一种基于石墨-金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器制造技术

本发明专利技术公开一种基于石墨

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器


[0001]本专利技术涉及一种过电压保护器件，特别涉及一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器。

技术介绍

[0002]随着高压输电线路中开关设备的应用以及电子与信息化系统的技术进步提升，过电压对敏感、抗扰度能力弱的电子设备、通信装置的影响和危害日益加剧，过电压防护是电力、通信系统安全运行的重要保障。
[0003]自德国的凤凰接触公司羊角电极结构的过电压保护火花间隙和奥宝贝特曼股份有限公司的叠层石墨结构的过电压保护产品问世以来，国内诸多研究机构、生产企业基于叠层结构过电压保护间隙无电弧外泄、后续电流抑制能力强的优点，均采用这种主体结构的过电压保护间隙，在外围均压电路、失效指示等方面，专利技术了不少有特定功能的过电压保护间隙，比如：ZL 02107856.4一种承载雷电流的火花间隙装置，ZL 200710049004.9高效层叠式石墨放电间隙装置等。
[0004]叠层石墨结构的过电压保护间隙一定程度上解决了单间隙(比如羊角间隙)的抑制后续电流能力差的技术难题，但存在以下缺陷：
[0005]叠层石墨结构的过电压保护间隙的引出电极，由于引出金属电极与石墨电极的电气连接不可靠，致使引出电极与石墨电极的接触电阻大，在雷电流流经时，接触处容易因过热而出现故障，严重影响过电压保护间隙工作的稳定可靠性和使用寿命。
[0006]为了提高叠层石墨间隙的抗后续工频续流的能力，常常通过增加叠层石墨间隙的间隙数来实现，结果导致在增加了正常工作下的可靠性和提升了抗后续工频续流能力的同时，造成叠层石墨间隙冲击击穿电压的提升，过电压保护水平相应降低，也就是说间隙型过电压保护器的抗后续工频能力与电压保护之间相互制约的技术问题没有得到有效的解决。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于针对现有叠层石墨间隙存在的缺陷，提出一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，显著提升多层过电压保护间隙的防护性能，有效解决过电压保护间隙的交直流电压耐受能力、抗续流能力与电压保护水平相互制约的技术问题，同时也可以解决石墨间隙与外部引出电气连接金属电极可焊性差的缺陷。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术申请：
[0009]一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，由设置在绝缘外壳中的多个石墨
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金属材料电极构成的多层放电间隙串联而成，多层放电间隙设置的上引出电极、下引出电极和触发电极之间连接有自动过电压能量耦合触发机构，利用石墨材料的高抗电弧烧蚀性能以及自动过电压能量耦合触发机构输出触发脉冲至触发电极，致使触发电极与下引出电极之间优先形成触发放电，进而引发多层间隙过电压保护器各层放电间隙快速导通。
[0010]进一步，设置在绝缘外壳中多个石墨
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金属电极组成的n对放电间隙，相邻两个电极之间用绝缘介质材料进行绝缘隔离后通过贯穿各电极和绝缘介质材料的绝缘连杆串联连接，绝缘介质材料为环形结构，其外轮廓与电极外形相同；
[0011]多层放电间隙的最上层和最下层电极分别引出绝缘外壳作为上引出电极和下引出电极，引出电极焊接在石墨
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金属电极金属层上，第n个放电间隙之间设置触发电极并引出绝缘外壳外，触发电极与第n个放电间隙的上电极和下之间用绝缘介质隔离，触发电极为环形结构，其外部轮廓与放电间隙各电极外形相同；
[0012]自动过电压能量耦合触发机构连接在上引出电极、下引出电极和触发电极之间。
[0013]进一步，自动过电压能量耦合触发机构由串联的上耦合电容、下耦合电容和连接在上耦合电容和下耦合电容之间的一只隔离间隙组成，自动过电压能量耦合触发机构的两个输入端分别与上引出电极和下引出电极相连，输出端连接在触发电极和下引出电极之间。
[0014]进一步，所述石墨
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金属材料电极是通过在石墨棒材外表面喷溅金属材料后切割成的片状电极，金属层位于片状电极水平方向外侧。
[0015]进一步，所述石墨
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金属材料电极为圆形、方形或椭圆形，电极外侧喷溅金属的厚度为50
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300μm。
[0016]进一步，所述石墨
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金属材料电极水平方向的一侧喷溅有金属层、另一侧未覆盖金属层。
[0017]进一步，相邻两石墨
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金属材料电极之间的间隙为0.5
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1.5mm，相邻两电极之间的间距是等距或不等距的，各石墨
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金属材料电极之间的绝缘介质材料厚度与电极之间的间隙距离一致，绝缘介质材料环宽为5
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10mm，且在介质内侧的水平方向开设有深度为0.2
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0.5的水平环槽。
[0018]进一步，喷溅的金属镀层材料是铝、铜或铝锌合金。
[0019]进一步，触发电极与第n个放电间隙的上电极和下之间的绝缘介质为陶瓷。
[0020]进一步，触发电极和触发电极与第n个放电间隙上电极和下之间的绝缘介质环宽为各放电间隙电极尺寸宽度的1/4到1/3。
[0021]本专利技术基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，多层过电压保护间隙由多个电极组成，相邻两电极之间用绝缘介质材料绝缘隔离，且绝缘介质隔离的高度与多层间隙过电压保护器的相邻电极的间隙距离相匹配，采用了石墨
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金属材料作为多层间隙过电压保护器的电极材料，使得过电压保护器的引出电极与多层过电压保护器具有优良的可焊接性，彻底解决了目前石墨多层间隙过电压保护器因引出电极可焊性差导致的性能不可靠甚至失效而造成雷击事故发生的严重缺陷。
[0022]本专利技术减少了多层过电压保护器的放电间隙的数量、增大第n个间隙距离Dgn并在第n个间隙的上、下两电极之间增加触发电极和自动过电压能量耦合触发机构的设计思想，雷电过电压发生时，触发电极可以自动感知并耦合接收雷电过电压的能量，输出触发脉冲至触发电极，致使触发电极与下引出电极之间优先形成触发放电，使第n个放电间隙快速击穿，进而引发多层间隙过电压保护器的其它放电间隙发生快速击穿。有效解决了多层间隙过电压保护器工频耐受电压、抗续流能力与雷电冲击电压保护水平、响应时间相互制约的难题，使得多层结构的过电压保护间隙具有直流击穿电压高、电压保护水平高、响应时间
快、抗工频或直流后续电流能力强等显著特点。
[0023]各石墨
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金属材料电极之间的绝缘介质材料厚度与电极之间的间隙距离一致，且在介质内侧的水平方向开设有深度为0.2
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0.5mm的环槽，特别是在相邻两电极之间的间隙距离较大的情况下，可以防止过电压保护间隙通过大电流时，金属蒸汽对绝缘介质内侧的污染。
[0024]触发电极和触发电极与第n个放电间隙上电极和下之间的绝缘介质环宽为各放电间隙电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，其特征在于：由设置在绝缘外壳(4)中的多个石墨
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金属材料电极构成的多层放电间隙串联而成，多层放电间隙设置的上引出电极(1)、下引出电极(2)和触发电极(3)之间连接有自动过电压能量耦合触发机构，利用石墨材料的高抗电弧烧蚀性能以及自动过电压能量耦合触发机构输出触发脉冲至触发电极(3)，致使触发电极(3)与下引出电极(2)之间优先形成触发放电，进而引发多层间隙过电压保护器各层放电间隙快速导通。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，其特征在于：设置在绝缘外壳(4)中多个石墨
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金属电极组成的n对放电间隙，相邻两个电极之间用绝缘介质材料进行绝缘隔离后通过贯穿各电极和绝缘介质材料的绝缘连杆(5)串联连接，绝缘介质材料为环形结构，其外轮廓与电极外形相同；多层放电间隙的最上层和最下层电极分别引出绝缘外壳(4)作为上引出电极(1)和下引出电极(2)，引出电极焊接在石墨
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金属电极金属层上，第n个放电间隙之间设置触发电极(3)并引出绝缘外壳(4)外，触发电极(3)与第n个放电间隙的上电极和下之间用绝缘介质隔离，触发电极(3)为环形结构，其外部轮廓与放电间隙各电极外形相同；自动过电压能量耦合触发机构连接在上引出电极(1)、下引出电极(2)和触发电极(3)之间。3.根据权利要求2所述的一种基于石墨
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金属镀层材料的智能多层间隙过电压保护器，其特征在于：自动过电压能量耦合触发机构由串联的上耦合电容、下耦合电容和连接在上耦合电容和下耦合电容之间的一只隔离间隙组成，自动过电压能量耦合触发机构的两个输入端分别与上引出电极(1)和下引出电极(2)相连，输出端连接在触发电极(3)和下引出电极(2)之间。4.根据权利要求1
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3任一项所述的一种基于石墨
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金属镀层材...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晋茹，姚学玲，陈景亮，乐杨晶，焦梓家，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：