一种具有组合式SSD模块的电涌保护器的制作方法

本实用新型属于电路保护设备技术领域，具体涉及一种具有组合式ssd模块的电涌保护器。

背景技术：

电网暂态过电压不仅决定系统中电力设备的绝缘水平，也威胁设备设施的安全运行，含有缺陷的设备在过电压作用下可能会造成绝缘击穿，甚至引发爆炸事故。这使得电网暂态过程的研究一直是电力科技工作者们极其重要的工作，也是国内外科研院所、高校以及ieee、ieej、iet和csee等学术团体所关注的热门课题。此外，其他相关领域技术上的发展也促进了该课题的研究，比如：金属氧化物避雷器(moa)的设计和应用，emtp仿真计算和分析，以及操作、雷电过电压和长期交流电压应力作用下对电力设备绝缘材料老化特性影响的v-t数据积累、分析和应用，等等。为保证电力系统安全、稳定和可靠运行，能够准确评估电力设备的绝缘状态，对电网暂态过电压进行实时测量或监测是非常重要的。

现有的电路板中为了保护主要电子元器件，通常会使用spd插件，而所谓的spd插件的内部是一个氧化锌压敏电阻(mov)串联一只温度保险丝灌封在一个小塑料盒而成的spd器件。这种spd产品价格低廉，能够满足大多数场合防雷保护。但当电源出现暂态过电压造成mov导通时，氧化锌压敏电阻不足以承受连续通过的工频电流造成焦耳热，而这个剧烈热首先传递给温度保险丝塑料壳、塑料壳再通过空气传递给低温焊锡使之熔化才能断开电路。这个过程需要几秒钟，而mov在几毫秒内就已经过热而熔穿起火，这就是目前广泛使用的板载spd容易起火的根本原因。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中因为暂态过电压而引起spd中的压敏电阻发热起火的问题，本实用新型提供一种集合有ssd功能的电涌保护器。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口，另一端是与地线连接的接线b端口，包括设置在接线a端口与接线b端口之间且相互串联的ssd组件和压敏电阻，所述ssd组件包括相互并联的放电模块和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件和过流保护器。

本实用新型是一种电涌保护器，是在现有的spd设备的基础上进行优化的设备。现有的spd设备是将压敏电阻与熔断结构连接形成整体，而本实用新型将原本的熔断结构替换为ssd组件，也就是包含有两条并联电路的过电保护电路。其中一条为干路模块，其中包含有串联的频敏组件与过流保护器。

其中，所述的频敏组件也叫做动态元件，是一种具有动态阻抗的元器件，也就是说其中的某些元件的参数(比如电压、电流)的约束关系是通过导数或积分来表达，一般包括电容器和电感线圈。其主要的作用是当雷电流的脉冲电压达到频敏组件时因为产生的较大阻抗故无法通过，防止与其串联的过流保护器。

而所述的过流保护器即为一种电路保护器件，当通过工频电流时，过流保护器能够快速反应以熔断或其他方式断开，避免电流持续通过压敏电阻引起发热，从而有效的降低了发热起火的情况发生。

而所述的放电模块是一种具有高电压击穿放电功能的电子元器件，上述提到电路中通入雷电流时，因为频敏组件产生的较高阻抗而无法通过，则到达并联在干路组件上的放电模块。而雷电流电压极高，而放电模块在雷电脉冲电压驱动下瞬间启动放电，雷电流则通过放电模块和压敏电阻，从接线b端口进入地线中。

其中所述的压敏电阻是与ssd组件串联的元器件，是当前市面上常见的电子器件，压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。一般常用金属氧化物的压敏电阻器，即为mov。

值得说明的是，本实用新型的技术包含有所述的接线a端口和接线b端口两个技术特征，该技术特征是属于现有技术中同类型技术常规技术手段，也就是必要技术特征。本领域技术人员应当认为该技术特征属于现有技术，是整个模块的外接端口，不论以何种形式连接外部电路，或者为了规避本实用新型的保护范围而特意采用不同的表述方式或连接方式，其目的也是为了连接外部电路，只要采用本实用新型的相同功能模块，均认为属于同等技术内容，属于本实用新型的保护范围。而本实用新型对于上述两个技术特征采用不同的科技术语只是为了区分，其他表述方式只要达到相同技术效果均可认为是相同技术内容。

进一步的，还包括串联在ssd组件与压敏电阻之间的故障驱动器，当工频电流小于所述过流保护器动作阈值时所述压敏电阻发热并传递至所述故障驱动器进行断路保护。

这里所述的故障驱动器是为了避免工频电流较小无法使所述过流保护器及时工作而增设的元器件，当工频电流较小时，通过压敏电阻时压敏电阻发热缓慢。而故障驱动器所能承受的温度阈值远低于所述压敏电阻的起燃温度，此时压敏电阻持续发热并将热量直接传递给故障驱动器，而故障驱动器在温度达到其动作阈值时会立即动作断开，从而起到保护压敏电阻的效果。

进一步的，还包括与故障驱动器关联动作的故障状态控制器，当所述故障驱动器动作时所述故障状态控制器引起关联动作并通过设有的故障状态指示输出端发送反馈信号。

通过在整个电涌保护器中单独设置有故障状态控制器，并与所述故障驱动器关联，从而检测故障驱动器是否动作。所述的关联即为一种类似通讯连接的方式，当故障驱动器产生动作或预测其一定会产生动作时，即会产生特殊信号传递至故障状态控制器中，通过故障状态控制器向外部发出反馈信号，从而知晓内部的故障驱动器已经动作。

这种特殊信号包括机械动作信号、热传递信号、电传递信号等多种方式，例如故障驱动器动作后内部的机械设备产生动作，同时带动关联的故障状态控制器内部产生变化，从而向外部发出的信号产生变化，即为一种反馈方式。

进一步的，所述故障驱动器为低温脱扣机构或温度保险丝a。

这里对故障驱动器进行限定，所述的低温脱扣机构是一种带有低温焊锡材料的机械脱扣结构，当出现温度超限时，低温焊锡材料熔化，连接部位在储能弹簧的作用下使其迅速分离脱扣、断开连接，达到保护目的。而所述的温度保险丝即为热熔断体，同样也是接收到压敏电阻传递的热量导致其温度超过阈值后熔断。

进一步的，所述故障状态控制器为与所述低温脱扣机构机械关联的机械联动开关或与温度保险丝a关联的温度保险丝b。

这里的机械联动开关是与低温脱扣机构配合关联的设备，可采用相似的动作机构，当低温脱扣机构中的储能弹簧动作后，同时带动机械联动开关中的机械部件运动，使其产生变化信号。而机械结构一般的关联方式是采用机械结构直接连接。而采用的温度保险丝b与所述的温度保险丝a关联的方式与机械关联方式不同，两个温度保险丝可同时与压敏电阻热传递连接，例如直接贴合固定在压敏电阻上，当压敏电阻发热时，两个温度保险丝会同时受热。因为压敏电阻发热时持续性的缓慢释放，且具有一定的热惯性，实际使用中两个温度保险丝会存在任一先熔断的情况，而后续紧接着第二个也熔断，这种关联方式即为热信号关联。

进一步的，还包括串联在接线a端口与压敏电阻之间的单独的检测电路，所述检测电路包括相互串联的电阻和指示灯。

现有的技术中当单独连接电源与地线的电涌保护器动作并断路后，该设备便失效。此时许多现有设备从外部无法知晓其内部已经动作，若电源出现工频电流或雷电流通过时，则无法有效的保护负载电路上的设备安全。则本实用新型设置有用于检测电涌保护器中内部元器件是否已经动作断路的检测电路，所述的电阻是在正常状态下具有较大阻值避免电流通过的结构，而一旦主要的功能电路已经断开，例如所述的过流保护器和故障驱动器其中任一断开或同时断开时，虽然电阻的阻抗较大通过的电流较小，但可以致使与其串联的指示灯发光(为了使其能够正常指示，一般采用场致发光器这种极低电流发光的设备)，从而反馈该电涌保护器中的功能电路已动作，需要进行更换。

进一步的，所述频敏组件为电感线圈或电容器中的一种或多种。

进一步的，所述过流保护器为熔断丝、ptc、双金属片中的任一。

进一步的，所述放电模块为充有惰性气体的放电管或放电间隙。

进一步的，所述电涌保护器为板载式结构，其外部设有外壳。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过将ssd组件与压敏电阻组合构成新的电涌保护结构，有效的防止现有的电涌保护器因压敏电阻发热起火的情况发生，从而提高整个设备的稳定性；

2、本实用新型能够通过较大的雷电流，又不会造成设备中的熔断结构误断；

3、本实用新型的设备在通过较小的工频电流时也能够正常断路，同时也能够分断较大的工频电流；

4、本实用新型的设备通过雷电流的残压较低，从而对并联的负载电路起到较好的分压保护效果。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路图；

图2是本实用新型的实体结构的轴测图；

图3是本实用新型实体结构的内部结构左侧示意图；

图4是本实用新型实体结构的内部结构右侧示意图。

图中：1-压敏电阻，2-故障驱动器，3-指示灯，4-电阻，5-接线a端口，6-频敏组件，7-放电模块，8-过流保护器，9-ssd组件，10-外壳，11-故障状态指示c输出端，12-故障状态指示d输出端，13-故障状态控制器，14-接线b端口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例是一种电涌保护器，是在现有的spd设备的基础上进行优化的设备。现有的spd设备是将压敏电阻1与熔断结构连接形成整体，而本实施例将原本的熔断结构替换为ssd组件9，也就是包含有两条并联电路的过电保护电路。

具体来说，本实施例的一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口5，另一端是与地线连接的接线b端口14。

其中主体结构包括设置在接线a端口5与接线b端口14之间且相互串联的ssd组件9和压敏电阻1，所述ssd组件9包括相互并联的放电模块7和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件6和过流保护器8。频敏组件6即为动态元件，是一种具有动态阻抗的元器件，其主要的作用是当雷电流的脉冲电压达到频敏组件6时因为产生的较大阻抗故无法通过，防止与其串联的过流保护器8。过流保护器8即为一种电路保护器件，当通过工频电流时，过流保护器8能够快速反应以熔断或其他方式断开，避免电流持续通过压敏电阻1引起发热，从而有效的降低了发热起火的情况发生。

放电模块7是一种具有高电压击穿放电功能的电子元器件，上述提到电路中通入雷电流时，因为频敏组件6产生的较高阻抗而无法通过，则到达并联在干路组件上的放电模块7。而雷电流电压极高，而放电模块7再雷电脉冲电压驱动下瞬间启动放电，雷电流则通过放电模块7和压敏电阻1，从接线b端口14进入地线中。其中所述的压敏电阻1是与ssd组件9串联的元器件，是当前市面上常见的电子器件，压敏电阻1是一种限压型保护器件。

利用压敏电阻1的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻1的两极间，压敏电阻1可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻1的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。一般常用金属氧化物的压敏电阻1器，即为mov。

实施例2：

本实施例是一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口5，另一端是与地线连接的接线b端口14。其中主体结构包括设置在接线a端口5与接线b端口14之间且相互串联的ssd组件9和压敏电阻1，所述ssd组件9包括相互并联的放电模块7和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件6和过流保护器8。

其中，放电模块7为充有惰性气体的气体放电管，而频敏组件6为电感线圈，所述过流保护器8为熔断丝。

实施例3：

本实施例是一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口5，另一端是与地线连接的接线b端口14。其中主体结构包括设置在接线a端口5与接线b端口14之间且相互串联的ssd组件9和压敏电阻1，所述ssd组件9包括相互并联的放电模块7和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件6和过流保护器8。

其中，放电模块7为放电间隙，而频敏组件6为电容器，所述过流保护器8为熔断丝。

实施例4：

本实施例是一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口5，另一端是与地线连接的接线b端口14。其中主体结构包括设置在接线a端口5与接线b端口14之间且相互串联的ssd组件9和压敏电阻1，所述ssd组件9包括相互并联的放电模块7和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件6和过流保护器8。其中，放电模块7为充有惰性气体的气体放电管，而频敏组件6为电感线圈，所述过流保护器8为熔断丝。

同时整个设备还包括串联在ssd组件9与压敏电阻1之间的故障驱动器2，当工频电流小于所述过流保护器8动作阈值时所述压敏电阻1发热并传递至所述故障驱动器2进行断路保护。本实施例的故障驱动器2为一种低温脱扣机构，其作用是为了避免工频电流较小无法使所述过流保护器8及时工作而增设的元器件，当工频电流较小时，通过压敏电阻时压敏电阻1发热缓慢。

而故障驱动器2所能承受的温度阈值远低于所述压敏电阻1的起燃温度，此时压敏电阻1持续发热并将热量直接传递给故障驱动器2，而故障驱动器2在温度达到其动作阈值时会立即动作断开，从而起到保护压敏电阻1的效果。

而整个设备还包括与故障驱动器2关联动作的故障状态控制器13，当所述故障驱动器2动作时所述故障状态控制器13引起关联动作并通过设有的故障状态指示输出端发送反馈信号。本实施例的故障状态控制器13为机械联动开关，这里的机械联动开关是与低温脱扣机构配合关联的设备，可采用相似的动作机构，当低温脱扣机构中的储能弹簧动作后，同时带动机械联动开关中的机械部件运动，使其产生变化信号。而机械结构一般的关联方式是采用机械结构直接连接。

通过在整个电涌保护器中单独设置有故障状态控制器13，并与所述故障驱动器2关联，从而检测故障驱动器2是否动作。

实施例5：

本实施例是一种具有组合式ssd模块的电涌保护器，如图1-4所示，用于并联在电源与负载电路之间并接地对负载电路进行保护的设备，其一端是与电源连接的接线a端口5，另一端是与地线连接的接线b端口14。其中主体结构包括设置在接线a端口5与接线b端口14之间且相互串联的ssd组件9和压敏电阻1，所述ssd组件9包括相互并联的放电模块7和干路模块，所述干路模块包括相互串联的频敏组件6和过流保护器8。其中，放电模块7为充有惰性气体的气体放电管，而频敏组件6为电感线圈，所述过流保护器8为熔断丝。

同时整个设备还包括串联在ssd组件9与压敏电阻1之间的故障驱动器2，当工频电流小于所述过流保护器8动作阈值时所述压敏电阻1发热并传递至所述故障驱动器2进行断路保护。本实施例的故障驱动器2为温度保险丝a，其作用是为了避免工频电流较小无法使所述过流保护器8及时工作而增设的元器件，当工频电流较小时，通过压敏电阻时压敏电阻1发热缓慢。

而故障驱动器2所能承受的温度阈值远低于所述压敏电阻1的起燃温度，此时压敏电阻1持续发热并将热量直接传递给故障驱动器2，而故障驱动器2在温度达到其动作阈值时会立即动作断开，从而起到保护压敏电阻1的效果。

而整个设备还包括与故障驱动器2关联动作的故障状态控制器13，当所述故障驱动器2动作时所述故障状态控制器13引起关联动作并通过设有的故障状态指示输出端发送反馈信号。本实施例的故障状态控制器13为温度保险丝b，所述的温度保险丝即为热熔断体，同样也是接收到压敏电阻1传递的热量导致其温度超过阈值后熔断。采用的温度保险丝b与所述的温度保险丝a关联的方式与机械关联方式不同，两个温度保险丝可同时与压敏电阻1热传递连接，当压敏电阻1发热时，两个温度保险丝会同时受热。

因为压敏电阻1发热时持续性的缓慢释放，且具有一定的热惯性，实际使用中两个温度保险丝会存在任一先熔断的情况，而后续紧接着第二个也熔断，这种关联方式即为热信号关联。

本实施例还包括串联在接线a端口5与压敏电阻1之间的单独的检测电路，所述检测电路包括相互串联的电阻和指示灯3。其中所述的指示灯3为场致发光器，又称电致发光光源或称作本征电致发光光源。是两电极之间的固体发光材料在电场激发下发光的电光源，其需要的发光电流极小，从而提高的元器件的灵敏度。

本实施例设置有用于检测电涌保护器中内部元器件是否已经动作断路的检测电路，所述的电阻是在正常状态下具有较大阻值避免电流通过的结构，而一旦主要的功能电路已经断开，例如所述的过流保护器8和故障驱动器2其中任一断开或同时断开时，虽然电阻的阻抗较大通过的电流较小，但可以致使与其串联的指示灯3发光，从而反馈该电涌保护器中的功能电路已动作，需要进行更换。

实施例6：

本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定，如图3和图4所示，其中所述电涌保护器为板载式结构，其外部设有外壳10。其内部结构较为紧凑，最大体积的为压敏电阻1，形状为矩形的片状结构，具有一定的厚度。而贴合在压敏电阻1上的两个方形器件为故障驱动器2和故障状态控制器13，因为故障驱动器2和故障状态控制器13均为温度保险丝结构，故直接贴合设置在压敏电阻1上，若压敏电阻1持续发热，则可同时传递给两个温度保险丝，而其两者的温升大致相同，只是会出现其中一个先熔断，另一个紧接着熔断的情况。

而在图4中可见，所有元器件均设置在压敏电阻1的同侧，还包括并联的检测电路、干路和放电模块7。其中外壳10上设有供指示灯3落出的开孔，一旦指示灯3提示时，则可直接在外壳10上看到指示灯3闪烁。

而在故障状态控制器13上设有两个输出端口，一个为故障状态指示c输出端11，另一个则是故障状态指示d输出端12。原本故障状态控制器13对外输出相同的信号，而一旦故障驱动器2发生动作，则故障状态控制器13也会产生信号变化，而外部连接的设备可读取该反馈信号，从而得知其内部的故障驱动器2已经动作，需要进行更换。

本实施例对于该设备进行实验测试，具体测试内容包括采用模拟冲击电流和工频电流两种方式对本实施例的设备进行检测。其中采用模拟冲击电流时不断增大电流，直到该设备断路或损坏，从而可得到该设备的最大承载上限。而工频电流选用2a和5a两种不同的电流大小，从而对其不同的熔断方式进行测试。其中2a因为设置在干路上的过流保护器8无法熔断，而是通过压敏电阻1持续发热传递至故障驱动器2上导致其动作熔断，则可通过测试其熔断时间来检测该机制是否有效；而5a的工频电流通过时，过流保护器8会及时动作熔断，则该测试项目的时间能够反映出过流保护器8是否有效动作；具体时间数据如下：

如上表所示，其中当冲击电流在达到30.11ka时，本实施例的设备损坏，则相较于现有的浪涌保护器来说，其能够承载较大的雷电流也不会出现误断的情况；而两种工频电流的测试时间也符合上述机制动作时间，故本实施例中的设备通过测试后证明其具有较好的保护性能。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。