一种一体化后备保护电源防雷器的制作方法

本实用新型涉及一体化后备保护电源防雷器，属于防雷设备技术领域。

背景技术：

电源防雷器是一种应用在电压小于1000伏的低压配电系统中限制瞬时过电压和泄放电涌电流的低压电器，又称为电涌保护器(SPD)，广泛应用于国民经济的各行各业的供配电的电源设备中。按不同设计需要跨接于工频电源相间或对地之间；并在电网中间的浪涌过电压发生时，泄放雷击浪涌电流，使电压保护水平限制于用电系统的绝缘耐压水平以下，改善电源供电质量，保护电器设备的安全运行。

由于电源防雷器尤其是由氧化锌(MOV)构成的限压型电涌保护器，易在电网严重暂态过电压TOV下或劣化中遭受浪涌冲击瞬间发生裂融、穿孔，使通过SPD的工频漏电流剧增，以至SPD持续工频过流及故障发热，据统计和试验论证：当SPD持续通过3安培工频电流仅需数秒钟，已足以引起SPD燃烧，严重时引发防雷器燃爆、短路跳闸，用电设备烧毁的二次事故。造成严重的经济损失。而电网的暂态过电压TOV发生和SPD的劣化进程是随机且不可预测，这样电源防雷器在低压配电系统中应用的运行中必然会有安全隐患，是必须杜绝的。

为了防止此类事故的发生，保障在实施防雷保护中低压配电系统的安全可靠运行。IEC 61643-12和IEC60364-5-534标准中推荐应用过电流保护脱离器，(如断路器和熔断器)，和SPD串联使用作为SPD的后备过流保护装置，在SPD发生短路故障时及时将其从配电系统中脱离出从而避免事故发生。在IEC 61643.12－2008《低压电涌保护器第12部分：低压配电系统的电涌保护器-选择与使用原则》中附录P《短路后备保护与电涌耐受》中给出了基于i2t计算的熔断器与SPD配合的建议，现在电源防雷器靶式后备保护新技术应用也补充解决了双重的发散的过电流保护指标的SPD后备保护配合难题，以应用靶式电流监测分流保护新技术实现了完善可靠的电源防雷器后备保护。该全方位保护功能的靶式过流保护的防雷器后备保护技术具有熔断器耐浪涌冲击能力差的弊端。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：解决了熔断器耐浪涌冲击能力差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一体化后备保护电源防雷器，其特征在于，其电路结构包括后备保护电源输入端，后备保护电源输入端分别连接电感矢量模块的一端和高短路整定值过流熔断器的一端，电感矢量模块的另一端连接低短路整定值过流熔断器的一端，低短路整定值过流熔断器的两端并联有具有容性过滤功能的高频电容器，低短路整定值过流熔断器的一侧设有与其同时作用的遥信开关，高短路整定值过流熔断器的另一端与放电型开关管的一端连接，低短路整定值过流熔断器的另一端与放电型开关管的另一端分别连接电涌保护器的一端，电涌保护器的另一端与接地端连接。

优选地，所述的低短路整定值过流熔断器为低整定安培级的熔断器；高短路整定值过流熔断器为高值整定安培级的雷电流熔断器。

优选地，所述的低短路整定值过流熔断器的另一端与电涌保护器的PI端连接；连接放电型开关管的一端与电涌保护器的PI端连接；电涌保护器的PII端与接地端连接。

优选地，所述的接地端连接电源N端或安全接地PE端。

优选地，所述的低短路整定值过流熔断器包括熔断丝管体，熔断丝管体的顶部设有导电顶帽，熔断丝管体的底部设有导电底帽，熔断丝管体内的中间位置固定有一个储能弹簧，储能弹簧上面设有可以上下移动的熔断指示跳杆，熔断指示跳杆设于熔断丝管体内，熔断指示跳杆的上部固定在导电顶帽上，熔断指示跳杆的底部与熔丝的一端连接，熔丝的另一端穿过储能弹簧与导电底帽连接。

优选地，所述的熔断丝管体内灌有灭弧石英砂，灭弧石英砂设于储能弹簧下方。

优选地，所述的高短路整定值过流熔断器包括套筒，套筒的两端分别设有上盖和下盖，上盖和下盖之间通过多股截面合金熔丝连接，套筒套设于多股截面合金熔丝的外侧。

优选地，所述的套筒内灌有灭弧石英砂。

一体化后备保护电源防雷器，其特征在于，其硬件结构包括后备保护电源输入端，后备保护电源输入端经第一铜排连接至放电型开关管，再经第二铜排与下方的高短路整定值过流熔断器连接，再通过第三铜排相连至电涌保护器上的PI端；后备保护电源输入端另一路经过连线与低短路整定值过流熔断器连接，然后与电感矢量模块连接，电感矢量模块与高频电容器并联，再通过第三铜排接入电涌保护器上的PI端；再由电涌保护器的PII端输出，经铜排连接至接地端；低短路整定值过流熔断器的一侧设有遥信开关，遥信开关连接遥信控制转换线路板，遥信控制转换线路板连接遥信输出端口。

本实用新型克服了熔断器耐浪涌冲击能力差的弊端，集成双重过流保护整定值且具有熔断指示的熔断器靶式后备保护技术模块，与防雷电涌保护器组合成具有完善后备保护的独立的防雷器件，实现一体化的SPD产品。

本实用新型不需外部再配备SPD后备保护装置，并有效地解决了双重的发散的电流保护指标的SPD后备保护配合难题，达到了IEC 61643-12、IEC6034-5-534以及GB-50057-94 2000版等的防雷电涌应用标准中，对电涌保护器(SPD)的基本功能及后备保护的要求；实现了具有达标、完善、安全后备保护脱离器功能的防电涌全功能的电源防雷电涌器新产品。

本实用新型保留常规防雷器应用的电气结构模式，由具有应用靶式参量控制技术的熔断器件组的防雷器底座与全C级系列MOV模块组合而成，方便插拔更改MOV模块，能合成从C10～C60各种规格等级的具有熔断器后备保护的一体化电涌保护器。

本实用新型结构紧凑、安装简便，可直接替换原无后备保护装置的各种型号SPD，而省略了外部的后备保护脱离器的配置，并可按需方便集成1P、3P、4P、3P+1P等C级电涌防雷保护器组。可成功在低压电力系统各种防雷场合中应用。

由于本实用新型的防雷器无外置后备保护脱离器，省略了大量的相间器件端口的电缆接线，不但节约了大量的安装空间和安装成本，同时简短便捷的连线使电气电阻大幅降低，以至在浪涌大电流冲击时的残压降至极低，有效地降低了电压保护水平，提高了供电系统的安全运行指数。

本实用新型内置MOV劣化失效报警和熔断器熔断报警双重遥信开关以及现场故障指示，具有故障远程监测遥信功能。

本实用新型的熔断器模块的可卸式结构，能在故障后，现场处理更安全、更换器件更便捷，恢复运行更快速。

附图说明

图1为一体化后备保护电源防雷器的电路原理图；

图2为电感矢量模块的等效示意图；

图3a为低短路整定值过流熔断器的结构示意图；

图3b为低短路整定值过流熔断器的原始状态图；

图3c为低短路整定值过流熔断器的熔断状态图；

图4a为高短路整定值过流熔断器的结构示意图；

图4b为图4a的内部结构示意图；

图5为一体化后备保护电源防雷器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型为一体化后备保护电源防雷器，如图1所示，其电路结构包括后备保护电源输入端1，电路结构包括后备保护电源输入端1，后备保护电源输入端1分别连接电感矢量模块2的一端和高短路整定值过流熔断器3的一端，电感矢量模块2的另一端连接低短路整定值过流熔断器4的一端，低短路整定值过流熔断器4的两端并联有具有容性过滤功能的高频电容器7，低短路整定值过流熔断器4的一侧设有与其同时作用的遥信开关5，高短路整定值过流熔断器3的另一端与放电型开关管6的一端连接，低短路整定值过流熔断器4的另一端与放电型开关管6的另一端分别连接电涌保护器8的一端，电涌保护器8的另一端与接地端9连接。

后备保护电源输入端1按照输入电流分为两路：一路工频电流，运用电感矢量模块2可阻挡浪涌电流，通过工频电流；让工频电流接入低短路整定值过流熔断器4，执行过流保护；低短路整定值过流熔断器4又具有熔断指示跳杆，与遥信开关5同时作用，执行遥信报警；为防止部分分流的雷击浪涌引起误动作，又配置具有容性过滤功能的高频电容器7与低短路整定值过流熔断器4并联；再连接至电涌保护器8的PI端，最后由电涌保护器8的PII端输出。另一路浪涌电流，经由高短路整定值过流熔断器3，与放电型开关管6串接，再连接至电涌保护器8的PI端，最后由电涌保护器8的PII端输出。两路后备保护电流通道汇合输出连接接地端9。电源防雷器的接地端9按规范设计接电源N端或安全接地PE端。

本实用新型实现确保正常防雷保护时，雷击浪涌电流安全泄流通过；在发生工频高、低值短路电流故障时及时切断电源，防止发生燃爆事故，组成具有一体化熔断器靶式后备保护的电源防雷电涌保护器(SPD)产品要件。

如图2所示，为电感矢量模块2的等效示意图，其特点是根据雷击电流的特性设计配置的低分布电容参数的高Q电感器实现雷电流阻断。

本实用新型的低短路整定值过流熔断器4为具有双重熔断指示的熔断器，额定3A熔断电流的保护特性；并有熔断指示跳杆与遥信开关拨杆48，完成一体化熔断器后备保护电源防雷器熔断现场与故障远程报警功能。

如图3a-图3c所示，低短路整定值过流熔断器4的工作原理如下：

低短路整定值过流熔断器4被夹持在固定夹架内，并被安置在一体化防雷器壳体内。低短路整定值过流熔断器4由熔断丝管体41、熔丝44、导电顶帽43、导电底帽42及熔断指示跳杆47组成；低短路整定值过流熔断器4包括熔断丝管体41，熔断丝管体41的顶部设有导电顶帽43，熔断丝管体41的底部设有导电底帽42，熔断丝管体41内的中间位置固定有一个储能弹簧46，储能弹簧46上面设有可以上下移动的熔断指示跳杆47，熔断指示跳杆47设于熔断丝管体41内，熔断指示跳杆47的上部固定在导电顶帽43上，熔断指示跳杆47的底部与熔丝44的一端连接，熔丝44的另一端穿过储能弹簧46与导电底帽42连接。熔断丝管体41内灌有灭弧石英砂45，灭弧石英砂45设于储能弹簧46下方。

低短路整定值过流熔断器4正常未被熔断时，其熔断指示跳杆47被熔丝44牵引后压在储能弹簧46上，熔断指示跳杆47固定在导电顶帽43上。当低短路整定值过流熔断器4正常未被熔断时，其熔断指示跳杆47被熔丝44固定在导电顶帽43内部，无动作，并且，导电顶帽43、熔丝44与导电底帽42形成低短路整定值过流熔断器4的导电回路。当熔丝44过载熔断时，熔断指示跳杆47被释放，切断导电回路，熔断指示跳杆47动作，伸出防雷器壳体W外，为故障显示，同时触动遥信开关发出故障遥信号。

如图4a、图4b所示，本实用新型中的高短路整定值过流熔断器3包括套筒32，套筒32的两端分别设有上盖31和下盖33，上盖31和下盖33之间通过多股截面合金熔丝34连接，套筒32套设于多股截面合金熔丝34的外侧。套筒32内灌有灭弧石英砂。

高短路整定值过流熔断器3采用多股截面合金熔丝34，利用高频雷电流的集肤效应，能确保雷击浪涌冲击电流安全通过。

低短路整定值过流熔断器4为低整定安培级的熔断器；高短路整定值过流熔断器3为高值整定安培级的雷电流熔断器。

本实用新型应用矢量模块选择通过防雷器MOV工频故障漏电流为后备保护装置配合保护的靶标，以小安培级专用过流熔断器功能模块进行低值短路整定值管控；另用特种放电开关在雷击电涌时旁路通过高值短路整定值过流熔断器进行大短路电流别类保护。在电源防雷器的后备保护电器内部应用专制矢量分流模块，将可能通过的雷击浪涌电流和工频电流分为两路通道，分别监测，实现针对SPD的工频过电流精准、快速保护，有效防止防雷器燃爆事故的发生。

本实用新型将靶式参量控制技术的熔断器件组合设计至防雷器底座内，与全C级系列MOV插入式模块组合而成一整体。充分权衡雷击的巨大的浪涌电流和工频续流的流向干涉，安全的放电间隙和高压的绝缘距离的严格要求，精心设计，合理排版布局，消除弊端，达到结构紧凑、安装简便，安全可靠的一体化防雷器结构产品。

如图5所示，本发明的后备保护电源输入端1经第一铜排a连接至放电型开关管6，再经第二铜排b与下方的高短路整定值过流熔断器3连接，再通过第三铜排c相连至电涌保护器8上的PI端。后备保护电源输入端1另一路经过连线与低短路整定值过流熔断器4连接，然后与电感矢量模块2连接，电感矢量模块2与高频电容器7并联，再通过第三铜排c接入电涌保护器8上的PI端。再由电涌保护器8的PII端输出，经铜排连接至接地端9(PE)。低短路整定值过流熔断器4的一侧设有遥信开关5，遥信开关5连接遥信控制转换线路板10，遥信控制转换线路板10连接遥信输出端口11，遥信开关5、遥信控制转换线路板10、遥信输出端口11以及熔断指示跳杆47共同构成双重熔断指示报警功能装置。

本实用新型集成具有甄别通过防雷器泄放电流的幅频差异功能的熔断器后备保护脱离器。是自身具备以工频故障电流为靶的目标，屏蔽雷击浪涌冲击泄放脉冲大电流，迅速可靠消除SPD运行中隐患，保障低压供电系统的安全，防雷击、防浪涌，防止SPD自身燃爆全面的后备保护技术武装的并具有熔断劣化双重指故障示的防雷器。

本实用新型应用雷击流经电源防雷器的泄放电流与电网工频电源流经防雷器的故障工频续流的差异特征量化鉴定，设置分路模块组合，实现电源防雷器的后备保护电器电流脱扣的双重标准检测条件的标准。集成于防雷器本身内部，具有甄别通过防雷器泄放电流的幅频差异功能，分离雷击浪涌电流与工频故障续流的方法，准确实施差异性过流保护模块化技术。

本实用新型以保障电源防雷器在工频故障电流下免于损毁机理基础，具备将保护切断故障电流最大工频电流为设定为3安培、最大限时设定为三至五秒SPD后备保护的响应条件的集成模块化的防雷电涌保护器。

本实用新型涉及电压小于1000伏工频电源防雷器保护应用领域，具体涉及一种整合防雷器的MOV工频故障续流为保护靶标的SPD后备保护，开发的用熔断器进行后备保护的一体化电源防雷器技术，该技术将靶式过流保护熔断器组合模块与电源MOV防雷器模块整合为一体的防雷电涌保护器件，实现了自身具备准确完善、可靠安全的SPD后备保护功能的新型电源防雷器产品技术。

本实用新型采用双熔断器作为过流保护特制器件实现了在一个的SPD后备保护装置中实现了对两种相差悬殊电流量的过电流保护的功能。确保能对类似由电源暂态过电压、SPD劣化等引发工频故障持续小安培级过电流时实施及时熔断、脱离电网的保护功能，又能在常态通过雷击冲击大值千安培级电流下不误动作，避免发生熔断分离。

本实用新型应用矢量模块按通过防雷器MOV电流的不同进行分路管控。以低短路整定值过流熔断器4对工频故障小安培级漏电流进行管控；另用高短路整定值过流熔断器3进行雷击浪涌大短路电流别类保护。突破了在雷击电流和工频故障续流的巨大差异化的条件下实现SPD后备精准保护装备的难题。