[发明专利]一种新型的浪涌保护器

说明书

本发明公开了一种新型的浪涌保护器，包括第一压敏电阻元件、第二压敏电阻元件、气体放电管、发热元件和低热阻导热端头，第一压敏电阻元件和发热元件并联形成并联支路，第二压敏电阻元件和气体放电管串联形成串联支路，并联支路再与串联支路串联，形成组合电路，第一压敏电阻元件耐受电涌冲击的性能高于第二压敏电阻元件耐受电涌冲击的性能；单端口组合电路的引出端子中有一个为低热阻导热端头，低热阻导热端头与发热元件相互热耦合，或低热阻导热端头与第二压敏电阻元件相互热耦合，或低热阻导热端头与气体放电管相互热耦合。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种新型的浪涌保护器。

背景技术

浪涌保护器(简称SPD)作为一种标准的低压电器，广泛应用于低压输配电线路中，可对线路中出现的由雷电等引起的电涌进行有效的吸收和抑制，对改善电网输电质量、保证用电电器安全具有明显的作用。

SPD的核心部件是浪涌抑制元件，最常用的是压敏电阻陶瓷芯片。由于输配电线路传输距离较长，又容易暴露在露天，相比室内电器设备更容易遭受高能量电涌脉冲，在SPD的设计寿命期内，压敏电阻陶瓷芯片更容易遭到超过额定规格的高能量电涌的多次冲击，造成压敏电阻的劣化失效。由于压敏电阻是短路失效模式，一旦击穿失效，就会引起供电线路短路故障，击穿点会出现炸裂、冒烟、拉弧、严重时甚至会造成起火燃烧。

改善方案一是最常用的方法，具体原理图见附图1，在压敏电阻陶瓷芯片1的两个端面电极上，分别焊接连接一片导电和导热性能都优异的薄铜片电极2，薄铜片电极2预制有引出端子3，薄铜片电极2在起到导电电极作用的同时也与压敏电阻陶瓷芯片1形成热耦合，能将压敏电阻陶瓷芯片1产生的热量传导到引出端子3上。在其中一个引出端子3上用低熔点合金5焊接一片弹性金属片4形成过热脱离器。当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到漏电流进入毫安级时，开始进入加速劣化区，漏电流会使压敏电阻陶瓷芯片1发热促使漏电流进一步增大，又加速了压敏电阻陶瓷芯片1发热，最终将使压敏电阻陶瓷芯片1热击穿。当热量达到低熔点合金5熔断温度时，过热脱离器动作切断电源，使压敏电阻陶瓷芯片1在击穿短路前退出电网，达到了保护的目的。该方案可将大部份压敏电阻陶瓷芯片1的失效模式从恶性的短路模式转换为影响很小的开路模式，极大地提高了SPD的安全性。

但是该方案仍然还存在一些缺陷，由于过热脱离器的动作需要延迟数秒时间，而压敏电阻陶瓷芯片1漏电流进入毫安级开始加速劣化发热时，瓷体内部的缺陷已经很严重了，有部份芯片的缺陷严重到从开始发热到击穿短路的时间很短，热量还来不及传导到过热脱离器将低熔点合金5熔化，短路事故就发生了。另外一种并不少见的情况就是当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到临近加速劣化区时，这时压敏电阻陶瓷芯片1的漏电流还小于毫安级，还能够维持热稳定，还能够在电网的工作电压下维持工作，但它此时的压敏电压值已经比刚开始投入使用时的初始值有明显的大幅度下降，这时的压敏电阻陶瓷芯片1的抗电涌冲击的能力已经很脆弱了，一个能量不算太大的电涌都可以将它击穿或接近击穿，此时它的击穿短路时间也是太快，由于过快的击穿短路时间导致过热脱离器来不及响应动作而起不到保护作用。

改善方案二是中国台湾编号为TW1231078B的技术发明方案，原理图见图2，一种过电压保护装置，包含有在输电干线线路(1，2)之间的一气体放电避雷器3，一变阻器4和一热熔丝元件5，其工作确保该装置的热拆接。其包括，与变阻器4平行的一电阻器7，在气体放电避雷器3的短路之后，造成热熔丝元件5的加热，以便触发该装置的热拆接。与热熔丝元件5相连接的弹簧6，其负责在元件5烧断之后确保有效的拆接。变阻器4与一个电阻器7并联后再与气体放电避雷器3串联，所述气体放电避雷器3耐受电涌冲击的能力要小于变阻器4，当气体放电避雷器3率先劣化短路失效后，电网电压加在电阻器7两端使其发热并将与其热耦合的热熔丝元件5熔断，从而使电路脱离电网。