三相電源信號共用電涌保護器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種三相電源信號共用電涌保護器，包括電源電涌保護器和信號電涌保護器兩部分，電源電涌保護器在每一相線與中性線之間均設有限壓型電子元件，并在三個限壓型電子元件的兩端并聯設有開關型元件，三個限壓型電子元件的公共輸出端也設有一個開關元件。信號電涌保護器在兩條信號線之間設有開關型元件，并在兩條信號線之間設有一個瞬態抑制二極管。在本三相電源信號共用電涌保護器遭受雷擊時，使導通回路短路，從而使兩端實現等電位，避免雷電流進入保護設備，三相電源信號共用電涌保護器主要是防止從三相電源線或信號線進來的雷電流直接進入被保護設備。
【專利說明】
三相電源信號共用電涌保護器
技術領域
[0001]本發明涉及電涌保護器技術領域，特別涉及一種三相電源信號共用電涌保護器。
【背景技術】
[0002]雷電災害是最嚴重的自然災害之一，全世界每年因雷電災害造成的人員傷亡、財產損失不計其數。隨著電子、微電子集成化設備的大量應用，雷電過電壓和雷擊電磁脈沖所造成的系統和設備的損壞越來越多。因此，盡快解決建筑物和電子信息系統雷電災害防護問題顯得十分重要。
[0003]隨著相關設備對防雷要求的日益嚴格，安裝電涌保護器(Su r g eProtect1nDevice，SPD)抑制線路上的浪涌和瞬時過電壓、泄放線路上的過電流成為現代防雷技術的重要環節之一。
[0004]浪涌保護器，電涌保護器，也叫防雷器，是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。電涌保護器適用于交流50/60HZ，額定電壓至380V的供電系統(或通信系統)中，對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電涌進行保護，適用于家庭住宅、第三產業以及工業領域電涌保護的要求，具有相對相，相對地，相對中線，中線對地及其組合等保護模式。
[0005]主要缺陷在于:現在市面上所有的電涌保護器都需要有接地，沒有接地電涌保護器就會成為擺設，特別是電力農網三相電表上，電源信號二合一情況下，沒有接地做了防雷等于沒有做。而電力農網三相電所在的農村在當時基本上都沒有考慮到敷設接地線，后期安裝防雷器時再做接地因環境，成本等原因無法實現。安裝電涌保護器時，就需要做獨立接地，那么會增加人力、物力等成本，還有一些地方無法做獨立接地。
【發明內容】
[0006]本發明的提供一種三相電源信號共用電涌保護器，目的在于實現電源及信號保護二合一，并在保護器內部實現線路等電位，無需接地措施，安裝方便。
[0007]為解決上述問題，本發明實施例提供一種三相電源信號共用電涌保護器，包括:
[0008]電源電涌保護器，包括第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件和第四開關型元件，所述第一限壓型電子元件耦接于第一相線與中性線之間，所述第一限壓型電子元件并聯設有第一開關型元件，所述第二限壓型電子元件耦接于第二相線與中性線之間，所述第二限壓型電子元件并聯設有第二開關型元件，第三限壓型電子元件耦接于第三相線與中性線之間，所述第三限壓型電子元件并聯設有第三開關型元件，所述第四開關型元件一端分別耦接所述第一限壓型電子元件、所述第二限壓型電子元件、所述第三限壓型電子元件靠近中性線一側，第四開關型元件的輸出端耦接信號電涌保護器；
[0009]信號電涌保護器，包括第五開關型元件、第一瞬態抑制二極管，所述第五開關型元件耦接于第一信號線與第二信號線之間并耦接所述第四開關型元件輸出端，所述第一瞬態抑制二極管耦接于所述第一信號與第二信號線之間。
[0010]作為一種實施方式，所述第四開關型元件輸出耦接地線，所述地線與被保護設備的金屬殼體相連接。
[0011]作為一種實施方式，所述信號電涌保護器還包括第二瞬態抑制二極管、第三瞬態抑制二極管，所述第二瞬態抑制二極管兩端分別耦接第一信號線和地線，所述第三瞬態抑制二極管兩端分別耦接第二信號線與地線。
[0012]作為一種實施方式，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件的輸入端均設有過流保護元件。
[0013]作為一種實施方式，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件中至少一個并聯設有信號燈電路。
[0014]作為一種實施方式，所述信號燈電路包括串聯的信號燈和電阻。
[0015]作為一種實施方式，所述第一信號線在第二開關型元件與第一瞬態抑制二極管之間設有第一電阻，所述第二信號線在第二開關型元件與第一瞬態抑制二極管之間設有第二電阻。
[0016]作為一種實施方式，所述過流保護元件采用熔斷器或保險絲。
[0017]作為一種實施方式，其特征在于，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件均采用壓敏電阻。
[0018]作為一種實施方式，所述第一開關型元件、第二開關型元件、第三開關型元件、第四開關型元件、第五開關型元件采用氣體放電管或氣體間隙開關。
[0019]本發明相比于現有技術的有益效果在于:將電源和信號的電涌保護合為一體，方便安裝和檢查，減少安裝成本；同時對電源線和信號線進行浪涌保護，可避免電源線遭受雷擊時，信號線產生感應的雷電流對三相電能表造成損害，大大提高了安全性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例一的內部電路圖；
[0021]圖2為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例二的內部電路圖；
[0022]圖3為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例三的內部電路圖；
[0023]圖4為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例四的內部電路圖；
[0024]圖5為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例五的內部電路圖；
[0025]圖6為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例六的內部電路圖；
[0026]圖7為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例七的內部電路圖；
[0027]圖8為本發明的三相電源信號共用電涌保護器實施例八的內部電路圖；
[0028]圖9為本發明的三相電源信號共用電涌保護器的電路接線圖。
[0029]附圖標注:1、電源電涌保護器;2、信號電涌保護器。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的部分實施例，而不是全部實施例。
[0031]如圖1至8所示，本發明實施例提供多個三相電源信號共用電涌保護器的實施例，每一實施例中的三相電源信號共用電涌保護器均包括電源電涌保護器I和信號電涌保護器2兩部分，電源電涌保護器I主要是防止從電源線進來的雷電流直接進入三相電能表，信號電涌保護器2主要是防止從信號線進來的雷電流或從電源線感應過來的感應電流直接進入三相電能表。
[0032]如圖1所示，電源電涌保護器I包括第一限壓型電子元件M0V1、第二限壓型電子元件M0V2、第三限壓型電子元件M0V3和第一開關型元件⑶Tl、第二開關型元件⑶T2、第三開關型元件⑶T3、第四開關型元件⑶T4。第一限壓型電子元件MOVl耦接于第一相線LI與中性線N之間，第二限壓型電子元件M0V2耦接于第二相線L2與中性線N之間，第三限壓型電子元件M0V3耦接于第三相線L3與中性線N之間，并且第一限壓型電子元件M0V1、第二限壓型電子元件M0V2、第三限壓型電子元件M0V3的輸出端連接至同一節點。第四開關型元件GDT4—端耦接至該節點，另一端耦接地線PE且連接至第五開關型元件⑶T5的接地端。三個限壓型電子元件的輸入端分別設置過流保護元件，過流保護元件可采用熔斷器或保險絲，分別為F1、F2、F3。每一過流保護元件與限壓型電子元件串聯后的支路均并聯有一開關型元件，分別為第一開關型元件⑶Tl、第二開關型元件⑶T2、第三開關型元件⑶T3。三條相線中至少一條設有信號燈電路，信號燈電路采用并聯方式連接在限壓型電子元件的兩端，在本發明中，在LI上設有信號燈電路，包括串聯連接的LEDl和電阻R3，當信號燈亮時，說明該支路工作正常，反之，則說明該支路存在故障。第一限壓型電子元件M0V1、第二限壓型電子元件M0V2、第三限壓型電子元件M0V3可采用壓敏電阻。信號電涌保護器2包括第五開關型元件GDT5、第一瞬態抑制二極管TVS1。第五開關型元件⑶T5耦接于第一信號線與第二信號線之間并耦接電源電涌保護器I地線PE。第一瞬態抑制二極管TVSl耦接于第一信號與第二信號線之間。第一信號線在第五開關型元件⑶T5與第一瞬態抑制二極管TVSl之間設有第二電阻R2，第二信號線在第五開關型元件⑶T5與第一瞬態抑制二極管TVSl之間設有第一電阻R1。其電壓閾值由小到大依次為:MOVl、M0V2、M0V3〈GDT1、⑶ T2、GDT3〈⑶ T4 ； TVSKGDT5。
[0033]第一開關型元件⑶Tl、第二開關型元件⑶Τ2、第三開關型元件⑶Τ3、第四開關型元件GDT4和第五開關型元件GDT5可采用氣體放電管或氣體間隙開關。
[0034]地線不接地或不接保護設備金屬外殼的情況下:
[0035]在正常工作時，三相電源信號共用電涌保護器在電源通道中不工作，處于待機休眠的狀態。因為，在正常限值時，第一限壓型電子元件M0V1、第二限壓型電子元件M0V2、第三限壓型電子元件M0V3為高電阻狀態，正常時無電流通過；當雷電從電路中的任一相線或中性線入侵時，雷電流浪涌在經過MOV 1、M0V2或M0V3時，其瞬間的超高限值的大電流和雷電壓，一旦超過了MOVl、M0V2或M0V3的最高限值時，迫使MOVl、M0V2或M0V3在極短的時間內由高阻態變為低阻狀態，此時，電涌保護器阻抗小于被保護設備內部阻抗，所有信號流向電涌保護器，而三條相線在MOVl、M0V2和M0V3導通時均處于短路連接狀態，在這里，由于雷電沒有通過接地線泄放到大地，而各個連接點的電位由于沒有泄放電流通過，各點之間電位基本相等，沒有產生電位差，入侵的雷擊過電壓和雷電流被第一開關型元件GDT1、第二開關型元件GDT2、第三開關型元件GDT3限制和截流，由于三條相線導通，形成回路，使雷電流從相線進線端流出，因而也就不會對被保護的設備產生損壞。再通過極間放電泄流當瞬間的雷電過壓和雷電流消失或低于M0V1、M0V2或M0V3正常限值時，M0VUM0V2或M0V3立即由低阻態變為高阻狀態，各點間的電位不再是相等的，并且快速恢復到雷擊前的正常狀態。此時，各點之間的電位不再是相等的，而三相電源信號共用電涌保護器又回到待機休眠的狀態。在正常情況下，第一瞬態抑制二極管TVSl處于高阻態，第一信號線與第二信號線正常工作，當雷電從任一信號線的進線端或由于電源線遭受雷擊而其內部產生感應雷電流時，第一瞬態抑制二極管TVSl在極短的時間內由高阻態變為低阻狀態，第一信號線與第二信號線處于短路連接狀態，各點之間電位基本相等，沒有產生電位差，入侵的雷擊過電壓和雷電流被第五開關型元件GDT5限制和截流，由于第一瞬態抑制二極管TVSl導通，形成回路，使雷電流從信號線的進線端流出，因而也就不會對被保護的設備產生損壞。再通過極間放電泄流當瞬間的雷電過壓和雷電流消失或低于TVSl正常限值時，各點間的電位不再是相等的，并且快速恢復到雷擊前的正常狀態。
[0036]地線接地或與被保護設備金屬外殼相連的情況下
[0037]當電源線任一進線端遭受雷擊時，電路中的雷電流浪涌超過第四開關型元件GDT4的閾值時，第四開關型元件GDT4在極短時間內有高阻態變為低阻狀態，從而與大地或被保護設備的金屬外殼導通，將雷電流浪涌引入大地，從而保護被保護設備不受損壞。
[0038]如圖2所示，該實施例與圖1所示的實施例一相比，不同之處僅是:第五開關型元件5與第一瞬態抑制二極管TVSl之間的電阻由原先的一個改為現在的二個電阻串聯的方式。
[0039]如圖3所示，該實施例與圖1所示的實施例一相比，不同之處僅是:第一信號線與第二信號線之間還設有第二瞬態抑制二極管TVS2，并設有相應的第四電阻R4和第五電阻R5。其效果與實施例一相比，可以設置更大閾值，能承受更大的雷擊。
[0040]如圖4所示，該實施例與圖2所示的實施例二相比，不同之處僅是:第一信號線與第二信號線之間還設有第六開關型元件GDT6。其目的是為了可以設置更大閾值，能承受更大的雷擊。
[0041]如圖5所示，該實施例與圖1所示的實施例一相比，不同之處僅是:第一信號線與第二信號線之間還設有第六開關型元件GDT6。其目的是為了可以設置更大閾值，能承受更大的雷擊。
[0042]如圖6所示，該實施例與圖5所示的實施例五相比，不同之處僅是:第一信號線與第二信號線之間還設有第二瞬態抑制二極管TVS2，并設有相應的第四電阻R4和第五電阻R5。其效果與實施例一相比，可以設置更大閾值，能承受更大的雷擊。
[0043]如圖7所示，該實施例與圖1所示的實施例一相比，不同之處僅是:還設置有第二瞬態抑制二極管TVS2和第三瞬態抑制二極管TVS3，第二瞬態抑制二極管TVS2耦接于第一信號線與地線PE之間，第三瞬態抑制二極管TVS3耦接于第二信號線與地線PE之間。其效果與實施例一相比，當第一信號線或第二信號線遭受雷擊時，可由高阻態變成低阻狀態，使雷擊浪涌直接引向大地。該實施例為最優的實施方式。
[0044]如圖8所示，該實施例與圖7所示的實施例七相比，不同之處僅是:第一信號線與第二信號線之間還設有第六開關型元件GDT6。其目的是為了可以設置更大閾值，能承受更大的雷擊。
[0045]如圖9所示，電源電涌保護器I需與電源線并聯安裝，進線管內的入戶電源線為三相四線，分相線(L1、L2、L3)、中性線(N)，三條相線分別通過熔絲開關連接至三相電能表的三個進線端口，中性線則直接連接其中性線端口，電源電涌保護器I通過三條相線端口分別并聯到對應電源線的熔絲開關的進線端口，通過中性線端口直接并聯到三相電能表的中性線端口。信號電涌保護器2需與信號線串聯安裝，進線管內的RS485信號線直接接入三相電能表，分正極(+ )和負極(一)帶屏蔽層的兩芯線，安裝時，把RS485信號線從三相電能表拆下接入信號電涌保護器2進線端口，正極接模塊對應的I，負極接模塊對應的2，信號電涌保護器2的出線端口 I和2，分別接入三相電能表的正極和負極中。
[0046]安裝時，電源線與信號線盡量分開走線，并保持一定距離，距離越大，感應的雷電流越小。為了更有效的保護設備，在發射機總機處做好接地，并將信號線上的屏蔽線與地線牢固連接。
[0047]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，應當理解，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍。特別指出，對于本領域技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，包括: 電源電涌保護器，包括第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件和第四開關型元件，所述第一限壓型電子元件耦接于第一相線與中性線之間，所述第一限壓型電子元件并聯設有第一開關型元件，所述第二限壓型電子元件耦接于第二相線與中性線之間，所述第二限壓型電子元件并聯設有第二開關型元件，第三限壓型電子元件耦接于第三相線與中性線之間，所述第三限壓型電子元件并聯設有第三開關型元件，所述第四開關型元件一端分別耦接所述第一限壓型電子元件、所述第二限壓型電子元件、所述第三限壓型電子元件靠近中性線一側，第四開關型元件的輸出端耦接信號電涌保護器； 信號電涌保護器，包括第五開關型元件、第一瞬態抑制二極管，所述第五開關型元件耦接于第一信號線與第二信號線之間并耦接所述第四開關型元件輸出端，所述第一瞬態抑制二極管耦接于所述第一信號與第二信號線之間。2.根據權利要求1所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第四開關型元件輸出耦接地線，所述地線與被保護設備的金屬殼體相連接。3.根據權利要求2所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述信號電涌保護器還包括第二瞬態抑制二極管、第三瞬態抑制二極管，所述第二瞬態抑制二極管兩端分別耦接第一信號線和地線，所述第三瞬態抑制二極管兩端分別耦接第二信號線與地線。4.根據權利要求1所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件的輸入端均設有過流保護元件。5.根據權利要求1所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件中至少一個并聯設有信號燈電路。6.根據權利要求3所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述信號燈電路包括串聯的信號燈和電阻。7.根據權利要求1所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第一信號線在第二開關型元件與第一瞬態抑制二極管之間設有第一電阻，所述第二信號線在第二開關型元件與第一瞬態抑制二極管之間設有第二電阻。8.根據權利要求4所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述過流保護元件采用熔斷器或保險絲。9.根據權利要求1-8任一所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第一限壓型電子元件、第二限壓型電子元件、第三限壓型電子元件均采用壓敏電阻。10.根據權利要求1-8任一所述的三相電源信號共用電涌保護器，其特征在于，所述第一開關型元件、第二開關型元件、第三開關型元件、第四開關型元件、第五開關型元件采用氣體放電管或氣體間隙開關。
【文檔編號】H02H9/04GK105958458SQ201610397188
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】楊國昌, 陳崇敬, 王威, 祝軍, 盧奕, 徐志軍, 盛東, 樓鑫, 何俊智, 賈振誠
【申請人】杭州世永電力科技有限公司, 國網浙江省電力公司金華供電公司