[发明专利]高效层叠式石墨放电隙装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种承载雷电流的放电隙装置，主要用于电源系统第一级防雷，使各类通讯基站、变电站、电力电子设备免遭直击雷或雷电感应的破坏。

背景技术

目前应用的防雷击放电隙装置，有多种结构。采用单极金属(羊角)隙的防雷击放电隙装置是其中的一类。由于安全距离标准的要求，此类放电隙装置的金属隙间隙不能随意的减小与加大，因为安全距离与雷电起动的放电电压之间存在不可调和的矛盾；另一个问题是此类装置工作时，飞弧严重危害周围设备。

公开号为CN 1368770A的中国专利申请公开了一种放电隙装置，介绍了在印制板上制作平面式尖状金属电极片，各尖状电极片之间间距不同，单个电容必须2倍电极距离跨接在相邻电极上。该装置虽然可在一定程度调和间距与起动电压矛盾，但同样存在飞弧和雷电通流量小问题。

专利号为ZL02107856.4的中国专利公开了一种承载雷电流的火花间隙装置，该装置包括n个串联连接的分火花间隙装置，通过电容构成的阻抗连接分火花间隙装置，其中第二和全部另外的分火花间隙装置通过所述阻抗直接连接到公共的参考电位即地电位，并且使用相同的阻抗，基于在对比1.2/50μs雷电波形冲击下给出均压电容器的参数选择公式：(n-1)×CE＝K×CL×U/Us，其中，n表示分火花间隙装置的数量，CL是从火花间隙装置到过电压源的线路的线路电容，U是过电压的峰值，Us是火花间隙装置的安全电平，K是≥1的安全系数。此种火花间隙装置存在以下不足：1、由于上述公式中的CL存在不确定性，因此，带来均压电容的定值或取值范围的不确定性；2、上述公式是基于在1.2/50μs雷电波形冲击下的参考改进取值，而其它两种雷电测试波形(8/20μs、10/350μs)冲击下的情况未予以说明；3、该装置描述中没有说明关于火花飞弧抑制问题，也没有确定放电电极材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效石墨层叠式放电隙装置，该装置不仅冲击放电电流大、限制电压低、无电弧外泄、无漏流和续流，而且雷电测试波形适用范围更广。本发明的又一目的是使此种装置具有保护和指示功能。

本发明的技术方案：1、选用石墨作为放电电极材料，石墨放电隙的石墨电极之间放置绝缘环状垫片，各石墨放电隙层叠式组装。2、对确定电容值的公式进行改进。

本发明所述高效层叠式石墨放电隙装置，包括N+1个放电隙、N个电容值相同的电容构成的π形连接电容组，所述N≥1，各放电隙串联连接，其中，第一个放电隙F₁与火线连接，最末一个放电隙F_N+1接地，π形连接电容组中各电容的一端与两放电隙之间的导电件连接，另一端接地；放电隙为石墨放电隙，石墨放电隙的石墨电极之间放置绝缘环状垫片，各石墨放电隙层叠式组装；π形连接电容组中各电容的电容值均按照下式选择：C＝In/2πfVK

式中：In为π形连接电容组中电容上的感应放电电流，In＝I/N，

I为π形连接电容组总电流，也是确定的安全电流，

N为π形连接电容组电容个数，

f为雷电波频率，根据雷电测试波形估算，

V为π形连接电容组中电容上的额定电压，该电压即是设定的间隙装置的最大限制电压，

K为安全系数，K≥1。

上述装置中，石墨放电隙的两石墨电极片之间的间距为0.22毫米～0.70毫米，且各石墨放电隙是间距相同的等放电隙，两石墨电极片之间放置的绝缘环状垫片的厚度与两石墨电极片之间的间距相匹配；石墨放电隙的石墨电极片为正方形或圆形或腰形或椭圆形，以及其它适于使用的形状；石墨放电隙的石墨电极片之间放置的绝缘环状垫片与石墨电极片的形状匹配，同样为正方形环或圆环或腰形环或椭圆形环，以及其它适于使用的环形。

上述装置中，石墨放电隙的石墨电极片与π形连接电容组中的电容之间的连接件呈针状或弧状。

为了保证π形连接电容组安全稳定的工作，便于C值的计算，本发明所述高效层叠式石墨放电隙装置在π形连接电容组电路末端连接有电流保险器。

为了显示高效层叠式石墨放电隙装置的工作状态，设置了指示电路，所述指示电路的一端接在第一个石墨放电隙F₁与火线间的连接件上，其另一端接地。

本发明所述高效层叠式石墨放电隙装置的工作原理：