專利名稱：過電壓保護(hù)裝置的放電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于過電壓保護(hù)的電氣設(shè)備，更具體地說，涉及一種過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，特別適用于低壓配電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)識可知，由雷電引起電力系統(tǒng)或信號系統(tǒng)的過電壓有兩種途徑，一種是通過地電位反擊、雷擊線路等途徑直接作用于電氣系統(tǒng)并損壞電力設(shè)備和其他電器；另一種是云閃、雷擊大地或雷擊其他建筑物通過耦合途徑，間接作用于電氣系統(tǒng)并損壞電力設(shè)備和其他電器。針對這些不同的侵入途徑，IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC62305-1與標(biāo)準(zhǔn)IEC62305-4通 過規(guī)定雷電保護(hù)區(qū)域LPZ(Lighting Protection Zone)的劃分建立防雷系統(tǒng),該方法經(jīng)過多年的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)成為了常規(guī)依據(jù)。根據(jù)LPZ 的劃分，安裝在 LPZO 與 LPZl 區(qū)域的 SF1D (Surge ProtectiveDevices)應(yīng)具有通過I級試驗?zāi)芰?，即能夠?qū)Σ糠种苯永走M(jìn)行泄放，為了達(dá)到這種能力，早期的技術(shù)是采用兩個隔離設(shè)置(絕緣)的電極應(yīng)用于被保護(hù)系統(tǒng)中，這種構(gòu)造的產(chǎn)品被稱之為“開關(guān)型電涌保護(hù)器”，其原理是利用雷電或其他瞬時過電壓的高幅值特性擊穿被隔離設(shè)置(尤其是空氣介質(zhì))的電極，形成泄放雷電流所需的“通道”以達(dá)到防雷目的。由于時代的局限性，早期的“開關(guān)型電涌保護(hù)器”產(chǎn)品保護(hù)性能較差，主要缺點(diǎn)有兩個，一個是產(chǎn)品的保護(hù)性能——在泄放雷電流時仍然存在幾千伏的電位差，這種高的電位差直接作用在被保護(hù)設(shè)備上以致形成巨大的絕緣擊穿壓力；其二是產(chǎn)品在泄放雷電流后會導(dǎo)致工頻續(xù)流——出于降低放電時電極兩端的電壓差達(dá)到最小的要求，用于泄放雷電流隔離設(shè)置的電極距離極小，這就很容易使得兩電極之間的工頻電壓具有一直維持在泄放雷電流時形成的“電弧”通道的能力，一方面，這種設(shè)置方式降低了遮斷工頻電壓下的續(xù)流能力，另一方面，無論是相線與中性線之間、還是相線與地線之間所產(chǎn)生的工頻電壓下的續(xù)流也對被保護(hù)系統(tǒng)造成影響。中國專利CN1044952C揭示了一種“羊角形”的放電腔結(jié)構(gòu)，主要對放電腔的電極特別是電極上的形狀特征，設(shè)置位置與方式，起弧輔助件的形狀與位置作為其專利技術(shù)特征。這樣的結(jié)構(gòu)屬于被動的觸發(fā)放電間隙，是早期的保護(hù)裝置形式，初步形成觸發(fā)裝置與放電腔放電結(jié)合的雛形，拉長電弧，產(chǎn)生高的電弧電壓以利于熄弧。目前，市場上的開關(guān)型sro大多采用的是與沖擊變壓器觸發(fā)配合的方式，通過工藝設(shè)計，設(shè)置一個小間隙作為主體放電間隙的產(chǎn)品。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，科研人員不斷對此類產(chǎn)品進(jìn)行研究，并創(chuàng)造性地提出了“觸發(fā)技術(shù)”這一輔助措施，該措施是通過增加第三電極(一般稱觸發(fā)電極)對原有的放電間隙施加影響，以利于形成泄放雷電流的通道。觸發(fā)技術(shù)的實(shí)施打破了 “保護(hù)性能”與“工頻續(xù)流遮斷能力”不能同時提高的矛盾局面，為“開關(guān)型SPD”更好地為系統(tǒng)和設(shè)備提供保護(hù)提供了有力支持。在現(xiàn)有的技術(shù)中，將第三電極置于承擔(dān)泄放大部分雷電流的第一和第二電極之間，在一定條件下，第三電極與其中的第一或第二電極之間、先產(chǎn)生能夠持續(xù)存在的電弧一觸發(fā)電弧，進(jìn)而利用該觸發(fā)電弧影響第一和第二電極的放電條件，這種技術(shù)稱之為觸發(fā)技術(shù)，該技術(shù)有助于第一和第二電極之間的空間距離設(shè)置的更大。上述的觸發(fā)技術(shù)的出現(xiàn)，極大地方便了對承擔(dān)泄放大部分雷電流的第一和第二電極的設(shè)計，也使得設(shè)計人員在考慮如何防止工頻電壓下形成有害的續(xù)流有了更多的選擇。現(xiàn)在的問題在于，首先，第一和第二電極之間的空間距離的大小會對產(chǎn)生觸發(fā)電弧以及相應(yīng)的觸發(fā)電路產(chǎn)生影響，受產(chǎn)品體積的限制，這種影響會擴(kuò)散到整個電涌保護(hù)器產(chǎn)品的性能和功能。例如增加第一和第二電極之間的空間距離會延長承擔(dān)大部分雷電流通道的形成，即提高觸發(fā)電路的承載負(fù)擔(dān)，同時也會相應(yīng)地增大殘壓值，降低了產(chǎn)品的保護(hù)十生倉泛;其次，由于電力系統(tǒng)存在多個電壓等級，這種不同電壓等級的系統(tǒng)也需要不同的保護(hù)等級，如此就對產(chǎn)品提出了不同的要求，需要考慮的是，如何使得產(chǎn)品具有系列特征的設(shè)計并滿足不同電壓等級的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種能夠解決上述結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)且具有高的續(xù)流遮斷能力的放電通道的方案。在電弧理論中，電弧是依賴于輸入功率而存在的。在低壓電器領(lǐng)域，利用或創(chuàng)造輸入功率為零的狀態(tài)是熄滅電弧的常規(guī)手段之一。例如，在交流系統(tǒng)中，利用交流電源有過零的瞬間來熄滅電弧，或者利用限流手段來達(dá)到輸入功率為零的狀態(tài)來熄滅電弧已成為常識。另外，根據(jù)公知的電場強(qiáng)度與電場線的分布原理，在不規(guī)則電場中，不同電位的電極上最短距離所形成的電場強(qiáng)度最大，兩側(cè)面的電場強(qiáng)度隨著與中心線的距離增大而逐步降低。本發(fā)明的實(shí)施結(jié)構(gòu)的特征在于，是通過將容納電弧的放電通道順著放電通道兩端電極所形成的相對較弱的外圍弧形電場線設(shè)置，如此形成兩個有利于提高產(chǎn)品斷續(xù)工頻續(xù)流的能力一方面可避免由于不規(guī)則電場中最強(qiáng)電場造成的不利于斷開續(xù)流條件，從而有利于提高產(chǎn)品相對較高的斷續(xù)能力；另一方面，通過電極上的放電回路形成的磁場，會作用于弧形放電通道內(nèi)的電弧本體上，并在洛倫茨力作用下迫使電弧的徑向擴(kuò)張，使得電弧壓縮在弧形放電通道的最大半徑側(cè)，如此既保證了電弧長度的最大化，也控制了電弧的弧柱直徑，有利于增加電弧壓降，達(dá)到提高產(chǎn)品斷開續(xù)流的能力。此外，弧形放電通道的設(shè)計可以最大限度地提高空間利用率，通過增大弧形角度或弧長，即可得到不同的電弧壓降，如此可適應(yīng)于不同系統(tǒng)的電壓等級需要，擴(kuò)大產(chǎn)品的系列性和使用范圍。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，該放電模塊包括耐壓金屬件形成的殼體；位于耐壓金屬件內(nèi)的容納空間；相互獨(dú)立且絕緣設(shè)置的第一電極和第二電極，設(shè)置在容納空間內(nèi)。第一電極和第二電極通過容納空間內(nèi)的放電通道相連，放電通道的路徑順著第一電極和第二電極在放電通道內(nèi)端面所形成的弧形電場線設(shè)置。在一個實(shí)施例中，耐壓金屬件由第一金屬外殼和第二金屬外殼構(gòu)成，容納空間由第一結(jié)構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)件組合后構(gòu)成，觸發(fā)電極和觸發(fā)元件，設(shè)置在容納空間內(nèi)。第一電極、觸發(fā)電極與觸發(fā)元件之間形成電氣連接的結(jié)構(gòu)，第一電極與觸發(fā)電極之間擊穿產(chǎn)生點(diǎn)火電弧時，點(diǎn)火電弧受磁場的洛倫茨力的作用而被拉入放電通道產(chǎn)生連接第一電極與第二電極的間隙電弧。在一個實(shí)施例中，放電通道是弧形、觸發(fā)電極至少有一個端面是帽形、觸發(fā)元件是帽形、第一電極是不規(guī)則形、第二電極的一側(cè)端面具有半圓環(huán)凸臺，另一側(cè)端面具有半圓凹槽。在一個實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)件具有帽形凹槽和不規(guī)則形凹槽，觸發(fā)電極嵌入在帽形凹槽中，觸發(fā)電極的帽形的端面上疊放觸發(fā)元件，第一電極嵌入第一結(jié)構(gòu)件的不規(guī)則形凹槽中，該不規(guī)則形凹槽的形狀與第一電極匹配。第二結(jié)構(gòu)件具有兩個不同半徑的半圓形的組合孔，第二電極的半圓環(huán)凸臺插入組合孔內(nèi)，第二電極的另一側(cè)端面上的半圓凹槽向外放置。
在一個實(shí)施例中，觸發(fā)電極的一個端面上設(shè)有圓形凸臺，圓形凸臺通過第一結(jié)構(gòu)件上的小孔延伸到外部，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊外的觸發(fā)回路外部連接端。優(yōu)選的，觸發(fā)電極具有第二結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的第二個實(shí)施例。觸發(fā)電極的一個端面上設(shè)有帶通孔的圓形凸臺，通孔中有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與外部導(dǎo)電桿的外螺紋通過第一結(jié)構(gòu)件上的小孔互相旋擰，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊外的觸發(fā)回路。在一個實(shí)施例中，第一電極具有一圓軸，該圓軸插入第一結(jié)構(gòu)件的大孔中，觸發(fā)電極、觸發(fā)元件以及第一電極導(dǎo)電接觸。在一個實(shí)施例中，第二金屬外殼上具有盤香形凹槽。第二電極的半圓凹槽與盤香形凹槽由一具有圓環(huán)形凸臺的圓形件封閉，該圓形件的一端面與第二電極接觸，另一端面與第二金屬外殼接觸。第二電極與圓形件以及第二金屬外殼導(dǎo)電接觸。在一個實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)件的上端面裝配入第一金屬外殼，第一結(jié)構(gòu)件的上端面具有大圓環(huán)凸臺和小圓環(huán)凸臺，大圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼的大孔中，小圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼的小孔中。在一個實(shí)施例中，放電通道的弧形通道的圓心角最佳范圍設(shè)置在90°至240°之間。本發(fā)明的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊提供了一種具有高的續(xù)流遮斷能力的放電通道的方案，簡單、易于實(shí)現(xiàn)。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中圖I揭示了根據(jù)本發(fā)明過電壓保護(hù)裝置的放電模塊的實(shí)施例的基本原理圖。圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊中放電通道的結(jié)構(gòu)圖。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊的分解結(jié)構(gòu)圖。圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊中放電通道的結(jié)構(gòu)圖。圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊的分解結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的宗旨是提出一種具有高的續(xù)流遮斷能力的放電通道的方案?；谏鲜龅淖谥迹景l(fā)明的設(shè)計原則是能夠更好地實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)裝置中觸發(fā)電弧后的續(xù)流遮斷。通過簡單的放電模塊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，使得構(gòu)造出的放電通道可以根據(jù)施加的電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)整，保證高的電網(wǎng)續(xù)流遮斷能力。該過電壓保護(hù)裝置的放電模塊如此地設(shè)置與構(gòu)成包含第一電極、一個第二電極，兩個電極在過電壓保護(hù)裝置內(nèi)部相對布置。在這兩個電極之間有一個輔助點(diǎn)火的第三電極一觸發(fā)電極，以及形成承載大部分雷電流并連接第一電極與第二電極的放電通道的絕緣結(jié)構(gòu)件，以及一個用于容納上述三個電極與絕緣結(jié)構(gòu)件的金屬外殼。放電通道的絕緣結(jié)構(gòu)件優(yōu)選地由高強(qiáng)度、耐高溫、耐電弧的工程塑料組成。絕緣結(jié)構(gòu)間包括兩個塑料的結(jié)構(gòu)件，第一結(jié)構(gòu)件帶有一個形狀為至少帶有一個弧形的凹槽，對應(yīng)的，第二結(jié)構(gòu)件上帶有一個相同長度且相同形狀的凸臺。如此，在過電壓裝置裝配完成的狀態(tài)下，第二結(jié)構(gòu)件上的弧形凸臺嵌入第一結(jié)構(gòu)件上的弧形凹槽中，該弧形凸臺的高度小于弧形凹槽的深度且能夠相對合攏并形成除兩頭端口外的密封型腔，在這樣的裝配情況下，構(gòu)成了封閉的弧形放電通道。如此，形成了第一電極與第二電極之間間隙結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)一個形狀為至少帶有一個特定角度的弧形通道型放電間隙。該形狀為至少帶有一個特定角度的弧形通道型放電間隙，其弧形部分對應(yīng)的特定角度可根據(jù)不同接地制式的要求進(jìn)行調(diào)整，即滿足不同電網(wǎng)電壓下過電壓保護(hù)和續(xù)流分?jǐn)嗟男枨?。這樣的特定角度按照過電壓保護(hù)裝置對應(yīng)不同電網(wǎng)電壓形成系列產(chǎn)品的情況，是大于90度小于240度的。上述的弧形放電通道是順著兩個電極之間的外部電場線進(jìn)行設(shè)置的，如此有三個優(yōu)點(diǎn)首先，根據(jù)電場對電弧的作用影響可知，電場強(qiáng)度與產(chǎn)生電弧或維持電弧存在的能力是正向特性，如此，順著兩電極之間的外圍電場設(shè)置放電通道，可有效降低電場維持工頻電壓下的電弧的能力——有利于遮斷續(xù)流；其次，利用磁場對電弧的洛倫茨力，可迫使電弧形成后靠近弧形放電通道的外徑——如此使得電弧弧長最大化，有利于形成高的弧壓降，限制工頻電壓下的續(xù)流值；第三，弧形放電通道的設(shè)計可以最大限度地提高空間利用率，通過增大弧形角度或弧長，即可得到不同的電弧壓降，如此可適應(yīng)于不同系統(tǒng)的電壓等級需要，擴(kuò)大產(chǎn)品的系列性和使用范圍。在弧形放電通道的兩端口分別設(shè)置第三電極(即觸發(fā)電極)、第一電極和第二電極，其中，第一電極和第三電極以及之間的觸發(fā)間隙裝配在弧形放電通道其中的一端口并形成密封的型腔，第二電極設(shè)置在弧形放電通道另外一端并使得弧形放電通道的內(nèi)腔與外部空間相連。在泄放雷電流時,弧形放電通道一端口封閉、一端口與外部空間相連的設(shè)置，一方、面，在第一電極與第三電極形成觸發(fā)電弧時，由于氣體的膨脹原因，將使得觸發(fā)電弧釋放的等離子體沿著氣流的運(yùn)動作用而進(jìn)入弧形放電通道中，有利于觸發(fā)電弧更快地影響弧形放電通道內(nèi)部的絕緣性；另一方面，在雷電流泄放時以及泄放完成后，由于內(nèi)部高氣壓和外部相對低氣壓的狀態(tài)，可促使弧形放電通道內(nèi)的放電電弧或等離子體盡快地排到外部空間，如此也能夠避免在工頻電壓作用下弧形放電通道內(nèi)的重燃形成工頻續(xù)流的弊端。第一電極和第三電極之間的觸發(fā)間隙優(yōu)選地采用能夠產(chǎn)生觸發(fā)電弧的元件進(jìn)行導(dǎo)電性連接設(shè)置，并使得能夠產(chǎn)生觸發(fā)電弧的一端面朝向弧形放電通道放置。此外，第三電極設(shè)置在第一電極和第二電極之間的外部空間，并能夠在第三電極上固定一個外部導(dǎo)入的連接桿。將第三電極置于第一電極和第二電極之間的外部空間，可避免第三電極受泄放雷電流產(chǎn)生的電弧的燒蝕，保證了第三電極以及產(chǎn)生觸發(fā)電弧的元件使用壽命；但是帶來的問題是觸發(fā)電弧不能第一時間出現(xiàn)在第一電極和第二電極之間，對第一電極和第二電極之間產(chǎn)生泄放雷電流的電弧通道的產(chǎn)生形成影響。 根據(jù)本發(fā)明設(shè)計方案，在第一電極和第三電極以及產(chǎn)生的觸發(fā)電弧之間形成“U”形電路，第一電極和第三電極形成“U”形電路的兩條豎線，觸發(fā)電弧形成“U”形電路底部的橫線部分，一方面，如此可使得觸發(fā)電弧快速運(yùn)動，避免觸發(fā)電弧停留下來造成的耗損電極的同時還能夠拉長觸發(fā)電弧以釋放出更多的等離子體，進(jìn)而增大影響弧形放電通道的絕緣性，另一方面，迫使觸發(fā)電弧在洛倫茨力作用下快速進(jìn)入第一電極和第二電極之間的弧形放電通道，如此加快第一電極和第二電極形成承載泄放雷電流的放電電弧或通道，在減輕對觸發(fā)電路的負(fù)載能力要求外同時還提高了產(chǎn)品的保護(hù)性能。作為放電通道的絕緣結(jié)構(gòu)件，應(yīng)同時能夠承擔(dān)泄放雷電流，電網(wǎng)續(xù)流時的沖擊壓力，使用如P0M、PA等之類的具有良好物理性能的絕緣材料進(jìn)行構(gòu)造。作為承載雷電流泄放功能的第一電極、第二電極以及承載觸發(fā)電弧的第三電極，需要能夠耐受電弧燒蝕以及產(chǎn)生電弧時內(nèi)部空間氣體急劇膨脹帶來的沖擊應(yīng)力的耐高溫、耐沖擊的導(dǎo)電體。在本設(shè)計方案中優(yōu)選地采用銅鎢合金作為電極材料。本發(fā)明的另一個優(yōu)選的構(gòu)成，是在上文所述的放電通道結(jié)構(gòu)件是以產(chǎn)氣材料為主的結(jié)構(gòu)件。當(dāng)間隙電弧被觸發(fā)時，一方面，由于產(chǎn)氣材料產(chǎn)氣的效果與弱電場效應(yīng)的配合，產(chǎn)氣材料的應(yīng)用可使得在電弧形成后增強(qiáng)弧形放電通道內(nèi)部的氣壓，加強(qiáng)等離子體的復(fù)合過程，另一方面，使得熱的等離子體更快速地沿著氣流運(yùn)動流向弧形放電通道的外部空間，從而提高遮斷工頻電壓下續(xù)流的能力。根據(jù)本發(fā)明的特征，對于不同接地制式的要求，可對弧形放電通道的弧長與形狀進(jìn)行調(diào)整。如此即可滿足不同電網(wǎng)電壓對過電壓保護(hù)的要求。結(jié)合上述的設(shè)計原理，本發(fā)明揭示了一種過電壓保護(hù)裝置的放電模塊。圖I揭示了放電模塊的基本構(gòu)成要素隔離設(shè)置的第一電極103、第二電極104、含有放電通道102的容納空間117以及耐壓金屬件116。具體而言，該過電壓保護(hù)裝置的放電模塊101包括耐壓金屬件116形成的殼體，位于耐壓金屬件116內(nèi)的容納空間117，以及相互獨(dú)立且絕緣設(shè)置的第一電極103和第二電極104，第一電極103和第二電極104設(shè)置在容納空間117內(nèi)。第一電極103和第二電極104通過容納空間117內(nèi)的放電通道102相連，放電通道102的路徑順著第一電極103和第二電極104在放電通道102內(nèi)端面所形成的弧形電場線設(shè)置。根據(jù)圖I揭示的基本構(gòu)成要素，圖2和圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在該第一實(shí)施例中，耐壓金屬件116由第一金屬外殼107和第二金屬外殼108構(gòu)成,第一金屬外殼107和第二金屬外殼108相互嵌套形成殼體。第一結(jié)構(gòu)件111和第二結(jié)構(gòu)件112組合后構(gòu)成容納空間117。第一電極103、第二電極104、觸發(fā)電極105和觸發(fā)兀件106設(shè)置在上述的容納空間117內(nèi)。第一電極103設(shè)置在第二電極104的上方，在第一電極103和第二電極104之間設(shè)置放電通道102。第一電極103、觸發(fā)電極105與觸發(fā)元件106之間形成電氣連接的結(jié)構(gòu)，第一電極103與觸發(fā)電極105之間擊穿產(chǎn)生點(diǎn)火電弧109時，點(diǎn)火電弧109受磁場的洛倫茨力的作用而被拉入放電通道102產(chǎn)生連接第一電極103與第二電極104的間隙電弧110。
在一個實(shí)施例中，放電通道102是弧形，該弧形具有90°至240°變化范圍的圓心角。觸發(fā)電極105至少有一個端面是帽形。觸發(fā)元件106是帽形。第一電極103是不規(guī)則形。第二電極104的一側(cè)端面具有半圓環(huán)凸臺，另一側(cè)端面具有半圓凹槽。在第一個實(shí)施例中，放電通道102處于容納空間117內(nèi)，容納空間117包括第一結(jié)構(gòu)件111和第二結(jié)構(gòu)件112。其中的第一結(jié)構(gòu)件111具有帽形凹槽113和不規(guī)則形凹槽，觸發(fā)電極105嵌入在帽形凹槽113中，觸發(fā)電極105上疊放觸發(fā)兀件106,第一電極103嵌入第一結(jié)構(gòu)件111的不規(guī)則形凹槽中，該不規(guī)則形凹槽的形狀與第一電極103匹配。在第一個實(shí)施例中，觸發(fā)電極105的帽形端背面有一圓臺，該圓臺通過第一結(jié)構(gòu)件111上的小孔延伸到放電模塊的體外，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊外的觸發(fā)回路。第一電極103具有一圓軸，該圓軸插入第一結(jié)構(gòu)件111的大孔中，觸發(fā)電極105、觸發(fā)元件106以及第一電極103導(dǎo)電接觸。第二結(jié)構(gòu)件112具有半圓孔，第二電極104的半圓環(huán)凸臺插入該半圓孔內(nèi)，第二電極104的另一側(cè)端面上的半圓凹槽向外放置。第二金屬外殼108上具有盤香形凹槽，第二電極104的半圓凹槽與盤香形凹槽由一具有圓環(huán)形凸臺的圓形件115封閉,該圓形件115的一端面與第二電極104接觸,另一端面與第二金屬外殼108接觸。第一結(jié)構(gòu)件111的上端面裝配入第一金屬外殼107，第一結(jié)構(gòu)件111的上端面具有大圓環(huán)凸臺和小圓環(huán)凸臺，大圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼107的大孔中，小圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼107的小孔中。第二電極104與圓形件115以及第二金屬外殼108導(dǎo)電接觸。下面結(jié)合附圖2-5對該第一實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的描述。圖2-5揭示了帶有弧形放電通道102的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊101。根據(jù)圖2所示，該過電壓保護(hù)裝置的放電模塊101包含了第一電極(上電極)103、第二電極(下電極)104，還包括了觸發(fā)電極105與觸發(fā)元件106以及容納上述器件的兩個金屬外殼，第一金屬外殼107和第二金屬外殼108。在第一電極103和第二電極104之間設(shè)有一個弧形放電通道102。其中，當(dāng)?shù)谝浑姌O103與觸發(fā)電極105之間擊穿產(chǎn)生點(diǎn)火電弧109時，由于磁場對點(diǎn)火電弧109的洛倫茨力的作用，點(diǎn)火電弧109被拉入弧形放電通道102產(chǎn)生連接第一電極103與第二電極104之間的間隙電弧110。第一電極103、觸發(fā)電極105、觸發(fā)元件106之間是電氣連接的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過放電通道102的第一結(jié)構(gòu)件111與第二結(jié)構(gòu)件112的內(nèi)部構(gòu)造與裝配組合形成。如圖2所示，帽形的觸發(fā)電極105嵌入第一結(jié)構(gòu)件111的帽形凹槽113中。觸發(fā)電極105的一個端面上設(shè)有圓形凸臺，該圓形凸臺通過第一結(jié)構(gòu)件111上的小孔延伸到放電模塊的體外，從而形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊101外的觸發(fā)回路。同時，在觸發(fā)電極105上疊放帶有缺口的帽形觸發(fā)元件106，并依次將不規(guī)則形狀的第一電極103嵌入第一結(jié)構(gòu)件111上具有相應(yīng)的不規(guī)則形狀的凹槽中。其中，第一電極103上的圓軸應(yīng)對應(yīng)地插入第一結(jié)構(gòu)件111的大孔，并保證觸發(fā)電極105、觸發(fā)元件106以及第一電極103在裝配完成后能緊密且有效的導(dǎo)電接觸。這種接觸通過將放電通道102結(jié)構(gòu)裝配完成后放入第一金屬外殼107與第二金屬外殼108后，通過以規(guī)定的扭矩旋緊兩個金屬外殼107和108保證。按照圖2與圖3所示的第一實(shí)施例，第 二電極104端面上半圓環(huán)凸臺插入第二結(jié)構(gòu)件112對應(yīng)的半圓孔內(nèi)，使得另一側(cè)的半圓凹槽向外放置。圖4中的帶圓環(huán)形凸臺的圓形件115作為封閉半圓凹槽與第二金屬外殼108上盤香形凹槽的蓋板，圓形件115的一側(cè)端面與第二電極104接觸，另一側(cè)端面與第二金屬外殼108接觸。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施要求，對觸發(fā)電弧施加能量較高的雷電過電壓時，使得觸發(fā)元件106對附近空間的介質(zhì)(空氣)施加影響，從而在其他因素共同作用下產(chǎn)生觸發(fā)電弧，該觸發(fā)電弧會進(jìn)一步地對泄放雷電流的通道的影響，并最終達(dá)到建立承擔(dān)主要泄放雷電流能量的通道。如由圖2可見，由于放電通道102相對于圓柱形的放電模塊的端面是水平的，所以第一電極103和第二電極104構(gòu)成的電場對放電通道102僅有水平水平方向上的分量，不存在豎直方向上的切割。另外由于弧形放電通道102由第一結(jié)構(gòu)件111與第二結(jié)構(gòu)件112構(gòu)成。觸發(fā)電極105與第一電極103和第一結(jié)構(gòu)件111裝配，第二電極104與第二結(jié)構(gòu)件112裝配，如此裝配使得第一電極103與第二電極104分別設(shè)置與弧形放電通道102的兩端。如圖3這樣的設(shè)置使得放電通道102方向跟隨著第一電極103、第二電極104構(gòu)成的電場的外部弧形電場方向，由于弧形放電通道102不經(jīng)過第一電極103、第二電極104在放電通道102內(nèi)的電極末端所形成的最強(qiáng)電場范圍內(nèi)，即間隙之間的電弧受到的電場效應(yīng)是一個弱電場效應(yīng)，電弧氣體中的等離子體受到一個相對而言的微弱電場的作用下，沿著弧形放電通道運(yùn)動。為了保證放電通道102能夠穩(wěn)定地承擔(dān)泄放雷電流大部分能量，要求放電通道102的結(jié)構(gòu)件可耐高溫高壓并可耐受電弧灼燒，并要求放電通道102結(jié)構(gòu)件裝配后穩(wěn)定，兩
端面配合可靠、平整。按圖2所示的，放電通道102的第一結(jié)構(gòu)件111的上端面裝配入第一金屬外殼107,對應(yīng)地,大的圓環(huán)形凸臺插入第一金屬外殼107的大孔,小的圓環(huán)形凸臺插入第一金屬外殼107的小孔,并保證觸發(fā)電極105、第一電極103與金屬外殼的爬電距離。同時,觸發(fā)電極105與第一電極103之間應(yīng)有幾歐姆到幾百歐姆范圍內(nèi)的電阻。另一方面，第二電極104按圖所示與帶有圓環(huán)形凸臺的圓形件115、第二金屬外殼108導(dǎo)電性接觸。放電通道102的弧長與形狀根據(jù)不同接地制式的要求可進(jìn)行調(diào)整。通過這樣的調(diào)整，放電通道102的長度隨之改變，但仍相對于圓柱形放電模塊的端面水平放置，且截面積大小不變。
另外。圖4和圖5揭示了依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，依據(jù)本發(fā)明基本第一實(shí)施例的機(jī)構(gòu)特征，觸發(fā)電極105與外部觸發(fā)回路存在第二種連接方式。根據(jù)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特征，觸發(fā)電極105的一個端面上設(shè)有帶通孔的圓形凸臺，通孔中有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與外部導(dǎo)電桿114上的外螺紋通過第一結(jié)構(gòu)件111上的小孔互相旋擰，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊101外的觸發(fā)回路。本發(fā)明的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊提供了一種具有高的續(xù)流遮斷能力的放電通道的方案，簡單、易于實(shí)現(xiàn)。上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本 發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于，該放電模塊(101)包括 耐壓金屬件(116)形成的殼體； 容納空間(117)，位于所述耐壓金屬件(116)內(nèi)； 相互獨(dú)立且絕緣設(shè)置的第一電極(103)和第二電極(104)，設(shè)置在所述容納空間(117)內(nèi)； 所述第一電極(103)和第二電極(104)通過容納空間(117)內(nèi)的放電通道(102)相連，放電通道(102)的路徑順著第一電極(103)和第二電極(104)在放電通道(102)內(nèi)端面所形成的弧形電場線設(shè)置。
2.如權(quán)利要求I所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述耐壓金屬件(116)由第一金屬外殼(107)和第二金屬外殼(108)構(gòu)成,容納空間(117)由第一結(jié)構(gòu)件(111)和第二結(jié)構(gòu)件(112)組合后構(gòu)成，觸發(fā)電極(105)和觸發(fā)元件(106)，設(shè)置在所述容納空間(117)內(nèi)； 第一電極(103)、觸發(fā)電極(105)與觸發(fā)兀件(106)之間形成電氣連接的結(jié)構(gòu),第一電極(103)與觸發(fā)電極(105)之間擊穿產(chǎn)生點(diǎn)火電弧(109)時，點(diǎn)火電弧(109)受磁場的洛倫茨力的作用而被拉入放電通道(102)產(chǎn)生連接第一電極(103)與第二電極(104)的間隙電弧(110)。
3.如權(quán)利要求2所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述放電通道(102)是弧形； 所述觸發(fā)電極(105)至少有一個端面是帽形； 所述觸發(fā)元件(106)是帽形； 所述第一電極(103)是不規(guī)則形； 所述第二電極(104)的一側(cè)端面具有半圓環(huán)凸臺，另一側(cè)端面具有半圓凹槽。
4.如權(quán)利要求2所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 第一結(jié)構(gòu)件(111)具有帽形凹槽(113)和不規(guī)則形凹槽，觸發(fā)電極(105)嵌入在所述帽形凹槽(113)中，觸發(fā)電極(105)的帽形的端面上疊放觸發(fā)元件(106)，第一電極(103)嵌入所述第一結(jié)構(gòu)件(111)的不規(guī)則形凹槽中，該不規(guī)則形凹槽的形狀與第一電極(103)匹配； 第二結(jié)構(gòu)件(112)具有兩個不同半徑的半圓形的組合孔，所述第二電極(104)的半圓環(huán)凸臺插入所述組合孔內(nèi)，第二電極(104)的另一側(cè)端面上的半圓凹槽向外放置。
5.如權(quán)利要求4所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述觸發(fā)電極(105)的一個端面上設(shè)有圓形凸臺，圓形凸臺通過第一結(jié)構(gòu)件(111)上的小孔延伸到外部，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊外的觸發(fā)回路。
6.如權(quán)利要求4所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述觸發(fā)電極(105)的一個端面上設(shè)有帶通孔的圓形凸臺，通孔中有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與連接線上的外螺紋通過第一結(jié)構(gòu)件(111)上的小孔互相旋擰，形成過電壓保護(hù)裝置的放電模塊外的觸發(fā)回路。
7.如權(quán)利要求4所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 第一電極(103)具有一圓軸，該圓軸插入第一結(jié)構(gòu)件(111)的大孔中，所述觸發(fā)電極(105)、觸發(fā)元件(106)以及第一電極(103)導(dǎo)電接觸。
8.如權(quán)利要求2所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述第二金屬外殼(108)上具有盤香形凹槽； 第二電極(104)的半圓凹槽與所述盤香形凹槽由一具有圓環(huán)形凸臺的圓形件(115)封閉，該圓形件(115)的一端面與第二電極(104)接觸，另一端面與第二金屬外殼(108)接觸； 第二電極(104)與圓形件(115)以及第二金屬外殼(108)導(dǎo)電接觸。
9.如權(quán)利要求2所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述第一結(jié)構(gòu)件(111)的上端面裝配入第一金屬外殼(107)，第一結(jié)構(gòu)件(111)的上端面具有大圓環(huán)凸臺和小圓環(huán)凸臺，大圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼(107)的大孔中，小圓環(huán)凸臺插入第一金屬外殼(107)的小孔中。
10.如權(quán)利要求I所述的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，其特征在于， 所述放電通道(102)的弧形通道的圓心角最佳范圍設(shè)置在90°至240°之間。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種過電壓保護(hù)裝置的放電模塊，包括耐壓金屬件形成的殼體；位于耐壓金屬件內(nèi)的容納空間；相互獨(dú)立且絕緣設(shè)置的第一電極和第二電極，設(shè)置在容納空間內(nèi)。第一電極和第二電極通過容納空間內(nèi)的放電通道相連，放電通道的路徑順著第一電極和第二電極在放電通道內(nèi)端面所形成的弧形電場線設(shè)置。本發(fā)明的過電壓保護(hù)裝置的放電模塊提供了一種具有高的續(xù)流遮斷能力的放電通道的方案，簡單、易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H02H9/06GK102738785SQ201110095780
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者尹天文, 曹陽, 李人杰, 王碧云, 許年生, 許龍, 顏滄葦 申請人:上海電科電器科技有限公司, 浙江正泰電器股份有限公司