專利名稱：復合式大負載大通流電源避雷器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電源避雷器技術領域，具體涉及一種復合式大負載大通流電源避雷器。
直擊雷、感應雷等雷電是日常生活中常見的一種自然現象，伴隨著它的產生往往會在電源傳輸線上瞬間形成幾十或上百千安培的過電流。如此強大的瞬間電流，是大多數電子設備，如通信移動基站無法承受的，故常常被其損壞。另外，供電網的瞬變效應，環境中產生的核幅射、電磁脈沖等也會給電子設備帶來干擾和破壞。
為了防范和避免這些破壞和干擾，通常都是在電源系統上安裝避雷器。目前在電源系統上使用的避雷器，一般都是采用的并聯式連接，或為一級避雷，或為二級避雷。如果采用一級避雷，其存在的主要問題是“殘壓”高，對靈敏的電子設備保護效果差。如果采用二級避雷，雖可在一定程度上降低“殘壓”，但仍然較高，而且還帶來了新的問題，即根據避雷規范的設計要求，第一級避雷器和第二級避雷器之間的安裝間距必須大于10米，否則過電流將直接擊穿第二級避雷器。因為第一級避雷器的啟動電壓往往高于第二級避雷器的啟動電壓，當兩級避雷器安裝距離小于10米時，產生過電壓的雷電等就會先向啟動電壓低的擊去，一方面使啟動電壓較大的第一級避雷器不能發揮作用，二方面也失去了采用二級避雷的意義，達不到應有的避雷效果。而要按照這種傳統的規范安裝，對于一個本身只有十幾平方米面積的移動通信基站來說，又無法滿足安裝要求。另外，二級避雷安裝設計規范要求的10米以上間距，其目的是能夠在第一、二級避雷器之間獲得足夠的線電阻，以阻隔雷電。雖然線電阻能發揮阻隔雷電的作用，但在間距一定的情況下，它只能是個恒定值，不可能隨著雷電脈沖頻率的增大而增大其阻抗，因而對靈敏的電子設備的保護效果較差。
本實用新型的目的是克服已有技術存在的缺陷，提供一種泄放電流大、殘壓低、避雷效果好，不受安裝環境大小限制的復合式大負載大通流電源避雷器。
本實用新型的目的是由這樣一種技術解決方案達到的即在包括箱體和由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路、狀態指示電路、濾波電路、過流保護電路以及信號采集、處理和計數顯示電路構成的基礎上，將第一、二級避雷保護電路由去耦電感構成的隔離電路串聯連接。
由于本實用新型將第一、二級避雷保護電路串聯連接，使雷電等在電路系統中產生的過電流必須逐一經避雷器泄放，從而使獲得的限制電壓較并聯連接的低。再加上中間串接的去耦電感的感抗可隨雷電等脈沖頻率的增大而增大，又可迫使強大的雷電流大部分從第一級避雷器泄放，其“殘壓”即被限制在設備的耐壓范圍內。另外由于去耦電感體積小，故不受安裝環境大小的限制。
如果本實用新型需安裝在使用環境較小的地方，如移動通信基站，由于隔離電路采用了體積較小的去耦電感，即可將由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路、隔離電路、狀態指示電路、濾波電路、過流保護電路以及信號采集、處理和計數顯示電路均一起裝配在同一箱體中使用。
本實用新型所用的去耦電感是由外殼、空心繞制于骨架并由絕緣灌封材料固定的漆包線構成。該去耦電感除了體積小、感抗能隨雷電等脈沖頻率增大而增大的特點外，由于還進行了絕緣灌封，因而還具有耐壓高、不受潮、使用壽命長、外形美觀等優點。其中絕緣灌封材料中所使用的阻燃材料，只要達到V-O級即可。至于漆包線的選用則與其被保護設備的負載有關，一般是負載越大，選用的漆包線的截面積越大，反之，則小，這是本領域普通專業人員公知的知識。
本實用新型電路及裝配結構由以下附圖和實施例給出。
圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的一種具體的電路原理圖；圖3為本實用新型另一種具體的電路原理圖；圖4為去耦電感的結構示意圖；圖5為大電流泄放管的結構示意圖；圖6為本實用新型的一種裝配結構示意圖。
以下結合附圖給出實施例并對本實用新型作進一步說明，但本實用新型不限于以下實施例。
實施例一本實施例為單相電源系統所用的避雷器。
如圖1、6所示，本實用新型包括箱體22和由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路1、3、隔離電路3、濾波電路4、狀態指示電路5、過流保護電路8以及信號采集、處理和計數顯示電路9。第一、二級避雷保護電路1、3由隔離電路2串聯連接，濾波電路4并聯在第二級避雷保護電路3上，而狀態指示電路5和過流保護電路8則并聯后串接在第二級避雷保護電路3的支路上，且與第一級避雷保護電路1一起經信號采集、處理和計數顯示電路9接防雷地10。這些由電子元器件組成并連接的上述電路都固定于安裝襯板20上，并通過固定連接件21固連于箱體22底部。
其中第一級避雷保護電路1可由至少五只并聯的壓敏電阻或由大電流泄放管或由壓敏電阻串聯氣體放電管構成，以滿足泄放大部分雷電流的設計要求。本實施例采用五只并聯的壓敏電阻RV1、RV2作為第一級避雷保護電路1，如圖2所示。隔離電路2為去耦電感L1、L2。該去耦電感是由外殼11、空心繞制于骨架12并由絕緣灌封材料13固定的漆包線14構成，見圖4。第二級避雷保護電路3采用壓敏電阻RV3、RV4限壓，濾波電路4采用電容C1濾波。狀態指示電路5則由限流電阻R1、R2、導向二極管VD1、VD2及雙色發光二極管HL1構成，導向二極管VD1、VD2安裝極性相反，雙色發光二極管HL1內兩發光管連接極性也相反，并從兩發光管中點引出一根導線與第二級避雷保護電路的壓敏電阻RV3和過流保護電路8采用的空氣開關QF1的連接點相連，使狀態指示電路5分別與壓敏電阻RV1和空氣開關QF1并聯。零線N連接支路上無濾波及狀態指示和過流保護電路。
由于第二級避雷保護電路3采用的是壓敏電阻，壓敏電阻在劣化后即呈低阻狀態，如果不能及時維護和更換，將影響避雷效果。為此，在已有的過流保護電路8的基礎上，在第二級避雷保護電路3與過流保護電路8之間還串接有熱脫扣保護電路6和遙訊開關7，以形成雙重保護。該熱脫扣保護電路6是由彈簧和熔斷元件等構成。當雷電流向防雷地PE泄放時，將由電流傳感器SX、整流橋VD3～VD6、壓敏電阻RV5，濾波電容C2和計數顯示器PC構成的信號采集、處理和計數顯示電路9對雷電流進行采集、處理和計數顯示，以準確反映避雷效果。
本實用新型安裝時，先將電源系統總開關斷開后，再將其串聯在電源系統中，合上總開關和過流保護開關QF1，電流經電感L1、L2、限流電阻R1、R2、導向二極管VD1、VD2、發光二極管HL1、開關QF1流向防雷地PE，這時指示燈HL1顯示綠色，表明本實用新型已處于避雷工作狀態。當電源系統遭受雷擊時，在負載設備前的避雷器即迅速啟動，首先由第一級避雷保護電路的壓敏電阻RV1、RV2泄放雷電流，由于串接其后的去耦電感L1、L2呈現的高阻抗，迫使大部分雷電流從第一級避雷器泄放。隨著小部分雷電經過去耦電感L1、L2和電容C1濾波后繼續入侵，第二級避雷保護電路即以納秒級的速度反應并進行泄放限壓，使電壓限制在用電設備的耐壓范圍內。第一級避雷保護電路的實際通流可達100KA，第二級避雷保護電路限制電壓可小于1000V。當第二級避雷保護電路的壓敏電阻RV3、RV4使用一定時間后，劣化呈現低阻狀態時，熱脫扣保護電路6發熱脫離電網，壓敏電阻RV3、RV4的顯示窗將由綠色轉換成紅色，并由遙訊開關7給出一個開關信號給監控室，此時指示燈HL1仍呈綠色。如果熱脫扣保護電路6失效，過流保護的空氣開關QF1將迅速跳閘斷開，指示燈HL1將由綠色變為紅色，電流即改變流向經呈低阻抗的壓敏電阻RV3、指示燈HL1的紅色發光管、導向二極管VD2、限流電阻R2流向防雷地PE形成劣化指示回路，此時表明壓敏電阻RV3需要維護或更換了。當雷電流向防雷地PE泄放時，電流將先通過電流傳感器SX耦合，然后經VD3～VD6二極管整流、壓敏電阻RV5限幅、電容C2貯能，最后推動計數器PC計數顯示。
實施例二本實施例為三相電源系統所用的避雷器如圖1、3、6所示，本實施例也包括箱體22和由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路1、3、隔離電路2、濾波電路4、狀態指示電路5、熱脫扣保護電路6、遙訊開關7、過流保護電路8以及信號采集、處理和記數顯示電路9。鑒于這些電路的連接、安裝、功能和工作原理均與實施例一相同，故略去不述。所不同的一是本實施例因是安裝在三相電源系統中，故有三條連接在相線A、B、C上的結構相同的電路，見圖3；二是第一級避雷保護電路1采用的是大電流泄放管V1～V4，見圖3。該泄放管是由放電極15、19、緊固螺母16、管蓋17以及絕緣管座18構成，見圖5，管蓋17與絕緣管座18的截面形狀均呈凹形，中部對應開有螺紋通孔，管蓋17凹面向下并通過下部外環壁上的螺紋與絕緣管座18凹面內環壁上的螺紋匹配相連，形成管腔；放電極15、19的截面形狀呈“T”形，分別安裝在管蓋17、絕緣管座18中部的螺紋通孔中，使放電極桿頭均位于管蓋17與絕緣管座18形成的管腔內且相互間留有間隙。緊固螺母16則套于管蓋外的放電極15上。該泄放管不僅泄放的電流大，而且穩定性好、熔點高，能始終保護間隙的間距，不會短路、續流。另外該泄放管還可根據需要調節兩放電極之間的間隙。
本實用新型具有以下優點1.泄放電流大、在100KA的雷電流沖擊下不會被損壞，限制電壓低，避雷保護效果好。
2.采用絕緣材料灌封的去耦電感作為隔離電路，不僅減小了避雷器的體積，簡化了安裝，使之不受安裝環境大小限制，而且也提高了避雷器的抗潮性、抗腐性和穩定性。
3.在第二級避雷保護電路上設計的雙重保護電路，不僅提高了避雷器的安全性，同時也能對避雷器使用性能變化進行監控，便于及時維修或更換。
4.由于大電流泄放管是利用空氣間隙對雷電流進行泄放，因而不會出現短路、續流，因而使用壽命長。
5.適用面廣，不僅可適用不用環境的設計安裝，也適用不同電源系統的使用。
權利要求1.一種復合式大負載大通流電源避雷器，包括箱體(22)，由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路(1、3)、濾波電路(4)、狀態指示電路(5)、過流保護電路(8)以及信號采集、處理和計數顯示電路(9)，其特征在于第一、二級避雷保護電路(1、3)由去耦電感構成的隔離電路(2)串聯連接。
2.根據權利要求1所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路(1、3)、隔離電路(2)、濾波電路(4)、狀態指示電路(5)、過流保護電路(8)以及信號采集、處理和計數顯示電路(9)均一起裝配在同一箱體(22)中。
3.根據權利要求1或2所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于去耦電感由外殼(11)、空心繞制于骨架(12)并由絕緣灌封材料(13)固定的漆包線(14)構成。
4.根據權利要求1或2所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于第一級避雷保護電路(1)或由至少五只并聯的壓敏電阻或由大電流泄放管或由壓敏電阻串聯氣體放電管構成。
5.根據權利要求3所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于第一級避雷保護電路(1)或由至少五只并聯的壓敏電阻或由大電流泄放管或由壓敏電阻串聯氣體放電管構成。
6.根據權利要求4所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于大電流泄放管是由放電極(15、19)、緊固螺母(16)、管蓋(17)以及絕緣管座(18)構成，管蓋(17)與絕緣管座(8)的截面形狀均呈凹形，中部對應開有螺紋通孔，管蓋(17)凹面向下并通過下部外環壁上的螺紋與絕緣管座(18)凹面內環壁上的螺紋匹配相連，形成管腔；放電極(15、19)的截面形狀呈“T”形，分別安裝在管蓋(17)、絕緣管座(18)中部的螺紋通孔中，使放電極桿頭均位于管蓋(17)與絕緣管座(18)形成的管腔內且相互之間留有間隙；緊固螺母(16)套于管蓋外的放電極(15)上。
7.根據權利要求5所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于大電流泄放管是由放電極(15、19)、緊固螺母(16)、管蓋(17)以及絕緣管座(18)構成，管蓋(17)與絕緣管座(8)的截面形狀均呈凹形，中部對應開有螺紋通孔，管蓋(17)凹面向下并通過下部外環壁上的螺紋與絕緣管座(18)凹面內環壁上的螺紋匹配相連，形成管腔；放電極(15、19)的截面形狀呈“T”形，分別安裝在管蓋(17)、絕緣管座(18)中部的螺紋通孔中，使放電極桿頭均位于管蓋(17)與絕緣管座(18)形成的管腔內且相互之間留有間隙；緊固螺母(16)套于管蓋外的放電極(15)上。
8.根據權利要求1或2或5或6或7所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于過流保護電路(8)與第二級避雷保護電路(3)之間還串接有熱脫扣保護電路(6)。
9.根據權利要求3所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于過流保護電路(8)與第二級避雷保護電路(3)之間還串接有熱脫扣保護電路(6)。
10.根據權利要求4所述的復合式大負載大通流電源避雷器，其特征在于在過流保護電路(8)與第二級避雷保護電路(3)之間還串接有熱脫扣保護電路(6)。
專利摘要本實用新型公開的復合式大負載大通流電源避雷器,包括箱體,由電子元器件組成的第一、二級避雷保護電路、濾波電路、狀態指示電路、過流保護電路以及信號采集、處理和計數顯示電路,其特征是第一、二級避雷保護電路由去耦電感構成的隔離電路串聯連接。本實用新型具有泄放電流大,在100KA的雷電流沖擊下不會損壞,限制電壓低,避雷效果好,不受安裝環境大小限制,使用壽命長,適用范圍廣等優點。
文檔編號H02H9/04GK2481036SQ0120614
公開日2002年3月6日 申請日期2001年5月8日 優先權日2001年5月8日
發明者王德言 申請人:四川省中光高技術研究所