本發明涉及電力系統過電壓保護領域，特別涉及一種三極空氣間隙的半導體觸發電路及電涌保護器。

背景技術：

1、在電力傳輸與分配系統以及各類電氣設備的運行過程中，過電壓現象時常出現。過電壓可能由雷擊、開關操作、電力系統故障等多種原因引發，其幅值可能遠超正常工作電壓，會對電氣設備的絕緣性能造成嚴重威脅，甚至導致設備損壞，影響電力系統的可靠運行。

2、傳統的過電壓保護裝置，如簡單的兩極空氣間隙放電裝置，雖然能在一定程度上限制電壓，但存在諸多缺陷。兩極空氣間隙的放電電壓分散性較大，受環境因素(如濕度、氣壓等)影響明顯，難以精確控制放電時刻，且放電穩定性不足，多次放電后電極容易燒蝕，使保護性能下降。此外，對于一些快速變化的過電壓，其響應速度較慢，無法及時有效地保護設備。

3、隨著電力系統的不斷發展和電氣設備性能要求的提高，迫切需要一種能夠更精準、快速且穩定地應對過電壓的保護電路，以保障電力系統和電氣設備的安全穩定運行。

技術實現思路

1、基于此，有必要提供一種三極空氣間隙的觸發電路，該電路能夠精確控制放電電壓，提高放電的穩定性和響應速度，有效降低過電壓對電氣設備的損害，同時減少環境因素對放電性能的影響，延長裝置的使用壽命。

2、為解決上述技術問題，本發明提供一種三極空氣間隙的半導體觸發電路，包括三極空氣間隙和設置在所述三極空氣間隙的外部的響應觸發電路d，所述三極空氣間隙包括與被保護電氣設備的高壓端相連的主放電電極a、接地的放電電極b和與所述觸發控制電路連接的控制電極c，所述三極空氣間隙的內部設置有內部放電觸發間隙e，所述響應半導體觸發電路用于使位于所述三極空氣間隙內部的內部放電觸發間隙放電；所述內部放電觸發間隙e的第一端電極與所述控制電極c相連、第二端電極與所述放電電極b相連；所述響應觸發電路d的第一端與所述主放電電極a相連，所述響應觸發電路d的第二端通過所述控制電極c與所述內部放電觸發間隙e的第一端相連，所述響應觸發電路d與所述內部放電觸發間隙e串聯。

3、優選地，所述內部放電觸發間隙e為設置在多層pcb板上的內部層間間隙，所述多層pcb板上設置有層間裸露區域，所述多層pcb板位于所述層間裸露區域處形成內部層間間隙結構。

4、優選地，所述多層pcb板包括從上至下依次疊加的導電層，所述導電層之間均設置有絕緣隔離層和隔離層，依次疊加的導電層通過連接形成第一導電層和第二導電層，所述導電層之間交錯成相對裸露狀態，形成內部放電間隙e。

5、優選地，所述外部觸發電路d與所述多層pcb板形成內部放電間隙e的第一導電層電性連接，所述放電電極b電性連接所述多層pcb板形成內部放電間隙e的第二導電層電性連接。

6、優選地，所述響應半導體觸發電路包括非線性導電元件，所述非線性導電元件為半導體放電管(tss)、瞬態電壓抑制二極管(tvs)、氣體放電管(gdt)和脈沖電容中的任意一個。

7、優選地，所述響應半導體觸發電路由依次串聯的多個或一個非線性導電元件組成，多個所述非線性導電元件選自快速響應放電管、瞬態電壓抑制二極管、氣體放電管和脈沖電容中的任意組合。

8、優選地，所述內部放電觸發間隙e的擊穿電壓小于所述主放電電極a和放電電極b之間的擊穿電壓。

9、一種電涌保護器，所述三極空氣間隙的觸發電路組成所述電涌保護器的基礎。

10、本發明的有益效果：本發明的三極空氣放電間隙主放電通道放電電壓較高，直接觸發間隙兩端放電比較困難，本方案的觸發電路，通過在間隙內部建立放電電壓較小的間隙優先放電，從而觸發三極放電間隙主通道放電的方式實現主通道導通。三極空氣間隙外部的快速響應觸發電路使內部放電觸發間隙放電，從而加速三極空氣間隙的放電。

技術特征：

1.一種三極空氣間隙的半導體觸發電路，其特征在于，包括三極空氣間隙和設置在所述三極空氣間隙的外部的響應半導體觸發電路d，所述三極空氣間隙包括與被保護電氣設備的高壓端相連的主放電電極a、接地的放電電極b和與所述觸發控制電路連接的控制電極c，所述三極空氣間隙的內部設置有內部放電觸發間隙e，所述響應半導體觸發電路用于使位于所述三極空氣間隙內部的內部放電觸發間隙放電；所述內部放電觸發間隙e的第一端電極與所述控制電極c相連、第二端電極與所述放電電極b相連；所述響應觸發電路d的第一端與所述主放電電極a相連，所述響應觸發電路d的第二端通過所述控制電極c與所述內部放電觸發間隙e的第一端相連，所述響應觸發電路d與所述內部放電觸發間隙e串聯。

2.如權利要求1所述的半導體觸發電路，其特征在于，所述內部放電觸發間隙e為設置在2層至多層pcb板上的內部層間間隙，所述多層pcb板上設置有層間裸露區域，所述多層pcb板位于所述層間裸露區域處形成內部層間間隙結構。

3.如權利要求1所述的半導體觸發電路，其特征在于，所述多層pcb板包括從上至下依次疊加的導電層和隔離層，所述導電層之間均設置有絕緣隔離層，依次疊加的導電層通過連接形成第一導電層和第二導電層，所述導電層之間交錯成相對裸露狀態，形成內部放電間隙e。

4.如權利要求1所述的半導體觸發電路，其特征在于，所述外部觸發電路d與所述多層pcb板形成內部放電間隙e的第一導電層電性連接，所述放電電極b電性連接所述多層pcb板形成內部放電間隙e的第二導電層電性連接。

5.如權利要求4所述的半導體觸發電路，其特征在于，所述響應半導體觸發電路包括非線性導電元件，所述非線性導電元件為半導體放電管(tss)、瞬態電壓抑制二極管(tvs)、氣體放電管和脈沖電容中的任意一個。

6.如權利要求1所述的半導體觸發電路，其特征在于，所述響應半導體觸發電路由依次串聯的多個或一個非線性導電元件組成，多個所述非線性導電元件選自半導體放電管、瞬態電壓抑制二極管、氣體放電管和脈沖電容中的任意組合。

7.如權利要求1所述的觸發電路，其特征在于，所述內部放電觸發間隙e的擊穿電壓小于所述主放電電極a和放電電極b之間的擊穿電壓。

8.一種空氣間隙電涌保護器，其特征在于，包括權利要求1-7中任一項所述的三極空氣間隙的觸發電路，所述三極空氣間隙的觸發電路組成所述電涌保護器的基礎。

技術總結
本發明提供一種三極空氣間隙的半導體觸發電路，包括三極空氣間隙和設置在三極空氣間隙的外部的響應半導體觸發電路D，三極空氣間隙包括與被保護電氣設備的高壓端相連的主放電電極A、接地的放電電極B和與觸發控制電路連接的控制電極C，三極空氣間隙的內部設置有內部放電觸發間隙E，響應觸發電路用于使位于三極空氣間隙內部的內部放電觸發間隙放電；內部放電觸發間隙E的第一端電極與控制電極C相連、第二端電極與放電電極B相連；響應觸發電路D的第一端與主放電電極A相連，響應觸發電路D的第二端通過控制電極C與內部放電觸發間隙E的第一端相連，響應觸發電路D與內部放電觸發間隙E串聯。

技術研發人員：何錫華,何丹,呂磊,賴韋霖
受保護的技術使用者：廣東立信防雷科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28