一種防雷保護及報警結構的製作方法

2023-05-19 07:54:16

專利名稱：一種防雷保護及報警結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及了一種智能化防雷保護結構，尤其涉及了一種防雷保護及報警結構。
背景技術：
現有的防雷技術或防雷器採用並聯式安裝在線對地之間，當線路有雷擊浪湧入侵時，並聯型防雷器對地洩放雷電流，但是防雷效果會受到接地電阻、連接線纜長度要求、需要設置多級防雷保護及防雷器之間存在配合隱患等問題，防雷效果受到多方面因素的限制。傳統的防雷技術與防雷器存在以下缺陷與不足1、防雷器前級串聯空氣開關難和防雷器及主迴路空氣開關配合。由於供電系統和防雷系統有兩個行業分工完成，就造成了系統參數之間的不匹配和不兼容性的問題。按照現在的規範要求防雷器前級應串聯空氣開關，防止防雷器故障短路引起主迴路跳閘，造成負載斷電，前提是防雷器空氣開關必須小於主迴路的空氣開關的電流值。但是若要滿足防雷器的最大放電電流值，防雷器空氣開關的電流值應該需要很大，這樣就造成了防雷器空氣開關大於了主迴路空氣開關的電流值，若防雷器出現故障短路則造成主迴路電源負載斷電，影響設備運行。因此，防雷器、防雷器空氣開關、電源線路主迴路空氣開關三者存在相互不兼容、不匹配、不協調。若防雷空氣開關電流值大了，當防雷器故障短路時不跳，主迴路卻跳閘了，造成設備永久斷電，影響運行；若防雷空氣開關電流值選小了，則無法滿足防雷器放電電流的匹配，造成防雷放電時，防雷空氣開關跳閘，失去防雷功能，若雷電再次入侵電源系統時，就造成設備損壞。2、防雷技術採用並聯式多級旁路分流防護，要求防雷器級間間隔距離遠，且殘壓高、效果差。現有的防雷技術採用多級並聯式分流方法，即在電源線路中線與地之間多級並聯安裝防雷器或防雷箱(同樣在各防雷器前級也需要串聯防雷器後備空氣開關)，按照標準為三級防雷，每級之間的電纜安裝距離為10米以上，保證防雷器依次動作，逐級洩放，若應用在移動基站機房、通/[目機房等獨立的小面積機房時(此類機房總面積在10-20平方之間)，故很難實現每級10米以上電纜安裝距離。而且該防雷技術的目的是為了保障防雷器的自身安全，雷電流入侵越大，殘壓越高、防雷效果越差。3、防雷設備的實際參數打標準參數的「擦邊球」，標準參數掩蓋實際參數，只標註標稱放電電流時的殘壓，最大放電電流時間的殘壓沒有標註，造成當雷擊電流到最大放電電流時，防雷設備的殘壓依然很高，就算防雷設備動作了，設備仍然損壞，找不到損壞願意。按照防雷的基本原則即要洩放雷電流，又要降低殘壓且越低越好。按照目前標準防雷器的殘壓是在標稱放電電流時進行檢測的，而最大放電電流是標稱放電電流的2 2. 5倍，例如標稱放電電流為50KA，那麼最大放電電流至少為100KA，而殘壓則是在50KA放電電流時測出的殘壓，而對100KA時的殘壓就沒有標註或者檢測，掩蓋了最大殘壓的數據，因為在測試最大放電電流時的殘壓應該為標稱放電電流的2倍，而這時的殘壓往往高出設備的最大耐壓值，造成設備損壞。[0006]4、防雷器無故障報警或遠程告警等狀態監控功能，使防雷設備變成「黑瞎子」，不知道防雷器是否損壞和雷擊情況，不能及時進行維修和更換。防雷器是「黑瞎子」，無主動告警或故障提醒功能。目前防雷器的工作狀態多為本地指示，需要維護人員在現場進行目測、檢測，才能發現問題。但是在雷電頻繁的偏遠山區或無人值守的移動基站、機房，防雷器無疑成了「黑瞎子」，無異常告警或者故障報警信息傳輸到控制中心，而控制中心也根本不知道每個基站、機房的防雷設備運行情況，以及重要雷電入侵信息(例如防雷器有沒有失效？防雷器後備空氣開關在遭受第一波雷擊時跳閘沒有？遭受了多少次雷擊？什麼時候遭受了雷擊？遭受了多大的雷擊？等等)。為了了解防雷設備運行情況，必須通過定期或不定期的人為方式巡檢，最低要求是打一次雷巡檢一次，大多基站、機房離控制中心近者十多公裡遠者幾十公裡遠，高山站海拔低者幾十米，高者幾百米上千米，維護難度和巡查工作效率可想而知。造成了故障難發現、難控制、難維護的局面，維護成本居高不下且防護效果差的結果。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為了克服上面所述的技術缺陷，提供一種防雷保護及報警結構。為了解決上面所述的技術問題，本實用新型採取以下技術方案一種防雷保護及報警結構，包括有電源線路連接的雷電流頻率阻抗控制單元、防雷保護單元和雷電監控報警單元，所述的雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路中，所述的防雷保護單元並聯在電源線路中，所述的雷電監控報警單元與防雷保護單元電性連接。所述的雷電流頻率阻抗控制單元進一步包括有第一雷電流頻率阻抗控制單元，第二雷電流頻率阻抗控制單元，所述的第一雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的L線中，所述的第二雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的N線中。所述的雷電流頻率阻抗控制單元進一步包括有帶阻濾波器和安規電容，所述的帶阻濾波器串聯在電源線路中，所述的安規電容並聯在電源線路中。所述的安規電容進一步包括有並聯在電源線路上的差模保護安規電容CX和共模保護安規電容。所述的防雷保護單元進一步包括有一級防雷保護單元和二級防雷保護單元，所述的一級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元的輸入端，所述的二級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元的輸出端。所述的防雷保護單元進一步包括有第一溫度保險絲FU、與第一溫度保險絲FU串聯的壓敏電阻器MOV、以及設置於壓敏電阻器MOV旁側的用於熱監測的第二溫度保險絲FU，。第二溫度保險絲FU』的溫度係數小於第一溫度保險絲FU的溫度係數。所述的雷電監控報警單元進一步包括有雷電監測記錄儀、雷電監控報警單元、蜂鳴器和遠程告警幹接點。所述的雷電監測記錄儀與防雷保護單元上的互感器電性連接。本實用新型通過在電源線路中連接由串聯式分壓、分流防雷功能的雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)、電子式過流、過壓、過熱防雷保護單元(TSPD)和雷電監控報警單元。雷電主要能量集中在中低頻範圍，在幾KHZ 幾百KHZ之間，以此只要在這個頻率範圍內調整其迴路阻抗，就能為設備形成串聯式分流、分壓，保護設備，該方法對接地電阻、連接線纜長度、殘壓值無關，再配合無空開裝置的並聯型TSH)進行並聯式旁路分流、轉移、降幅、穩壓、滿足能量守恆原則，提升防護效果。本實用新型提供的防雷保護及報警結構具有以下特點1、實現了與被保護設備形成串聯式分壓、分流的保護模式。雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)串聯在電源線路中，當有雷電入侵時與設備形成串聯分壓、分流保護及實現一、二級防雷保護單元協調，實現高放電流、低殘壓。而且省去防雷器級間需要10米以上的安裝距離要求。雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)在線間、線地間(L-N、L-PE、N-PE)並聯有安規電容，並與帶阻濾波器形成LC濾波電路，L-N線間電容CX用於抑制電源線路的差模幹擾，L-PE、N-PE線間的CY電容用於抑制電源線路的共模幹擾，可消除電路中的雜波幹擾，淨化電網質量。 2、解決了防雷空開和防雷器、主迴路空開的配合隱患。防雷保護單元(TSPD)由一、二級防雷保護單元(其中一級Tsro為ιοοκΑ，二級Tsro為4oka)組成，一、二級防雷保護單元(TSPD)分別並聯在雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)的輸入端和輸出端並將每個TSPD的常閉遙信開關串聯後，給出常閉信號，當防雷模組中任意一個Tsro損壞或發熱、起火前，將迴路中的常閉信號變為常開信號並傳輸到防雷監控報警單元。防雷保護單元Tsro對雷電流進行對地旁路分流和線間限位，由於Tsro晶片內置具有過流、過壓、過熱的保險絲，防雷保護單元前級無需串聯防雷器空氣開關或熔絲。TSro與ALFB組合後就可實現對雷電的串聯分流、分壓和並聯旁路分流、限位、降幅。3、雷電監控報警單元由TSro狀態監控聯動報警電路及雷電監測記錄儀驅動控制電路組成，具有本地電源指示、防雷指示、防雷失效指示、防雷惡化蜂鳴報警及遠程幹接點告警、斷電幹接點告警、雷電監測記錄儀可對雷擊次數、雷電發生時間、雷電入侵電流值進行儲存記錄，可將防雷箱的工作狀態、雷擊情況由RS-485控制總線或幹接點通過機房動力環境監控系統傳送至幾十公裡外的控制中心，可進行查閱、拷貝、監控或報警，實現智能化監控、報警、防護。4、串聯在電源迴路當中，當有雷電入侵時在雷電頻率作用下，雷電流頻率阻抗控制單元會隨雷電的頻率上升，而阻抗同步上升，形成一個大功率的電阻器，根據歐姆定律I=υ/R的推導式R = U/I或U = IR，在雷電頻譜作用下雷電頻率阻抗控制單元的阻抗與設備負載的內阻形成串聯式分壓、分流，保護設備，該保護模式與設備接地電阻(防雷器接地電阻)要求、連接線纜長度、殘壓值無關。5、配有串聯型分壓、分流防雷功能的雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)，在雷電頻率作用呈高阻抗狀態，對並聯型的一、二級Tsro防雷保護單元進行能量匹配，滿足一級先動作、二級後動作(一級過流保護、二級過壓保護)，解決了防雷器之間需要 ο米以上的電纜布線距離要求。且在雷電頻率阻抗的作用下，防雷殘壓變化非常小，有效地保護了設備。

圖1為本實用新型的結構圖。[0026]圖2為雷電流頻率阻抗控制單元的結構圖。圖3為防雷保護單元的結構圖。圖中，1.雷電流頻率阻抗控制單元、2.防雷保護單元、3.雷電監控報警單元、4.遠程告警幹接點、5.蜂鳴器、6.互感器。
具體實施方式
請參閱圖1，如圖所示，一種防雷保護及報警結構，包括有電源線路連接的雷電流頻率阻抗控制單元1、防雷保護單元2和雷電監控報警單元3，雷電流頻率阻抗控制單元I串聯在電源線路中，防雷保護單元2並聯在電源線路中，雷電監控報警單元3與防雷保護單元2電性連接。雷電流頻率阻抗控制單元I進一步包括有第一雷電流頻率阻抗控制單元和第二雷電流頻率阻抗控制單元，其中第一雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的L線中，第二雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的N線中。防雷保護單元2進一步包括有一級防雷保護單元(即一級TSPD)和二級防雷保護單元(即二級TSH))，一級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元I的輸入端，二級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元I的輸出端。雷電監控報警單元進一步包括有雷電監測記錄儀、雷電監控報警單元、蜂鳴器5和遠程告警幹接點4。雷電監測記錄儀與防雷保護單元上的互感器6電性連接。雷電監控報警單元分別與一級Tsro和二級Tsro連接。蜂鳴器連接雷電監控報警單元，雷電監控報警單元上的遠程告警幹接點用於連接遠程幹接點告警、斷電幹接點告警等。請參閱圖2，如圖所示，雷電流頻率阻抗控制單元進一步包括有帶阻濾波器和安規電容，帶阻濾波器串聯在電源線路中，安規電容並聯在電源線路中。帶阻濾波器進一步包括有第一帶阻濾波器HRl和第二帶阻濾波器HR2，第一帶阻濾波器HRl串聯在電源線路L上，第二帶阻濾波器HR2串聯在電源線路N上。安規電容進一步包括有並聯在電源線路上的差模保護安規電容CX和共模保護安規電容。差模保護安規電容CX並聯在電源線路L與電源線路N之間。共模保護安規電容進一步包括有第一共模保護安規電容CYl和第二共模保護安規電容CY2，第一共模保護安規電容CYl並聯在電源線路L與電源線路PE之間，第二共模保護安規電容CY2並聯在電源線路N與電源線路PE之間。請參閱圖3，如圖所示，防雷保護單元進一步包括有第一溫度保險絲FU、與第一溫度保險絲FU串聯的壓敏電阻器MOV、以及設置於壓敏電阻器MOV旁側的用於熱監測的第二溫度保險絲FU』。第二溫度保險絲FU』的溫度係數小於第一溫度保險絲FU的溫度係數。工作原理防雷原理當防雷保護及報警結構(簡稱防雷箱)的輸入端有電流入侵時，串聯在電源迴路中的雷電流頻率阻抗控制單元(ALFB)在頻率作用下呈高阻抗狀態，此時並聯在ALFB前級的一級防雷保護單元(一級TSPD)在過雷電過壓的作用下瞬間導通，由於ALFB和一級TSH)為同時啟動，ALFB在雷電頻率作用下為高阻抗特性，一級TSH)在雷電過壓作用下為低阻抗特性(接近短路狀態)，根據電流特性(電流走低阻抗迴路)，一級Tsro將雷電流進行對地分流、轉移、限位、降幅。由於雷電入侵時ALFB的阻抗比接地系統的電阻大很多，所以採用該技術，可對機房的接地電阻放寬至100歐姆。此時部分工頻殘壓(一級TSro殘壓)經ALFB分流、分壓後再次進入二級防雷保護單元(二級TSro)，再次對其殘壓(過壓)進行對地分流、轉移、限位、降幅，由於ALFB的頻率阻抗特性關係，輸出端的殘壓隨輸入端的雷電流增大，其變化非常小(20KA-100KA，殘壓變化在幾百伏內)，將雷電流過壓控制在非常低的範圍內。雷電監測記錄原理在防雷保護單元(TSPD)對地放電同時，TSPD內置的高精度互感器對地線上的雷電流進行採集、取樣傳送到雷電監控報警單元的雷電監測記錄儀，對採集信號進行運算、儲存、顯示、查看、傳輸，雷電監測記錄儀可對雷擊次數、雷電發生時間、雷電入侵電流值進行儲存記錄，可將防雷箱的工作狀態、雷擊情況由RS-485控制總線或幹接點通過機房動力環境監控系統傳送至幾十公裡外的控制中心，可進行查閱、拷貝、監控或報警，實現智能化監控、報警、防護。雷電監控報警原理當TSro故障時，首選切斷TSro的常閉信號迴路，即切斷了監控報警電路的繼電器的電源迴路，此時綠色LED防雷指示燈熄滅，繼電器斷電後，兩組常開、常閉腳切換，一組改變防雷箱的遠程告警幹接點(常開變常閉、常閉變常開)，一組常閉腳邊為常開，切斷聯動繼電器的電源迴路，使聯動繼電器的兩組常閉、常開腳切換，使防雷箱發出蜂鳴報警聲音和失效紅色LED燈亮起，表示防雷失效。當ALFB斷路時，即切斷了報警單元內繼電器的供電，改變防雷箱的遠程告警幹接點(常開變常閉、常閉變常開)，電源指示燈熄滅，負載斷電。
權利要求1.一種防雷保護及報警結構，包括有電源線路連接的雷電流頻率阻抗控制單元、防雷保護單元和雷電監控報警單元，其特徵在於所述的雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路中，所述的防雷保護單元並聯在電源線路中，所述的雷電監控報警單元與防雷保護單元電性連接。
2.如權利要求1所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的雷電流頻率阻抗控制單元進一步包括有第一雷電流頻率阻抗控制單元，第二雷電流頻率阻抗控制單元，所述的第一雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的L線中，所述的第二雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路的N線中。
3.如權利要求1所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的雷電流頻率阻抗控制單元進一步包括有帶阻濾波器和安規電容，所述的帶阻濾波器串聯在電源線路中，所述的 安規電容並聯在電源線路中。
4.如權利要求3所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的安規電容進一步包括有並聯在電源線路上的差模保護安規電容CX和共模保護安規電容。
5.如權利要求1所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的防雷保護單元進一步包括有一級防雷保護單元和二級防雷保護單元，所述的一級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元的輸入端，所述的二級防雷保護單元並聯在雷電流頻率阻抗控制單元的輸出端。
6.如權利要求5所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的防雷保護單元進一步包括有第一溫度保險絲FU、與第一溫度保險絲FU串聯的壓敏電阻器MOV、以及設置於壓敏電阻器MOV旁側的用於熱監測的第二溫度保險絲FU』。
7.如權利要求6所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的第二溫度保險絲FU』 的溫度係數小於第一溫度保險絲FU的溫度係數。
8.如權利要求1所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的雷電監控報警單元進一步包括有雷電監測記錄儀、雷電監控報警單元、蜂鳴器和遠程告警幹接點。
9.如權利要求8所述的防雷保護及報警結構，其特徵在於所述的雷電監測記錄儀與防雷保護單元上的互感器電性連接。
專利摘要本實用新型公開了一種防雷保護及報警結構，包括有電源線路連接的雷電流頻率阻抗控制單元、防雷保護單元和雷電監控報警單元，雷電流頻率阻抗控制單元串聯在電源線路中，防雷保護單元並聯在電源線路中，雷電監控報警單元與防雷保護單元電性連接。本實用新型通過在電源線路中連接雷電流頻率阻抗控制單元、防雷保護單元和雷電監控報警單元。雷電主要能量集中在中低頻範圍，在幾KHZ～幾百KHZ之間，以此只要在這個頻率範圍內調整其迴路阻抗，就能為設備形成串聯式分流、分壓，保護設備，該方法對接地電阻、連接線纜長度、殘壓值無關，再配合無空開裝置的並聯型TSPD進行並聯式旁路分流、轉移、降幅、穩壓、滿足能量守恆原則，提升防護效果。
文檔編號H02H9/04GK202856339SQ201220551989
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者曾中海, 彭文星, 呂善鵲, 陳彭春 申請人:深圳市雷博斯科技有限公司