[发明专利]一种多台阶瓷管及利用多台阶瓷管制成的气体放电管

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种应用于电源系统雷击防护的气体放电管。

背景技术

目前记录在案的雷暴次数与十年前相比大约多出两倍，保护人和电气设备免受电压浪涌影响已变得格外重要。在这一领域中，除保障人的生命以外更多的技术方案集中在保证电气装置的良好且持续运行上。基于VDE V 0185第四部分的避雷区原理，IEC 61643-11对子配电网（第II级）以及终端（第Ⅲ级）, 建筑物入口（第Ⅰ级）的气体放电管做了规格限定。气体放电管早已被广泛用于保护设备、子配电网以及建筑物入口零线对地（NPE）的保护。由于建筑物入口火线对零线的保护对产品续流能力的要求非常高，迄今为止，第Ⅰ级L-N的保护通常会用一些型号最为多样化的传统式空气间隙，有时会与一个用来确保防护水平的复杂触发电路相结合，属火花间隙范畴。主要有如下缺点：

1、电压保护水平高于3000V；

2、使用寿命期间性能不稳定，开放间隙易受气候环境和污染影响；

3、工作时存在飞溅火焰或冲击波；

4、与周边器件或设备有安装距离要求；

5、需额外的触发线路，靠辅助装置熄弧。

为克服现有技术中开放性空气间隙的不足的问题，传统封闭气体放电管的解决方案是串联多个气体放电管来提高弧光电压，从而达到遮断续流的作用。但由于传统设计单层弧光电压只有18V左右（这是由气体放电原理所决定的），要达到270V的弧光电压需要串联15个单层气体放电管，不论是从成本还是体积来讲，都无法满足市场需求。为解决这一问题，目前市场上有一些产品采用单层放电管内置多层放电间隙的方式来提高弧光电压，从而来降低产品的成本和体积。但从实际效果来看，仍无法避免间隙间侧面放电的问题，弧光电压和续流能力增加有限，不能大面积推广使用。

典型产品1：内部结构如图3所示，中间一层放电管内有16个放电间隙，但其弧光电压只有48V，大电流情况下从侧面放电，导致内置电极片边缘发热熔化在一起失效。

典型产品2：内部结构如图4所示，单层放电管内有三个放电间隙，但其弧光电压只有42V，大电流情况下中间间隙从中部放电，而另外两个间隙由于爬距不够则从电极边缘（侧面）放电，导致内置电极片边缘发热熔化在一起失效。      

发明内容  

本发明的目的之一是提供具有多个台阶的瓷管；本发明的另一个目的是提供一种利用这种多台阶瓷管制的具有弧光电压高、续流能力强、性能稳定、体积小、安装简单的多层气体放电管。

本发明的目的是这样实现的：一种多台阶瓷管，包括瓷管体，瓷管体内设有多个台阶。

一种多层气体放电管，在多台阶瓷管的台阶上设置有第一放电电极和第二放电电极，第一放电电极和第二放电电极之间设置隔离瓷片，在两个第二放电电极和瓷管体形成的腔室中充有惰性及非惰性混合气体，并形成三层放电间隙。

无论第二放电电极和隔离瓷片的公差和位置如何，多台阶瓷管和隔离瓷片的设计能保证放电只会发生在放电电极的中心，而不是在放电电极的边缘。

本发明提供的多台阶瓷管及利用多台阶瓷管制成的气体放电管，由于采用了内部设计多个台阶结构的瓷管，有效地增加了间隙间爬距，避免间隙间边缘放电，从而保证在单层放电管内存在三个独立放电间隙，使得弧光电压成倍地提高，单层的弧光电压达到65V，续流能力大大增强。

采用了内部设计多个台阶结构的瓷管可保证单层放电管内有多个独立放电间隙，大电流情况下从主间隙放电。无论第二放电电极和隔离瓷片的公差和位置如何，多台阶瓷管和隔离瓷片的设计能保证放电只会发生在放电电极的中心，而不是在放电电极的边缘。

通常状况下，放电管应用于电源L-N保护，除了需承受直接雷（10/350us波形模拟）冲击外，最大的问题是必须能有效遮断续流，并且根据安规要求，32A空开不能跳动。这意味着放电管解决方案必须有足够高的弧光电压（270V)，传统单层放电管弧光电压只有18V左右，必须串联至少15个单层气体放电管，而从成本和安装空间来讲都是不允许。本发明提供的技术方案，在不改变单层气体放电管体积的条件下，内置3层活动放电间隙，将单层放电管的弧光电压提高约4倍，4层就足以解决续流和空开跳的问题，使放电管应用于电源LN防护成为可能，并在可靠性、成本和性能方面都具有很大优势。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明多台阶瓷管结构示意图。

图3和图4是现有技术的结构示意图。

具体实施方式