具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器

本发明属于电力与电子防雷技术领域，特别是一种具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器。

背景技术：

当作用于设备上的过电压超过耐受电压时，设备将遭到破坏，为保证电力系统的稳定运行，变电站、换流站等场所除去针对一次设备设计的防雷外，另配有大量针对二次设备设计的雷电保护设备，其中浪涌防护器spd是非常重要的过电压保护器件，总体可以分为3类：电压开关型spd、电压限制型spd、复合型spd。由于浪涌防护器通常分为前后级保护，前级在与后级配合方面存在对浪涌能量泄放和响应时间的差异，各级之间的配合对系统防护至关重要，需针对前后级配合设计通流量大、适用性强、响应速度快的浪涌防护器。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器，其包括前级部分和连接所述前级部分的后级部分，

前级部分，其包括，

腔体，

阳极，其可移动地设于所述腔体中，

阴极，其可移动地设于所述腔体中且相对所述阳极布置，所述阳极和阴极之间形成可调节的放电间隙，

触发极，其可移动地设于腔体中，所述触发极一端垂直于所述放电间隙且与所述放电间隙的中心位置共线以构成触发间隙，另一端连接脉冲变压器副边；

后级部分包括，

脉冲变压器，其包括原边和副边，

气体放电管，其连接所述原边，

压敏电阻，其连接所述气体放电管，

电容，其连接所述压敏电阻和所述原边，所述原边、气体放电管、压敏电阻和电容构成主动触发电路，雷电浪涌电压经过时，压敏电阻两端电压上升至其动作电压并对电压进行钳位，电容两端电压迅速上升至气体放电管动作，气体放电管击穿导通，所述副边耦合输出电压使前级部分触发极产生载流子扩散，主动击穿所述放电间隙。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述阳极经由第一可动导电杆可移动地设于所述腔体中，所述阴极经由第二可动导电杆可移动地设于所述腔体中，所述触发极经由第三可动导电杆可移动地设于所述腔体中。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述阳极经由第一顶推弹簧弹性连接所述第一可动导电杆，所述阴极经由第二顶推弹簧弹性连接所述第二可动导电杆。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述阳极和所述阴极均为球棒状结构，触发极为针棒状结构。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述放电间隙的初始位置为20mm。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，触发极位于所述放电间隙的中心位置上方且与所述中心位置在垂直于放电间隙的垂线上。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，气体放电管的阀值电压为1000v，压敏电阻容值为100pf。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述脉冲变压器设有磁芯，原副边线圈匝数配置使其感应kv级别的高压脉冲。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，气体放电管包括陶瓷放电管和玻璃放电管。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器中，所述浪涌防护器的响应速度为μs级。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明解决了传统浪涌防护器响应时间长、误动作等缺点，很大程度上便于实现模块的小型化，同时采用主动场击穿过电压保护间隙的设计，很好的改善了前级泄流与后级钳压两种功能有效配合的问题。由于本发明一方面采用腔体结构设计前级的过电压保护间隙、后级主动触发电路电路简单，装置体积小，易于调整安装，另一方面后级的响应速度快，可有效对雷电浪涌电压进行钳压，因此，本发明适用于换流站、变电站等含多种二次设备的电力系统中进行安装使用。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的前级部分的结构示意图；

图2是本发明的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的电路原理图；

图3是本发明的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的在5kv的雷电浪涌电压经过时，压敏电阻、电容、脉冲变压器原边处的所测得实际电压波形图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图3更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1至图2所示，具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器，其包括前级部分和连接所述前级部分的后级部分，

前级部分，其包括，

腔体1，

阳极2，其可移动地设于所述腔体1中，

阴极3，其可移动地设于所述腔体1中且相对所述阳极2布置，所述阳极2和阴极3之间形成可调节的放电间隙4，

触发极5，其可移动地设于腔体1中，所述触发极5一端垂直于所述放电间隙4且与所述放电间隙4的中心位置共线以构成触发间隙，另一端连接脉冲变压器6副边；

后级部分包括，

脉冲变压器6，其包括原边和副边，

气体放电管7，其连接所述原边，

压敏电阻8，其连接所述气体放电管7，

电容9，具连接所述压敏电阻8利所述原边，所述原边、气体放电管7、压敏电阻8和电容9构成主动触发电路，雷电浪涌电压经过时，压敏电阻8两端电压上升至其动作电压并对电压进行钳位，电容9两端电压迅速上升至气体放电管7动作，气体放电管7击穿导通，所述副边耦合输出电压使前级部分触发极5产生载流子扩散，主动击穿所述放电间隙4。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的前后级的配合方式以及电路设置无误动作、不需要增加去耦网络，可以应用在信息化系统等对过电压防护有较高要求的场合，满足二次设备空间小、退耦距离不足的情况，同时要求响应速度快，对复杂雷电浪涌进行快速泄流、钳压。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述阳极2经由第一可动导电杆10可移动地设于所述腔体1中，所述阴极3经由第二可动导电杆11可移动地设于所述腔体1中，所述触发极5经由第三可动导电杆12可移动地设于所述腔体1中。可选地，腔体1由绝缘壳体构成。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述阳极2经由第一顶推弹簧13弹性连接所述第一可动导电杆10，所述阴极3经由第二顶推弹簧14弹性连接所述第二可动导电杆11。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述阳极2和所述阴极3均为球棒状结构，触发极5为针棒状结构。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述放电间隙4的初始位置为20mm。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，触发极5位于所述放电间隙4的中心位置上方且与所述中心位置在垂直于放电间隙4的垂线上。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，气体放电管7的阀值电压为1000v，压敏电阻8容值为100pf。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述脉冲变压器6设有磁芯，原副边线圈匝数配置使其感应kv级别的高压脉冲。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，气体放电管7包括陶瓷放电管和玻璃放电管。

所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器的优选实施例中，所述浪涌防护器的响应速度为μs级。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，一种包含主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器，包括前级部分和后级部分，前级部分电路主体为过电压保护间隙，过电压保护间隙包含阳极2、阴极3、触发极5三部分，电极材料均为黄铜，电极由顶推弹簧连接在动导电杆上，阳极2与阴极3之间的间隙距离可调整，以满足不同电压防护等级下的雷电浪涌，触发极5位于放电间隙4中间，经可动导电杆与脉冲变压器6副边连接。后级主动触发回路包括一个脉冲变压器6、一个气体放电管7、一个压敏电阻8以及一个电容9，在雷电浪涌电压经过时，压敏电阻8两端电压率先上升至其动作电压，并对电压进行钳位，随后电容9两端电压迅速上升至气体放电管7动作，气体放电管7击穿导通，脉冲变压器6原边电压陡升，副边耦合输出高电压使前级部分触发极5产生载流子扩散，从而主动使间隙的电场畸变发生击穿。

所述的阳极2、阴极3、触发极5均在一个腔体1结构，阳极2与阴极3为小型球状结构，触发极5为棒状针尖结构，阳极2与阴极3默认初始距离为20mm，触发极5位于间隙中间略上的位置处。

所述的脉冲变压器6为小型磁芯结构，可满足副边感应出点电压为kv级别，压敏电阻8的阀值电压为i000v，串联的高压电容9容值为200pf，共同组成主动触发回路的电路结构。

在一个实施例，所述的气体放电管7在电容9两端电压上升至其动作电压约2.4kv左右动作，导通后脉冲经脉冲变压器6原边升压至副边输出高电压脉冲触发前级过电压间隙。

在一个实施例，所述的具有主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器包括前级的过电压保护间隙与后级的主动触发回路。过电压保护间隙包含阳极2、阴极3与触发极5，电极均安装在可动导电杆上，且材料均为黄铜，阳极2与阴极3为球棒装结构，触发极5为针棒装结构，初始间隙距离为20mm，触发极5位于间隙中央略靠上位置处，过电压触发间隙整体位于腔体1结构当中，后级主动触发电路包含脉冲变压器6、气体放电管7、压敏电阻8以及高压电容9，典型的1.2/50μs雷电冲击电压作用于浪涌防护器时，压敏电阻8两端电压持续上升，其动作电压略高于阀值电压，到达动作电压后对电压进行钳位，之后压敏电阻8两端电压基本保持不变，电容9两端电压开始随雷电压迅速上升，当气体放电管7动作后，脉冲变压器6副边感应高电压使触发极5产生载流子，从而主动让过电压保护间隙提前击穿泄流雷电能量。

本发明利用主动场击穿过电压保护间隙的浪涌防护器，其较好地解决了传统浪涌防护器响应时间长、误动作等缺点，很大程度上便于实现模块的小型化，同时采用主动场击穿过电压保护间隙的设计，很好的改善了前级泄流与后级钳压两种功能有效配合的问题。由于本发明一方面采用腔体1结构设计前级的过电压保护间隙、后级主动触发电路电路简单，装置体积小，易于调整安装，另一方面后级的响应速度快，可有效对雷电浪涌电压进行钳压，因此，本发明适用于换流站、变电站等含多种二次设备的电力系统中进行安装使用。

如图3所示，本发明浪涌防护器在5kv的雷电浪涌电压经过时，压敏电阻8、电容9、脉冲变压器6原边处的所测得实际电压波形；从图中可以看出，压敏电阻8到达动作电压后电容9两端电压迅速上升，气体放电管7动作后脉冲变压器6原边电压产生高电压脉冲使主动间隙触发，压敏电阻8对后级电路钳压效果明显，浪涌防护器响应速度在μs级别，性能良好。能在个位数微秒的时间尺度内对kv级别的雷电浪涌进行快速响应，有效钳压。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。