氣體放電管的續(xù)流遮斷能力

關(guān)于氣體放電管的續(xù)流遮斷能力第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)流的定義引用IEC60643-1對續(xù)流(followcurrent)的定義Followcurrent(If):currentsuppliedbytheelectricalpowersystemandflowingthroughtheSPDafteradischargecurrentimpulse.續(xù)流是指經(jīng)過脈沖電流放電后，由電源系統(tǒng)流SPD的電流。第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)流的形成原因及危害開關(guān)型SPD在動作(脈沖擊穿)后，器件呈低阻抗特性，此時SPD所保護的供電電源可能有電流流過SPD器件。長時間續(xù)流會引起電源系統(tǒng)的損壞，被保護設(shè)備不能正常工作，應(yīng)量避免或減少。常規(guī)的氣體放電管因為存在續(xù)流遮斷能力差的缺陷，限制其在電源系統(tǒng)防護中的應(yīng)用范圍。第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月典型氣體放電管的V-I曲線湯遜放電區(qū)輝光放電區(qū)弧光放電區(qū)擊穿電壓輝-弧轉(zhuǎn)換電壓弧光放電特點：大電流(在安培量級以上)低電壓在一定電流以上電壓基本恒定第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月弧光電壓的特性弧光放電可分為三個區(qū)域：區(qū)域長度(cm)壓降(V)陰極區(qū)10-5~10-610V量級陽極區(qū)10-2~10-30~10V弧柱區(qū)除以上的區(qū)域10V量級弧柱區(qū)的dv/dl較小，增加電弧長度，只能稍微增加弧光電壓。第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月電弧的產(chǎn)生由于大電流，使電極的溫度達到能發(fā)射熱電子的程度，同時電極間的氣體在強電場及高溫下呈電離狀態(tài)，整個導電通道為低阻抗狀態(tài)。帶電質(zhì)點復合時以光輻射和熱的形式釋放其電離能。隨著電流的增加，電極的溫度會進一步上升，可能使電極的溫度達到金屬蒸發(fā)的溫度，使陽極區(qū)電壓下降。故在一定區(qū)段，弧光電壓隨電流增加而下降。第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月電弧電壓的大小電弧電壓與電極材料，氣體，電流，間距等因素有關(guān)，定量計算較困難。對于氣體放電管而言，弧光電壓一般在10~30V之間。第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月提高熄弧能力的方法從電弧形成機理上看，有以下方法提高熄弧能力：電極上：使用耐熱材料，減少導電蒸氣的產(chǎn)生；使用熱電離能力較弱的材料。增加電弧長度。冷卻電弧。分隔電弧。磁吹電弧或氣體吹弧。第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(1)產(chǎn)品A在電極間有產(chǎn)氣物質(zhì)，利用電弧的高溫使產(chǎn)氣物質(zhì)氣化將電弧吹出。增加電弧長度并降低其溫度，從而達到熄弧目的。此產(chǎn)品的繼流遮斷能力可達50kArms。第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(2)產(chǎn)品B利用輔助電路使SPD的電壓保護水平在合適范圍。電極間不平行，使電弧在氣流作用下拉長并降溫，分割片將電弧分割。達到熄弧目的。第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(3)產(chǎn)品C利用輔助電路使SPD的電壓保護水平在合適范圍。使用多層電極疊加，整體的弧光電壓接近或大于供電電壓，達到熄弧目的。第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品(4)產(chǎn)品D增加主電極間的間距利用輔助線路降低SPD的保護電壓利用電場改變電弧路徑，使電弧長度增加。第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種高繼流遮斷SPD產(chǎn)品的特點以上幾種產(chǎn)品能允許高浪涌電流，有高續(xù)流遮斷能力。在應(yīng)用中，如為非密封器件，存在電弧外泄(火源)的危險，需有阻燃措施。非密封器件的電參數(shù)受環(huán)境(氣壓等)影響大，限制了使用范圍。器件的機械及電器要求高。輔助線路的穩(wěn)定性要求高。第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體放電管設(shè)計時需考慮的因素氣體放電管為密封產(chǎn)品，受環(huán)境影響小。在設(shè)計時應(yīng)考慮：氣體：能實現(xiàn)合適的靜態(tài)及動態(tài)擊穿電壓，較高的弧光電壓，高的熱傳導。電極材料：耐濺射、蒸發(fā)、轟擊，氣密性，浸潤性能等等。電子粉：實現(xiàn)合適的擊穿電壓，耐蒸發(fā)/轟擊。電極結(jié)構(gòu)：合適的放電通道，減少金屬濺射到瓷管壁。導電(碳)線：合適的形狀及寬度，使擊穿電壓滿足要求。瓷管：機械強度及密封性能等。第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月提高氣體放電管續(xù)流遮斷能力的方法氣體放電管不易實現(xiàn)氣體吹弧、冷卻電弧及拉長電弧等方法，一般采用電弧分割、放電管疊加等方式增加整體弧光電壓，提高其續(xù)流遮斷能力。單純使用放電管疊加方法會導致?lián)舸╇妷禾岣?，一般加輔助電路使整體SPD滿足保護電壓的要求，同時GDT的高通流能力使器件的防護等級較高。第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月使用方案(1)此方案是利用脈沖(雷擊或浪涌)電壓流過變壓器初級線圈后，在次級產(chǎn)生一個高的電壓擊穿放電管，從而保護線路上的器件。因放電