气体放电管的续流遮断能力

关于气体放电管的续流遮断能力第1页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五续流的定义引用IEC60643-1对续流(followcurrent)的定义Followcurrent(If):currentsuppliedbytheelectricalpowersystemandflowingthroughtheSPDafteradischargecurrentimpulse.续流是指经过脉冲电流放电后，由电源系统流SPD的电流。第2页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五续流的形成原因及危害开关型SPD在动作(脉冲击穿)后，器件呈低阻抗特性，此时SPD所保护的供电电源可能有电流流过SPD器件。长时间续流会引起电源系统的损坏，被保护设备不能正常工作，应量避免或减少。常规的气体放电管因为存在续流遮断能力差的缺陷，限制其在电源系统防护中的应用范围。第3页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五典型气体放电管的V-I曲线汤逊放电区辉光放电区弧光放电区击穿电压辉-弧转换电压弧光放电特点：大电流(在安培量级以上)低电压在一定电流以上电压基本恒定第4页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五弧光电压的特性弧光放电可分为三个区域：区域长度(cm)压降(V)阴极区10-5~10-610V量级阳极区10-2~10-30~10V弧柱区除以上的区域10V量级弧柱区的dv/dl较小，增加电弧长度，只能稍微增加弧光电压。第5页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五电弧的产生由于大电流，使电极的温度达到能发射热电子的程度，同时电极间的气体在强电场及高温下呈电离状态，整个导电通道为低阻抗状态。带电质点复合时以光辐射和热的形式释放其电离能。随着电流的增加，电极的温度会进一步上升，可能使电极的温度达到金属蒸发的温度，使阳极区电压下降。故在一定区段，弧光电压随电流增加而下降。第6页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五电弧电压的大小电弧电压与电极材料，气体，电流，间距等因素有关，定量计算较困难。对于气体放电管而言，弧光电压一般在10~30V之间。第7页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五提高熄弧能力的方法从电弧形成机理上看，有以下方法提高熄弧能力：电极上：使用耐热材料，减少导电蒸气的产生；使用热电离能力较弱的材料。增加电弧长度。冷却电弧。分隔电弧。磁吹电弧或气体吹弧。第8页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五几种高继流遮断SPD产品(1)产品A在电极间有产气物质，利用电弧的高温使产气物质气化将电弧吹出。增加电弧长度并降低其温度，从而达到熄弧目的。此产品的继流遮断能力可达50kArms。第9页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五几种高继流遮断SPD产品(2)产品B利用辅助电路使SPD的电压保护水平在合适范围。电极间不平行，使电弧在气流作用下拉长并降温，分割片将电弧分割。达到熄弧目的。第10页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五几种高继流遮断SPD产品(3)产品C利用辅助电路使SPD的电压保护水平在合适范围。使用多层电极叠加，整体的弧光电压接近或大于供电电压，达到熄弧目的。第11页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五几种高继流遮断SPD产品(4)产品D增加主电极间的间距利用辅助线路降低SPD的保护电压利用电场改变电弧路径，使电弧长度增加。第12页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五几种高继流遮断SPD产品的特点以上几种产品能允许高浪涌电流，有高续流遮断能力。在应用中，如为非密封器件，存在电弧外泄(火源)的危险，需有阻燃措施。非密封器件的电参数受环境(气压等)影响大，限制了使用范围。器件的机械及电器要求高。辅助线路的稳定性要求高。第13页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五气体放电管设计时需考虑的因素气体放电管为密封产品，受环境影响小。在设计时应考虑：气体：能实现合适的静态及动态击穿电压，较高的弧光电压，高的热传导。电极材料：耐溅射、蒸发、轰击，气密性，浸润性能等等。电子粉：实现合适的击穿电压，耐蒸发/轰击。电极结构：合适的放电通道，减少金属溅射到瓷管壁。导电(碳)线：合适的形状及宽度，使击穿电压满足要求。瓷管：机械强度及密封性能等。第14页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五提高气体放电管续流遮断能力的方法气体放电管不易实现气体吹弧、冷却电弧及拉长电弧等方法，一般采用电弧分割、放电管叠加等方式增加整体弧光电压，提高其续流遮断能力。单纯使用放电管叠加方法会导致击穿电压提高，一般加辅助电路使整体SPD满足保护电压的要求，同时GDT的高通流能力使器件的防护等级较高。第15页，共17页，2022年，5月20日，4点31分，星期五使用方案(1)此方案是利用脉冲(雷击或浪涌)电压流过变压器初级线圈后，在次级产生一个高的电压击穿放电管，从而保护线路上的器件。因放电管为多层且电极间距较