免接地電源雷擊保護器的製作方法
2023-12-01 04:57:31
專利名稱：免接地電源雷擊保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不接地線的電源雷擊保護器，廣泛應用於小功率機房或小功率電子電氣設備接地困難或接地成本偏高場合。
背景技術：
在現有技術中，電源防雷均是採用在電源進線上並聯氧化鋅元件、氧化鋅元件直接接地線的技術手段。最典型的防雷措施如圖1所示，在低壓供電網中形成的雷擊浪湧脈衝，通過避雷元件BL2、BL3和接地線D以及大地形成洩放途經，雷擊能量以熱能的形式全部損耗在洩放途徑上，大地不吸收雷擊能量，其消耗形式可用如圖2簡示。根據氧化鋅避雷元件的電性能，雷擊能量A、瞬間雷擊功率P、雷擊洩放電流I、洩放途徑電阻R的簡單物理關係式A＝P·t＝U2/R＝I2R由上式來分析雷擊浪湧脈衝經過氧化鋅避雷元件抑制後的輸出殘壓的特性，可用如圖3所示簡示。如圖3所示，圖3(A)中所示的雷擊浪湧脈衝，經過圖3(B)中氧化鋅避雷元件作用後輸出的殘壓如圖3(C)中所示。其中uO表示氧化鋅元件的起始工作電壓(工作參數)，Umax表示氧化鋅元件的最大工作殘壓(一般為2倍UO值)，從圖中可看出，輸出殘壓幅度電壓持續時間T等同於雷擊脈衝的能量時間T，其作用是抑制了輸出雷擊殘壓的幅度。
根據氧化鋅元件的避雷效果，我們可以得出圖1所示典型防雷技術措施的防雷效果，其效果可用圖4定性簡示。我們知道，雷擊對電氣設備的危害表現在雷電位(在此表現為UA、 UB的值)和雷電壓UAB。在此，我們先分析雷電壓(雷擊殘壓)UAB對電氣設備的危害程度。就220V供電的電氣設備，有這樣一個安全特性a.當過壓時間小於毫秒時，小於1500伏的過壓不會損壞電氣設備；b.當過壓時間大於毫秒時，大於280伏的過壓都有可能使電氣設備的電源電路損壞。
對市電供電電網中形成的雷擊浪湧脈衝，根據雷擊的性質可分為直接雷擊浪湧脈衝和感應雷擊浪湧脈衝。在此所指的直接雷擊是指雷擊放電已和供電電網(低壓電網)相接觸，並和電網形成放電電弧，對直接雷擊，由於放電電弧的影響，使得產生的雷擊浪湧脈衝的時間大於雷電波的時間，均為超過毫秒的雷擊浪湧脈衝，長的可達幾十至幾百毫秒；在此所指的感應雷擊是指雷擊放電未和供電電網(低壓電網)相接觸，未形成放電電弧，對感應雷擊，感應雷擊浪湧脈衝時間同步於雷電波，持續時間小於毫秒，一般為幾十至幾百微秒的脈衝時間。
根據直接雷擊浪湧脈衝和感應雷擊浪湧脈衝的性質以及氧化鋅避雷元件的特性，可得到圖5所示的直接雷擊和感應雷擊殘壓UAB。根據氧化鋅的特點和低壓電網供電線路雷擊的不同性質(平衡雷擊和不平衡雷擊)和BL2、BL3的差異性，不難看出UAB其值o＜UAB＜(Umax-UO)對照電氣設備的安全特性，可以看出，對感應雷擊，由於UAB殘壓的持續時間T＜1ms，而且幅度(Umax-UO)控制在1500伏以內，也就是說輸出殘壓UAB不會對電氣設備造成損壞。對直接雷擊，由於UAB殘壓的持續時間T＞1ms，而且幅度不能保證小於280伏，因此，輸出殘壓UAB有可能使電氣設備損壞。
另外，從雷擊損壞的另一個可能因素雷電位來考慮，UA(B)＝UA+UC(UA為氧化鋅元件的電壓特性，UC為地線壓降)雷電位UA(B)直接作用在電氣設備上，有可能使電氣設備造成打火放電和反擊破壞，從而使電氣設備損壞。
為此，必須採取等電位聯接，通過等電位聯接雖然可保證電氣設備的安全，但卻會造成設備地電位的提高，這就有可能在某些人機接觸的場合中帶來人身生命安全的隱患，為此必須做標準的接地線以減低雷電位。
從上述簡單分析可看出，現階段普遍使用和國家標準中推薦的並式氧化鋅洩放型接地電源防雷技術和產品存在著如下不足1、不能從根本上消除雷擊殘壓；2、僅是對感應雷擊起可靠的保護，而不能對電網直接雷擊起可靠的保護；3、需要有性能良好的標準接地線支持，並要採取嚴格的等電位聯接。
為此，一些廠家對這種防雷措施作一些改進，有的在線路設計上串接保險絲或採用串接式多級保護，在級間採用阻尼元件改變輸出殘壓的特性。在此先不考慮更換保險絲的麻煩，單從熔斷的時間就可以看出其技術上的不足。任何熔斷式保險絲都有一個熔斷時間，其熔斷時間通常在幾十毫秒之上。可見此辦法無法切斷時間超過毫秒的殘壓，只能切斷時間超過幾十毫秒的雷擊殘壓，不能滿足安全特性的要求。由於直接雷擊殘壓是一種近似直流成份的直流脈衝，這些阻尼元件其實在此不起任何作用，由於電子傳輸的同時性，多級保護的末級採用的是參數逐級變小的設置方法，而這種方法由於受參數較低的末級安全性的影響，最先損壞的往往是末級和電器設備本身，這種方法不能達到輸出殘小於280伏的要求。因此，這些防雷措施從技術上講都不能保證電氣設備於電網直接雷擊情況下的安全。
發明內容
本實用新型的目的是針對上述防雷措施的不足而設計的一種免接地、輸出殘壓低、能對電網直接雷擊起可靠保護的電源防雷保護器，具有使用方便，本身安全可高，安裝成本低等優點。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來完成的防雷設備由氧化鋅元件BL1跨接在電源進線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯後並接在BL1兩端，隔離變壓器B的初級並接在元件BL1的兩端，隔離變壓器的次級作輸出，氧化鋅元件BL2和BL3的接點C接地，或者接氧化鋅元件BL4的一端，再由BL4的另一端接地或與隔離變壓器的隔離地相接。
採用上述結構設計的免接地電源防雷設備起到多重作用，把雷擊浪湧脈衝通過BL2和BL3的嵌位抑制作用，嵌定在隔離變壓器的安全承受範圍內，通過隔離變壓器的隔離作用，切斷輸出殘壓的直流脈衝成分，從而保證了輸出的雷擊殘壓對電氣設備的安全要求。另外由於隔離變壓器的電位隔離作用，切斷了雷電位對電氣設備的危害途徑。並保證了被保護設備人機接觸場合雷擊時的人身安全，由於有電網本身系統良好的避雷接地線組成的洩放途徑，使得電網上產生的雷擊脈衝通過這一途徑並以熱能的形式全部削耗在這一洩放途徑上。
圖1為現有技術中較為典型的電源雷擊保護器電路圖；圖2是雷擊洩放機理示意圖；圖3(A)是雷擊脈衝能量示意圖；圖3(B)是氧化鋅元件洩放示意圖；圖3(C)是輸出殘壓示意圖；圖4是圖1防雷電路的防雷效果圖；圖5是圖1防雷電路的雷擊殘壓U分析圖；圖6是本實用新型的一種電路原理圖；圖7是本實用新型的另一種電路原理圖。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1參看圖6，本實用新型免接地防雷電源是由跨接在電源進線兩端的氧化鋅元件BL1、BL2、BL3組成，BL2和BL3的串接中點C直接接機殼或和隔離變壓器T的隔離地相連後通過BL4接機殼，如果選定BL1、BL2、BL3的工作電壓為800V/1MA的氧化鋅元件，則經過BL1、BL2、BL3壓制嵌位的雷電位可控制在1500V以內，雷電壓幅度可控制在800V以內，以上雷電位和雷電壓在隔離變壓器的安全承受範圍內，通過隔離變壓器的隔離作用，切斷了輸出殘壓為800V的直流基頻成分，使得經隔離變壓器輸出後的殘壓餘量很小，不足以對被保護的電器設備產生安全影響，由於有隔離變壓器的電位隔離作用，徹底切斷了雷電位的破壞途徑。另外，由於借用了電網系統良好的避雷器和避雷接地線，使電網上產生的雷擊浪湧脈衝的能量可全部通過這一洩放途徑以熱能的形式消耗掉，從而可以做到免接地前提下的電器設備的安全可靠性。本實用新型結構簡單，使用方便，安全可靠性高，適用於小功率場合的電器設備的安全保護。
實施例2參看圖7，氧化鋅元件BL4一端和BL2、BL3的連結中點相連.另一端和隔離變壓器的隔離地相接後接機殼，可防止BL2、BL3損壞的情況下的漏電安全。其餘參考實施例1。
最後，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限於上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種免接地電源雷擊保護器，其特徵在於所述的防雷設備由氧化鋅元件BL1跨接在電源進線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯後並接在BL1兩端，隔離變壓器B的初級並接在元件BL1的兩端，隔離變壓器的次級作輸出，氧化鋅元件BL2和BL3的接點C接地，或者接氧化鋅元件BL4的一端，再由BL4的另一端接地或與隔離變壓器的隔離地相接。
專利摘要一種免接地電源雷擊保護器，由氧化鋅元件BL1、BL2、BL3隔離變壓器、線路板和機殼等組成，氧化鋅元件BL1跨接在電源進線的兩端，BL2和BL3的一端分別並接在電源的二進線上，另一端接在一起直接接機殼，當雷擊時氧化鋅元件能有效的抑制雷擊過電壓和過電位，隔離變壓器能有效的清除雷擊殘壓和隔離雷電位，從而確保電源雷擊保護器在免接地情況下設備和人身生命的安全。
文檔編號H02H9/04GK2935576SQ20062010634
公開日2007年8月15日 申請日期2006年8月3日 優先權日2006年8月3日
發明者葉林 申請人:葉林