[發明專利]高效層疊式石墨放電隙裝置

有效

• 申請號: 200710049004.9
• 申請日: 2007-04-29
• 公開（公告）號: CN101090197A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 王德言;阮建中;雷成勇;易代獻;朱成;楊國華
• 申請（專利權）人: 四川中光防雷科技有限責任公司
• 主分類號: H01T4/16
• 分類號: H01T4/16
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵

技術領域

本發明涉及一種承載雷電流的放電隙裝置，主要用于電源系統第一級防雷，使各類通訊基站、變電站、電力電子設備免遭直擊雷或雷電感應的破壞。

背景技術

目前應用的防雷擊放電隙裝置，有多種結構。采用單極金屬(羊角)隙的防雷擊放電隙裝置是其中的一類。由于安全距離標準的要求，此類放電隙裝置的金屬隙間隙不能隨意的減小與加大，因為安全距離與雷電起動的放電電壓之間存在不可調和的矛盾；另一個問題是此類裝置工作時，飛弧嚴重危害周圍設備。

公開號為CN?1368770A的中國專利申請公開了一種放電隙裝置，介紹了在印制板上制作平面式尖狀金屬電極片，各尖狀電極片之間間距不同，單個電容必須2倍電極距離跨接在相鄰電極上。該裝置雖然可在一定程度調和間距與起動電壓矛盾，但同樣存在飛弧和雷電通流量小問題。

專利號為ZL02107856.4的中國專利公開了一種承載雷電流的火花間隙裝置，該裝置包括n個串聯連接的分火花間隙裝置，通過電容構成的阻抗連接分火花間隙裝置，其中第二和全部另外的分火花間隙裝置通過所述阻抗直接連接到公共的參考電位即地電位，并且使用相同的阻抗，基于在對比1.2/50μs雷電波形沖擊下給出均壓電容器的參數選擇公式：(n-1)×CE＝K×CL×U/Us，其中，n表示分火花間隙裝置的數量，CL是從火花間隙裝置到過電壓源的線路的線路電容，U是過電壓的峰值，Us是火花間隙裝置的安全電平，K是≥1的安全系數。此種火花間隙裝置存在以下不足：1、由于上述公式中的CL存在不確定性，因此，帶來均壓電容的定值或取值范圍的不確定性；2、上述公式是基于在1.2/50μs雷電波形沖擊下的參考改進取值，而其它兩種雷電測試波形(8/20μs、10/350μs)沖擊下的情況未予以說明；3、該裝置描述中沒有說明關于火花飛弧抑制問題，也沒有確定放電電極材料。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高效石墨層疊式放電隙裝置，該裝置不僅沖擊放電電流大、限制電壓低、無電弧外泄、無漏流和續流，而且雷電測試波形適用范圍更廣。本發明的又一目的是使此種裝置具有保護和指示功能。

本發明的技術方案：1、選用石墨作為放電電極材料，石墨放電隙的石墨電極之間放置絕緣環狀墊片，各石墨放電隙層疊式組裝。2、對確定電容值的公式進行改進。

本發明所述高效層疊式石墨放電隙裝置，包括N+1個放電隙、N個電容值相同的電容構成的π形連接電容組，所述N≥1，各放電隙串聯連接，其中，第一個放電隙F₁與火線連接，最末一個放電隙F_N+1接地，π形連接電容組中各電容的一端與兩放電隙之間的導電件連接，另一端接地；放電隙為石墨放電隙，石墨放電隙的石墨電極之間放置絕緣環狀墊片，各石墨放電隙層疊式組裝；π形連接電容組中各電容的電容值均按照下式選擇：C＝In/2πfVK

式中：In為π形連接電容組中電容上的感應放電電流，In＝I/N，

I為π形連接電容組總電流，也是確定的安全電流，

N為π形連接電容組電容個數，

f為雷電波頻率，根據雷電測試波形估算，

V為π形連接電容組中電容上的額定電壓，該電壓即是設定的間隙裝置的最大限制電壓，

K為安全系數，K≥1。

上述裝置中，石墨放電隙的兩石墨電極片之間的間距為0.22毫米～0.70毫米，且各石墨放電隙是間距相同的等放電隙，兩石墨電極片之間放置的絕緣環狀墊片的厚度與兩石墨電極片之間的間距相匹配；石墨放電隙的石墨電極片為正方形或圓形或腰形或橢圓形，以及其它適于使用的形狀；石墨放電隙的石墨電極片之間放置的絕緣環狀墊片與石墨電極片的形狀匹配，同樣為正方形環或圓環或腰形環或橢圓形環，以及其它適于使用的環形。

上述裝置中，石墨放電隙的石墨電極片與π形連接電容組中的電容之間的連接件呈針狀或弧狀。

為了保證π形連接電容組安全穩定的工作，便于C值的計算，本發明所述高效層疊式石墨放電隙裝置在π形連接電容組電路末端連接有電流保險器。

為了顯示高效層疊式石墨放電隙裝置的工作狀態，設置了指示電路，所述指示電路的一端接在第一個石墨放電隙F₁與火線間的連接件上，其另一端接地。

本發明所述高效層疊式石墨放電隙裝置的工作原理：