專利名稱：用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過電壓保護器件，特別涉及一種用于過電壓保護系統(tǒng)的 多間隙組合防護器件。
背景技術(shù)：
目前電子設(shè)備、控制調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)以及通信裝置等對于過電壓非常敏 感，特別是隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，各種過電壓出現(xiàn)的強度和頻度都有所 增加。瞬間過電壓對電力、通信、建筑、氣象等系統(tǒng)己構(gòu)成了嚴重的危害。 過電壓保護系統(tǒng)中至少要包含一個過電壓保護器件，并在某己確定的過電壓 時動作，避免過電壓出現(xiàn)在此過電壓保護器件的保護區(qū)域之內(nèi)，此過電壓必 須大于過電壓保護器件的動作電壓。國外間隙型過電壓保護器件的研究己有 一段時間，目前市場上銷售的品種只要是德國的鳳凰接觸公司和奧寶貝特曼 股份有限兩合公司的產(chǎn)品。鳳凰接觸公司的間隙型過電壓保護器件主要采用 傳統(tǒng)的帶羊角的電極結(jié)構(gòu)，具有空氣擊穿火花間隙的過電壓保護器件和具有 空氣閃絡(luò)火花間隙的過電壓保護器件。前者的優(yōu)點是高的干擾電流承受能 力，缺點是高的且不特別穩(wěn)定的動作電壓。之后，采用了帶被動輔助點火裝 置的間隙型過電壓保護器件，其動作的穩(wěn)定性有所改善，但動作電壓分散型 的問題并沒有得到根本性的解決。奧寶貝特曼股份有限兩合公司采用等效電 容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思想，可減少過電壓保護器件的體積。從國內(nèi)的研究情況看， 非線性電阻的過電壓保護器件研究較多，并以應(yīng)用在電力、通訊、建筑等領(lǐng) 域，但間隙型過電壓保護器件的研究，起步較晚，研究水平不高，沒有形成 具有特色的過電壓保護器件。從電極結(jié)構(gòu)來看，角形的電極工藝簡單，但沖擊過電壓過程中，產(chǎn)生的 電動力、熱量較大，因此對相應(yīng)的滅弧裝置要求較高，滅弧裝置的設(shè)計比較 麻煩。相比之下，利用電容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思想制作的過電壓保護器件，無需特 別的滅弧裝置，但制作工藝較角形過電壓保護器件復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種具有電極結(jié)構(gòu)且放電穩(wěn)定，分散性小的用 于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括用導(dǎo)電材料制作而成 的角形的對稱設(shè)置的兩個電極，以及由該對稱設(shè)置的兩個電極形成的放電間 隙，各個放電間隙之間用連接電極連接，并通過絕緣材料隔離，且在各放電 間隙上對應(yīng)設(shè)置有與連接電極相連接的照射裝置，所說的照射裝置包括與連 接電極相聯(lián)接兩個金屬片以及設(shè)置在兩金屬片之間的起隔離作用的電介質(zhì)。
本發(fā)明的電極采用的材料為通流容量為大于等于100kA的直擊雷電波 的能量；電介質(zhì)采用相對介電系數(shù)為80或150的電介質(zhì)；各個放電間隙上 還并聯(lián)有起均壓作用的電阻和各種非線性電阻元器件。
由于本發(fā)明采用通流容量大于等于100kA直擊雷電波的能量、導(dǎo)電性 能優(yōu)良的電極材料和相對介電系數(shù)為80或150的電介質(zhì)串聯(lián)組成的多間隙 組合式過電壓保護器，其中該間隙過電壓保護器件中含有多個分放電間隙， 以及給他們提供電離的照射裝置。在過電壓作用時，根據(jù)空氣介電常數(shù)8o和 電介質(zhì)材料介電常數(shù)s,，空氣隙中的電場Eo和電介質(zhì)中電場E,的關(guān)系為 Eo/E產(chǎn)s"s。。因此，主電極未放電前，空氣隙己發(fā)生電離，電離時有一部分 電子可能以跑到主放電電極間隙之間；此外，在電離的同時，也有一部分帶 電質(zhì)電復(fù)合，此時，它們原來獲得的電離能將以光的形式釋放出來，照射到 主電極及其其間的氣體上產(chǎn)生新的自由電子，這都使得主電極得到更多的自由電子，因而是放電比較穩(wěn)定，分散性減小。
本發(fā)明的多間隙串聯(lián)組合的過電壓防護器件，當過電壓到來時，第一個 間隙首先擊穿，隨后下面串連的間隙很快擊穿，相應(yīng)的時間很短。另外，由 于多個間隙串聯(lián)，弧電壓增高，對過電壓引起的電弧具有很強的熄滅作用，。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是照射裝置的俯視圖； 圖3是照射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施例方式
參見圖l， 2， 3，本發(fā)明包括用導(dǎo)電材料(如鎢銅等)制作而成的角形 的對稱設(shè)置的兩個電極Ei(Eu，Eu)、 E2(E21,E22) 、 、 EN(EN1，EN2))，以及
由該對稱設(shè)置的兩個電極形成的放電間隙(Gi(Gn，G^)、G2(G^，G22)、……、 GN (GN1， GN2))，各個放電間隙Gi"G2、 G2~G3、 、 Gw"gn之間用
連接電極L^ L2、……Ln逢接，并通過絕緣材料S,、 S2、……、Sw隔離， 且在各放電間隙G, (Gu， G12)、 G2 (G21， G22)、 、 GN (GN1， GN2)上
對應(yīng)設(shè)置有與連接電極Li、 L2、……LN相聯(lián)接的照射裝置F"Fu，F(xiàn)仏F13)、 F2(F21,F22， F23)、……、FN(FN1,FN2， FN3)，照射裝置包括與連接電極(L,、L2、…二 LN)相聯(lián)接兩個金屬片((F 、 F13)、 (F21、 F23)、 、 (FN1、 FN3))以及設(shè)
置在兩金屬片((F 、 F13)、 (F21、 F23)、……、(FN1、 FN3))之間的起隔離作 用的電介質(zhì)(F12、 F22、……、FN2)，參見圖4，本發(fā)明還包括與各個放電間 隙G,、 G2、……、Gw并聯(lián)的、起均壓作用的電阻和各種非線性電阻元器件 &、 R2、……、RN。照射裝置工作在接近間隙放電的電壓下，這樣，照射裝置局部電場高度集中，產(chǎn)生電暈。對間隙進行照射，從而對放電特性進行控 制，使獲得盡可能小的放電電壓分散性，并獲得最小的工頻電壓切斷比。
參見圖l，本發(fā)明的過電壓保護器件，由于采用多個角形電極串聯(lián)，且 每個間隙之間用絕緣材料分隔，當過電壓到來時，由于弧長增加，弧阻增大， 滅弧效果也相應(yīng)增強。
參見圖3、 4，本發(fā)明的過電壓保護器件的兩個電極與兩者之間的高介 電常數(shù)絕緣片的接觸面上構(gòu)成了電極F11(F21、 F31、……)^空氣隙—— 電介質(zhì)(F12、 F22、……)——空氣隙——電極F13(F23、 F33、……)這樣 一串間隙。在過電壓作用時，由于空氣隙和其間高電介常數(shù)的電介質(zhì)(如云 母或復(fù)合電介質(zhì))的介電常數(shù)的差異，空氣隙中電場強度比電介質(zhì)中高得多， 在主電極未放電前，空氣隙已發(fā)生電離，電離時有一部分電子可能已跑到主 放電電極間隙之間；此外，在電離的同時，也有一部分帶電質(zhì)電復(fù)合，此時， 它們原來獲得的電離能將以光的形式釋放出來，照射到主電極及其其間的氣 體上產(chǎn)生新的自由電子。這都使得主電極得到更多的自由電子，因而是放電 比較穩(wěn)定，分散性減小。
利用本發(fā)明的照射裝置Fp F2、……、FN是利用自身結(jié)構(gòu)特點構(gòu)成^] 被動照射的方法，減少過電壓保護器擊穿電壓的分散性。除此之外，還可以 采用主動照射的方法，如紫外線照射、光照射等。
權(quán)利要求
1、用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件，其特征在于包括用導(dǎo)電材料制作而成的角形的對稱設(shè)置的兩個電極(E1(E11，E12)、E2(E21，E22)、……、EN(EN1，EN2))，以及由該對稱設(shè)置的兩個電極形成的放電間隙(G1(G11，G12)、G2(G21，G22)、……、GN(GN1，GN2))，各個放電間隙(G1—G2、G2—G3、……、GN-1—GN)之間用連接電極(L1、L2、……LN)連接，并通過絕緣材料(S1、S2、……、SN)隔離，且在各放電間隙(G1(G11，G12)、G2(G21，G22)、……、GN(GN1，GN2))上對應(yīng)設(shè)置有與連接電極(L1、L2、……LN)相連接的照射裝置(F1(F11，F(xiàn)12，F(xiàn)13)、F2(F21，F(xiàn)22，F(xiàn)23)、……、FN(FN1，F(xiàn)N2，F(xiàn)N3)，所說的照射裝置包括與連接電極(L1、L2、……LN)相聯(lián)接兩個金屬片((F11、F13)、(F21、F23)、……、(FN1、FN3))以及設(shè)置在兩金屬片((F11、F13)、(F21、F23)、……、(FN1、FN3))之間的起隔離作用的電介質(zhì)(F12、F22、……、FN2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件， 其特征在于所說的電極(E)采用的材料為通流容量為大于等于lOOkA的 直擊雷電波的能量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件， 其特征在于所說的電介質(zhì)(F12、 F22、……、FN2)采用相對介電系數(shù)為80 或150的電介質(zhì)。 '
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器 件，其特征在于所說的各個放電間隙(G,、 G2、……、GN)上還并聯(lián)有 起均壓作用的電阻和各種非線性電阻元器件(R,、 R2、……、RN)。
全文摘要
用于過電壓保護系統(tǒng)的多間隙組合防護器件，包括用導(dǎo)電材料制作而成的角形的對稱設(shè)置的兩個電極，以及由該對稱設(shè)置的兩個電極形成的放電間隙，各個放電間隙之間用連接電極連接，并通過絕緣材料隔離，且在各放電間隙上對應(yīng)設(shè)置有與連接電極相連接的照射裝置，所說的照射裝置包括與連接電極相聯(lián)接兩個金屬片以及設(shè)置在兩金屬片之間的起隔離作用的電介質(zhì)。本發(fā)明的多間隙串聯(lián)組合的過電壓防護器件，當過電壓到來時，第一個間隙首先擊穿，隨后下面串連的間隙很快擊穿，相應(yīng)的時間很短。另外，由于多個間隙串聯(lián)，弧電壓增高，對過電壓引起的電弧具有很強的熄滅作用。
文檔編號H01T4/16GK101471542SQ200810173180
公開日2009年7月1日 申請日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者姚學玲, 陳景亮 申請人:西安交通大學