链式放电防雷电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于过电压保护技术领域，尤其涉及一种链式放电防雷电路。
【背景技术】
[0002]由于各种原因，电力系统往往存在过电压，这些过电压包括雷击感应过电压，接通容性负载和关断感性负载引起的操作过电压，其它电网波动等引起的过电压。这些过电压都能对用电设备造成伤害。链式放电防雷电路主要用于电源系统的一级防雷和二级防雷，比如各种场合的配电柜、通讯基站、变电站等。用于泄放雷电流，雷击引起的感应过电压、各类暂时过电压、操作过电压等，从而使被保护用电设备免受雷电或其它过电压损坏。
[0003]目前，主要的防雷技术有以下几种:
[0004]1、压敏电阻通过环氧树脂等绝缘材料包封或灌封，防止受潮，再设计合适的电极组合成防雷器。用于各种场合的防雷。获得了比较好的应用效果，但是压敏电阻耐受较大能量的能量冲击时，往往造成热击穿或电击穿。根据IEC61643-11:2011低电压浪涌保护装置第一部分:连接到低压配电系统的浪涌保护装置要求和测试，压敏电阻对抗I类电流(典型波形为10/350 μ s)冲击的能力较差，很难做到1kA以上。
[0005]2、带点火装置的单间隙防雷器，间隙防雷器用于电源系统时，需要解决工频续流问题，即当防雷器泄放雷电流过后，要求安全的关断工频电流，也就是常说的熄弧。密闭单间隙放电过程中，利用电弧产生的瞬间高温使内置的产气材料受热释放出特殊气体，当防雷装置腔体内的特殊气体的气压升高到电弧压降等于或大于源电压时，电弧即熄灭。其存在的缺陷:其一，点火电压较高，残压一般在3000V以上，对设备的保护效果不好；其二，为使瞬间在腔体内产生高压特殊气体，因此对产气材料的要求比较高，对腔体机械强度和加工工艺要求也比较高；其三，成本高昂，国外防雷厂商售价高达几千元人民币。
[0006]3、通过电容与间隙分压放电的多间隙串联式防雷器:通过多个间隙的弧压降叠加，使整个防雷装置弧压降升高，当弧压降大于或者等于源电压时，能有效地熄灭电弧。如公开号为CN 101090197Α高效层叠式石墨放电间隙装置，公开号为CN 1377108Α承载雷电流的火花间隙装置，均属于该类。这类防雷器的缺点有两个，其一、放电电压不稳定，尤其是按国际行业标准IEC61643-11:2011测试1.2/50 μ s 6kV放电电压时不稳定，残压较高，一般在2500V以上；其二、能量难以控制，在做10/350 μ s冲击时，由于能量控制困难，使得电容常常被击穿，甚至爆炸。
[0007]由于以上的几种防雷技术都存在不足，因此需要进行改进。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种低残压、耐受大能量冲击的链式放电防雷电路。
[0009]本发明所提供的链式放电防雷电路，包括:
[0010]第一电力系统连接端，与电力系统的L线或N线连接；
[0011]第二电力系统连接端，与电力系统的N线或PE连接；
[0012]N个间隙，该N个间隙串联设置，串联的间隙具有位于首端的首端电极，位于末端的末端电极，每两个相邻的间隙形成一个节点，N个串联的间隙形成N-1个节点，位于首端的首端电极与该第一电力系统连接端连接，位于末端的末端电极与该第二电力系统连接端连接；
[0013]K个压敏电阻；
[0014]M个电容；
[0015]其中，K个压敏电阻的第一连接端和M个电容的第一连接端与节点一一连接，K个压敏电阻的第二连接端和M个电容的第二连接端与该第二电力系统连接端连接，M+K =N-1，N为自然数，且N彡3，M彡I以及K彡I。
[0016]进一步，从串联的间隙的首端到末端的方向，
[0017]单个压敏电阻和单个电容交替与该N-1节点对应连接；
[0018]多个压敏电阻和单个电容交替与该N-1节点对应连接；或
[0019]多个压敏电阻和多个电容交替与该N-1节点对应连接。
[0020]进一步，在链式放电防雷电路中，M = K0
[0021]进一步，在链式放电防雷电路中，N = 12或N = 4。
[0022]进一步，单个间隙的间隙距离在0.1mm到Imm之间。
[0023]进一步，每个间隙的间隙距离为0.2mm,0.25mm,0.3mm,0.4mm或0.5mm。
[0024]进一步，每两个间隙的间隙距离相同或不同。
[0025]进一步，该压敏电阻的压敏电压的范围是300V-1800V。
[0026]进一步，该压敏电阻的压敏电压为360V，620V，780V，910V，1000V，1100V，1200V，1500V 或 1800V。
[0027]进一步，每两个压敏电阻的压敏电压相同或不同。
[0028]进一步，该M个电容的电容值的范围是33pF到100nF，该M个电容的耐压值大于等于 IkV0
[0029]进一步，单个电容的电容值是120pF，470pF，560pF，100pf或10nF，耐压值是lkV，2kV，3kV，4kV，5kV 或 1kv0
[0030]本发明所提供的链式放电防雷电路的有益效果是:采用本发明提供的链式放电防雷电路，可以将防雷器残压控制到2000V以内，通过精心设计可以达到1500V的低残压水平，更有效的保护用电设备。另外，该链式放电防雷电路可主动控制能量，通过调节间隙距离和压敏电阻导通电压，可以达到控制通过压敏电阻的能量(表现形式为电流)，只要使间隙导通前，防雷器声称最大通流情况下，通过压敏电阻的能量小于压敏电阻本身能耐受的能量，就可以实现触发点火支路的能量控制，保证用于点火的压敏电阻不会损坏。从而实现既能保证防雷器耐受较大能量的冲击，又不损坏用于辅助点火的压敏电阻。
【附图说明】
[0031]图1为本发明实施例的一种链式放电防雷电路；
图2为本发明实施例的第二种链式放电防雷电路；
图3为本发明实施例的第三种链式放电防雷电路； 图4为本发明实施例的第四种链式放电防雷电路。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]参见图1，本发明的链式放电防雷电路包括:第一电力系统连接端102，第二电力系统连接端110，N个间隙104，K个压敏电阻106和M个电容108。第一电力系统连接端102与电力系统的L线或N线连接。第二电力系统连接端110与电力系统的N线或PE连接。该N个间隙104串联设置，串联的间隙104具有位于首端的首端电极，位于末端的末端电极，每两个相邻的间隙形成一个节点，N个串联的间隙形成N-1个节点，位于首端的首端电极与该第一电力系统连接端102连接，位于末端的末端电极与该第二电力系统连接端110连接。K个压敏电阻106的第一连接端和M个电容108的第一连接端与节点一一连接，K个压敏电阻106的第二连接端和M个电容108的第二连接端与该第二电力系统连接端连接，Μ+Κ =Ν-1，N为自然数，且N彡3，M彡I以及K彡I。在一些实施例中，从串联的间隙的首端到末端的方向，单个压敏电阻和单个电容交替与该N-1节点对应连接；多个压敏电阻和单个电容交替与该N-1节点对应连接；或多个压敏电阻和多个个电容交替与该N-1节点对应连接。在一些实施例中，M = K。在一些实例中N = 12或N = 4。
[0034]在一些实施例中，该间隙104包括耐高温的导电电极和绝缘隔片。该耐高温的导电电极的材料可以为石墨，铜或铜合金。单个间隙的间隙距离在0.1mm到Imm之间。在一些实施例中，每个间隙的间隙距离为0.2mm, 0.25mm, 0.3mm, 0.4mm或0.5mm。在一些实施例中，两个间隙的间隙距离可以相同或不同。
[0035]在一些实施例中，该压敏电阻106的压敏电压的范围是300V-1800V。在一些实施例中，该压敏电阻的压敏电压为360V，620V，780V，910V，1000V，1100V，1200V，1500V或1800V。在各个实施例中，两个压敏电阻的压敏电压可以相同或不同。
[0036]在一些实施例中，该M个电容的电容值的范围是33pF到100nF，该M个电容的耐压值大于等于lkV。在一些实施例中，单个电容的电容值是120pF，470pF，560pF，100pf?或1nF,耐压值是 lkV, 2kV，3kV，4kV，5kV 或 1kv0
[0037]参见图1，当电源系统遭遇雷电引起过电压时，或者其它电源系统本身的过电压，如感性负载突然工作或停止引起操作过电压、开关突然动作引起的操作过电压时。过电压施加到该链式放电防雷电路的第一电力系统连接端102和第二电力系统连接端110上，此时电压实质上施加在第一个间隙GAPl串其它间隙(GAP2…GAPn)或串压敏电阻或串电容等形成的η条并联回路上。分别为(