EP3432429A1 - Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série - Google Patents

Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série Download PDF

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EP3432429A1
EP3432429A1 EP18020336.6A EP18020336A EP3432429A1 EP 3432429 A1 EP3432429 A1 EP 3432429A1 EP 18020336 A EP18020336 A EP 18020336A EP 3432429 A1 EP3432429 A1 EP 3432429A1
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Jun Zhao
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Xiamen Set Electronics Co Ltd
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    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
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    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • H01T4/18—Arrangements for reducing height of stacked spark gaps

Definitions

  • the present invention provides a new configuration for multiple spark gap arresters in series with compound electrodes.
  • Each spark gap stage consists of a main electrode (4) made of a non-metallic conductor or alloy, an auxiliary electrode (1) made of metal conductor, and a flexible separating insulator (3), which withstands a very high temperature. .
  • the last floor is fenced by a main closing electrode (6).
  • the auxiliary electrode (1) is placed in contact with the main electrode (4) by recessing on one side and is followed by the separating insulator (3) on the other side.
  • the main electrodes (4), auxiliaries (1), and the insulators (3) of all the stacked spark gaps are arranged between the two clamping plates (2) which are then locked by fasteners (5).
  • This invention gives a new shape to the main electrode (4) of non-metallic material or alloy. It is flat on one surface, and has a border slightly hollow (9) on the other surface. It can be either in the form of , or of C or U, or of, or I, either in circular, or hollow circular, or polygonal, or polygonal hollow form.
  • the main closing electrode (6) retains the same shape as the main electrodes but does not have a hollow edge.
  • the invention introduces an auxiliary electrode (1) made of metallic conductor.
  • Said auxiliary electrode (1) can also be in the form of , or C or U, or , or I, either circular, or hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal depending on the shape of the main electrode to recess. It is therefore placed and clamped between a main electrode (4) and a separating insulator (3).
  • Said metal conductor electrode comprises the portion in contact with the main electrode (7) and a connected connecting lug (8) for connection with a high voltage trigger circuit.
  • the underlined shapes are also applied for the separating insulation (3).
  • the present invention low voltage arresters ( ⁇ 1500v) for protection against atmospheric and industrial overvoltages. It provides a new configuration for multi-spark arresters in series with compound electrodes.
  • the present invention introduces a metal conductor electrode following the main electrode (4) of each spark gap stage.
  • This auxiliary electrode electrode (1) allows both the initiation ignition inside the gaps at the beginning of the pulse waves, as well as a low level of protection, and a strengthening of the extinction of the electric arc thanks to its dissipation of heat during the arc. This provides a very high breaking capacity of the current. Its location between the main electrodes (4) tightened and separated by a flexible insulator (3) allows a long service life of the shock current and without vibration at the moment of discharge due to the electromagnetic force.
  • the surge arrester consists of spark gaps stacked in series with compound electrodes.
  • Each spark gap stage consists of a main electrode (4) made of non-metallic conductor or alloy, an auxiliary electrode (1) made of metal conductor, and a flexible separating insulator (3), which withstands a very high temperature.
  • On one side of a main electrode (4) there is a hollow space (9) at the edge thereof, the auxiliary electrode (1) is embedded inside this hollow. The two electrodes are in electrical contact.
  • the number of the stages of the gaps is determined by the operating voltage. The last floor closes with a main closing electrode (6).
  • the main electrodes (4), the auxiliary electrodes (1) and the insulators (3) are arranged between the two clamping plates (2) which are then locked by the fasteners (5).
  • This tightening mode complemented by the surface contact makes it possible to ensure the good contact of the two electrodes, as well as the correct operation of trimming, and to minimize the spark gap distance of the spark gaps.
  • the lugs (8) of the auxiliary electrodes (1) in metallic conductor are placed in the same direction for connection with a high voltage trigger circuit.
  • Said main electrode (4) made of non-metallic conductor or alloy can be represented either in the form of , or C or U, or , or of I, either in circular, or hollow circular, or polygonal, or polygonal hollow form. It is flat on one surface and has a slightly hollow edge (9) on the other surface.
  • the main closing electrode (6) retains the same shape as the main electrodes but does not have a hollow edge.
  • Said auxiliary conductor electrode (1) made of metallic conductor can be represented either in the form of , or C or U, or , or I, either circular, or hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal depending on the shape of the main electrode to recess. It comprises the contacting part (12) with the main electrode and a connecting lug (11) for connection with a high voltage trigger circuit.
  • Said flexible separation insulation (3) can be represented either in the form of , or C or U, or , or of I, either in circular, or hollow circular, or polygonal, or polygonal hollow form.
  • Said main electrode (4) made of non-metallic conductor or alloy is disposed on a flat surface and on the other side a recessed portion (9) at level of the edge of the electrode.
  • the auxiliary electrode (1) is flush with the portion of the main electrode (4) hollow (9) and thus comes into electrically contact surface with it.
  • Said auxiliary electrode (1) made of metal conductor is made of a metallic material having electrical conductive properties.

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  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateurs est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant de séparation (3), qui résiste à une haute température. Le dernier étage est clôturé par une électrode principale (6) de fermeture. L'électrode auxiliaire (1) est placée en contact (7) avec l'électrode principale (4) par encastrement d'un côté et est suivi de l'isolant de séparation (3) de l'autre. Les électrodes principales (4), auxiliaires, et les isolants (3) de tous les éclateurs empilés sont disposés entre les deux plaques de serrage (2) qui sont verrouillées par des attaches (5) et, chacune des pattes de connexion (8) des électrodes auxiliaires (1) sont dirigée dans une même direction.
Cette invention apporte un très fort pouvoir d'écoulement, un faible niveau de Protection (<1,5kV) pour une bonne protection de la plupart des équipements électroniques, une tension de service élevée (Uc peut atteindre 500 V en AC), un ratio Up/Un < 3, une grande capacité d'extinction du courant de suite>6kA sous 385Vac et un faible volume. Elle remédie à la coupure de contact entraînant la détérioration interne, et au niveau de protection élevé des parafoudres à multi éclateurs existants.
La présente invention de parafoudres basse tension (<1500v) est destinée à la protection contre les surtensions atmosphériques et industrielles. Elle apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série.

Description

  • La présente invention apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateurs est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation (3), qui résiste à une très haute température. Le dernier étage est clôturé par une électrode principale (6) de fermeture. L'électrode auxiliaire (1) est placée en contact avec l'électrode principale (4) par encastrement d'un côté et est suivi de l'isolant de séparation (3) de l'autre côté. Les électrodes principales (4), auxiliaires (1), et les isolants (3) de tous les éclateurs empilés sont disposés entre les deux plaques de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par des attaches (5).
  • Cette invention donne une nouvelle forme à l'électrode principale (4) en matériau non-métallique ou alliage. Elle est plate d'une surface, et comporte une bordure
    Figure imgb0001
    légèrement creuse (9) sur l'autre surface. Elle peut se présenter soit sous forme de
    Figure imgb0002
    , ou de C ou de U, ou de , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse. L'Electrode principale de fermeture (6) conserve la même forme que les électrodes principales mais ne comporte pas de bordure creuse.
  • L'invention introduit une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique. Ladite électrode auxiliaire (1) peut aussi se présenter soit sous forme de
    Figure imgb0003
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0004
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse dépendant de la forme de l'électrode principale pour s'y encastrer. Elle est donc placée et serrée entre une électrode principale (4) et un isolant de séparation (3). Ladite électrode en conducteur métallique comprend la partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte reliée de connexion (8) pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.
  • Les formes soulignées sont également appliquées pour l'isolant de séparation (3).
  • Cette nouvelle configuration crée un nouveau parafoudre basse tension. Voici les caractéristiques qui le distinguent pour un parafoudre modulaire en dimension standard de 18mm d'épaisseur :
    • Un très fort pouvoir d'écoulement, 10 chocs de 25kA en onde 10/350µs et 120kA en 8/20µs
    • Un faible niveau de Protection (<1,5kV) qui permet une bonne protection de la plupart des équipements électroniques.
    • Une tension de service élevée (Uc peut atteindre 500 V en AC)
    • Un ratio Up/Un < 3
      • Up : niveau de protection
      • Un : tension de service
    • Une grande capacité d'extinction du courant de suite>6kA sous 385Vac
    • Faible volume 65mm*90mm*18mm
    Domaine technique
  • La présente invention des parafoudres basse tension (<1500v) destinés à la protection contre les surtensions atmosphériques et industrielles. Elle apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes composées.
    • Contexte
  • Il y a actuellement des parafoudres basse tension composés des multi éclateurs en électrode graphite. Ces parafoudres ont de forts pouvoirs d'écoulement en onde 10/350µs et 8/200µs, une forte tenue de la température par le matériau graphite et un faible coût économique. Cependant ces parafoudres ont deux grands défauts. Les voici ci-dessous :
    1. 1) L'électrode triquée n'est pas stable. Elle se compose simplement d'un point de contact mécanique d'une aiguille avec l'électrode graphite à l'extérieur de l'éclateur de décharge. Au moment de la décharge du courant impulsif, il y a une vibration due à la force électromagnétique et cela entraîne des coupures de contact. De plus, suite au courant de décharge répétitif, les points de contact entre les aiguilles de trique et les électrodes graphites sont oxydés, ou détériorés par les casses des électrodes graphite. La trique d'amorçage des éclateurs de décharge ne fonctionnera alors plus : soit à cause de la coupure de contact ; soit à cause du mauvais contact.
    2. 2) La tension d'amorçage élevée Uamorçage sous l'onde 1.2/50µs > 2kV et ainsi son niveau de protection élevé (Up=Uc) à cause du manque de l'ignition à l'intérieur de l'éclateur graphite au début de l'onde impulsionnelle.
  • Ces parafoudres existants comptent une autre caractéristique qui peut être qualifiée de point faible. Au niveau de l'extinction, le parafoudre est capable de couper le courant de suite une fois amorcé sous la tension de service mais le nombre d'éclateurs de graphite est trop important pour une telle tension de service, ce qui est indésirable pour la miniaturisation des parafoudres.
  • Pour remédier à cette faille, la présente invention introduit une électrode en conducteur métallique suivant l'électrode principale (4) de chaque étage d'éclateurs. Cette électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique permet à la fois l'ignition de l'amorçage à l'intérieur des éclateurs au début des ondes impulsionnelles, ainsi qu'un faible niveau de protection, et un renforcement de l'extinction de l'arc électrique grâce à sa dissipation de chaleur durant l'arc. Cela procure un très fort pouvoir de coupure du courant de suite. Son emplacement entre les électrodes principales (4) serrées et séparées par un isolant souple (3) permet une longue durée de vie de la tenue en courant de chocs et sans vibration au moment de décharge dû à la force électromagnétique.
    • DESCRIPTION DES FIGURES
    • La figure 1 est un dessin schématique de la technologie actuelle sur le marché ;
    • Les figures 2 sont des dessins schématiques du présent modèle utilitaire ;
      • La figure 2-a correspond à un dessin des multi éclateurs empilés en série avec une électrode principale de fermeture (6) ;
      • La figure 2-b correspond à un dessin des plaques de serrage (2) et des attaches (5) qui fixent les multi éclateurs ;
      • La figure 2-c correspond à un dessin des multi éclateurs fixés entre les plaques de serrages (2) et des attaches (5) ;
    • La figure 3 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme de
      Figure imgb0005
      . Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte de connexion (8) ;
    • La figure 4 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme de
      Figure imgb0006
      . Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 5 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme rectangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 6 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme carrée. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 7 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme elliptique. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 8 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme triangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 9 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme hexagonale. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 10 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique en forme circulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale (7) et une patte connexion (8) ;
    • La figure 11 est un dessin schématique d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage munie d'une partie creuse (9);
    • La figure 12 est un dessin schématique d'une électrode principale (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse pour la fermeture du dernier étage des multi éclateurs.
    Modèle utilitaire d'invention
  • La présente invention est atteinte par les solutions techniques suivantes:
    Le parafoudre est constituée des éclateurs empilés en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateur est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation (3), qui résiste à une très haute température. Sur une face d'une électrode principale (4), il y a un espace creux (9) au bord de celle-ci, l'électrode auxiliaire (1) est encastrée à l'intérieur de ce creux. Les deux électrodes sont en contact électriquement. Le nombre des étages des éclateurs est déterminé par la tension de service. Le dernier étage se clôture par une électrode principale de fermeture (6). Les électrodes principales (4), les électrodes auxiliaires (1) et les isolants (3) sont disposés entre les deux plaques de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par les attaches (5). Ce mode de serrage complémenté par le contact en surface permettent d'assurer le bon contact des deux électrodes, ainsi que le bon fonctionnement de triquer, et de minimiser la distance d'amorçage des éclateurs. Les pattes (8) des électrodes auxiliaires (1) en conducteur métallique sont placées dans une même direction pour la connexion avec un circuit de trigger en haute tension.
  • Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0007
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0008
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse. Elle est plate d'une surface, et comporte une bordure légèrement creuse (9) sur l'autre surface. L'Electrode principale de fermeture (6) conserve la même forme que les électrodes principales mais ne comporte pas de bordure creuse.
  • Ladite électrode en conducteur auxiliaire (1) en conducteur métallique peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0009
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0010
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse dépendant de la forme de l'électrode principale pour s'y encastrer. Elle comprend la partie en contact (12) avec l'électrode en principale et une patte (11) de connexion pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.
  • Ledit isolant souple de séparation (3) peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0011
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0012
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.
  • Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est disposée d'une surface plate et d'autre face une partie en creux (9) au niveau du bord de l'électrode.
  • L'électrode auxiliaire (1) s'encastre dans la partie de l'électrode principale (4) en creux (9) et entre ainsi en contact électriquement en surface avec celui-ci.
  • Ladite électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique est constituée d'un matériau métallique ayant des propriétés conductrices électriques.
    • DESCRIPTION DETAILLÉE DU MODÈLE UTILITAIRE
  • Le modèle utilitaire est décrit plus en détail en référence à l'exemple suivant. La structure d'un parafoudre à multi éclateurs en série avec des électrodes composées est représentée sur les figures 2.
    • Fig. 2-a: électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte conductrice
    • Fig. 2-a : isolant souple de séparation (3)
    • Fig. 2-a : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
    • Fig.2-a : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse
    • Fig. 2-b : plaques de serrage (2)
    • Fig. 2-b : attache (5)
    • Fig. 2-c : électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte
    • Fig. 2-c : isolant souple de séparation (3)
    • Fig. 2-c : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
    • Fig. 2-c : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse
  • L'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte de connexion est représentée sur les figures 3 à 8.
    • Fig. 3 à 10 : partie en contact avec l'électrode principale (7)
    • Fig. 3 à 10 : patte de connexion (8)
  • L'électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est représentée sur les figures 11 et 12.
    • Fig. 11 : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
    • Fig. 12 : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage sans partie creuse
  • Les principes de base, les caractéristiques principales et les avantages du modèle utilitaire ont été démontrés et décrits ci-dessus. Le personnel technique de ce domaine devrait comprendre que la présente invention ne se limite pas à l'exemple cité ci-dessus. Celui-ci et la description de la fiche n'illustrent simplement que les principes de la présente invention. Sans sortir de l'esprit et la portée de la présente invention, les simples changements et substitutions effectués par les techniciens du domaine sont inclus dans le cadre de sa protection.

Claims (6)

  1. Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en Série caractérisée en ce qu'elle comprend, électrodes composées qui contiennent une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique et un isolant pour un éclateur par étage, l'électrode auxiliaire (1) s'encastrant dans un espace creux (9) d'une électrode principale (4) et entrant en contact avec une surface de l'électrode principale (4), de l'autre côté avec l'isolant souple de séparation (3) et comprenant donc la partie en contact (7) avec l'électrode principale (4) ainsi qu'une patte (8) de connexion pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension, constituent donc l'ensemble des éclateurs empilés en série qui disposé entre deux plaques de serrage (2) sont ensuite verrouillées par les attaches (5) et chacune des pattes (8) des électrodes auxiliaires (1) en conducteur métallique sont dirigée dans une même direction.
  2. Électrode composée selon la revendication 1 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série est caractérisée en ce que les électrodes principales (4) en conducteur non-métallique ou alliage disposées d'une surface plate et d'autre surface comportant une partie creuse (9) au niveau du bord de l'électrode qui permet à l'électrode auxiliaire (1) d'entrer en contact avec l'électrode principale (4) par encastrement et le mode de serrage complémenté par le contact en surface permettent d'assurer le bon contact des deux électrodes, ainsi que le bon fonctionnement de triquer, et de minimiser la distance d'amorçage des éclateurs.
  3. Électrode composée selon les revendications 1 et 2 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série est caractérisée en ce qu'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0013
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0014
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.
  4. Électrode composée selon les revendications 1 et 2 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série est caractérisée en ce que son électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, constituée d'un matériau métallique ayant des propriétés conductrices, plate et dont la partie en contact avec l'électrode principale (7) peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0015
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0016
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse, et dispose de une patte de connexion (8) pour la liaison avec un circuit de trigger en haute tension.
  5. Électrode composée selon la revendication 4 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série est caractérisée en ce que son électrode auxiliaire (1) est en conducteur métallique.
  6. Électrode composée selon les revendications 1 et 2 pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série est caractérisée en ce que son isolant souple de séparation (3), résiste à une très haute température et peut se représenter soit sous forme de
    Figure imgb0017
    , ou de C ou de U, ou de
    Figure imgb0018
    , ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.
EP18020336.6A 2017-07-20 2018-07-18 Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série Active EP3432429B1 (fr)

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PT (1) PT3432429T (fr)

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