一種防雷系統的製作方法

2023-11-02 16:05:52

專利名稱：一種防雷系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於防雷設計領域，尤其涉及一種可主動切斷雷擊電流傳輸路徑的防 雷系統。
背景技術：
雷電災害是國際公布的十種最嚴重的自然災害中的一種。每年雷電災害事故頻 繁，涉及面廣，對廣大人民群眾的生命財產安全構成嚴重威脅。特別是在微電子技術迅速發 展的今天，雷擊放電不僅使雷擊點建築物和設備遭受破壞，並且由於雷擊能量以電磁波輻 射和線路傳播的形式迅速向四面八方擴散，可以使鄰近眾多的電子設備或輸電線路同時遭 到破壞，因此，減少雷電災害是現代防雷技術要實現的首要目標。為此，現有技術提供了一種防雷系統，其包括並聯在被保護負載設備兩端的浪湧 保護器以及一接地網。由於浪湧保護器具有過壓瞬時短路的特性，在發生雷擊而產生雷擊 電流時，該防雷系統利用浪湧保護器將雷擊電流引入到接地網中，從而實現雷擊電荷的中 和消散，即相當於將被保護負載設備短路，以起到對被保護負載設備的被動保護作用。現有技術提供的該防雷系統中，接地網阻值取值越小越好，理論上的最優取值是0 歐姆。然而，實際的接地網阻值受到接地網建設環境和建設成本等諸多因素的影響而不可 能做到0歐姆。例如，在建設成本方面，需要建設很大很深的接地體、耗費非常多的鋼材和 銅材、使用大量極具汙染和腐蝕性的降阻劑等；在建設環境方面，高山、巖石、砂礫、鹽鹼地、 戈壁等地質環境制約著接地工程的建設。因此，當前對於防雷系統的接地網阻值標準定為 10歐姆。而由於接地網阻值無法實現0歐姆，則浪湧保護器無法使得被保護負載設備完全 被短路，則必然有一部分雷擊電流會流過被保護負載設備，而被保護負載設備被損壞與否， 完全依賴於被保護負載設備自身的耐受能力。因此，現有技術提供的防雷系統的防雷效果 差，導致使用該中防雷系統的被保護負載設備依然有較高的雷擊損壞率。在本背景技術本部分所公開的上述信息僅僅用於增加對本實用新型背景技術的 理解，因此其可能包括不構成對該國的本領域普通技術人員已知的現有技術。

實用新型內容本實用新型實施例的目的在於提供一種防雷系統，旨在解決現有技術提供的防雷 系統由於浪湧保護器無法將被保護負載設備完全被短路，使得雷擊電流的一部分流過被保 護負載設備，防雷效果差的問題。本實用新型實施例是這樣實現的，一種防雷系統，所述系統包括輸入端連接在被保護負載設備供電線路上的浪湧保護單元；連接在所述浪湧保護單元的所述輸入端和所述被保護負載設備之間、並串聯在所 述被保護負載設備供電線路上的切換開關單元；檢測雷擊電流在所述被保護負載設備供電線路周圍產生的交變磁場信號並輸出 第一檢測信號的第一電磁感應單元；〔0011〕 連接所述第一電磁感應單元，根據所述第一電磁感應單元輸出的所述第一檢測信 號控制所述切換開關單元動作以切斷外部電源向所述被保護負載設備供電的供電通路的 切換控制單元。
〔0012〕 進一步地，所述系統還可以包括
〔0013〕 連接所述切換控制單元，檢測雷擊電流在所述被保護負載設備供電線路周圍產生 的交變磁場信號並輸出第二檢測信號給所述切換控制單元的第二電磁感應單元。
〔0014〕 更進一步地，所述系統還可以包括
〔0015〕 連接在所述第一電磁感應單元和所述切換控制單元之間，對所述第一電磁感應單 元輸出的所述第一檢測信號進行濾波處理後輸出給所述切換控制單元的第一濾波單元； 〔0016〕 連接在所述第二電磁感應單元和所述切換控制單元之間，對所述第二電磁感應單 元輸出的所述第二檢測信號進行濾波處理後輸出給所述切換控制單元的第二濾波單元。 〔0017〕 上述系統中，所述浪湧保護單元可以包括壓敏電阻和壓敏電阻1^2 ；
〔0018〕 所述壓敏電阻-1的一端連接市電火線，所述壓敏電阻-1的另一端接地；所述壓 敏電阻的一端連接市電零線，所述壓敏電阻的另一端接地。
〔0019〕 上述系統中，所述切換開關單元還可以串聯在一備用電源向所述被保護負載設備 供電的供電線路上。
〔0020〕 上述系統中，所述系統還可以包括
〔0021〕 串聯在所述被保護負載設備供電線路上，將雷擊電流延時傳輸到所述切換開關單 元的行波減速單元。
〔0022〕 進一步地，所述外部電源是單相市電，所述行波減速單元可以包括一磁芯以及纏 繞於所述磁芯上的兩根導線；
〔0023〕 所述兩根導線中的一根的一端連接市電火線，所述兩根導線中的一根的另一端連 接所述切換開關單元；所述兩根導線中的另一根的一端連接市電零線，所述兩根導線中的 另一根的另一端連接所述切換開關單元。
〔0024〕 更進一步地，所述兩根導線可以分別被絕緣介質包裹。
〔0025〕 同時，所述浪湧保護單元可以包括壓敏電阻和壓敏電阻1^2 ；
〔0026〕 所述壓敏電阻-1的一端連接市電火線，所述壓敏電阻-1的另一端接地；所述壓 敏電阻的一端連接市電零線，所述壓敏電阻的另一端接地。
〔0027〕 同時，所述切換開關單元還可以串聯在一備用電源向所述被保護負載設備供電的 供電線路上。
〔0028〕 本實用新型實施例提供的防雷系統在被保護負載設備的供電線路上設置切換開 關單元，並在第一電磁感應單元檢測到該供電線路上出現雷擊電流時，由切換控制單元控 制切換開關單元動作，以強制切斷被保護負載設備的供電通路，在強制切斷後，雷擊電流經 由浪湧保護單元流入接地網，進而洩入地下。由於完全切斷了雷擊電流向被保護負載設備 傳輸的通道，相對於現有技術而言，可以使得被保護負載遭受雷擊的概率大幅降低，防雷效 果得到了優化。且雷擊電流此時由於不再依賴接地網阻值與被保護負載設備的特性阻抗比 例進行分配，因此降低了對接地網阻值大小的要求，進而降低了接地網的建設成本和建設 周期。
圖1是本實用新型第一實施例提供的防雷系統的結構圖；圖2是當外部電源是單相市電時，圖1中浪湧保護單元的一種電路圖；圖3是當外部電源是三相電時，圖1中浪湧保護單元的一種電路圖；圖4是當外部電源是直流電時，圖1中浪湧保護單元的一種電路圖；圖5是本實用新型第二實施例提供的防雷系統的結構圖；圖6是本實用新型第三實施例提供的防雷系統的結構圖；圖7是本實用新型第四實施例提供的防雷系統的結構圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，並不用於限定本實用新型。為了解決現有技術提供的問題，本實用新型提供的防雷系統在被保護負載設備的 供電線路上設置切換開關單元，並在電磁感應單元檢測到該供電線路上出現雷擊電流時， 由切換控制單元控制切換開關單元動作，以強制切斷被保護負載設備的供電通路。圖1示出了本實用新型第一實施例提供的防雷系統的結構，為了便於說明，僅示 出了與本實用新型第一實施例相關的部分。本實用新型第一實施例提供的防雷系統包括輸入端連接在被保護負載設備供電 線路上的浪湧保護單元14 ;連接在浪湧保護單元14的該輸入端和被保護負載設備之間、並 串聯在被保護負載設備供電線路上的切換開關單元13 ;檢測雷擊電流在被保護負載設備 供電線路周圍產生的交變磁場信號並輸出第一檢測信號的第一電磁感應單元11 ;連接第 一電磁感應單兀11，根據第一電磁感應單兀11輸出的第一檢測信號、控制切換開關單兀13 動作以切斷外部電源向被保護負載設備供電的供電通路的切換控制單元12。本實用新型第一實施例提供的防雷系統在被保護負載設備的供電線路上設置切 換開關單元13，並在第一電磁感應單元11檢測到該供電線路上出現雷擊電流時，由切換控 制單元12控制切換開關單元13動作，以強制切斷被保護負載設備的供電通路，在強制切斷 後，雷擊電流經由浪湧保護單元14流入接地網，進而洩入地下。由於完全切斷了雷擊電流 向被保護負載設備傳輸的通道，相對於現有技術而言，可以使得被保護負載遭受雷擊的概 率大幅降低，防雷效果得到了優化。且雷擊電流此時由於不再依賴接地網阻值與被保護負 載設備的特性阻抗比例進行分配，因此降低了對接地網阻值大小的要求，進而降低了接地 網的建設成本和建設周期。為了在切換開關單元13切斷外部電源向被保護負載設備供電的供電通路的同 時，不影響被保護負載設備的正常運行，本實用新型第一實施例中，切換控制單元12還可 以串聯在一備用電源向所述被保護負載設備供電的供電線路上，用於在控制切換開關單 元13動作以切斷外部電源向被保護負載設備供電的供電通路的同時，控制切換開關單元 13動作以切換一備用電源向被保護負載設備供電。具體地，該備用電源可以是另一套戶 外引入的電源，也可以是柴油發電機、風力發電機、不間斷電源(Uninterruptible Power System, UPS)、逆變器等，還可以是一直流電池組。[0042]圖2示出了當外部電源為單相市電時，圖1中浪湧保護單元14的一種電路。具體地，浪湧保護單元14包括壓敏電阻RV1和壓敏電阻RV2。壓敏電阻RV1的 一端連接市電火線，壓敏電阻RV1的另一端接地；壓敏電阻RV2的一端連接市電零線，壓敏 電阻RV2的另一端接地。圖3示出了當外部電源是三相電時，圖1中浪湧保護單元14的一種電路。具體地，浪湧保護單元14此時可以包括壓敏電阻RV3、壓敏電阻RV4、壓敏電阻 RV5以及放電管G1。壓敏電阻RV3的一端連接三相電的A相，壓敏電阻RV3的另一端連接三 相電的零線；壓敏電阻RV4的一端連接三相電的B相，壓敏電阻RV4的另一端連接三相電的 零線；壓敏電阻RV5的一端連接三相電的C相，壓敏電阻RV5的另一端連接三相電的零線； 放電管G1的一端連接三相電的零線，放電管G1的另一端接地。三相電的A相、B相、C相、 零線均連接切換開關單元13。圖4示出了當外部電源是直流電時，圖1中浪湧保護單元14的一種電路。具體地，浪湧保護單元14此時可以包括壓敏電阻RV6和放電管G2。壓敏電阻RV6 的一端連接直流電的-48V引腳，壓敏電阻RV6的另一端連接直流電的0V引腳；放電管G2 的一端連接直流電的0V引腳，放電管G2的另一端接地。直流電的-48V引腳和0V引腳均 連接切換開關單元13。圖5示出了本實用新型第二實施例提供的防雷系統的結構，為了便於說明，僅示 出了與本實用新型第二實施例相關的部分。與本實用新型第一實施例不同，本實用新型第二實施例提供的防雷系統在圖1的 基礎上，還包括連接切換控制單元12，檢測雷擊電流在被保護負載設備供電線路周圍產 生的交變磁場信號並輸出第二檢測信號給切換控制單元12的第二電磁感應單元15。此時， 切換控制單元12還用於根據第二電磁感應單元12輸出的第二檢測信號判斷第一電磁感應 單元11輸出的第一檢測信號是否是由雷擊電流在被保護負載設備供電線路周圍產生的交 變磁場信號所引起的，是則根據第一電磁感應單元11輸出的第一檢測信號，控制切換開關 單元13動作以切斷外部電源向被保護負載設備供電的供電通路，否則不動作，以避免第一 電磁感應單元11根據其它幹擾信號而產生第一檢測信號，導致切換開關單元13誤動作。本實用新型第二實施例提供的防雷系統的其它組成部分、各部分的功能及相互之 間的連接關係如本實用新型第一實施例所述，在此不再贅述。圖6示出了本實用新型第三實施例提供的防雷系統的結構，為了便於說明，僅示 出了與本實用新型第三實施例相關的部分。與本實用新型第二實施例不同，本實用新型第三實施例提供的防雷系統在圖5的 基礎上，還包括連接在第一電磁感應單元11和切換控制單元12之間，對第一電磁感應單 元11輸出的第一檢測信號進行濾波處理後輸出給切換控制單元12的第一濾波單元16 ;連 接在第二電磁感應單元15和切換控制單元12之間，對第二電磁感應單元15輸出的第二檢 測信號進行濾波處理後輸出給切換控制單元12的第二濾波單元17，從而濾除了第一檢測 信號和第二檢測信號中的噪聲幹擾，提高了檢測精確度。本實用新型第三實施例提供的防雷系統的其它組成部分、各部分的功能及相互之 間的連接關係如本實用新型第二實施例所述，在此不再贅述。圖7示出了本實用新型第四實施例提供的防雷系統的結構，為了便於說明，僅示出了與本實用新型第四實施例相關的部分。為了給切換開關單元13提供更長的動作時間，與本實用新型第一實施例、第二實 施例和第三實施例不同，本實用新型第四實施例提供的防雷系統在圖1、圖5或圖6的基礎 上，還包括串聯在被保護負載設備供電線路上，將雷擊電流延時傳輸到切換開關單元13 的行波減速單元18。假設U為被保護負載設備供電線路的分布電感，C0為被保護負載設備供電線路的 分布電容，雷擊電流在U為被保護負載設備供電線路上的傳播速度是V，則有
權利要求1.ー種防雷系統，其特徵在於，所述系統包括 輸入端連接在被保護負載設備供電線路上的浪湧保護單元； 連接在所述浪湧保護單元的所述輸入端和所述被保護負載設備之間、井串聯在所述被保護負載設備供電線路上的切換開關單元； 檢測雷擊電流在所述被保護負載設備供電線路周圍產生的交變磁場信號並輸出第一檢測信號的第一電磁感應單元； 連接所述第一電磁感應單元，根據所述第一電磁感應單元輸出的所述第一檢測信號控制所述切換開關單元動作以切斷外部電源向所述被保護負載設備供電的供電通路的切換控制單元。
2.如權利要求I所述的防雷系統，其特徵在於，所述系統還包括 連接所述切換控制單元，檢測雷擊電流在所述被保護負載設備供電線路周圍產生的交變磁場信號並輸出第二檢測信號給所述切換控制單元的第二電磁感應單元。
3.如權利要求2所述的防雷系統，其特徵在於，所述系統還包括 連接在所述第一電磁感應單元和所述切換控制單元之間，對所述第一電磁感應單元輸出的所述第一檢測信號進行濾波處理後輸出給所述切換控制單元的第一濾波單元； 連接在所述第二電磁感應單元和所述切換控制單元之間，對所述第二電磁感應單元輸出的所述第二檢測信號進行濾波處理後輸出給所述切換控制單元的第二濾波單元。
4.如權利要求I至3任一項所述的防雷系統，其特徵在於，所述浪湧保護單元包括壓敏電阻RVl和壓敏電阻RV2 ； 所述壓敏電阻RVl的一端連接市電火線，所述壓敏電阻RVl的另一端接地；所述壓敏電阻RV2的一端連接市電零線，所述壓敏電阻RV2的另一端接地。
5.如權利要求I至3任一項所述的防雷系統，其特徵在於，所述切換開關單元還串聯在ー備用電源向所述被保護負載設備供電的供電線路上。
6.如權利要求I至3任一項所述的防雷系統，其特徵在於，所述系統還包括 串聯在所述被保護負載設備供電線路上，將雷擊電流延時傳輸到所述切換開關單元的行波減速單元。
7.如權利要求6所述的防雷系統，其特徵在於，所述外部電源是単相市電，所述行波減速単元包括一磁芯以及纏繞於所述磁芯上的兩根導線； 所述兩根導線中的一根的一端連接市電火線，所述兩根導線中的一根的另一端連接所述切換開關單元；所述兩根導線中的另ー根的一端連接市電零線，所述兩根導線中的另ー根的另一端連接所述切換開關單元。
8.如權利要求7所述的防雷系統，其特徵在於，所述兩根導線分別被絕緣介質包裡。
9.如權利要求6所述的防雷系統，其特徵在於，所述浪湧保護單元包括壓敏電阻RVl和壓敏電阻RV2 ； 所述壓敏電阻RVl的一端連接市電火線，所述壓敏電阻RVl的另一端接地；所述壓敏電阻RV2的一端連接市電零線，所述壓敏電阻RV2的另一端接地。
10.如權利要求6所述的防雷系統，其特徵在於，所述切換開關單元還串聯在一備用電源向所述被保護負載設備供電的供電線路上。
專利摘要本實用新型於防雷設計領域，提供了一種防雷系統，包括浪湧保護單元；切換開關單元；第一電磁感應單元；切換控制單元。該防雷系統在被保護負載設備的供電線路上設置切換開關單元，並在第一電磁感應單元檢測到供電線路上出現雷擊電流時，由切換控制單元控制切換開關單元動作，以切斷被保護負載設備的供電通路，在切斷後，雷擊電流經由浪湧保護單元流入接地網，進而洩入地下。由於完全切斷了雷擊電流向被保護負載設備傳輸的通道，使得被保護負載遭受雷擊的概率大幅降低，防雷效果得到了優化。且雷擊電流不再依賴接地網阻值與被保護負載設備的特性阻抗比例進行分配，降低了對接地網阻值大小的要求，降低了接地網的建設成本和建設周期。
文檔編號H02H9/02GK202474806SQ201220093160
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者張庭炎, 欒海元 申請人:深圳遠徵技術有限公司