开关型SPD触发技术的研究

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1、开关型SPD触发技术的研究许年生刘明东上海电器科学研究所（集团）有限公司许年生（1980~），男，本科，助理工程师，从事电涌保护器的应用与产品研究摘要：本文介绍了开关型SPD典型的三种触发技术，比较了各自的特点，并根据栅片灭弧结构的特点，提出新的触发技术——多点火花触发，详细描述了所提出的触发技术的工作原理及过程，最后通过模拟试验进行了验证，证实了“多点火花触发”的可行性。关键词：开关型SPD；触发技术；火花隙；ResearchoftheTriggerTechnologyforSwitchingTypeSPDXUNianshengLIUMingdongShanghaiElectr

2、icalApparatusResearchInstitute(Group)Co.,Ltd.,Shanghai200063,ChinaAbstract:Inthispaper,theauthorsintroducedthreetypicaltriggertechnologyofswitchingSPDandcomparedtheirfeature.Thenewtriggertechnology,multi-sparktriggerwereputforwardaccordingtothecharacteristicofsplitterarcchamberstructure.Andth

3、eprincipleandworkingprocedureoftriggertechnologyweredescribedindetailinthispaper.Finally,thepracticabilityofthemulti-sparktriggertechnologyhasbeendemonstratedthroughsimulationtest.Keywords:switchingtypeSPD;triggertechnology;sparkgap;0引言开关型SPD（电涌保护器）的通流能力大以及漏电流小的优势显而易见，但其残压高以及有工频续流产生的缺陷也非常明显。随

4、着技术的不断发展，开关型SPD的电压保护水平以及断开续流能力都有了极大的改善，尤其是触发技术的应用，对提升开关型SPD性能起了关键作用。1传统的开关型SPD概况传统的开关型SPD是仅有两个放电电极的简单放电结构，属被动式放电结构，这种结构存在诸多缺陷：主电极距离小、放电电压高——可达到4kV左右或更高，制约了开关型SPD的应用。2现有开关型SPD的触发技术对于开关型SPD而言，触发技术的应用是改善产品电压保护水平和断开续流能力的关键要素。为了适应现代过电压防护的需求，国外厂家进行了深入研究。通过“触发技术”的实施，不但降低了放电电压，也为提高产品的断开续流能力创造了条件。目前，现

5、有触发技术分别为：电容网络触发、脉冲变压器触发以及能量触发。2.1电容网络逐级触发[1、2]原理如图1a所示，除最后一个间隙Sgn+1外，其它各间隙对公共端之间都并接一个电容器(几百到数千PF)。这样一来,当电涌电压出现在这个组件上时，首先是电容器C1的旁路作用，电压几乎全部加在Sg1上，因而间隙Sg1首先击穿导通。同理推知,间隙Sg2,Sg3,…将依此击穿导通，该触发技术适用于由多个小间隙串联的开关型SPD中。2.2脉冲变压器触发[2、3]脉冲变压器触发是一种应用较广泛的技术，特别适用于“单个火花隙”触发结构，原理如图1b。它有主电极a、b（分别与L和PE/N相连）和变压器触发

6、电极c（也称为点火电极）三个电极。a、b间的主放电间隙S，大于a、c间的触发间隙δ，因而a、c间击穿电压比a、b间的击穿电压低得多。当经过变压器放大的电涌电压出现在a、c上时，间隙δ首先击穿导通并释放出带电粒子，在主电极a、b间电场作用下，带电粒子加速运动，进而引起间隙S击穿导通。a电容网络触发b脉冲变压器触发c能量触发图1三种典型的触发技术2.1能量触发原理如图1c，与脉冲变压器触发区别在于，作用在触发间隙上δ的电压直接是电涌电压，该触发技术不像脉冲变压器那样受功率的限制，只能单个脉冲式的触发，而是连续地维持触发电弧的燃烧，直到电弧所释放的等离子足以在电场作用下引起主电极的击穿

7、。上述三种触发技术是目前开关型SPD的触发技术，其特点如表1所示：表1触发技术的比较触发技术项目电容网络触发脉冲变压器触发能量触发适用的主间隙结构多层小间隙串联单个小（距离）间隙单个大（距离）间隙主间隙距离小一般较大触发间隙距离共用主间隙<0.5mm<0.2mm触发电弧维持时间短短长可靠性一般较好好从表1中的特点可以看出，在设计开关型SPD时，应用何种触发技术需要综合放电结构、断开续流能力等进行匹配选择才行。3多点火花触发技术栅片灭弧是低压电器中常规的灭弧技术，利用该技术解决开关