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，遮蔽装置(15)带有开口(16)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，主火花隙(1)设计成用于通过固有磁场而产生可动的电弧路径。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，每个主电极(2、3)均为环形。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，触发装置的导轨(13、14)之一与主火花隙的所述第二主电极(3)具有相同电势。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于，其包括与主火花隙(1)并联连接的机械接触装置(25)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，密封外壳(26)封装着机械接触装置(25)。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其特征在于，每个外壳(21、26)均封装着过压的气态介质。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于，电驱动电路(7)适用于在辅助火花隙(4)中产生电弧(a)，在这种驱动电路中，用于操作机械接触装置(25)的初级线圈(29)为串联连接。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的装置，其特征在于，其设计成电系统所用的高电压保护装置，并且触发装置适用于被供以直接来自线路的故障电流的能量。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的装置，其特征在于，触发装置适用于从能量箱供应能量，能量箱又在其正常操作中从线路供应能量。
16.根据权利要求1-13中任一项所述的装置，其特征在于，触发装置适用于由独立于线路的能源供应能量。
17.一种用于快速闭合高电压电路的方法，其通过借助于触发装置在主火花隙的第一与第二主电极之间产生电弧来进行，其中，当需要时，在与触发装置相关联的辅助火花隙中的第一与第二辅助电极之间产生电弧，从而借助于辅助火花隙中的电弧点燃主火花隙中的电弧，其特征在于，
辅助火花隙中的电弧通过导轨并在固有磁场的影响下被移入主火花隙中，
辅助电极得以免受主火花隙中所形成的等离子体的影响，以及
主火花隙与辅助火花隙被封装于密封外壳中。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，这种方法在实现时使用了根据权利要求1-16中任一项所述的装置。
19.根据权利要求1-16中任一项所述的装置的用途，其用于快速闭合高电压电路。
20.根据权利要求19所述的用途，其用作串联电容器所用的过压保护装置。
21.一种串联电容器所用的过压保护装置，其特征在于，过压保护装置包括根据权利要求1-16中任一项所述的装置。
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|---|---|---|---|---|
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| CN103682987A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 国家电网公司 | 一种基于激光触发的空气间隙 |
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Family Cites Families (9)
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| SE452823B (sv) * | 1984-03-07 | 1987-12-14 | Asea Ab | Seriekondensatorutrustning |
| SE451520B (sv) * | 1985-05-13 | 1987-10-12 | Asea Ab | Skyddsanordning for ett seriekondensatorbatteri |
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN102769253A (zh) * | 2011-05-05 | 2012-11-07 | Abb研究有限公司 | 用于快速闭合电路的装置和方法以及该装置的用途 |
| CN102769253B (zh) * | 2011-05-05 | 2016-06-29 | Abb研究有限公司 | 用于快速闭合电路的装置和方法以及该装置的用途 |
| CN103066555B (zh) * | 2011-10-21 | 2017-06-06 | Abb 法国公司 | 切断电弧的方法以及为设备提供抗电压冲击的方法和装置 |
| CN103682987A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 国家电网公司 | 一种基于激光触发的空气间隙 |
| CN103682987B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-01-20 | 国家电网公司 | 一种基于激光触发的空气间隙 |
| CN105281202A (zh) * | 2014-06-03 | 2016-01-27 | 菲尼克斯电气公司 | 具有冷却和/或阻尼功能的火花隙装置 |
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