CN101789590A - 一种新型浪涌保护器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型浪涌保护器，主要由浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)组成，继电器单元(4)作为后备保护装置与浪涌防护器件单元(1)串联在浪涌保护回路中，测控单元(3)根据传感器单元(2)对浪涌防护器件单元(1)上的电流或其它物理量的实时检测数据判断浪涌防护器件是否短路或劣化损坏，在浪涌防护器件发生短路或劣化损坏时，控制继电器单元(4)动作使浪涌防护器件单元(1)其从线路上及时脱离出来，并可选择设置通信单元或者在测控单元(3)中增加通信功能，将继电器闭合或断开信息、浪涌保护器状态信息、所出现的浪涌电流信息或它们中的一种或几种信息传输至本地或远程显示。

Description

一种新型浪涌保护器
技术领域
本发明涉及一种新型浪涌保护器，属于电子电气设备的浪涌防护技术领域。
技术背景
雷电及其引发的线路浪涌和其它原因引发的线路浪涌是造成电气电子设备老化和损坏的重要原因。在连接于电子设备的电源线、信号线以及控制线等金属线路上安装浪涌保护器是雷电防护的重要措施之一。在这一技术领域，目前存在的一个重要问题是：浪涌保护器在保护设备的同时，其自身的器件会发生逐渐劣化直至彻底损坏，或在过大的浪涌冲击下直接损坏，或引发开关型浪涌防护器件产生续流；对于电源浪涌保护器，其损坏或引起损坏的现象有短路(包括续流，以下省略)和漏电流增加引起发热两种；对于信号浪涌保护器，其损坏的现象一般为浪涌保护器对信号传输的阻抗加大和浪涌防护器件短路两种。无论出现哪种情况，都必须及时地将浪涌防护器件从线路上脱离出来，否则就会出现燃烧、开关跳闸供电中断、信号传输故障等现象。
目前解决上述问题已有的技术方法有两种，一是设置热脱扣装置，二是在浪涌防护器件上串联断路器或熔断器。所谓设置热脱扣装置，目前一般采取在浪涌防护器件上焊接可低温融化的金属合金，并且联结弹簧机构，当浪涌防护器件上电流增加引起发热时，低温金属合金融化，弹簧机构动作，将浪涌防护器件从线路上脱离出来。所谓串联断路器或熔断器，是期待在浪涌防护器件出现短路时，断路器或熔断器跳开或熔断，从而将浪涌防护器件从线路上脱离出来。
上述解决办法仍然存在如下问题：
问题①：设置热脱扣装置不能解决信号浪涌保护器的损坏脱离问题，这是因为信号回路电流很小，一般不会造成金属合金融化。问题②：对于电源浪涌保护器而言，设置断路器或熔断器与浪涌防护器件串联，与配电保护的要求存在冲突。这是因为，所述断路器或熔断器至少应与和它串联在一起的浪涌防护器件承受相同或更大的浪涌冲击，为达到这一点，就必须选用比配电保护所要求的更大额定电流的断路器或熔断器。但这样配置后，在又会出现浪涌保护器短路时，其本身所串联的断路器或熔断器不断开，上一级断路器断开的情况，不能满足配电保护的选择性配合的要求；否则只能层层加大断路器的额定电流，造成配电系统由于防止SPD短路而变得整体不合理和浪费。问题③：对于信号浪涌保护器而言，若为浪涌防护器件短路时脱离线路而设置熔断器或断路器，也会出现与②所述类似的情况。况且，信号回路的电压低、电流很小，要求熔断器在浪涌防护器件短路时断开，在强大的浪涌冲击时不能断开，目前尚无符合这一要求的产品(熔断器或断路器)。
其实换一角度说，对上述与浪涌防护器件串联使用的断路器或熔断器的理想要求是：哪怕是很小的工频电流或信号电流流过也要立刻断开，而非常大的浪涌电流则不能断开。显然，由于没有更好的技术方案，目前浪涌防护行业内普遍采用熔断器或断路器作为浪涌保护器的短路保护是无奈之举。
发明内容
为了有效解决以上问题，本发明提出了一种新型浪涌保护器。
本发明的目的是提供一种新型浪涌保护器，能够对浪涌防护器件上通过的电流、浪涌防护器件所产生的温度、红外线、放电弧光以及空间电场或磁场等物理量或这些物理量中的一种或几种进行实时检测，以判断浪涌防护器件是否短路或劣化损坏，从而在浪涌防护器件发生短路或劣化损坏时将其从线路上及时脱离出来。
本发明采用以下技术方案实现：新型浪涌保护器设有监控回路，监控回路由传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)连接而成，并与浪涌防护器件单元(1)连接，传感器单元(2)对浪涌防护器件上通过的电流、浪涌防护器件所产生的温度、红外线、放电弧光以及空间电场或磁场等物理量或这些物理量中的一种或几种进行实时检测，并将所检测到的上述信息传输至测控单元(3)，测控单元(3)将所检测到的上述信息进行处理，在判断为浪涌防护器件发生短路或劣化损坏时测控单元(3)控制继电器单元(4)动作，继电器单元(4)就从闭合状态转为断开状态，使浪涌防护器件单元(1)从线路上脱离出来。
本发明的新型浪涌保护器，主要由浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)组成。其特征在于：继电器单元(4)的主回路与浪涌防护器件单元(1)串联，构成了浪涌保护回路；继电器单元(4)的控制部分、传感器单元(2)分别与测控单元(3)连接，构成了监控回路。
传感器单元(2)检测浪涌防护器件单元(1)的信息传输给测控单元(3)，测控单元(3)控制继电器单元(4)动作，继电器单元(4)动作使浪涌防护器件单元(1)脱离线路。继电器单元(4)采用耐受浪涌冲击能力强的继电器，串联在线路中作为浪涌防护器件单元(1)的短路和失效的保护装置。所选用继电器一般应为真空继电器，也可以选用耐受浪涌冲击能力强的其它类型继电器。传感器单元(2)由一种或多种传感器构成，传感器单元(2)由两种或两种以上传感器构成时，共同输出多种检测信息提供给测控单元(3)。传感器是可以检测浪涌防护器件上通过的电流、浪涌防护器件的温度、红外线、空间电磁场、放电弧光中的一种或几种物理量的器件或电路。可以根据不同类型的浪涌防护器件的特点和需要设置一种或多种传感器。例如对于开关型浪涌保护器只设置电流传感器一种，而对于限压型浪涌保护器可以设置电流传感器和温度传感器两种，这是因为前者一般不会象后者那样出现浪涌防护器件劣化、漏电流增加引起发热的情况，所以可以只设置电流传感器针对短路和续流进行防护。当然，对限压型浪涌保护器也可以只设置电流传感器，而劣化发热问题可以由另外的热脱扣装置解决。一个测控单元(3)可以对一个或多个浪涌保护回路进行测控，并可以与一个或多个由传感器单元(2)、继电器单元(4)和浪涌保护器单元(1)所构成的浪涌保护回路共同构成一个产品。浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)可安装于同一壳体内，成为一体化的产品，也可分别或组合安装在不同壳体内，分别构成该产品的各功能模块产品。可以选择设置通信单元与测控单元(3)连接，或者在测控单元(3)中增加通信功能，用以将继电器闭合或断开信息、浪涌保护器状态信息、所出现的浪涌电流信息或它们中的一种或几种信息传输至本地或远程显示。
本发明的优点在于：采用继电器单元(4)和测控电路，可有效有目的性地控制浪涌保护回路导通与截止，可针对性地对浪涌保护器短路或劣化损坏状态进行保护。通过测控单元(3)对浪涌防护器件单元(1)的电流、温度、红外线、放电弧光、电磁场等物理参量的检测分析，或将多种信息互相比较和印证，测控单元(3)给出不同控制信号，从而对继电器单元(4)进行控制，实现浪涌防护器件与线路连接的通路的通与断。这样，就有效解决了前面所述浪涌保护器故障和短路脱离线路技术目前存在的问题①、问题②和问题③。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的示意图。
图2为传感器单元的一个实施例，由电流传感器和温度传感器构成的传感器单元的示意图。
图3为本发明的一个实施例，是一个测控单元与四个浪涌保护模块组成的新型电源浪涌保护器的示意图。
图中：1、浪涌防护器件单元，2、传感器单元，3、测控单元，4、继电器单元，5、电流传感器，6、温度传感器，7、接线端子一，8、接线端子二，9、信号传输端子，10、供电接线端子，11、外壳，12、测控模块，13、浪涌保护模块一，14、浪涌保护模块二，15、浪涌保护模块三，16、浪涌保护模块四，17、连接件，18、塑料外壳，19、真空继电器，20、压敏电阻，21、导线一，22、导线二，23导线三。
需要说明的是，在图3中，浪涌保护模块一(13)、浪涌保护模块二(14)、浪涌保护模块三(15)、浪涌保护模块四(16)完全相同，为避免附图过于繁复，图上只在一个模块进行了标识。
实施例
实施例具体方案如下：
如附图1所示，本发明采用如下措施实现：浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)通过导线连接，并安装在外壳(11)内，继电器单元(4)与浪涌防护器件单元(1)串联在浪涌保护回路中。浪涌保护回路由接线端子一(7)进入，经继电器单元(4)、浪涌防护器件单元(1)，由接线端子二(8)输出。测控单元(3)与信号传输端子(9)、供电接线端子(10)相连接，实现信号传输与供电功能。
附图2所示的传感器单元的一个实施例，传感器单元(2)在本实施例中由电流传感器(5)和温度传感器(6)组成。电流传感器(5)安装于浪涌保护回路中，即继电器单元(4)与浪涌防护器件单元(1)的连接导线上。温度传感器(6)贴近安装在浪涌防护器件单元(1)上。电流传感器(5)和温度传感器(6)分别利用导线和测控单元(3)相连，分别为测控单元(3)提供所检测到的电流和温度信息。
图3所示的本发明的一个实施例，在本实施例中，浪涌防护器件为压敏电阻(20)，继电器为真空继电器(19)，将两者串联，在两者之间设置电流传感器(5)，在贴近压敏电阻处设置温度传感器(6)，它们与接线端子一(7)、接线端子二(8)、连接导线及其塑料外壳(18)共同构成了浪涌保护模块一(13)；测控单元(3)与信号传输端子(9)、供电接线端子(10)、及其连接导线装于同一外壳内构成了测控模块(12)；真空继电器(19)与测控单元(3)之间采用导线一(21)连接，电流传感器(5)与测控单元(3)之间采用导线二(22)连接，真空继电器(19)的控制端与测控单元(3)之间以导线三(23)连接。
浪涌保护模块一(13)在投入使用时，将所要进行浪涌保护的线路连接到接线端子一(7)上，将地线或被保护回路的另外一线连接到接线端子二(8)，接线端子二(8)如果连接地线，则提供被保护线路与地线之间的浪涌保护，接线端子二(8)如果连接被保护回路的另外一线，则提供回路两线之间浪涌保护。
当线路出现浪涌时，浪涌电流沿被接线端子一(7)、真空继电器(19)、压敏电阻(20)、接线端子二(8)流过，同时电流传感器(5)检测到浪涌电流并将这一信息传输到测控单元(3)，测控单元(3)可根据检测到的浪涌电流时间极短(一般为几百微秒以内)、峰值较大、频率较高的特性，判断为浪涌电流，测控单元(3)不给真空继电器(19)加电，继电器不动作，仍然保持接通状态。当压敏电阻(20)故障，线路出现漏电流或短路电流时，持续时间长、频率为工频，即可将检测到的电流判断为漏电流或短路电流，这时测控单元(3)通过导线三(21)加电给真空继电器(19)控制端加电，继电器触点动作，继电器断开，将出现故障的压敏电阻(20)从线路上脱离出来。
温度传感器(6)检测到压敏电阻(20)的温度，作为测控单元(3)作出是否断开真空继电器(19)的判据或判据之一。例如，在压敏电阻(20)出现劣化，漏电流增加时，由于电流较小，可能只有几毫安培至几十毫安培，电流传感器(5)可能检测不准，这时温度传感器(6)可以检测到浪涌防护器件由于漏电流增加所导致的较长时间发热，测控单元(3)即可给真空继电器(19)控制端加电，断开继电器。
测控单元(3)中设置了通信电路，使得测控单元(3)可以将真空继电器(19)的闭合和断开信息、电流传感器(5)所测得的压敏电阻(20)上通过的电流信息、温度传感器检测到压敏电阻(20)的温度信息，通过信号传输端子(9)，以总线或非总线形式传输到外部监控系统上。
浪涌保护模块二(14)、浪涌保护模块三(15)、浪涌保护模块四(16)与浪涌保护模块一(13)几乎完全相同，它们与测控模块(12)的测控单元(3)的连接方式也和浪涌保护模块一(13)一样，其工作原理也相同，这里不再赘述。
测控模块(12)、浪涌保护模块一(13)、涌保护模块二(14)、浪涌保护模块三(15)、浪涌保护模块四(16)可以使用连接件(17)联结为一体，可采用铆接方式或卡接方式，成为方便包装、运输和使用的一个整体产品。

Claims (8)

1.一种新型浪涌保护器，主要由浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)组成，其特征在于：继电器单元(4)的主回路与浪涌防护器件单元(1)串联，构成了浪涌保护回路；继电器单元(4)的控制部分、传感器单元(2)分别与测控单元(3)连接，构 成了监控回路。
2.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：传感器单元(2)检测浪涌防护器件单元(1)的信息传输给测控单元(3)，测控单元(3)控制继电器单元(4)动作，继电器单元(4)动作使浪涌防护器件单元(1)脱离线路。
3.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：继电器单元(4)采用耐受浪涌冲击能力强的继电器，串联在线路中作为浪涌防护器件单元(1)的短路和失效的保护装置。所选用继电器一般应为耐受浪涌冲击能力强的真空继电器，也可以选用耐受浪涌冲击能力强的其它类型继电器。
4.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：传感器单元(2)由一种或多种传感器构成，传感器单元(2)由两种或两种以上传感器构成时，共同输出多种检测信息提供给测控单元(3)。
5.根据权利要求1或4所述的新型浪涌保护器，其特征在于：传感器是可以检测浪涌防护器件上通过的电流、浪涌防护器件的温度、红外线、空间电磁场、放电弧光中的一种或几种物理量的器件或电路。
6.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：一个测控单元(3)可以对一个或多个浪涌保护回路进行测控，并可以与一个或多个由传感器单元(2)、继电器单元(4)和浪涌保护器单元(1)所构成的浪涌保护回路共同构成一个产品。
7.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：浪涌防护器件单元(1)、传感器单元(2)、测控单元(3)、继电器单元(4)可安装于同一壳体内，成为一体化的产品，也可分别或组合安装在不同壳体内，分别构成该产品的各功能模块产品。
8.根据权利要求1所述的新型浪涌保护器，其特征在于：可以选择设置通信单元与测控单元(3)连接，或者在测控单元(3)中增加通信功能，用以将继电器闭合或断开信息、浪涌保护器状态信息、所出现的浪涌电流信息或它们中的一种或几种信息传输至本地或远程显示。
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