[发明专利]电信气体管装置及其使用的组合物

说明书

发明范围

本发明涉及用于电信设备的气体放电管装置和使用在该装置中的组合物。本发明介绍

气体放电管一般用于保护电信设备和线路，以避免在电气干扰或高压电闪脉冲下受到损害。这种用途的气体管通常叫做气体管防护器。这种管子含有一种气体，它在高压下被离子化，使得电流脉冲直接接地，因而使因脉冲而造成的损害降至最低。如果有一个持续的高电流过负荷发生时，例如电力线意外碰接，那么这些管就维持有限度的离子化。

为了防止在持续过电流期间因过热而造成故障，同时要确保可离子化气体不溢出该管，气体管防护装置通常具有“故障保护”和“通风保护”机构。“故障保护”指热破坏的保护，通常是由一种可熔融的金属或塑料来提供。如果塑料因为电流过载的能量而受热，它会受到偏压短路构件影向而在气体管周围提供一个永久电流分路。这可以由熔解置于两个电极之间的热塑性薄膜而造成，从而让两个电极接触使电流旁路接地。“通风保护”指备用的过电压保护，其工作于气体“溢出”或消逝于大气时。通风保护通常是由一个气隙提供，此气隙为该管外部结构的一部分。气隙比例的选取是要实质上高过一个点火位能，例如是气体管本身正常点火位能的两倍，使得在正常情况下气体管可以防止气隙点燃。如此选取可使气隙的损坏机会降至最低，因为尽管过电压脉冲通过一个正常运作的气体管时的点火通常是无害的，但却可能伤害到用来作为安全保护的气隙。

为了改善气隙通风保护设计的可靠性，通常从环境上将气隙予以隔绝，以防止由潮气、空气污染、虫类或其他环境因素所造成的损害。然而密封材料如封包剂、密封化合物、保形涂料以及胶体等通常其效用有限，因为它们一般都无法限制湿气进入，同时它们自身会透过气隙而改变电压放电电位和/或导至腐蚀。放电电压电位的减低可能会导致低电压电位时的电流短路；而放电电压电位的上升则会使气隙防护失效。

针对这些问题中的某些问题已经提出以一层固体材料来替代气隙，该固体材料具有特殊的非线性电阻系数特性。这样的一个气隙已在共同待审的美国专利申请案第08/046,059号(Debbaut等人，1993年4月10日申请)中提出，该申请案内容合并于本文以供参考。虽然该固体材料对环境是稳定的，但在连续不断的脉冲作用下会使击穿电压降低，而且实际上在一个高压放电的正常工作期间，高能量脉冲如电闪会造成固体材料本身的毁坏。更有甚者，并非所有这类气隙都能提供破坏保护的作用。发明概要

已发现，若一个非线性电气元件由一非线性电气材料来制造，而此材料经电压击穿测试具有特殊的电性能，则用此电气元件可替代美国专利申请案第08/046,059号中所披露的固体材料间隙，且可以制作一个气体管装置使之同时具有通风保护和故障保护特性。此外，因为该非线性材料的特性以及其在连续电气状态期间的物理和电气稳定性，该装置在一般电信服务条件下可反复激化而不致破坏该非线性元件。由于替换该元件的需求降低，因此电信系统的可靠性增加，维修成本下降。在一个较佳实施例中，该材料包含一种胶体，此胶体能配合气体管保护装置，减少湿气侵入机会，且允许有较大的制造公差。此外，胶体和胶体封包材料可以是相容的，从而有助于对环境密封。

首先，本发明提供了一种电信气体管装置，它包括：

(1)一个第一电极，供电连接到一个气体放电管上的第一终端；

(2)一个第二电极，供电连接到该气体管上的第二终端；以及

(3)一个非线性电阻元件，其分隔开第一和第二电极，该元件包含

一种非线性电气组合物，其

(a)包含(i)一种聚合物成份，以及(ii)一种特殊填料，

(b)具有一个初始电阻系数ρ_i，其在25℃时至少是10⁹欧姆-

厘米，而且

(c)当包含该组合物的一个标准器件具有一个初始击穿电压

V_si，且在该标准器件受到一个标准脉冲击穿测试后，此器

件具有一个范围在0.7到1.3V_si之间的最终击穿电压V_sf，

同时该器件中的组合物的最终电阻系数ρ_f在25℃时至少

是10⁹欧姆-厘米。

其次，本发明提供了一种电信气体管装置，它包括：

(1)一个第一电极，供电连接到一个气体放电管上的第一终端；

(2)一个第二电极，供电连接到该气体管上的第二终端；以及

(3)一个非线性电阻元件，其分隔开第一和第二电极，该元件包含

一种非线性电气组合物，其