[發明專利]一種多臺階瓷管及利用多臺階瓷管制成的氣體放電管

有效

• 申請號: 201110286062.X
• 申請日: 2011-09-24
• 公開（公告）號: CN103021769A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張玉;T·費斯特博;劉兵;洪家平
• 申請（專利權）人: 愛普科斯電子（孝感）有限公司
• 主分類號: H01J17/40
• 分類號: H01J17/40;H01J17/16;H01J17/04
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本發明專利涉及一種應用于電源系統雷擊防護的氣體放電管。

背景技術

目前記錄在案的雷暴次數與十年前相比大約多出兩倍，保護人和電氣設備免受電壓浪涌影響已變得格外重要。在這一領域中，除保障人的生命以外更多的技術方案集中在保證電氣裝置的良好且持續運行上。基于VDE?V?0185第四部分的避雷區原理，IEC?61643-11對子配電網（第II級）以及終端（第Ⅲ級）,?建筑物入口（第Ⅰ級）的氣體放電管做了規格限定。氣體放電管早已被廣泛用于保護設備、子配電網以及建筑物入口零線對地（NPE）的保護。由于建筑物入口火線對零線的保護對產品續流能力的要求非常高，迄今為止，第Ⅰ級L-N的保護通常會用一些型號最為多樣化的傳統式空氣間隙，有時會與一個用來確保防護水平的復雜觸發電路相結合，屬火花間隙范疇。主要有如下缺點：

1、電壓保護水平高于3000V；

2、使用壽命期間性能不穩定，開放間隙易受氣候環境和污染影響；

3、工作時存在飛濺火焰或沖擊波；

4、與周邊器件或設備有安裝距離要求；

5、需額外的觸發線路，靠輔助裝置熄弧。

為克服現有技術中開放性空氣間隙的不足的問題，傳統封閉氣體放電管的解決方案是串聯多個氣體放電管來提高弧光電壓，從而達到遮斷續流的作用。但由于傳統設計單層弧光電壓只有18V左右（這是由氣體放電原理所決定的），要達到270V的弧光電壓需要串聯15個單層氣體放電管，不論是從成本還是體積來講，都無法滿足市場需求。為解決這一問題，目前市場上有一些產品采用單層放電管內置多層放電間隙的方式來提高弧光電壓，從而來降低產品的成本和體積。但從實際效果來看，仍無法避免間隙間側面放電的問題，弧光電壓和續流能力增加有限，不能大面積推廣使用。

典型產品1：內部結構如圖3所示，中間一層放電管內有16個放電間隙，但其弧光電壓只有48V，大電流情況下從側面放電，導致內置電極片邊緣發熱熔化在一起失效。

典型產品2：內部結構如圖4所示，單層放電管內有三個放電間隙，但其弧光電壓只有42V，大電流情況下中間間隙從中部放電，而另外兩個間隙由于爬距不夠則從電極邊緣（側面）放電，導致內置電極片邊緣發熱熔化在一起失效。??????

發明內容??

本發明的目的之一是提供具有多個臺階的瓷管；本發明的另一個目的是提供一種利用這種多臺階瓷管制的具有弧光電壓高、續流能力強、性能穩定、體積小、安裝簡單的多層氣體放電管。

本發明的目的是這樣實現的：一種多臺階瓷管，包括瓷管體，瓷管體內設有多個臺階。

一種多層氣體放電管，在多臺階瓷管的臺階上設置有第一放電電極和第二放電電極，第一放電電極和第二放電電極之間設置隔離瓷片，在兩個第二放電電極和瓷管體形成的腔室中充有惰性及非惰性混合氣體，并形成三層放電間隙。

無論第二放電電極和隔離瓷片的公差和位置如何，多臺階瓷管和隔離瓷片的設計能保證放電只會發生在放電電極的中心，而不是在放電電極的邊緣。

本發明提供的多臺階瓷管及利用多臺階瓷管制成的氣體放電管，由于采用了內部設計多個臺階結構的瓷管，有效地增加了間隙間爬距，避免間隙間邊緣放電，從而保證在單層放電管內存在三個獨立放電間隙，使得弧光電壓成倍地提高，單層的弧光電壓達到65V，續流能力大大增強。

采用了內部設計多個臺階結構的瓷管可保證單層放電管內有多個獨立放電間隙，大電流情況下從主間隙放電。無論第二放電電極和隔離瓷片的公差和位置如何，多臺階瓷管和隔離瓷片的設計能保證放電只會發生在放電電極的中心，而不是在放電電極的邊緣。

通常狀況下，放電管應用于電源L-N保護，除了需承受直接雷（10/350us波形模擬）沖擊外，最大的問題是必須能有效遮斷續流，并且根據安規要求，32A空開不能跳動。這意味著放電管解決方案必須有足夠高的弧光電壓（270V)，傳統單層放電管弧光電壓只有18V左右，必須串聯至少15個單層氣體放電管，而從成本和安裝空間來講都是不允許。本發明提供的技術方案，在不改變單層氣體放電管體積的條件下，內置3層活動放電間隙，將單層放電管的弧光電壓提高約4倍，4層就足以解決續流和空開跳的問題，使放電管應用于電源LN防護成為可能，并在可靠性、成本和性能方面都具有很大優勢。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明多臺階瓷管結構示意圖。

圖3和圖4是現有技術的結構示意圖。

具體實施方式