[發(fā)明專利]電涌保護(hù)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910051484.1
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101895108A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹天文;許年生;王碧云;劉明東;蔣容興;張玄;馬躍乾
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電科電器科技有限公司
• 主分類號: H02H9/06
• 分類號: H02H9/06
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低壓電器領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于保護(hù)低壓配電系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的電涌保護(hù)系統(tǒng)，對由雷電引起的瞬態(tài)過電壓下相線與地線(或中性線)之間起均壓或降低兩者之間的電位差的作用。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，電子信息技術(shù)已經(jīng)深入到國民社會當(dāng)中，特別是在通訊、金融、石油化工、電力以及交通等領(lǐng)域，可以說電子信息技術(shù)時時刻刻在影響著我們的社會。如何保證他們正常運(yùn)行的安全問題也隨著他們的深入發(fā)展而被提到了新的高度，特別是自然災(zāi)害帶來的安全隱患極其巨大，其中雷電是電子信息技術(shù)面臨的重大安全問題之一。

為創(chuàng)建信息電子設(shè)備免遭雷電干擾環(huán)境，特別是由雷電感應(yīng)產(chǎn)生的干擾，人們通常安裝電涌保護(hù)器來進(jìn)行鉗壓和/或泄流，并為此編制了較多的技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，特別是國際上通用的分級保護(hù)技術(shù)，對抑制雷電損害起了巨大的作用，并形成了用具有大通流容量的開關(guān)型電涌保護(hù)器來對LPZO_B區(qū)域進(jìn)行防護(hù)，該級電涌保護(hù)器的主要目的是對雷電流進(jìn)行最大量的泄放，能夠最大限度的減少雷電的感應(yīng)電流，但仍然存在較高的雷電脈沖電壓和剩余部分雷電感應(yīng)電流。LPZ1區(qū)域內(nèi)安裝的電涌保護(hù)器的主要目的是對雷電脈沖電壓進(jìn)行鉗壓并進(jìn)一步衰減雷電感應(yīng)電流。如果信息設(shè)備還不能承受LPZ1區(qū)域內(nèi)電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平，還在LPZ2區(qū)域內(nèi)裝設(shè)電涌保護(hù)器進(jìn)行鉗壓，直到信息設(shè)備能夠承受的范圍為止。

上述保護(hù)措施能夠用于大部分雷電防護(hù)需要，但存在一些問題。該防護(hù)措施的最大要求是不同區(qū)域安裝的電涌保護(hù)器之間保持一定的距離，特別是對開關(guān)型電涌保護(hù)器和限壓型電涌保護(hù)器之間，以免出現(xiàn)盲點(diǎn)，但對需要進(jìn)行雷電分級防護(hù)的小建筑物，如一些通信基站，根本沒有分級防護(hù)措施所需要的空間。為了滿足分級防護(hù)的需要，通常人為地在開關(guān)型電涌保護(hù)器和限壓型電涌保護(hù)器之間加上退耦器或類似措施，這種解決方式既帶來安裝空間的壓力，又提高了成本，同時還受到退耦器額定電流的制約。

目前，開關(guān)型電涌保護(hù)器采用變壓器觸發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)低電壓情況下的觸發(fā)，但由于受脈沖變壓器觸發(fā)能量的限制，通過觸發(fā)電極點(diǎn)火的能量非常小，這就意味著對觸發(fā)電極啟動主電極點(diǎn)火的能力較弱，需要將被觸發(fā)的主電極間距控制在很小的范圍內(nèi)才能夠被可靠點(diǎn)火，而將主電極的間距設(shè)置的很小又會嚴(yán)重地削弱開關(guān)型電涌保護(hù)器的另外一個性能——遮斷續(xù)流的能力，增大主電極的間距又會降低觸發(fā)的可靠性，而且，這種可靠性對于在與限壓型電涌保護(hù)器作零距離配合使用時也是非常關(guān)鍵的。

為了平衡兩者的技術(shù)矛盾，通過對觸發(fā)技術(shù)的改進(jìn)，形成了以非線性元件為主的持續(xù)性觸發(fā)技術(shù)，即觸發(fā)電弧形成后一直維持到主放電電路導(dǎo)通為止，由此可大大地提高了觸發(fā)的穩(wěn)定性和可靠性，又為提高開關(guān)型電涌保護(hù)器的遮斷續(xù)流能力提供了空間。例如CN101227088A公開了這類電涌保護(hù)器技術(shù)，在這種技術(shù)中，通過多點(diǎn)火花觸發(fā)主間隙(開關(guān)型SPD，下同)，使得大部分的電涌能量通過主電路得到泄放，從而實(shí)現(xiàn)電涌保護(hù)的目的。這種裝置的工作方式，是依靠電容和非線性電阻所對應(yīng)的電極逐個擊穿并形成串聯(lián)的觸發(fā)電弧，觸發(fā)電弧在一定的時間內(nèi)持續(xù)改變主放電電極間的擊穿環(huán)境，最終達(dá)到迫使主放電電極擊穿放電的目的。在該放電過程中，由于觸發(fā)電弧影響主放電電極間放電環(huán)境需要一定的時間，因此，觸發(fā)電弧及與之串聯(lián)的觸發(fā)元件形成的電壓降將被看成是產(chǎn)品殘壓的一部分。

現(xiàn)有技術(shù)提出的解決方案存在以下的缺點(diǎn)：

對于開關(guān)型電涌保護(hù)器而言，一般特征是，泄放電涌能量時產(chǎn)生的電弧電壓是很低的、持續(xù)時間較長。而在對電涌響應(yīng)初始階段并開始放電的時間區(qū)域內(nèi)會形成一個高的電壓跌落點(diǎn)，該點(diǎn)即為動作電壓值，數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電弧電壓降，故將其看成主要壓降，通常會代表產(chǎn)品的電壓保護(hù)水平。對于多點(diǎn)火花觸發(fā)電涌保護(hù)器，采用了多點(diǎn)火花觸發(fā)技術(shù)，雖然降低了動作電壓的數(shù)值，但由于在最后一個環(huán)節(jié)設(shè)置了非線性電阻作為持續(xù)觸發(fā)元件，使得泄放雷電脈沖的總壓降U_res′仍然保持高的水平。總壓降U_res′可用以下公式表示：

U_res′＝U_ch′+U_L′+U_Z′

上面的式子中，U_res′表示主間隙擊穿前多點(diǎn)火花觸發(fā)電涌保護(hù)器的總體殘壓；

U_ch′表示觸發(fā)電弧的壓降；

U_L′表示連接導(dǎo)體的壓降；

U_Z′表示觸發(fā)電路中非線性電阻的壓降。