专利名称：一种防雷保护及报警结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种智能化防雷保护结构，尤其涉及了一种防雷保护及报警结构。
背景技术：
现有的防雷技术或防雷器采用并联式安装在线对地之间，当线路有雷击浪涌入侵时，并联型防雷器对地泄放雷电流，但是防雷效果会受到接地电阻、连接线缆长度要求、需要设置多级防雷保护及防雷器之间存在配合隐患等问题，防雷效果受到多方面因素的限制。传统的防雷技术与防雷器存在以下缺陷与不足I、防雷器前级串联空气开关难和防雷器及主回路空气开关配合。由于供电系统和防雷系统有两个行业分工完成，就造成了系统参数之间的不匹配和不 兼容性的问题。按照现在的规范要求防雷器前级应串联空气开关，防止防雷器故障短路引起主回路跳闸，造成负载断电，前提是防雷器空气开关必须小于主回路的空气开关的电流值。但是若要满足防雷器的最大放电电流值，防雷器空气开关的电流值应该需要很大，这样就造成了防雷器空气开关大于了主回路空气开关的电流值，若防雷器出现故障短路则造成主回路电源负载断电，影响设备运行。因此，防雷器、防雷器空气开关、电源线路主回路空气开关三者存在相互不兼容、不匹配、不协调。若防雷空气开关电流值大了，当防雷器故障短路时不跳，主回路却跳闸了，造成设备永久断电，影响运行；若防雷空气开关电流值选小了，则无法满足防雷器放电电流的匹配，造成防雷放电时，防雷空气开关跳闸，失去防雷功能，若雷电再次入侵电源系统时，就造成设备损坏。2、防雷技术采用并联式多级旁路分流防护，要求防雷器级间间隔距离远，且残压高、效果差。现有的防雷技术采用多级并联式分流方法，即在电源线路中线与地之间多级并联安装防雷器或防雷箱(同样在各防雷器前级也需要串联防雷器后备空气开关)，按照标准为三级防雷，每级之间的电缆安装距离为10米以上，保证防雷器依次动作，逐级泄放，若应用在移动基站机房、通/[目机房等独立的小面积机房时(此类机房总面积在10-20平方之间)，故很难实现每级10米以上电缆安装距离。而且该防雷技术的目的是为了保障防雷器的自身安全，雷电流入侵越大，残压越高、防雷效果越差。3、防雷设备的实际参数打标准参数的“擦边球”，标准参数掩盖实际参数，只标注标称放电电流时的残压，最大放电电流时间的残压没有标注，造成当雷击电流到最大放电电流时，防雷设备的残压依然很高，就算防雷设备动作了，设备仍然损坏，找不到损坏愿意。按照防雷的基本原则即要泄放雷电流，又要降低残压且越低越好。按照目前标准防雷器的残压是在标称放电电流时进行检测的，而最大放电电流是标称放电电流的2 2. 5倍，例如标称放电电流为50KA，那么最大放电电流至少为100KA，而残压则是在50KA放电电流时测出的残压，而对100KA时的残压就没有标注或者检测，掩盖了最大残压的数据，因为在测试最大放电电流时的残压应该为标称放电电流的2倍，而这时的残压往往高出设备的最大耐压值，造成设备损坏。4、防雷器无故障报警或远程告警等状态监控功能，使防雷设备变成“黑瞎子”，不知道防雷器是否损坏和雷击情况，不能及时进行维修和更换。防雷器是“黑瞎子”，无主动告警或故障提醒功能。目前防雷器的工作状态多为本地指示，需要维护人员在现场进行目测、检测，才能发现问题。但是在雷电频繁的偏远山区或无人值守的移动基站、机房，防雷器无疑成了“黑瞎子”，无异常告警或者故障报警信息传输到控制中心，而控制中心也根本不知道每个基站、机房的防雷设备运行情况，以及重要雷电入侵信息(例如防雷器有没有失效？防雷器后备空气开关在遭受第一波雷击时跳闸没有？遭受了多少次雷击？什么时候遭受了雷击？遭受了多大的雷击？等等)。为了了解防雷设备运行情况，必须通过定期或不定期的人为方式巡检，最低要求是打一次雷巡检一次，大多基站、机房离控制中心近者十多公里远者几十公里远，高山站海拔低者几十米，高者几百米上千米，维护难度和巡查工作效率可想而知。造成了故障难发现、难控制、难维护的局面，维护成本居高不下且防护效果差的结果
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种防雷保护及
报警结构。为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案一种防雷保护及报警结构，包括有电源线路连接的雷电流频率阻抗控制单元、防雷保护单元和雷电监控报警单元，所述的雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路中，所述的防雷保护单元并联在电源线路中，所述的雷电监控报警单元与防雷保护单元电性连接。所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有第一雷电流频率阻抗控制单元，第二雷电流频率阻抗控制单元，所述的第一雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的L线中，所述的第二雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的N线中。所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，所述的带阻滤波器串联在电源线路中，所述的安规电容并联在电源线路中。所述的安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容CX和共模保护安规电容。所述的防雷保护单元进一步包括有一级防雷保护单元和二级防雷保护单元，所述的一级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元的输入端，所述的二级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元的输出端。所述的防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU，。第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。所述的雷电监控报警单元进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器和远程告警干接点。所述的雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器电性连接。本发明通过在电源线路中连接由串联式分压、分流防雷功能的雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)、电子式过流、过压、过热防雷保护单元(TSPD)和雷电监控报警单元。雷电主要能量集中在中低频范围，在几KHZ 几百KHZ之间，以此只要在这个频率范围内调整其回路阻抗，就能为设备形成串联式分流、分压，保护设备，该方法对接地电阻、连接线缆长度、残压值无关，再配合无空开装置的并联型Tsro进行并联式旁路分流、转移、降幅、稳压、满足能量守恒原则，提升防护效果。本发明提供的防雷保护及报警结构具有以下特点I、实现了与被保护设备形成串联式分压、分流的保护模式。雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)串联在电源线路中，当有雷电入侵时与设备形成串联分压、分流保护及实现一、二级防雷保护单元协调，实现高放电流、低残压。而且省去防雷器级间需要10米以上的安装距离要求。雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)在线间、线地间(L-N、L-PE、N-PE)并联有安规电容，并与带阻滤波器形成LC滤波电路，L-N线间电容CX用于抑制电源线路的差模干扰，L-PE、N-PE线间的CY电容用于抑制电源线路的共模干扰，可消除电路中的杂波干扰，净化电网质量。
2、解决了防雷空开和防雷器、主回路空开的配合隐患。防雷保护单元(TSPD)由一、二级防雷保护单元(其中一级Tsro为ιοοκΑ，二级Tsro为4oka)组成，一、二级防雷保护单元(TSPD)分别并联在雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)的输入端和输出端并将每个TSPD的常闭遥信开关串联后，给出常闭信号，当防雷模组中任意一个Tsro损坏或发热、起火前，将回路中的常闭信号变为常开信号并传输到防雷监控报警单元。防雷保护单元Tsro对雷电流进行对地旁路分流和线间限位，由于Tsro芯片内置具有过流、过压、过热的保险丝，防雷保护单元前级无需串联防雷器空气开关或熔丝。TSro与ALFB组合后就可实现对雷电的串联分流、分压和并联旁路分流、限位、降幅。3、雷电监控报警单元由TSro状态监控联动报警电路及雷电监测记录仪驱动控制电路组成，具有本地电源指示、防雷指示、防雷失效指示、防雷恶化蜂鸣报警及远程干接点告警、断电干接点告警、雷电监测记录仪可对雷击次数、雷电发生时间、雷电入侵电流值进行储存记录，可将防雷箱的工作状态、雷击情况由RS-485控制总线或干接点通过机房动力环境监控系统传送至几十公里外的控制中心，可进行查阅、拷贝、监控或报警，实现智能化监控、报警、防护。4、串联在电源回路当中，当有雷电入侵时在雷电频率作用下，雷电流频率阻抗控制单元会随雷电的频率上升，而阻抗同步上升，形成一个大功率的电阻器，根据欧姆定律I=υ/R的推导式R = U/I或U = IR，在雷电频谱作用下雷电频率阻抗控制单元的阻抗与设备负载的内阻形成串联式分压、分流，保护设备，该保护模式与设备接地电阻(防雷器接地电阻)要求、连接线缆长度、残压值无关。5、配有串联型分压、分流防雷功能的雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)，在雷电频率作用呈高阻抗状态，对并联型的一、二级Tsro防雷保护单元进行能量匹配，满足一级先动作、二级后动作(一级过流保护、二级过压保护)，解决了防雷器之间需要 ο米以上的电缆布线距离要求。且在雷电频率阻抗的作用下，防雷残压变化非常小，有效地保护了设备。
图I为本发明的结构图。图2为雷电流频率阻抗控制单元的结构图。
图3为防雷保护单元的结构图。图中，I.雷电流频率阻抗控制单元、2.防雷保护单元、3.雷电监控报警单元、4.远程告警干接点、5.蜂鸣器、6.互感器。
具体实施例方式请参阅图1，如图所示，一种防雷保护及报警结构，包括有电源线路连接的雷电流频率阻抗控制单元I、防雷保护单元2和雷电监控报警单元3，雷电流频率阻抗控制单元I串联在电源线路中，防雷保护单元2并联在电源线路中，雷电监控报警单元3与防雷保护单元2电性连接。雷电流频率阻抗控制单元I进一步包括有第一雷电流频率阻抗控制单元和第二雷电流频率阻抗控制单元，其中第一雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的L线中，第二雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的N线中。防雷保护单元2进一步包括有一级防雷保护单元(即一级TSPD)和二级防雷保护单元(即二级TSPD)，一级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元I的输入端，二级防雷保护单元并联在雷电流频率阻 抗控制单元I的输出端。雷电监控报警单元进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器5和远程告警干接点4。雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器6电性连接。雷电监控报警单元分别与一级Tsro和二级Tsro连接。蜂鸣器连接雷电监控报警单元，雷电监控报警单元上的远程告警干接点用于连接远程干接点告警、断电干接点告警等。请参阅图2，如图所示，雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，带阻滤波器串联在电源线路中，安规电容并联在电源线路中。带阻滤波器进一步包括有第一带阻滤波器HRl和第二带阻滤波器HR2，第一带阻滤波器HRl串联在电源线路L上，第二带阻滤波器HR2串联在电源线路N上。安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容CX和共模保护安规电容。差模保护安规电容CX并联在电源线路L与电源线路N之间。共模保护安规电容进一步包括有第一共模保护安规电容CYl和第二共模保护安规电容CY2，第一共模保护安规电容CYl并联在电源线路L与电源线路PE之间，第二共模保护安规电容CY2并联在电源线路N与电源线路PE之间。请参阅图3，如图所示，防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU’。第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。工作原理防雷原理当防雷保护及报警结构(简称防雷箱)的输入端有电流入侵时，串联在电源回路中的雷电流频率阻抗控制单元(ALFB)在频率作用下呈高阻抗状态，此时并联在ALFB前级的一级防雷保护单元(一级TSPD)在过雷电过压的作用下瞬间导通，由于ALFB和一级TSH)为同时启动，ALFB在雷电频率作用下为高阻抗特性，一级TSPD在雷电过压作用下为低阻抗特性(接近短路状态)，根据电流特性(电流走低阻抗回路)，一级Tsro将雷电流进行对地分流、转移、限位、降幅。由于雷电入侵时ALFB的阻抗比接地系统的电阻大很多，所以采用该技术，可对机房的接地电阻放宽至100欧姆。此时部分工频残压(一级TSro残压)经ALFB分流、分压后再次进入二级防雷保护单元(二级TSPD)，再次对其残压(过压)进行对地分流、转移、限位、降幅，由于ALFB的频率阻抗特性关系，输出端的残压随输入端的雷电流增大，其变化非常小(20KA-100KA，残压变化在几百伏内)，将雷电流过压控制在非常低的范围内。雷电监测记录原理在防雷保护单元(TSPD)对地放电同时，TSPD内置的高精度互感器对地线上的雷电流进行采集、取样传送到雷电监控报警单元的雷电监测记录仪，对采集信号进行运算、储存、显示、查看、传输，雷电监测记录仪可对雷击次数、雷电发生时间、雷电入侵电流值进行储存记录，可将防雷箱的工作状态、雷击情况由RS-485控制总线或干接点通过机房动力环境监控系统传送至几十公里外的控制中心，可进行查阅、拷贝、监控或报警，实现智能化监控、报警、防护。雷电监控报警原理当TSro故障时，首选切断TSro的常闭信号回路，即切断了监控报警电路的继电器的电源回路，此时绿色LED防雷指示灯熄灭，继电器断电后，两组常开、常闭脚切换，一组改变防雷箱的远程告警干接点(常开变常闭、常闭变常开)，一组常闭脚边为常开，切断联动继电器的电源回路，使联动继电器的两组常闭、常开脚切换，使防雷箱发出蜂鸣报警声音和失效红色LED灯亮起，表示防雷失效。当ALFB断路时，即切断了报警单元内继电器的供电，改变防雷箱的远程告警干接点(常开变常闭、常闭变常开)，电源指示灯熄灭，负载断电。·
权利要求
1.一种防雷保护及报警结构，包括有电源线路连接的雷电流频率阻抗控制单元、防雷保护单元和雷电监控报警单元，其特征在于所述的雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路中，所述的防雷保护单元并联在电源线路中，所述的雷电监控报警单元与防雷保护单元电性连接。
2.如权利要求I所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有第一雷电流频率阻抗控制单元，第二雷电流频率阻抗控制单元，所述的第一雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的L线中，所述的第二雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路的N线中。
3.如权利要求I所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的雷电流频率阻抗控制单元进一步包括有带阻滤波器和安规电容，所述的带阻滤波器串联在电源线路中，所述的安规电容并联在电源线路中。
4.如权利要求3所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的安规电容进一步包括有并联在电源线路上的差模保护安规电容CX和共模保护安规电容。
5.如权利要求I所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的防雷保护单元进一步包括有一级防雷保护单元和二级防雷保护单元，所述的一级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元的输入端，所述的二级防雷保护单元并联在雷电流频率阻抗控制单元的输出端。
6.如权利要求5所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的防雷保护单元进一步包括有第一温度保险丝FU、与第一温度保险丝FU串联的压敏电阻器MOV、以及设置于压敏电阻器MOV旁侧的用于热监测的第二温度保险丝FU’。
7.如权利要求6所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的第二温度保险丝FU’的温度系数小于第一温度保险丝FU的温度系数。
8.如权利要求I所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的雷电监控报警单元进一步包括有雷电监测记录仪、雷电监控报警单元、蜂鸣器和远程告警干接点。
9.如权利要求8所述的防雷保护及报警结构，其特征在于所述的雷电监测记录仪与防雷保护单元上的互感器电性连接。
全文摘要
本发明公开了一种防雷保护及报警结构，包括有电源线路连接的雷电流频率阻抗控制单元、防雷保护单元和雷电监控报警单元，雷电流频率阻抗控制单元串联在电源线路中，防雷保护单元并联在电源线路中，雷电监控报警单元与防雷保护单元电性连接。本发明通过在电源线路中连接雷电流频率阻抗控制单元、防雷保护单元和雷电监控报警单元。雷电主要能量集中在中低频范围，在几KHZ～几百KHZ之间，以此只要在这个频率范围内调整其回路阻抗，就能为设备形成串联式分流、分压，保护设备，该方法对接地电阻、连接线缆长度、残压值无关，再配合无空开装置的并联型TSPD进行并联式旁路分流、转移、降幅、稳压、满足能量守恒原则，提升防护效果。
文档编号H02H9/04GK102916418SQ20121041292
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者曾中海, 彭文星, 吕善鹊, 陈彭春 申请人:深圳市雷博斯科技有限公司