气体放电管的续流遮断能力.ppt

1、气体放电管的续流遮断能力,理论讨论及实践,续流的定义,引用IEC60643-1对续流(follow current)的定义 Follow current (If): current supplied by the electrical power system and flowing through the SPD after a discharge current impulse. 续流是指经过脉冲电流放电后，由电源系统流SPD的电流。,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

2、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。,典型气体放电管的V-I曲线,弧光电压的特性,弧光放电可分为三个区域：,弧柱区的dv/dl较小，增加电弧长度，只能稍微增加弧光电压。,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。,电弧电压的大小,电弧电压与

3、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1030V之间。,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。,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。,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

4、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。,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。,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。,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

5、定性要求高。,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。,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

6、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。,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长，有较高的续流遮断能力。 RV1使器件在工作电压下无电流流过线圈。,使用方案(2),此设计很好地利用压敏电阻的反应速度快及气体放电管的高耐流特点，实现高耐流、反应速度快的特性。 电容组成的网络，在脉冲电压下使T21T25的分压不平均，从而依次击穿。降低整体的击穿电压及反应时间。 压敏电阻Rv辅助降低整管的脉冲击穿电压。而T21T25击穿后的电压低