專利名稱：可簡(jiǎn)單接地220v二端口三模塊電源浪涌保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種220V電源系統(tǒng)可簡(jiǎn)單接地的電源浪涌保護(hù)器，廣泛 應(yīng)用于220V供電的電子電氣設(shè)備的雷擊浪涌的保護(hù)。 背秉技術(shù)浪涌保護(hù)器是用于限制瞬時(shí)過電壓和泄放浪涌電流的設(shè)備，它至少包含 一個(gè)非線性的元件，現(xiàn)有220伏電氣設(shè)備防雷標(biāo)準(zhǔn)推薦的和工程實(shí)際使用的 浪涌保護(hù)器均是由二個(gè)氧化鋅元件組成的二模塊二端口浪涌保護(hù)器，其原理 結(jié)構(gòu)如圖1所示，在220伏電源系統(tǒng)中保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用如圖2所示。對(duì)二端 口浪涌保護(hù)器的雷擊保護(hù)效果可從圖2中的雷電位UA、 UB和雷電壓Uab上分析。在此，我們先分析雷電壓(雷擊殘壓)uab對(duì)電氣設(shè)備的危害程度。在圖2中，根據(jù)雷電位從高電位到低電位的泄放原則，A點(diǎn)的雷擊能量 有四個(gè)可能的泄放途徑，如圖3(A)所示，I,是沿電網(wǎng)線路系統(tǒng)形成泄放途經(jīng)， I2是通過浪涌保護(hù)元件BLl和接地線形成泄放途經(jīng)，I3是通過浪涌保護(hù)元件 BLl和BL2及電網(wǎng)線路的配電接地形成泄放途徑，14是通過電氣設(shè)備形成泄 放途經(jīng)。相同的對(duì)B點(diǎn)的雷擊能量也有圖3(B)所示的四個(gè)可能的泄放途經(jīng)。 對(duì)圖3所示的泄放途經(jīng)根據(jù)不同的使用情況有以下幾種可能 一、當(dāng)避雷接地線電阻為很小時(shí)，雷擊為不嚴(yán)重的不平衡雷擊，即雷擊 地電位Uc較低，并有Ua，b >Uc。 A、 B點(diǎn)的主要泄放途經(jīng)如圖4所示。輸出 雷擊過電壓Uab其值如圖5所示。Uab=Ua-Ub=Ubli-Ubl2
我們知道地電位UC=IR=(I2A+I2B) R二、 當(dāng)接地電阻R較大時(shí)，地電位Uc較高，會(huì)發(fā)生Uc〉UB或Uc〉UA 的情況，當(dāng)有UA>UC， UC>UB時(shí)，A、 B點(diǎn)的雷電位主要的泄放途徑如圖6所示。此時(shí)浪涌保護(hù)器的輸出殘壓UAB的值如圖7所示，Uab=Ua+Ub=Ubl1+Ubl2同理，當(dāng)有Ub〉Uc， UC〉UA，也有輸出殘壓UAB-ubu+UBL2的特性。三、 當(dāng)遇嚴(yán)重的不平衡雷擊的情況下，有I2A或I2B其單個(gè)對(duì)地泄放電流 很大時(shí)，即使接地電阻很小，也會(huì)發(fā)生Uc〉UB或Uc〉UA的情況，此時(shí)輸出殘 壓UAB:UA+UB。由此可見，二端口浪涌保護(hù)器，其輸出殘壓不僅和使用環(huán)境有關(guān)，也即 和防雷接地線的接地電阻的大小有關(guān)，和電網(wǎng)系統(tǒng)本身的線路電阻及配電變 電所的接地線有關(guān)，也即和浪涌保護(hù)器的安裝位置有關(guān)，而且還和雷擊的性 質(zhì)，即不平衡雷擊的情況有關(guān)。在此我們根據(jù)電氣設(shè)備的安全特性，對(duì)上述三種情況的保護(hù)可靠性作進(jìn) 一步的分析。任何電氣設(shè)備，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，都有一個(gè)安全工作范圍，這個(gè) 安全工作范圍的工作參數(shù)有工作電壓、溫度、濕度等，而最主要的是產(chǎn)品的 工作電壓范圍，在規(guī)定的工作電壓范圍內(nèi)，產(chǎn)品的任何一個(gè)組件都能經(jīng)得住 考驗(yàn)正常工作。當(dāng)工作電壓超過這個(gè)范圍時(shí)，電路的組件就可能過載而損壞。 因此，對(duì)任何一種電氣設(shè)備而言，有這樣一個(gè)電源安全特性1、 當(dāng)過壓時(shí)間小于毫秒時(shí)，小于1500伏的過壓不會(huì)損壞電氣設(shè)備。2、 當(dāng)過壓時(shí)間大于毫秒時(shí)，大于280伏的過壓都有可能使電氣設(shè)備損壞。 當(dāng)防雷接地線為標(biāo)準(zhǔn)的接地線，為非嚴(yán)重的不平衡雷擊，根據(jù)直接雷擊浪涌脈沖和感應(yīng)雷擊浪涌脈沖的特性和二端口氧化鋅避雷組件的殘壓特性， 可得到如圖8所示的直接雷擊和感應(yīng)雷擊殘壓Uab。
根據(jù)氧化鋅的特性和低壓電網(wǎng)供電線路雷擊的不同情況(平衡雷擊和不平衡雷擊)和BL1、 BL2的差異性，不難看出uab其幅值 理想平衡雷擊情況下Uab=0;理想的非嚴(yán)重的不平衡雷擊情況下當(dāng)PA>PB， UA=UBU<UMAX，Ub-Ubl^Uc;或P^Pa， Ub=Ubu<Umax， Ua=Ubu>U。，都有o<Uab<(Ubl1-UBL2)<800V 對(duì)照電氣設(shè)備的安全特性，我們可以看出-對(duì)感應(yīng)雷擊，由于UAB殘壓的持續(xù)時(shí)間T〈lms，而且幅度控制在800以內(nèi)，也就是說輸出殘壓UAB不會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成損壞。對(duì)直接雷擊，由于UAB殘壓的持續(xù)時(shí)間T>lms，而且幅度不能保證小于280伏，因此輸出殘壓UAB有可能使電氣設(shè)備損壞。當(dāng)?shù)鼐€電阻過大時(shí)或逾嚴(yán)重的不平衡雷擊時(shí)，輸出殘壓Uab>1500V。 對(duì)照電氣設(shè)備的安全特性，輸出殘壓不能保證被保護(hù)設(shè)備的安全，即浪涌保護(hù)器失效。另夕卜，從雷擊損壞的另一個(gè)可能因素雷電位來(lái)考慮，UA(B)=UA(B)+UC(UA、UB為氧化鋅元件的殘壓特性，Uc為地線壓降)雷電位UA(^直接作用在電氣設(shè)備上，有可能使電氣設(shè)備造成打火放電和擊穿損壞的故障，從而使電氣設(shè) 備損壞。為此，必須采取等電位聯(lián)接，通過等電位聯(lián)接雖然可保證電氣設(shè)備 的安全，但卻會(huì)造成設(shè)備地電位的提高，這就有可能在某些人機(jī)接觸的場(chǎng)合 中帶來(lái)人身安全的隱害，為保證人身安全必須在良好等電位連接的基礎(chǔ)上埋 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的接地線。由此可見，現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中推薦的和廠家生產(chǎn)的接地型二 端口二模塊浪涌保護(hù)器，其保護(hù)的僅是雷電位的安全，在雷電壓上不能起可靠的保護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述防雷措施的不足而設(shè)計(jì)的一種輸出殘壓不 隨接地電阻的大小、安裝位置、雷擊的性質(zhì)(平衡和不平衡雷擊)變化的可簡(jiǎn)單接地220V 二端口三模塊電源浪涌保護(hù)器。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)完成的所述電源浪涌保護(hù)器的電路由氧化鋅元件BI^跨接在電源進(jìn)線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯(lián) 后并接在BL,兩端，氧化鋅元件BL和BL3的公共接點(diǎn)C接地。采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可簡(jiǎn)單接地的電源浪涌保護(hù)器在雷電位和雷電壓上 起雙重的保護(hù)作用，雷擊浪涌脈沖通過BL2和BL3的嵌位抑制作用，把雷電 位嵌定在電氣設(shè)備安全承受范圍內(nèi)，通過BL1抑制作用把過高的雷電壓限制 在電氣設(shè)備安全承受范圍內(nèi)，在采用等電位連接的基礎(chǔ)上，由于有電網(wǎng)本身 系統(tǒng)良好的避雷接地線組成的泄放途徑，使得電網(wǎng)上產(chǎn)生的雷擊脈沖通過這 一途徑并以熱能的形式削耗在這一泄放途徑上，因此避雷器在不考慮人生安 全的使用場(chǎng)合，可以采用簡(jiǎn)單接地，降低防雷工程的接地成本。本實(shí)用新型具有使用方便，本身安全可高，安裝成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的二端口二模塊電源浪涌保護(hù)器電路原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中二端口二模塊浪涌保護(hù)器應(yīng)用示意圖；圖3(A)是雷擊脈沖能量在保護(hù)器A端的可能泄放途徑示意圖；圖3(B)是雷擊脈沖能量在保護(hù)器B端的可能泄放途徑示意圖；圖4是接地電阻很小，遇非嚴(yán)重的不平衡雷擊情況下的泄放示意圖；圖5是接地電阻很小，遇非嚴(yán)重的不平衡雷擊情況下的雷擊殘壓分析圖；圖5(A)是雷擊浪涌脈沖能量圖；圖5(B)是A點(diǎn)雷電位圖； 圖5(C)是B點(diǎn)雷電位圖；圖5(D)是輸出殘壓UAB圖；圖6是接地電阻較大情況下的泄放示意圖；圖7是接地電阻較大情況下的雷擊殘壓分析圖；圖8是直接雷擊和感應(yīng)雷擊殘壓示意圖；圖9是本實(shí)用新型的一種電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體 的說明。實(shí)施例l:參看圖9，本實(shí)用新型可簡(jiǎn)單接地220V二端口三模塊電源浪 涌保護(hù)器是由氧化鋅元件BL,跨接在電源進(jìn)線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3 串聯(lián)后并接在BL,兩端，氧化鋅元件Bk和BL3的公共接點(diǎn)C接地。如果選 定BL1、 BL2、 BL3的工作電壓為800V/1MA的氧化鋅元件，則經(jīng)過BL1、 BL2、 BL3壓制嵌位的雷電位可控制在1500V以內(nèi)，雷電壓幅度可控制在 1500V以內(nèi)，以上雷電位在安全承受范圍內(nèi)，在感應(yīng)雷接情況下，雷電壓也 在電器設(shè)備的安全承受范圍內(nèi)。另外，由于借用了電網(wǎng)系統(tǒng)良好的避雷器和 避雷接地線，使電網(wǎng)上產(chǎn)生的雷擊浪涌脈沖的能量可全部通過這一泄放途徑 以熱能的形式消耗掉，從而可以保證避雷器簡(jiǎn)單接地前提下雷擊能量的泄放 和電器設(shè)備的安全。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，安全可靠性高，是一 種采用220V供電的電器設(shè)備的使用浪涌保護(hù)器。最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然， 本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的 技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬 于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種可簡(jiǎn)單接地220V二端口三模塊電源浪涌保護(hù)器，其特征在于所述電源浪涌保護(hù)器的電路由氧化鋅元件BL1跨接在電源進(jìn)線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯(lián)后并接在BL1兩端，氧化鋅元件BL2和BL3的公共接點(diǎn)C接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種220V電源系統(tǒng)可簡(jiǎn)單接地的電源浪涌保護(hù)器。其由氧化鋅元件BL₁跨接在電源進(jìn)線兩端，氧化鋅元件BL₂和BL₃串聯(lián)后并接在BL₁兩端，氧化鋅元件BL₂和BL₃的公共接點(diǎn)C接地。選定BL1、BL2、BL3的工作電壓為800V/1MA的氧化鋅元件，則經(jīng)過BL1、BL2、BL3壓制嵌位的雷電位可控制在1500V以內(nèi)，雷電壓幅度可控制在1500V以內(nèi)，以上雷電位在安全承受范圍內(nèi)，在感應(yīng)雷接情況下雷電壓也在電器設(shè)備的安全承受范圍內(nèi)。另外電網(wǎng)上產(chǎn)生的雷擊浪涌脈沖的能量可全部通過這一泄放途徑以熱能的形式消耗掉，可以保證避雷器簡(jiǎn)單接地前提下雷擊能量的泄放和電器設(shè)備的安全。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201048288SQ20072010709
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者林 葉 申請(qǐng)人:林 葉