专利名称：用于过电压保护系统的多间隙组合防护器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过电压保护器件，特别涉及一种用于过电压保护系统的 多间隙组合防护器件。
背景技术：
目前电子设备、控制调节电路系统以及通信装置等对于过电压非常敏 感，特别是随着科学技术的飞速发展，各种过电压出现的强度和频度都有所 增加。瞬间过电压对电力、通信、建筑、气象等系统己构成了严重的危害。 过电压保护系统中至少要包含一个过电压保护器件，并在某己确定的过电压 时动作，避免过电压出现在此过电压保护器件的保护区域之内，此过电压必 须大于过电压保护器件的动作电压。国外间隙型过电压保护器件的研究己有 一段时间，目前市场上销售的品种只要是德国的凤凰接触公司和奥宝贝特曼 股份有限两合公司的产品。凤凰接触公司的间隙型过电压保护器件主要采用 传统的带羊角的电极结构，具有空气击穿火花间隙的过电压保护器件和具有 空气闪络火花间隙的过电压保护器件。前者的优点是高的干扰电流承受能 力，缺点是高的且不特别稳定的动作电压。之后，采用了带被动辅助点火装 置的间隙型过电压保护器件，其动作的稳定性有所改善，但动作电压分散型 的问题并没有得到根本性的解决。奥宝贝特曼股份有限两合公司采用等效电 容网络的设计思想，可减少过电压保护器件的体积。从国内的研究情况看， 非线性电阻的过电压保护器件研究较多，并以应用在电力、通讯、建筑等领 域，但间隙型过电压保护器件的研究，起步较晚，研究水平不高，没有形成 具有特色的过电压保护器件。从电极结构来看，角形的电极工艺简单，但冲击过电压过程中，产生的 电动力、热量较大，因此对相应的灭弧装置要求较高，灭弧装置的设计比较 麻烦。相比之下，利用电容网络的设计思想制作的过电压保护器件，无需特 别的灭弧装置，但制作工艺较角形过电压保护器件复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有电极结构且放电稳定，分散性小的用 于过电压保护系统的多间隙组合防护器件。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括用导电材料制作而成 的角形的对称设置的两个电极，以及由该对称设置的两个电极形成的放电间 隙，各个放电间隙之间用连接电极连接，并通过绝缘材料隔离，且在各放电 间隙上对应设置有与连接电极相连接的照射装置，所说的照射装置包括与连 接电极相联接两个金属片以及设置在两金属片之间的起隔离作用的电介质。
本发明的电极采用的材料为通流容量为大于等于100kA的直击雷电波 的能量；电介质采用相对介电系数为80或150的电介质；各个放电间隙上 还并联有起均压作用的电阻和各种非线性电阻元器件。
由于本发明采用通流容量大于等于100kA直击雷电波的能量、导电性 能优良的电极材料和相对介电系数为80或150的电介质串联组成的多间隙 组合式过电压保护器，其中该间隙过电压保护器件中含有多个分放电间隙， 以及给他们提供电离的照射装置。在过电压作用时，根据空气介电常数8o和 电介质材料介电常数s,，空气隙中的电场Eo和电介质中电场E,的关系为 Eo/E产s"s。。因此，主电极未放电前，空气隙己发生电离，电离时有一部分 电子可能以跑到主放电电极间隙之间；此外，在电离的同时，也有一部分带 电质电复合，此时，它们原来获得的电离能将以光的形式释放出来，照射到 主电极及其其间的气体上产生新的自由电子，这都使得主电极得到更多的自由电子，因而是放电比较稳定，分散性减小。
本发明的多间隙串联组合的过电压防护器件，当过电压到来时，第一个 间隙首先击穿，随后下面串连的间隙很快击穿，相应的时间很短。另外，由 于多个间隙串联，弧电压增高，对过电压引起的电弧具有很强的熄灭作用，。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是照射装置的俯视图； 图3是照射装置的结构示意图4是本发明的工作原理图。
具体实施例方式
参见图l， 2， 3，本发明包括用导电材料(如钨铜等)制作而成的角形 的对称设置的两个电极Ei(Eu，Eu)、 E2(E21,E22) 、 、 EN(EN1，EN2))，以及
由该对称设置的两个电极形成的放电间隙(Gi(Gn，G^)、G2(G^，G22)、……、 GN (GN1， GN2))，各个放电间隙Gi"G2、 G2~G3、 、 Gw"gn之间用
连接电极L^ L2、……Ln逢接，并通过绝缘材料S,、 S2、……、Sw隔离， 且在各放电间隙G, (Gu， G12)、 G2 (G21， G22)、 、 GN (GN1， GN2)上
对应设置有与连接电极Li、 L2、……LN相联接的照射装置F"Fu，F仏F13)、 F2(F21,F22， F23)、……、FN(FN1,FN2， FN3)，照射装置包括与连接电极(L,、L2、…二 LN)相联接两个金属片((F 、 F13)、 (F21、 F23)、 、 (FN1、 FN3))以及设
置在两金属片((F 、 F13)、 (F21、 F23)、……、(FN1、 FN3))之间的起隔离作 用的电介质(F12、 F22、……、FN2)，参见图4，本发明还包括与各个放电间 隙G,、 G2、……、Gw并联的、起均压作用的电阻和各种非线性电阻元器件 &、 R2、……、RN。照射装置工作在接近间隙放电的电压下，这样，照射装置局部电场高度集中，产生电晕。对间隙进行照射，从而对放电特性进行控 制，使获得尽可能小的放电电压分散性，并获得最小的工频电压切断比。
参见图l，本发明的过电压保护器件，由于采用多个角形电极串联，且 每个间隙之间用绝缘材料分隔，当过电压到来时，由于弧长增加，弧阻增大， 灭弧效果也相应增强。
参见图3、 4，本发明的过电压保护器件的两个电极与两者之间的高介 电常数绝缘片的接触面上构成了电极F11(F21、 F31、……)^空气隙—— 电介质(F12、 F22、……)——空气隙——电极F13(F23、 F33、……)这样 一串间隙。在过电压作用时，由于空气隙和其间高电介常数的电介质(如云 母或复合电介质)的介电常数的差异，空气隙中电场强度比电介质中高得多， 在主电极未放电前，空气隙已发生电离，电离时有一部分电子可能已跑到主 放电电极间隙之间；此外，在电离的同时，也有一部分带电质电复合，此时， 它们原来获得的电离能将以光的形式释放出来，照射到主电极及其其间的气 体上产生新的自由电子。这都使得主电极得到更多的自由电子，因而是放电 比较稳定，分散性减小。
利用本发明的照射装置Fp F2、……、FN是利用自身结构特点构成^] 被动照射的方法，减少过电压保护器击穿电压的分散性。除此之外，还可以 采用主动照射的方法，如紫外线照射、光照射等。
权利要求
1、用于过电压保护系统的多间隙组合防护器件，其特征在于包括用导电材料制作而成的角形的对称设置的两个电极(E1(E11，E12)、E2(E21，E22)、……、EN(EN1，EN2))，以及由该对称设置的两个电极形成的放电间隙(G1(G11，G12)、G2(G21，G22)、……、GN(GN1，GN2))，各个放电间隙(G1—G2、G2—G3、……、GN-1—GN)之间用连接电极(L1、L2、……LN)连接，并通过绝缘材料(S1、S2、……、SN)隔离，且在各放电间隙(G1(G11，G12)、G2(G21，G22)、……、GN(GN1，GN2))上对应设置有与连接电极(L1、L2、……LN)相连接的照射装置(F1(F11，F12，F13)、F2(F21，F22，F23)、……、FN(FN1，FN2，FN3)，所说的照射装置包括与连接电极(L1、L2、……LN)相联接两个金属片((F11、F13)、(F21、F23)、……、(FN1、FN3))以及设置在两金属片((F11、F13)、(F21、F23)、……、(FN1、FN3))之间的起隔离作用的电介质(F12、F22、……、FN2)。
2、 根据权利要求1所述的用于过电压保护系统的多间隙组合防护器件， 其特征在于所说的电极(E)采用的材料为通流容量为大于等于lOOkA的 直击雷电波的能量。
3、 根据权利要求1所述的用于过电压保护系统的多间隙组合防护器件， 其特征在于所说的电介质(F12、 F22、……、FN2)采用相对介电系数为80 或150的电介质。 '
4、 根据权利要求1所述的过用于过电压保护系统的多间隙组合防护器 件，其特征在于所说的各个放电间隙(G,、 G2、……、GN)上还并联有 起均压作用的电阻和各种非线性电阻元器件(R,、 R2、……、RN)。
全文摘要
用于过电压保护系统的多间隙组合防护器件，包括用导电材料制作而成的角形的对称设置的两个电极，以及由该对称设置的两个电极形成的放电间隙，各个放电间隙之间用连接电极连接，并通过绝缘材料隔离，且在各放电间隙上对应设置有与连接电极相连接的照射装置，所说的照射装置包括与连接电极相联接两个金属片以及设置在两金属片之间的起隔离作用的电介质。本发明的多间隙串联组合的过电压防护器件，当过电压到来时，第一个间隙首先击穿，随后下面串连的间隙很快击穿，相应的时间很短。另外，由于多个间隙串联，弧电压增高，对过电压引起的电弧具有很强的熄灭作用。
文档编号H01T4/16GK101471542SQ200810173180
公开日2009年7月1日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者姚学玲, 陈景亮 申请人:西安交通大学