一种过电压保护装置的制作方法

本公开的各种实施例涉及过电压保护装置。

背景技术：

当前市场上的大量过电压保护装置仅仅具有瞬态电压保护功能，而不具备工频过电压保护功能。因此，为了在实现瞬态电压保护功能的同时也能够实现工频过电压保护功能，往往需要提供一个单独的附加模块。然而，这一附加模块不可避免地增加了过电压保护装置的整体尺寸，因此会占用配电箱的空间并耗费更多的成本。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种过电压保护装置，包括：基体；瞬态过电压保护模块，用于箝制瞬态过电压，瞬态过电压保护模块包括气体放电管和压敏电阻，气体放电管设置在基体内，压敏电阻设置在基体上；以及工频过电压保护模块，被构造为响应于检测到工频过电压而对与工频过电压保护模块连接的断路器执行分闸操作，工频过电压保护模块可移除地固定到基体上并与压敏电阻电耦合。

根据本公开的实施例的过电压保护装置集成了瞬态电压保护功能以及工频过电压保护功能两者。此外，通过将气体放电管移至基体内，使得节省出了用于容纳工频过电压保护模块的空间。以此方式，与现有的同时具备了瞬态电压保护功能与工频过电压保护功能的电压保护装置相比，根据本公开实施例的电压保护装置具有减小的体积，从而降低了配电箱的空间占用以及所需的成本。

在某些实施例中，工频过电压保护模块还被构造为响应于检测到工频过电压，断开与压敏电阻的电耦合。这种构造方式是有利的，因为在保护了主电路的同时也保护了瞬态过电压保护模块免受工频过电压的影响，进而延长了瞬态过电压保护模块的使用寿命。

在某些实施例中，基体包括：底座；以及壳体，安装到底座，并与底座一同限定内部空间以容纳气体放电管。

在某些实施例中，底座上设置有下连接器，用于电连接到工频供电线路；并且壳体上设置有开口，以供下连接器从开口伸出。

在某些实施例中，工频过电压保护模块包括：上连接器，被配置为与下连接器连接，以向工频过电压保护模块供电；检测电路装置，被配置为检测工频过电压；脱扣机构，与检测电路装置耦合，以响应于检测到的工频过电压而执行对断路器的分闸操作。

在某些实施例中，脱扣机构包括：电磁线圈，包括可伸缩的动芯，动芯被配置为在正常状态下伸出，并且响应于检测到的工频过电压而缩回；以及旋转脱离杆，其一端耦合到动芯，其另一端上设置有用以联接到断路器的针轴，并且旋转脱离杆通过旋转轴可旋转地固定到工频过电压保护模块的内壁上以跟随动芯的伸缩而转动。该旋转脱离杆通过针轴而直接机械地连接在电磁线圈与断路器之间，从而提高了断路器操作的快速性以及可靠性。

在某些实施例中，工频过电压保护模块还包括指示/复位按钮，指示/复位按钮被构造为：响应于检测到的工频过电压而自动弹出，以指示工频过电压故障；以及响应于指示/复位按钮被手动按下而使工频过电压保护模块复位。该指示/复位按钮兼具指示和复位的功能，使得工频过电压保护模块的设计被进一步优化，并使得过压保护装置的尺寸可以更加紧凑。

在某些实施例中，在工频过电压保护模块复位之后，断路器才能够被合闸。

在某些实施例中，指示/复位按钮具有位于工频过电压保护模块内的延伸部，延伸部上设置有通孔；并且旋转脱离杆具有销状部，销状部被构造为：能够在指示/复位按钮被按下的情况下随着动芯的伸出而穿过通孔，并且随着动芯的缩回而从通孔中脱离。销状部连同通孔一起可以有效并稳固地将指示/复位按钮保持在稳定状态，而不会由于例如受到人员的无意碰触而导致指示/复位按钮意外弹出或被按下。

本公开的第二方面提供了一种过电压保护系统，包括断路器以及联接到断路器的根据本公开的第一方面的过电压保护装置。

应当理解，实用新型内容部分并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，亦非旨在用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过对附图中的示例实施例的描述，本公开的特征和优点将易于理解，在附图中：

图1示出根据本公开实施例的电压保护装置的立体示意图；

图2示出了根据本公开实施例的电压保护装置的电路图；

图3示出了根据本公开实施例的电压保护装置的基体的立体分解图；

图4和图5示出了根据本公开实施例的电压保护装置的工频过电压保护模块的内部侧视图；以及

图6示出了根据本公开实施例的电压保护装置的检测电路装置的示意性框图。

在所有附图中，相同或相似参考数字表示相同或相似元素。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。

如本文中，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。

图1示出根据本公开实施例的电压保护装置100的立体示意图。如图1所示，电压保护装置100总体上包括基体1、瞬态过电压保护模块2(将在图2中详细示出)以及工频过电压保护模块3。瞬态过电压保护模块2用于箝制瞬态过电压并进一步包括气体放电管201(将在图3中详细示出)和压敏电阻202。气体放电管201设置在基体1内，而压敏电阻202设置在基体1上。工频过电压保护模块3被构造为响应于检测到工频过电压而对与工频过电压保护模块3连接的断路器4执行分闸操作。工频过电压保护模块3能够可移除地固定到基体1上并与压敏电阻202电耦合。

根据本公开的实施例的过电压保护装置100集成了瞬态电压保护功能以及工频过电压保护功能两者。此外，通过将气体放电管201移至基体1内，使得节省出了用于容纳工频过电压保护模块3的空间。以此方式，与现有的同时具备了瞬态电压保护功能与工频过电压保护功能的电压保护装置相比，根据本公开实施例的电压保护装置100具有缩小的体积或者与现有的仅具有瞬态电压保护功能的电压保护装置的尺寸相一致，从而降低了配电箱的空间占用以及所需的成本。此外，由于工频过电压保护模块3能够可移除地固定到基体1上，因此实现了该电压保护装置100的模块化设计。

图2示出了根据本公开实施例的电压保护装置100的电路图200。如图2所示，电压保护装置100(由虚线框指示)包含了瞬态过电压保护模块2和工频过电压保护模块3两者。工频过电压保护模块3通过工频供电线路L、N而被提供功率并且工频过电压保护模块3电联接至压敏电阻202的两端，其中L指示火线(对于三相系统L可以包括L1、L2、L3三根火线)、N指示零线并且PE指示接地线。

在某些实施例中，工频过电压保护模块3还被构造为响应于检测到工频过电压而在对与其连接的断路器4执行分闸操作同时，还断开与压敏电阻202的电耦合。这种构造方式是有利的，这是因为，以此方式，在保护了主电路的同时，也保护了瞬态过电压保护模块2免受工频过电压的影响，进而延长了瞬态过电压保护模块的使用寿命。例如，压敏电阻202可能能够承受高于工频过电压的电压，但即便如此，当工频过电压长期加载在压敏电阻202两端时，也会降低压敏电阻202的使用寿命，并进而降低整个瞬态过电压保护模块2的使用寿命，甚至在压敏电阻202承受工频过电压达到一定时间后还会有失效燃烧的风险。因此，在检测到工频过电压的情况下能够同时断开瞬态过电压保护模块2以及连接到频供电线路L、N下游的用电设备是十分有利的。

图3示出了根据本公开实施例的电压保护装置100的基体1的立体分解图。如图3所示，基体1总体上包括底座101和壳体102。壳体102安装到底座101上，并与底座101一同限定内部空间以容纳气体放电管201。需要指出，图3中所示的气体放电管201的位置及定向仅为示例性的，本公开并不意图限定气体放电管201的安装位置和定向，能够实现上述对气体放电管201容置从而节约整个电压保护装置100体积的任意安装位置和定向均应落入本公开的保护范围内。

如图3所示，底座101上设置有下连接器103，其用于电连接到如图2所示的工频供电线路L、N，并且壳体102上设置有与下连接器103对应的开口104，以供下连接器103在壳体102安装到底座101上时从开口104中伸出。

图4示出了根据本公开实施例的电压保护装置100的工频过电压保护模块3的内部侧视图。如图4所示，工频过电压保护模块3包括上连接器301、检测电路装置302、以及脱扣机构303。上连接器301被配置为与图3中所示的下连接器103连接，以将功率提供至工频过电压保护模块3。检测电路装置302被配置为检测工频过电压的发生。脱扣机构303与检测电路装置302耦合，以响应于由检测电路装置302检测到的工频过电压而执行对断路器4的分闸操作。

图6进一步示出了根据本公开实施例的电压保护装置100的检测电路装置302的示意性框图。如图6所示，检测电路装置302可以包括整流装置602，其可以被配置为全桥整流电路，该整流装置602经由电阻器601耦合到供电线路L并将交流电(AC)转换为直流电(DC)。如图6所示的实施例，检测电路装置302还包括降压装置603，其耦合到整流装置602的DC输出，并被配置为对经整流的较大的DC输出电压进行降压操作以对过电压检测电路604提供适当的功率。过电压检测电路604被配置为通过由检测装置606检测到的工频过电压而对与其相连的电子开关器件605输出控制信号(例如，二进制1或0)，电子开关器件605则根据该控制信号控制脱扣机构303的动作，进而控制与脱扣机构303相连的断路器4的操作。电子开关器件605可以包括晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅等各种电子开关器件。过电压检测电路604可以被配置为专用集成电路(ASIC)，检测装置606可以被配置为如图6中所示的由电阻器607和608构成的电阻网络。如图6所示的检测装置606仅由若干电阻器(也即，电阻网络)组成而不含有任何其他非线性元件，因此使得该电路装置整体上成本较低并且电路结构易于设计。此外，电阻元件相对于其他诸如电容器的非线性元件具有更高的可靠性。

返回图4，脱扣机构303包括电磁线圈(Bobbin)304以及旋转脱离杆307。电磁线圈304包括可伸缩的动芯305，动芯305被配置为在正常状态(也即，非工频过电压状态)下伸出，并且响应于检测到的工频过电压而缩回。旋转脱离杆307的一端(由A指示)耦合到动芯305的端部(例如，通过设置在旋转脱离杆307的一端A上的长孔与动芯305的端部灵活地接合)，并且其另一端(由B指示)上设置有用以联接到断路器4的针轴311，如图4所示的针轴311被定向为垂直于纸面的方向。旋转脱离杆307通过位于C点的旋转轴310可旋转地固定到工频过电压保护模块3的内壁上(内壁的延展方向与检测电路装置302所处平面基本平行)以跟随动芯305的伸缩而转动。虽然如图4所示的旋转脱离杆307为类似字母“L”的形状，但本领域技术人员可以根据需要选择或设计其他任何形状的旋转脱离杆307以实现电磁线圈304与断路器4之间的机械连接。

如图4所示，工频过电压保护模块3还包括指示/复位按钮308，指示/复位按钮308被构造为响应于检测到的工频过电压而自动弹出，以指示断路器4的分闸。可选地或附加地，在指示/复位按钮308弹出的同时在其周边可以露出例如红色标识或记号以示警告。指示/复位按钮308还被构造为响应于指示/复位按钮308被手动按下而使工频过电压保护模块3复位，以等待下次动作。该指示/复位按钮兼具指示和复位的功能，使得工频过电压保护模块的设计被进一步优化。

在某些实施例中，在工频过电压保护模块3复位之后，也即，指示/复位按钮308被手动按下之后，断路器4才能够被合闸，否则断路器4无法被合闸。这是由工频过电压保护模块3的内部机械结构所限定的。现通过图4和图5来对工频过电压保护模块3的内部结构进行进一步说明。

如图5所示，指示/复位按钮308具有位于工频过电压保护模块3内的延伸部306，延伸部306上设置有通孔312。旋转脱离杆307具有销状部309，销状部309被构造为能够在指示/复位按钮308被按下的情况下随着动芯305的伸出而恰好穿过通孔312(如图4所示)，以及随着动芯305的缩回而从通孔312中脱离(如图5所示)。

从图4中可以看出，在没有检测到工频过电压的情况下(也即，正常情况下)，销状部309连同延伸部306中的通孔312一起可以有效并稳固地将指示/复位按钮308保持在按下状态，而不会由于例如受到外界的干扰(诸如，人员的无意碰触)而导致指示/复位按钮308意外弹出。从图5中可以看出，在检测到工频过电压的情况下，随着动芯305的缩回，销状部309从通孔312中脱离以解除如图4中所示的对指示/复位按钮308的按下状态的保持，由此，指示/复位按钮308可以自动弹出。在这种情况下，如果不将指示/复位按钮308按下以与销状部309对准来提供使得销状部309运动的路径，断路器4是无法被合闸的，这是因为销状部309运动的路径将被延伸部306的通孔312之外的区域阻挡。

如上所述的过电压保护装置100还可以与断路器4方便地连接以形成过电压保护系统。例如，过电压保护装置100的侧面可以具有卡勾，以用于实现与断路器4的固定，由此实现了上述电压保护装置100与断路器4的直接拼接，而无需其他附件。

总体而言，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。例如，本公开并不旨在对上述气体放电管201的安装位置和定向，或者旋转脱离杆307的形状、以及尺寸做出任何限定，也不对各个部件的各种可能的组合或集成做出任何限定。虽然本公开以具体结构特征来描述，但是可以理解，在所附权利要求书中限定的技术方案的范围并不必然限于上述具体特征。换言之，以上描述的仅仅是本公开的可选实施例。对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以存在各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等效替换、改进等，均包含在本公开的保护范围之内。