380v可简单接地的二端口七模块电源浪涌保护器的制作方法

专利名称：380v可简单接地的二端口七模块电源浪涌保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种380V电源系统使用的可简单接地的二端口七模块 电源浪涌保护器，可广泛应用于380V供电的电子电气设备雷击浪涌的保护。
背景技术：
浪涌保护器是用于限制瞬时过电压和泄放浪涌电流的设备，它至少包含 一个非线性的元件，现有380伏电气设备防雷标准推荐的和工程实际使用的 典型的浪涌保护器基本是由4个氧化锌元件组成的4模块二端口浪涌保护器， 其原理结构如图1所示，其在380伏电源系统中保护的典型应用如图2所示。
对二端口四模块浪涌保护器的雷击保护效果可从图2中的雷电位UA、UB、Uc、
Uw和输出雷电压U^、 UBN、 Ucn上分析。
在此，我们先分析雷电压(雷击残压)UAN、 UBN、 UcN对电气设备的危 害情况。图3是UAw等效结构示意图。在图3中，根据雷电位从高电位到低 电位的泄放原则，A点的雷击能量有四可能的泄放途径如图4(A)所示，I,是 沿电网线路系统形成泄放途经；12是通过浪涌保护元件BL4和接地线形成泄 放途经；13是通过浪涌保护元件BL4和BL1及电网线路的配电接地形成泄放 途径；14是通过电气设备形成泄放途经；相同的对N点的雷击能量也有图4(B) 所示的四个可能的泄放途经。对图4所示的泄放途经根据不同的使用情况有 以下几种可能
一、当避雷接地线电阻为很小时,雷击为不严重的不平衡雷击，即雷击地 电位UE较低，并有Ua，n 〉Ue， A、 N点的主要泄放途经如图5简示。输出 雷击过电压UAN其值如图6所示，其中UAN=UA—UN=UBW—UBU。我们知道地电位UE-IR- (I2A+I2N)R,即雷电位和避雷器的泄放电流和
地线电阻有关，会有两种可能情况 一是当接地电阻R较大时，地电位UE 较高，，会发生ue〉un或ue〉ua的情况，当有Ua〉Ue, Ue〉Un吋，A、 N点
的雷电位主要的泄放途径如图7所示，此时浪涌保护器的输出残压Uan的信 如图8所示，其中LUn-Ua+Un-U肌4+Ubu;同理，二是当有UN>UE，UE〉UA
时，也有输出残压UAfU^+UBU的特'li。
二、当遇严重的不平衡雷击的情况时，有I2A或I2N其单个对地泄放电流 很大，,使接地电阻很小，也会发生UE〉UN或UE〉UA的情况，此时输出残 压UAfUA+Uw，同理输出残压U卵和Uoj也有相同的可能。
由此可见，此二端口四模块浪涌保护器，其输出残压不仅和使用环境有 关，也即和防雷接地线的接地电阻的大小有关，和电网系统本身的线路电阻 及配电变电所的接地线有关，也即和浪涌保护器的安装位置有关，而且还和 雷击的性质，即不平衡雷击的情况有关。
在此我们根据电气设备的安全特性，对上述三种情况的保护可靠性作进 一步的分析。任何电气设备，在产品设计中都有一个安全工作范围，这个安 全工作范围的工作参数有工作电压、温度、湿度等，而最主要的是产品的工 作电压范围，在规定的工作电压范围内，产品的任何一个组件都能经得住考 验正常工作，当工作电压超过这个范围时，电路的组件就可能过载而损坏。 因此，对任何一种电气设备而言，有这样一个电源安全特性
1、 当过压时间小于毫秒时，小手1500伏的过压不会损坏电气设备；
2、 当过压时间大于毫秒时，大于280伏的过压都有可能使电气设备损坏。
当防雷接地线为标准的接地线，为非严重的不平衡雷击,'根据直接雷击 浪涌脉冲和感应雷击浪涌脉冲的特性和二端口氧化锌避雷组件的残压特性，
可得到如图9所示的直接雷击和感应雷击残压。根据氧化锌的特性和低压电网供电线路雷击的不同情况(平衡雷击和不平衡雷击)和BL4、 BL1的差异
性，不难看出UAN其幅值理想平衡雷击情况下，UAN=0;理想的非严重的不
平衡雷击情况下，当PA 〉 PN ， UA=UBL4 < UMAX ， Un=Ubu 〉 U0 ， 或Pn〉Pa， Un=Ubli<Umax， UfUBL4〉U()时，o<Uan<(UBL4-Ubl1)<800V。
对照电气设备的安全特性，我们可以看出对感应雷击，由子U^残压
^持续时间T〈lms，而且幅度控制在800V以内，也就是说输出残压UAN不 会对电气设备造成损坏；对直接雷击，由于UAN残压的持续时间T^lms，而 且幅度不能保证小于280伏，因此输出残压UAN有可能使电气设备损坏；当 地线电阻过大时或逾严重的不平衡雷击时，输出残压UAT^1500V。
对照电气设备的安全特性，输出残压不能保证被保护设备的安全，即浪 涌保护器失效。另外，从雷击损坏的另一个可能因素雷电位来考虑，雷电位 UA (N) =UA(N)+UE (UA、 UN为氧化锌元件的残压特性，UE为地线压降)直接作 用在电气设备上，有可能使电气设备造成打火放电和击穿损坏的故障，从而
使电气设备损坏。同理，对雷电位UB和Uc也有相同的情况。
为此，必须采取等电位联接，通过等电位联接虽然可保证电气设备的安 全，但却会造成设备地电位的提高，这就有可能在某些人机接触的场合中带 来人身安全的隐害，为保证人身安全必须在良好等电位连接的基础上埋设标 准的接地线。
由此可见,现在国家标准中推荐的和厂家生产的接地型二端口四模块浪涌 保护器，其保护的仅是雷电位的安全，在雷'电压上不能起可靠的保护。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述防雷措施的不足而设计的一种输出残压不 随接地电阻的大小、安装位置、雷击的性质(平衡和不平衡雷击)变化的， 可简单接地的浪涌保护器，具有使用方便，本身安全性高，安装成本低等优本实用新型的目的是通过以下技术方案来完成的 一种380V可简单接地 的二端口七模块电源浪涌保护器，其电路中氧化锌元件BL,跨接在地线PE与 零线N之间，氧化锌元件BL2跨接在地线PE与相线C之间，氧化锌元件BL3 跨接在地线PE与相线B之间,氧化锌元件BL4跨接在地线PE与相线A之间， 氧化锌先件BLs跨接在零线N与相线C之间，氧化锌元件BL6跨接在零线N 与相线B之间，氧化锌元件BL7跨接在零线N与相线A之间。
采用上述结构设计的可简单接地的电源浪涌保护器在雷电位和雷电压上 起双重的保护作用，雷击浪涌脉冲通过BL,、 BL2、 BL3、 BL4的嵌位抑制作用， 把雷电位嵌定在电气设备安全承受范围内，通过BLs、 BL6、 BL7抑制作用把 过高的雷电压限制在电气设备安全承受范围内，在采用等电位连接的基础上， 由于有电网本身系统良好的避雷接地线组成的泄放途径，使得电网上产生的 雷击脉冲通过这一途径并以热能的形式削耗在这一泄放途径上，因此避雷器 在不考虑人生安全的使用场合，可以采用简单接地，降低防雷工程的接地成本。


图1是现有技术中典型的二端口四模块浪涌保护器电路原理示意图2是现有技术中二端口四模块浪涌保护器应用的电路原理示意图3是现有技术中二端口四模块浪涌保护器的等效分解分析图4 (A)是雷击脉冲能量在保护器A端的可能泄放途径示意图4 (B)是雷击脉冲能量在保护器B端的对能泄放途径示意图5是接地电阻很小时遇非严重的不平衡雷击情况下的泄放示意图6是接地电阻很小时遇非严重的不平衡雷击情况下的雷i残压分析图7是接地电阻较大时泄放示意图8是接地电阻较大时雷击残压分析图；图9是直接雷击和感应雷击残压分析图； 图IO是本实用新型的一种电路原理示意图。
具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图10，对本实用新型的技术方案作进一步具
体的说明。
实施例1:参看图10，本实用新型可简单接地电源浪涌保护器电路由氧
化锌元件BL卜BL2、 BL3、 BL4、 BL5、 BL6、 BI^构成，其中氧化锌元件BL4 跨接在地线PE与零线N之间，氧化锌元件BL2跨接在地线PE与相线C之间， 氧化锌元件BL3跨接在地线PE与相线B之间，氧化锌元件BL4跨接在地线 PE与相线A之间，氧化锌元件BLs跨接在零线N与相线C之间，氧化锌元 件BL6跨接在零线N与相线B之间，氧化锌元件BL7跨接在零线N与相线A 之间。如果选定BL,、 BL2、 BL3、 BL4、 BL5、 BL6、 BL7的工作电压为800V/1MA 的氧化锌元件，则经过BL1、BL2、BL3、BL4压制嵌位的雷电位可控制在1500V 以内，雷电压幅度经BLs、 BL6、 BL7压制可控制在1500V以内，以上雷电位 在电气设备的安全承受范围内。在感应雷击情况下，雷电压和雷电位都在电 器设备的安全承受范围内。另外，由于有电网系统本身良好的泄放图径，使 电网上产生的雷击浪涌脉冲的能量可全部通过这一泄放途径以热能的形式消 耗掉，从而可以保证避雷器简单接地前提下雷击能量的泄放和电器设备的安 全。本实用新型结构简单，使用方便，安全可靠性高，安装成本低，是一种 采用380V供电的电器设备的使用的浪涌保护器。 '
最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然， 本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依裙本实用新型的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属 于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种380V可简单接地的二端口七模块电源浪涌保护器，其特征在于所述保护器的电路中，氧化锌元件BL1跨接在地线PE与零线N之间，氧化锌元件BL2跨接在地线PE与相线C之间，氧化锌元件BL3跨接在地线PE与相线B之间，氧化锌元件BL4跨接在地线PE与相线A之间，氧化锌元件BL5跨接在零线N与相线C之间，氧化锌元件BL6跨接在零线N与相线B之间，氧化锌元件BL7跨接在零线N与相线A之间。
专利摘要本实用新型公开了一种380V电源系统使用的可简单接地的二端口七模块电源浪涌保护器，其电路中氧化锌元件BL₁跨接在地线PE与零线N之间，氧化锌元件BL₂跨接在地线PE与相线C之间，氧化锌元件BL₃跨接在地线PE与相线B之间，氧化锌元件BL₄跨接在地线PE与相线A之间，氧化锌元件BL₅跨接在零线N与相线C之间，氧化锌元件BL₆跨接在零线N与相线B之间，氧化锌元件BL₇跨接在零线N与相线A之间。BL₁、BL₂、BL₃、BL₄把雷电位嵌定在电气设备安全承受范围内，BL₅、BL₆、BL₇把过高的雷电压限制在电气设备安全承受范围内，电网本身避雷接地线组成泄放途径，因此可以采用简单接地，降低接地成本。
文档编号H02H9/06GK201230209SQ20082012020
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者林 叶 申请人:林 叶