氣體放電管的續(xù)流遮斷能力.ppt

1、氣體放電管的續(xù)流遮斷能力,理論討論及實(shí)踐,續(xù)流的定義,引用IEC60643-1對續(xù)流(follow current)的定義 Follow current (If): current supplied by the electrical power system and flowing through the SPD after a discharge current impulse. 續(xù)流是指經(jīng)過脈沖電流放電后，由電源系統(tǒng)流SPD的電流。,續(xù)流的形成原因及危害,開關(guān)型SPD在動作(脈沖擊穿)后，器件呈低阻抗特性，此時(shí)SPD所保護(hù)的供電電源可能有電流流過SPD器件。 長時(shí)間續(xù)流會引起電源系統(tǒng)的損

2、壞，被保護(hù)設(shè)備不能正常工作，應(yīng)量避免或減少。 常規(guī)的氣體放電管因?yàn)榇嬖诶m(xù)流遮斷能力差的缺陷，限制其在電源系統(tǒng)防護(hù)中的應(yīng)用范圍。,典型氣體放電管的V-I曲線,弧光電壓的特性,弧光放電可分為三個區(qū)域：,弧柱區(qū)的dv/dl較小，增加電弧長度，只能稍微增加弧光電壓。,電弧的產(chǎn)生,由于大電流，使電極的溫度達(dá)到能發(fā)射熱電子的程度，同時(shí)電極間的氣體在強(qiáng)電場及高溫下呈電離狀態(tài)，整個導(dǎo)電通道為低阻抗?fàn)顟B(tài)。帶電質(zhì)點(diǎn)復(fù)合時(shí)以光輻射和熱的形式釋放其電離能。 隨著電流的增加，電極的溫度會進(jìn)一步上升，可能使電極的溫度達(dá)到金屬蒸發(fā)的溫度，使陽極區(qū)電壓下降。故在一定區(qū)段，弧光電壓隨電流增加而下降。,電弧電壓的大小,電弧電壓與

3、電極材料，氣體，電流，間距等因素有關(guān)，定量計(jì)算較困難。 對于氣體放電管而言，弧光電壓一般在1030V之間。,提高熄弧能力的方法,從電弧形成機(jī)理上看，有以下方法提高熄弧能力： 電極上：使用耐熱材料，減少導(dǎo)電蒸氣的產(chǎn)生；使用熱電離能力較弱的材料。 增加電弧長度。 冷卻電弧。 分隔電弧。 磁吹電弧或氣體吹弧。,幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(1),產(chǎn)品A 在電極間有產(chǎn)氣物質(zhì)，利用電弧的高溫使產(chǎn)氣物質(zhì)氣化將電弧吹出。增加電弧長度并降低其溫度，從而達(dá)到熄弧目的。 此產(chǎn)品的繼流遮斷能力可達(dá)50kArms。,幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(2),產(chǎn)品B 利用輔助電路使SPD的電壓保護(hù)水平在合適范圍。 電極間不平行，使電

4、弧在氣流作用下拉長并降溫，分割片將電弧分割。達(dá)到熄弧目的。,幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(3),產(chǎn)品C 利用輔助電路使SPD的電壓保護(hù)水平在合適范圍。 使用多層電極疊加，整體的弧光電壓接近或大于供電電壓，達(dá)到熄弧目的。,幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(4),產(chǎn)品D 增加主電極間的間距 利用輔助線路降低SPD的保護(hù)電壓 利用電場改變電弧路徑，使電弧長度增加。,幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品的特點(diǎn),以上幾種產(chǎn)品能允許高浪涌電流，有高續(xù)流遮斷能力。 在應(yīng)用中，如為非密封器件，存在電弧外泄(火源)的危險(xiǎn)，需有阻燃措施。 非密封器件的電參數(shù)受環(huán)境(氣壓等)影響大，限制了使用范圍。 器件的機(jī)械及電器要求高。 輔助線路的穩(wěn)

5、定性要求高。,氣體放電管設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素,氣體放電管為密封產(chǎn)品，受環(huán)境影響小。 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮： 氣體：能實(shí)現(xiàn)合適的靜態(tài)及動態(tài)擊穿電壓，較高的弧光電壓，高的熱傳導(dǎo)。 電極材料：耐濺射、蒸發(fā)、轟擊，氣密性，浸潤性能等等。 電子粉：實(shí)現(xiàn)合適的擊穿電壓，耐蒸發(fā)/轟擊。 電極結(jié)構(gòu)：合適的放電通道，減少金屬濺射到瓷管壁。 導(dǎo)電(碳)線：合適的形狀及寬度，使擊穿電壓滿足要求。 瓷管：機(jī)械強(qiáng)度及密封性能等。,提高氣體放電管續(xù)流遮斷能力的方法,氣體放電管不易實(shí)現(xiàn)氣體吹弧、冷卻電弧及拉長電弧等方法，一般采用電弧分割、放電管疊加等方式增加整體弧光電壓，提高其續(xù)流遮斷能力。 單純使用放電管疊加方法會導(dǎo)致?lián)舸╇妷禾?/p>

6、高，一般加輔助電路使整體SPD滿足保護(hù)電壓的要求，同時(shí)GDT的高通流能力使器件的防護(hù)等級較高。,使用方案(1),此方案是利用脈沖(雷擊或浪涌)電壓流過變壓器初級線圈后，在次級產(chǎn)生一個高的電壓擊穿放電管，從而保護(hù)線路上的器件。因放電管為多層且電極間距較長，有較高的續(xù)流遮斷能力。 RV1使器件在工作電壓下無電流流過線圈。,使用方案(2),此設(shè)計(jì)很好地利用壓敏電阻的反應(yīng)速度快及氣體放電管的高耐流特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高耐流、反應(yīng)速度快的特性。 電容組成的網(wǎng)絡(luò)，在脈沖電壓下使T21T25的分壓不平均，從而依次擊穿。降低整體的擊穿電壓及反應(yīng)時(shí)間。 壓敏電阻Rv輔助降低整管的脈沖擊穿電壓。而T21T25擊穿后的電壓低