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Title:
DISCHARGE MODULE OF OVER-VOLTAGE PROTECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/139446
Kind Code:
A1
Abstract:
A discharge module of an over-voltage protection device comprises a case formed by a pressure resisting metal piece (116), an accommodation space (117) in the case, and a first electrode (103) and a second electrode (104) that are independent and insulated from each other, and are disposed in the accommodation space (117). The first electrode (103) and the second electrode (104) are connected through a discharge channel (102) in the accommodation space (117). The path of the discharge channel (102) is arranged along an arc electric field line formed by the first electrode (103) and the second electrode (104) on an end face in the discharge channel (102). The discharge module can improve the follow current interruption capability of the discharge channel (102).

Inventors:
XU NIANSHENG (CN)
YIN TIANWEN (CN)
WANG BIYUN (CN)
YAN CANGWEI (CN)
CAO YANG (CN)
XU LONG (CN)
LI RENJIE (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/072048
Publication Date:
October 18, 2012
Filing Date:
March 07, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SEARI ELECTRIC TECHNOLOGY CO LTD (CN)
ZHEJIANG CHINT ELECTRICS CO LTD (CN)
XU NIANSHENG (CN)
YIN TIANWEN (CN)
WANG BIYUN (CN)
YAN CANGWEI (CN)
CAO YANG (CN)
XU LONG (CN)
LI RENJIE (CN)
International Classes:
H01T4/10
Foreign References:
CN1890849A2007-01-03
CN1588718A2005-03-02
US4769736A1988-09-06
Attorney, Agent or Firm:
SHANGHAI PATENT & TRADEMARK LAW OFFICE, LLC. (CN)
上海专利商标事务所有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1. 一种过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 该放电模块( 101 ) 包括:

耐压金属件 ( 116) 形成的壳体;

容纳空间 ( 117) , 位于所述耐压金属件 ( 116) 内;

相互独立且绝缘设置的第一电极( 103) 和第二电极( 104) , 设置在 所述容纳空间 ( 117) 内;

所述第一电极 ( 103 ) 和第二电极 ( 104 ) 通过容纳空间 ( 117) 内的 放电通道 ( 102) 相连, 放电通道 ( 102) 的路径顺着第一电极 ( 103) 和 第二电极 ( 104) 在放电通道 ( 102) 内端面所形成的弧形电场线设置。

2. 如权利要求 1 所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述耐压金属件( 116 )由第一金属外壳( 107 )和第二金属外壳( 108 ) 构成, 容纳空间 ( 117) 由第一结构件 ( 111 ) 和第二结构件 ( 112) 组合 后构成, 触发电极( 105)和触发元件( 106), 设置在所述容纳空间( 117) 内;

第一电极 ( 103) 、 触发电极 ( 105) 与触发元件 ( 106) 之间形成电 气连接的结构, 第一电极( 103) 与触发电极( 105)之间击穿产生点火电 弧( 109) 时, 点火电弧( 109) 受磁场的洛伦茨力的作用而被拉入放电通 道( 102)产生连接第一电极( 103)与第二电极( 104)的间隙电弧( 110)。

3. 如权利要求 2所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述放电通道 ( 102) 是弧形;

所述触发电极 ( 105) 至少有一个端面是帽形;

所述触发元件 ( 106) 是帽形;

所述第一电极 ( 103) 是不规则形;

所述第二电极 ( 104) 的一侧端面具有半圆环凸台, 另一侧端面具有 半圆凹槽。

4. 如权利要求 2所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 第一结构件 ( 111 ) 具有帽形凹槽 ( 113) 和不规则形凹槽, 触发电极

( 105) 嵌入在所述帽形凹槽 ( 113) 中, 触发电极 ( 105) 的帽形的端面 上叠放触发元件 ( 106) , 第一电极 ( 103) 嵌入所述第一结构件 ( 111 ) 的不规则形凹槽中, 该不规则形凹槽的形状与第一电极 ( 103) 匹配; 第二结构件 ( 112) 具有两个不同半径的半圆形的组合孔, 所述第二 电极( 104) 的半圆环凸台插入所述组合孔内, 第二电极( 104) 的另一侧 端面上的半圆凹槽向外放置。

5. 如权利要求 4所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述触发电极 ( 105) 的一个端面上设有圆形凸台, 圆形凸台通过第 一结构件( 111 )上的小孔延伸到外部, 形成过电压保护装置的放电模块外 的触发回路。

6. 如权利要求 4所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述触发电极 ( 105) 的一个端面上设有带通孔的圆形凸台, 通孔中 有内螺紋, 该内螺紋与连接线上的外螺紋通过第一结构件( 111 )上的小孔 互相旋拧, 形成过电压保护装置的放电模块外的触发回路。

7. 如权利要求 4所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 第一电极( 103) 具有一圆轴, 该圆轴插入第一结构件 ( 111 ) 的大孔 中, 所述触发电极 ( 105) 、 触发元件 ( 106) 以及第一电极 ( 103) 导电 接触。

8. 如权利要求 2所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述第二金属外壳 ( 108) 上具有盘香形凹槽;

第二电极 ( 104) 的半圆凹槽与所述盘香形凹槽由一具有圆环形凸台 的圆形件 ( 115) 封闭, 该圆形件 ( 115) 的一端面与第二电极 ( 104) 接 触, 另一端面与第二金属外壳 ( 108) 接触;

第二电极 ( 104) 与圆形件 ( 115) 以及第二金属外壳 ( 108) 导电接 触。

9. 如权利要求 2所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述第一结构件 ( 111 ) 的上端面装配入第一金属外壳 ( 107) , 第一 结构件( 111 )的上端面具有大圆环凸台和小圆环凸台, 大圆环凸台插入第 一金属外壳 ( 107) 的大孔中, 小圆环凸台插入第一金属外壳 ( 107) 的小 孔中。

10. 如权利要求 1 所述的过电压保护装置的放电模块, 其特征在于, 所述放电通道( 102)的弧形通道的圆心角最佳范围设置在 90。至 240。 之间。

Description:
过电压保护装置的放电模块 技术领域

本发明涉及用于过电压保护的电气设备, 更具体地说, 涉及一种过电 压保护装置的放电模块, 特别适用于低压配电系统。 背景技术

根据现有认识可知, 由雷电引起电力系统或信号系统的过电压有两 种 途径, 一种是通过地电位反击、 雷击线路等途径直接作用于电气系统并损 坏电力设备和其他电器; 另一种是云闪、 雷击大地或雷击其他建筑物通过 耦合途径, 间接作用于电气系统并损坏电力设备和其他电 器。 针对这些不 同的侵入途径, I EC标准 I EC62305-1 与标准 I EC62305-4通过规定雷电保 护区域 LPZ ( Lighting Protection Zone ) 的划分建立防雷系统, 该方法经 过多年的实际应用已经成为了常规依据。

才艮据 LPZ的划分,安装在 LPZ0与 LPZ1 区域的 SPD( Surge Protective Devices )应具有通过 I级试验能力, 即能够对部分直接雷进行泄放, 为了 达到这种能力, 早期的技术是采用两个隔离设置 (绝缘) 的电极应用于被 保护系统中, 这种构造的产品被称之为 "开关型电涌保护器" , 其原理是 利用雷电或其他瞬时过电压的高幅值特性击穿 被隔离设置 (尤其是空气介 质) 的电极, 形成泄放雷电流所需的 "通道" 以达到防雷目的。

由于时代的局限性, 早期的 "开关型电涌保护器" 产品保护性能较差, 主要缺点有两个, 一个是产品的保护性能 在泄放雷电流时仍然存在几 千伏的电位差, 这种高的电位差直接作用在被保护设备上以致 形成巨大的 绝缘击穿压力; 其二是产品在泄放雷电流后会导致工频续流 出于降低 放电时电极两端的电压差达到最小的要求, 用于泄放雷电流隔离设置的电 极距离极小, 这就很容易使得两电极之间的工频电压具有一 直维持在泄放 雷电流时形成的 "电弧" 通道的能力, 一方面, 这种设置方式降低了遮断 工频电压下的续流能力, 另一方面, 无论是相线与中性线之间、 还是相线 与地线之间所产生的工频电压下的续流也对被 保护系统造成影响。 中国专利 CN 1044952C揭示了一种 "羊角形" 的放电腔结构, 主要对 放电腔的电极特别是电极上的形状特征, 设置位置与方式, 起弧辅助件的 形状与位置作为其专利技术特征。 这样的结构属于被动的触发放电间隙, 是早期的保护装置形式, 初步形成触发装置与放电腔放电结合的雏形, 拉 长电弧, 产生高的电弧电压以利于熄弧。

目前,市场上的开关型 SPD大多采用的是与冲击变压器触发配合的方 式, 通过工艺设计, 设置一个小间隙作为主体放电间隙的产品。

随着技术的不断发展, 科研人员不断对此类产品进行研究, 并创造性 地提出了 "触发技术" 这一辅助措施, 该措施是通过增加第三电极 (一般 称触发电极 )对原有的放电间隙施加影响, 以利于形成泄放雷电流的通道。 触发技术的实施打破了 "保护性能" 与 "工频续流遮断能力" 不能同时提 高的矛盾局面, 为 "开关型 SPD" 更好地为系统和设备提供保护提供了有 力支持。

在现有的技术中, 将第三电极置于承担泄放大部分雷电流的第一 和第 二电极之间, 在一定条件下, 第三电极与其中的第一或第二电极之间、 先 产生能够持续存在的电弧 触发电弧, 进而利用该触发电弧影响第一和 第二电极的放电条件, 这种技术称之为触发技术, 该技术有助于第一和第 二电极之间的空间距离设置的更大。

上述的触发技术的出现, 极大地方便了对承担泄放大部分雷电流的第 一和第二电极的设计, 也使得设计人员在考虑如何防止工频电压下形 成有 害的续流有了更多的选择。

现在的问题在于, 首先, 第一和第二电极之间的空间距离的大小会对 产生触发电弧以及相应的触发电路产生影响, 受产品体积的限制, 这种影 响会扩散到整个电涌保护器产品的性能和功能 。 例如: 增加第一和第二电 极之间的空间距离会延长承担大部分雷电流通 道的形成, 即提高触发电路 的承载负担, 同时也会相应地增大残压值, 降低了产品的保护性能;

其次, 由于电力系统存在多个电压等级, 这种不同电压等级的系统也 需要不同的保护等级, 如此就对产品提出了不同的要求, 需要考虑的是, 如何使得产品具有系列特征的设计并满足不同 电压等级的要求。 发明内容

本发明旨在提出一种能够解决上述结构缺点且 具有高的续流遮断能力 的放电通道的方案。

在电弧理论中, 电弧是依赖于输入功率而存在的。 在低压电器领域, 流系统中, 利用交流电源有过零的瞬间来熄灭电弧, 或者利用限流手段来 另外, 根据公知的电场强度与电场线的分布原理, 在不规则电场中, 不同电位的电极上最短距离所形成的电场强度 最大, 两侧面的电场强度随 着与中心线的距离增大而逐步降低。

本发明的实施结构的特征在于, 是通过将容纳电弧的放电通道顺着放 电通道两端电极所形成的相对较弱的外围弧形 电场线设置, 如此形成两个 有利于提高产品断续工频续流的能力: 一方面可避免由于不规则电场中最 强电场造成的不利于断开续流条件, 从而有利于提高产品相对较高的断续 能力; 另一方面, 通过电极上的放电回路形成的磁场, 会作用于弧形放电 通道内的电弧本体上, 并在洛伦茨力作用下迫使电弧的径向扩张, 使得电 弧压缩在弧形放电通道的最大半径侧, 如此既保证了电弧长度的最大化, 也控制了电弧的弧柱直径, 有利于增加电弧压降, 达到提高产品断开续流 的能力。

此外, 弧形放电通道的设计可以最大限度地提高空间 利用率, 通过增 大弧形角度或弧长, 即可得到不同的电弧压降, 如此可适应于不同系统的 电压等级需要, 扩大产品的系列性和使用范围。

根据本发明的一实施例, 提出一种过电压保护装置的放电模块, 该放 电模块包括: 耐压金属件形成的壳体; 位于耐压金属件内的容纳空间; 相 互独立且绝缘设置的第一电极和第二电极, 设置在容纳空间内。 第一电极 和第二电极通过容纳空间内的放电通道相连, 放电通道的路径顺着第一电 极和第二电极在放电通道内端面所形成的弧形 电场线设置。

在一个实施例中, 耐压金属件由第一金属外壳和第二金属外壳构 成, 容纳空间由第一结构件和第二结构件组合后构 成, 触发电极和触发元件, 设置在容纳空间内。 第一电极、 触发电极与触发元件之间形成电气连接的 结构, 第一电极与触发电极之间击穿产生点火电弧时 , 点火电弧受磁场的 洛伦茨力的作用而被拉入放电通道产生连接第 一电极与第二电极的间隙电 弧。

在一个实施例中, 放电通道是弧形、 触发电极至少有一个端面是帽形、 触发元件是帽形、 第一电极是不规则形、 第二电极的一侧端面具有半圆环 凸台, 另一侧端面具有半圆凹槽。

在一个实施例中, 第一结构件具有帽形凹槽和不规则形凹槽, 触发电 极嵌入在帽形凹槽中, 触发电极的帽形的端面上叠放触发元件, 第一电极 嵌入第一结构件的不规则形凹槽中, 该不规则形凹槽的形状与第一电极匹 配。 第二结构件具有两个不同半径的半圆形的组合 孔, 第二电极的半圆环 凸台插入组合孔内, 第二电极的另一侧端面上的半圆凹槽向外放置 。

在一个实施例中, 触发电极的一个端面上设有圆形凸台, 圆形凸台通 过第一结构件上的小孔延伸到外部, 形成过电压保护装置的放电模块外的 触发回路外部连接端。

优选的, 触发电极具有第二结构特征, 根据本发明设计的第二个实施 例。 触发电极的一个端面上设有带通孔的圆形凸台 , 通孔中有内螺紋, 该 内螺紋与外部导电杆的外螺紋通过第一结构件 上的小孔互相旋拧, 形成过 电压保护装置的放电模块外的触发回路。

在一个实施例中, 第一电极具有一圆轴, 该圆轴插入第一结构件的大 孔中, 触发电极、 触发元件以及第一电极导电接触。

在一个实施例中, 第二金属外壳上具有盘香形凹槽。 第二电极的半圆 凹槽与盘香形凹槽由一具有圆环形凸台的圆形 件封闭, 该圆形件的一端面 与第二电极接触, 另一端面与第二金属外壳接触。 第二电极与圆形件以及 第二金属外壳导电接触。

在一个实施例中, 第一结构件的上端面装配入第一金属外壳, 第一结 构件的上端面具有大圆环凸台和小圆环凸台, 大圆环凸台插入第一金属外 壳的大孔中, 小圆环凸台插入第一金属外壳的小孔中。 在一个实施例中, 放电通道的弧形通道的圆心角最佳范围设置在 90。 至 240°之间。

本发明的过电压保护装置的放电模块提供了一 种具有高的续流遮断能 力的放电通道的方案, 简单、 易于实现。 附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、 性质和优势将通过下面结合附图和 实施例的描述而变得更加明显, 在附图中, 相同的附图标记始终表示相同 的特征, 其中:

图 1 揭示了根据本发明过电压保护装置的放电模块 的实施例的基本原 理图。

图 2揭示了根据本发明的第一实施例的过电压保 装置的放电模块中 放电通道的结构图。

图 3揭示了根据本发明的第一实施例的过电压保 装置的放电模块的 分解结构图。

图 4揭示了根据本发明的第二实施例的过电压保 装置的放电模块中 放电通道的结构图。

图 5揭示了根据本发明的第二实施例的过电压保 装置的放电模块的 分解结构图。 具体实施方式

本发明的宗旨是提出一种具有高的续流遮断能 力的放电通道的方案。 基于上述的宗旨, 本发明的设计原则是能够更好地实现过电压保 护装 置中触发电弧后的续流遮断。 通过简单的放电模块的结构构造, 使得构造 出的放电通道可以根据施加的电网电压进行调 整, 保证高的电网续流遮断 能力。

该过电压保护装置的放电模块如此地设置与构 成: 包含第一电极、 ― 个第二电极, 两个电极在过电压保护装置内部相对布置。 在这两个电极之 间有一个辅助点火的第三电极——触发电极, 以及形成承载大部分雷电流 并连接第一电极与第二电极的放电通道的绝缘 结构件, 以及一个用于容纳 上述三个电极与绝缘结构件的金属外壳。

放电通道的绝缘结构件优选地由高强度、 耐高温、 耐电弧的工程塑料 组成。 绝缘结构间包括两个塑料的结构件, 第一结构件带有一个形状为至 少带有一个弧形的凹槽, 对应的, 第二结构件上带有一个相同长度且相同 形状的凸台。 如此, 在过电压装置装配完成的状态下, 第二结构件上的弧 形凸台嵌入第一结构件上的弧形凹槽中, 该弧形凸台的高度小于弧形凹槽 的深度且能够相对合拢并形成除两头端口外的 密封型腔, 在这样的装配情 况下, 构成了封闭的弧形放电通道。 如此, 形成了第一电极与第二电极之 间间隙结构的主要特点: 一个形状为至少带有一个特定角度的弧形通道 型 放电间隙。

该形状为至少带有一个特定角度的弧形通道型 放电间隙, 其弧形部分 对应的特定角度可根据不同接地制式的要求进 行调整, 即满足不同电网电 压下过电压保护和续流分断的需求。 这样的特定角度按照过电压保护装置 对应不同电网电压形成系列产品的情况, 是大于 90度小于 240度的。

上述的弧形放电通道是顺着两个电极之间的外 部电场线进行设置的, 如此有三个优点:

首先, 根据电场对电弧的作用影响可知, 电场强度与产生电弧或维持 电弧存在的能力是正向特性, 如此, 顺着两电极之间的外围电场设置放电 通道,可有效降低电场维持工频电压下的电弧 的能力 有利于遮断续流; 其次, 利用磁场对电弧的洛伦茨力, 可迫使电弧形成后靠近弧形放电 通道的外径 如此使得电弧弧长最大化, 有利于形成高的弧压降, 限制 工频电压下的续流值;

第三, 弧形放电通道的设计可以最大限度地提高空间 利用率, 通过增 大弧形角度或弧长, 即可得到不同的电弧压降, 如此可适应于不同系统的 电压等级需要, 扩大产品的系列性和使用范围。

在弧形放电通道的两端口分别设置第三电极 (即触发电极) 、 第一电 极和第二电极, 其中, 第一电极和第三电极以及之间的触发间隙装配 在弧 形放电通道其中的一端口并形成密封的型腔, 第二电极设置在弧形放电通 道另外一端并使得弧形放电通道的内腔与外部 空间相连。

在泄放雷电流时, 弧形放电通道一端口封闭、 一端口与外部空间相连 的设置, 一方面, 在第一电极与第三电极形成触发电弧时, 由于气体的膨 胀原因, 将使得触发电弧释放的等离子体沿着气流的运 动作用而进入弧形 放电通道中, 有利于触发电弧更快地影响弧形放电通道内部 的绝缘性; 另 一方面, 在雷电流泄放时以及泄放完成后, 由于内部高气压和外部相对氐 气压的状态, 可促使弧形放电通道内的放电电弧或等离子体 尽快地排到外 部空间, 如此也能够避免在工频电压作用下弧形放电通 道内的重燃形成工 频续流的弊端。

第一电极和第三电极之间的触发间隙优选地采 用能够产生触发电弧的 元件进行导电性连接设置, 并使得能够产生触发电弧的一端面朝向弧形放 电通道放置。 此外, 第三电极设置在第一电极和第二电极之间的外 部空间, 并能够在第三电极上固定一个外部导入的连接 杆。

将第三电极置于第一电极和第二电极之间的外 部空间, 可避免第三电 极受泄放雷电流产生的电弧的烧蚀, 保证了第三电极以及产生触发电弧的 元件使用寿命; 但是带来的问题是触发电弧不能第一时间出现 在第一电极 和第二电极之间, 对第一电极和第二电极之间产生泄放雷电流的 电弧通道 的产生形成影响。

根据本发明设计方案, 在第一电极和第三电极以及产生的触发电弧之 间形成 " U" 形电路, 第一电极和第三电极形成 " U" 形电路的两条竖线, 触发电弧形成 " U " 形电路底部的横线部分, 一方面, 如此可使得触发电 弧快速运动, 避免触发电弧停留下来造成的耗损电极的同时 还能够拉长触 发电弧以释放出更多的等离子体, 进而增大影响弧形放电通道的绝缘性, 另一方面, 迫使触发电弧在洛伦茨力作用下快速进入第一 电极和第二电极 之间的弧形放电通道, 如此加快第一电极和第二电极形成承载泄放雷 电流 的放电电弧或通道, 在减轻对触发电路的负载能力要求外同时还提 高了产 品的保护性能。

作为放电通道的绝缘结构件, 应同时能够承担泄放雷电流, 电网续流 时的冲击压力, 使用如 POM、 PA等之类的具有良好物理性能的绝缘材料 进行构造。

作为承载雷电流泄放功能的第一电极、 第二电极以及承载触发电弧的 第三电极, 需要能够耐受电弧烧蚀以及产生电弧时内部空 间气体急剧膨胀 带来的冲击应力的耐高温、 耐冲击的导电体。 在本设计方案中优选地采用 铜钨合金作为电极材料。

本发明的另一个优选的构成, 是在上文所述的放电通道结构件是以产 气材料为主的结构件。 当间隙电弧被触发时, 一方面, 由于产气材料产气 的效果与弱电场效应的配合, 产气材料的应用可使得在电弧形成后增强弧 形放电通道内部的气压, 加强等离子体的复合过程, 另一方面, 使得热的 等离子体更快速地沿着气流运动流向弧形放电 通道的外部空间, 从而提高 遮断工频电压下续流的能力。

根据本发明的特征, 对于不同接地制式的要求, 可对弧形放电通道的 弧长与形状进行调整。 如此即可满足不同电网电压对过电压保护的要 求。

结合上述的设计原理,本发明揭示了一种过电 压保护装置的放电模块。 图 1 揭示了放电模块的基本构成要素: 隔离设置的第一电极 103、 第 二电极 104、 含有放电通道 102的容纳空间 1 17以及耐压金属件 1 16。 具 体而言, 该过电压保护装置的放电模块 101 包括耐压金属件 1 16形成的壳 体, 位于耐压金属件 1 16 内的容纳空间 1 17, 以及相互独立且绝缘设置的 第一电极 103和第二电极 104 , 第一电极 103和第二电极 104设置在容纳 空间 1 17内。第一电极 103和第二电极 104通过容纳空间 1 17内的放电通 道 102相连,放电通道 102的路径顺着第一电极 103和第二电极 104在放 电通道 102内端面所形成的弧形电场线设置。

根据图 1揭示的基本构成要素, 图 2和图 3显示了依据本发明的第一 实施例, 在该第一实施例中,

耐压金属件 1 16由第一金属外壳 107和第二金属外壳 108构成,第一 金属外壳 107和第二金属外壳 108相互嵌套形成壳体。第一结构件 1 1 1和 第二结构件 1 12组合后构成容纳空间 1 17。

第一电极 103、 第二电极 104、 触发电极 105和触发元件 106设置在 上述的容纳空间 1 17内。 第一电极 103设置在第二电极 104的上方, 在第 一电极 103和第二电极 104之间设置放电通道 102。 第一电极 103、 触发 电极 105与触发元件 106之间形成电气连接的结构,第一电极 103与触发 电极 105之间击穿产生点火电弧 109时,点火电弧 109受磁场的洛伦茨力 的作用而被拉入放电通道 102产生连接第一电极 103与第二电极 104的间 隙电弧 110。

在一个实施例中, 放电通道 102是弧形, 该弧形具有 90。至 240。变化 范围的圆心角。 触发电极 105至少有一个端面是帽形。 触发元件 106是帽 形。第一电极 103是不规则形。第二电极 104的一侧端面具有半圆环凸台, 另一侧端面具有半圆凹槽。

在第一个实施例中,放电通道 102处于容纳空间 117内,容纳空间 117 包括第一结构件 111和第二结构件 112。 其中的第一结构件 111具有帽形 凹槽 113和不规则形凹槽, 触发电极 105嵌入在帽形凹槽 113中, 触发电 极 105上叠放触发元件 106, 第一电极 103嵌入第一结构件 111 的不规则 形凹槽中, 该不规则形凹槽的形状与第一电极 103匹配。

在第一个实施例中, 触发电极 105的帽形端背面有一圆台, 该圆台通 过第一结构件 111上的小孔延伸到放电模块的体外, 形成过电压保护装置 的放电模块外的触发回路。 第一电极 103具有一圆轴, 该圆轴插入第一结 构件 111 的大孔中, 触发电极 105、 触发元件 106以及第一电极 103导电 接触。 第二结构件 112具有半圆孔, 第二电极 104的半圆环凸台插入该半 圆孔内, 第二电极 104的另一侧端面上的半圆凹槽向外放置。 第二金属外 壳 108上具有盘香形凹槽, 第二电极 104的半圆凹槽与盘香形凹槽由一具 有圆环形凸台的圆形件 115封闭, 该圆形件 115的一端面与第二电极 104 接触, 另一端面与第二金属外壳 108接触。

第一结构件 111 的上端面装配入第一金属外壳 107, 第一结构件 111 的上端面具有大圆环凸台和小圆环凸台, 大圆环凸台插入第一金属外壳 107的大孔中,小圆环凸台插入第一金属外壳 107的小孔中。第二电极 104 与圆形件 115以及第二金属外壳 108导电接触。

下面结合附图 2-5对该第一实施例进行进一步的描述。 图 2-5揭示了 带有弧形放电通道 102的过电压保护装置的放电模块 101。 根据图 2所示,该过电压保护装置的放电模块 101 包含了第一电极(上 电极) 103、 第二电极(下电极) 104 , 还包括了触发电极 105与触发元件 106以及容纳上述器件的两个金属外壳, 第一金属外壳 107和第二金属外 壳 108。在第一电极 103和第二电极 104之间设有一个弧形放电通道 102。 其中, 当第一电极 103与触发电极 105之间击穿产生点火电弧 109时, 由 于磁场对点火电弧 109的洛伦茨力的作用, 点火电弧 109被拉入弧形放电 通道 102产生连接第一电极 103与第二电极 104之间的间隙电弧 1 10。

第一电极 103、 触发电极 105、 触发元件 106之间是电气连接的结构, 这种结构通过放电通道 102的第一结构件 1 1 1与第二结构件 1 12的内部构 造与装配组合形成。如图 2所示,帽形的触发电极 105嵌入第一结构件 1 1 1 的帽形凹槽 1 13中。 触发电极 105的一个端面上设有圆形凸台, 该圆形凸 台通过第一结构件 1 1 1上的小孔延伸到放电模块的体外, 从而形成过电压 保护装置的放电模块 101外的触发回路。

同时, 在触发电极 105上叠放带有缺口的帽形触发元件 106 , 并依次 将不规则形状的第一电极 103嵌入第一结构件 1 1 1上具有相应的不规则形 状的凹槽中。 其中, 第一电极 103上的圆轴应对应地插入第一结构件 1 1 1 的大孔, 并保证触发电极 105、 触发元件 106以及第一电极 103在装配完 成后能紧密且有效的导电接触。 这种接触通过将放电通道 102结构装配完 成后放入第一金属外壳 107与第二金属外壳 108后, 通过以规定的扭矩旋 紧两个金属外壳 107和 108保证。

按照图 2与图 3所示的第一实施例, 第二电极 104端面上半圆环凸台 插入第二结构件 1 12对应的半圆孔内 , 使得另一侧的半圆凹槽向外放置。 图 4 中的带圆环形凸台的圆形件 1 15 作为封闭半圆凹槽与第二金属外壳 108上盘香形凹槽的盖板, 圆形件 1 15的一侧端面与第二电极 104接触, 另一侧端面与第二金属外壳 108接触。

根据本发明实施要求, 对触发电弧施加能量较高的雷电过电压时, 使 得触发元件 106对附近空间的介质 (空气) 施加影响, 从而在其他因素共 同作用下产生触发电弧, 该触发电弧会进一步地对泄放雷电流的通道的 影 响, 并最终达到建立承担主要泄放雷电流能量的通 道。 如由图 2可见, 由于放电通道 102相对于圆柱形的放电模块的端面是 水平的,所以第一电极 103和第二电极 104构成的电场对放电通道 102仅 有水平水平方向上的分量, 不存在竖直方向上的切割。 另外由于弧形放电 通道 102由第一结构件 1 1 1 与第二结构件 1 12构成。触发电极 105与第一 电极 103和第一结构件 1 1 1装配, 第二电极 104与第二结构件 1 12装配, 如此装配使得第一电极 103与第二电极 104分别设置与弧形放电通道 102 的两端。 如图 3这样的设置使得放电通道 102方向跟随着第一电极 103、 第二电极 104构成的电场的外部弧形电场方向, 由于弧形放电通道 102不 经过第一电极 103、 第二电极 104在放电通道 102内的电极末端所形成的 最强电场范围内, 即间隙之间的电弧受到的电场效应是一个弱电 场效应, 电弧气体中的等离子体受到一个相对而言的微 弱电场的作用下, 沿着弧形 放电通道运动。

为了保证放电通道 102能够稳定地承担泄放雷电流大部分能量, 要求 放电通道 102的结构件可耐高温高压并可耐受电弧灼烧, 并要求放电通道 102结构件装配后稳定, 两端面配合可靠、 平整。

按图 2所示的,放电通道 102的第一结构件 1 1 1 的上端面装配入第一 金属外壳 107 , 对应地, 大的圆环形凸台插入第一金属外壳 107的大孔, 小的圆环形凸台插入第一金属外壳 107的小孔, 并保证触发电极 105、 第 一电极 103与金属外壳的爬电距离。 同时, 触发电极 105与第一电极 103 之间应有几欧姆到几百欧姆范围内的电阻。 另一方面, 第二电极 104按图 所示与带有圆环形凸台的圆形件 1 15、 第二金属外壳 108导电性接触。

放电通道 102的弧长与形状根据不同接地制式的要求可进 行调整。 通 过这样的调整, 放电通道 102的长度随之改变, 但仍相对于圆柱形放电模 块的端面水平放置, 且截面积大小不变。

另外。 图 4和图 5揭示了依据本发明的第二实施例, 依据本发明基本 第一实施例的机构特征, 触发电极 105与外部触发回路存在第二种连接方 式。

根据第二实施例的结构特征, 触发电极 105的一个端面上设有带通孔 的圆形凸台, 通孔中有内螺紋, 该内螺紋与外部导电杆 1 14上的外螺紋通 过第一结构件 1 1 1 上的小孔互相旋拧, 形成过电压保护装置的放电模块 101外的触发回路。

本发明的过电压保护装置的放电模块提供了一 种具有高的续流遮断能 力的放电通道的方案, 简单、 易于实现。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实 现或使用本发明的, 熟 悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想 的情况下, 对上述实施例做 出种种修改或变化, 因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限 , 而应 该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大 范围。