CN105720567B - 用于电网的三维防雷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于电网的三维防雷系统，电网包括三相高压输电线及与电网连接且用于计算用户耗电量的智能终端，三相高压输电线分别通过一个高压氧化铝避雷器接地，所述三相高压输电线通过三相电源防雷器接地，三相高压输电线上分别设有至少一个退耦器，三相高压输电线分别通过一个单相电源防雷器接地。三相高压输电线分别为A相、B相、C相。智能终端通过防雷电路连接RS‑485信号线与外部进行通信，防雷电路包括两个电阻、两个瞬态电流阻断器、三个瞬变二极管、一个光电隔离器组成。本发明提出的强弱电综合三维防雷布置方式，有效释放直击雷、感应雷和浪涌干扰。
Description
【技术领域】
本发明涉及输变电设备领域，尤其涉及用于电网的三维防雷系统。
【背景技术】
随着用电信息采集系统的全覆盖普及，RS-485数据信号技术被广泛的应用，直击雷、感应雷和浪涌等干扰已经成为RS-485数据信号线在实际工程经常遇到的问题。雷电能够使RS-485通信总线构成的系统遭到严重的毁坏，电源产生的浪涌干扰也严重地影响RS-485通信总线的数据传输质量。另外，由于很多农村与偏远山区的用电都没有安装接地线，而雷电多发区又很大部分与这些区域重叠，有些智能监测终端安装位置离接地线比较远，布线存在一定的施工难度，如果各智能监测终端都独立接地，又会由于接地电阻不同而使各接地点电势不同，而使两个智能监测终端之间产生回路电流，影响信号传输。为此设计。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提出一种能够防感应雷和抗干扰的用于电网的三维防雷系统。
为达到前述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于电网的三维防雷系统，所述电网包括三相高压输电线及与所述电网连接且用于计算用户耗电量的智能终端，其特征在于：所述三相高压输电线分别通过一个高压氧化铝避雷器接地，所述三相高压输电线通过三相电源防雷器接地，所述三相高压输电线上分别设有至少一个退耦器，所述三相高压输电线分别通过一个单相电源防雷器接地；
所述智能终端通过防雷电路连接RS-485信号线与外部进行通信，所述RS-485信号线包括A线及B线，所述A线连接陶瓷放电管的第一正极及第一电阻一端，所述B线连接陶瓷放电管的第二正极及第二电阻的一端，所述陶瓷放电管的负极接地；
所述第一电阻的另一端连接第一瞬态电流阻断器的一端，所述第一瞬态电流阻断器的另一端连接第一瞬变二极管的一端及第三瞬变二极管的一端，所述 第一瞬态阻断器的另一端通过光电隔离器与智能终端的第一输出端连接；
所述第二电阻的另一端连接第二瞬态电流阻断器的一端，所述第二瞬态电流阻断器的另一端连接第二瞬变二极管的一端及第三瞬变二极管的另一端，所述第二瞬态电流阻断器的另一端通过光电隔离器与智能终端的第二输出端连接；所述第一瞬变二极管及第二瞬变二极管的另一端接地；
所述第一瞬变二极管、第二瞬变二极管、陶瓷放电管、单相电源防雷器、三相电源防雷器皆通过接地引下线接地，所述接地引下线包括第一铜柱、多个垫片、第二铜柱、电线及合金尖锥；所述电线的一端与第一瞬变二极管、第二瞬变二极管、陶瓷放电管、单相电源防雷器、三相电源防雷器连接，所述电线的另一端通过垫片固定于所述第一铜柱的一端及第二铜柱的一端之间，所述合金尖锥与第二铜柱的另一端连接。
本发明的第一优选方案为：所述垫片为弹性垫片。
本发明的第二优选方案为：所述第二铜柱由多个第三铜柱螺接而成。
本发明的第三优选方案为：所述合金尖锥为钢尖锥。
本发明可达到如下技术效果：(1)提高农村供电营业所、偏远山区较多引雷地质的用电信息采集RS-485弱电线路及无线采集终端的雷击损害防护能力。(2)创造一种用于RS-485数据信号线上的能有效防止直击雷、感应雷和浪涌等干扰的智能防雷RS-485接线设备及针对农村低压末端表箱制定的防雷设备引下线。(3)提出该强弱电综合三维防雷布置方式，有效释放直击雷、感应雷和浪涌干扰。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例1的防雷电路原理图。
图2为本发明实施例1的接地引下线结构图。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1。
一种用于电网的三维防雷系统，电网包括三相高压输电线及与电网连接且用于计算用户耗电量的智能终端，三相高压输电线分别通过一个高压氧化铝避雷器接地，所述三相高压输电线通过三相电源防雷器接地，三相高压输电线上分别设有至少一个退耦器，三相高压输电线分别通过一个单相电源防雷器接地。三相高压输电线分别为A相、B相、C相。
参看图1，智能终端通过防雷电路连接RS-485信号线与外部进行通信，RS-485信号线包括A线及B线，A线连接陶瓷放电管G的第一正极及第一电阻R1一端，B线连接陶瓷放电管G的第二正极及第二电阻R2的一端，陶瓷放电管G的负极接地。
第一电阻R1的另一端连接第一瞬态电流阻断器TBU1的一端，第一瞬态电流阻断器TBU1的另一端连接第一瞬变二极管TVS1的一端及第三瞬变二极管TVS3的一端，第一瞬态阻断器TBU1的另一端通过光电隔离器与智能终端的第一输出端连接。光电隔离器的内部结构及智能终端的输出端皆为本领域技术人员所熟知的技术，于此不作赘述。
第二电阻R2的另一端连接第二瞬态电流阻断器TBU2的一端，第二瞬态电流阻断器TBU2的另一端连接第二瞬变二极管TVS2的一端及第三瞬变二极管TVS3的另一端，第二瞬态电流阻断器TBU2的另一端通过光电隔离器与智能终端的第二输出端连接；第一瞬变二极管TVS1及第二瞬变二极管TVS2的另一端接地。
参看图2，第一瞬变二极管TVS1、第二瞬变二极管TVS2、陶瓷放电管G、单相电源防雷器、三相电源防雷器皆通过接地引下线接地，接地引下线包括第一铜柱1、多个垫片2、第二铜柱、电线5及合金尖锥3；电线5的一端与第一瞬变二极管TVS1、第二瞬变二极管TVS2、陶瓷放电管G、单相电源防雷器、三相电源防雷器连接，电线5的另一端通过垫片2固定于第一铜柱1的一端及第 二铜柱的一端之间，合金尖锥4与第二铜柱的另一端连接。垫片2为弹性垫片；二铜柱由多个第三铜柱3螺接而成，合金尖锥5为钢尖锥。
基于前述电路，当发生雷击时。一级防护由高压氧化铝避雷器和退耦器组成；二级防护由三相电源防雷器和接地引下线组成初级防护，由单相电源防雷器和接地引下线组成次级防护；三级防护，防雷电路中的陶瓷放电管G接地释放形成初级防护，由瞬态电流阻断器阻断和瞬变二极管接地释放形成二级防护，由光电隔离器光电绝缘隔离形成三级防护。
三级防护的具体步骤如下：当A线或B线由于感应雷击和其他情况出现浪涌时，达到第一瞬态阻断器TBU1及第二瞬态阻断器TBU2动作条件时，两个瞬态阻断器会在微秒级内动作阻断电路，使得电涌能量只能通过陶瓷放电管G将电流通过接地级泄放到大地。而在两个瞬态阻断器动作前通过的电涌能量就通过三个瞬变二极管泄放到大地，三个瞬变二极管达到动作电压会在纳秒级内动作，导通接地，并将电压箝压在安全范围内，从而保证了电路的安全。当陶瓷放电管G和第一瞬变二极管TVS1及第二瞬变二极管TVS2同时接地时，会因接地电阻不同造成接地电势差而产生接地回路电流，同样会对信号传输造成影响，在第三瞬变二极管TVS3后设置光电隔离器可以彻底隔离接地回路电流和残余电涌能量，当A线和B线恢复正常状态。两个瞬态阻断器重新导通，恢复正常数据通讯。此电路解决了RS-485信号线路内由于雷电产生的差模和共模的浪涌对通讯线路上电力仪器仪表的损坏问题；消除了陶瓷放电管动作时间慢、TVS瞬变二极管保护能力有限及接地电阻不同造成接地电势差而产生接地回路电流等防雷元器件缺陷及兼容性问题，使防雷效果得到了有力的保障。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (4)
1.一种用于电网的三维防雷系统，所述电网包括三相高压输电线及与所述电网连接且用于计算用户耗电量的智能终端，其特征在于：所述三相高压输电线分别通过一个高压氧化铝避雷器接地，所述三相高压输电线通过三相电源防雷器接地，所述三相高压输电线上分别设有至少一个退耦器，所述三相高压输电线分别通过一个单相电源防雷器接地；
所述智能终端通过防雷电路连接RS-485信号线与外部进行通信，所述RS-485信号线包括A线及B线，所述A线连接陶瓷放电管的第一正极及第一电阻一端，所述B线连接陶瓷放电管的第二正极及第二电阻的一端，所述陶瓷放电管的负极接地；
所述第一电阻的另一端连接第一瞬态电流阻断器的一端，所述第一瞬态电流阻断器的另一端连接第一瞬变二极管的一端及第三瞬变二极管的一端，所述第一瞬态电流阻断器的另一端通过光电隔离器与智能终端的第一输出端连接；
所述第二电阻的另一端连接第二瞬态电流阻断器的一端，所述第二瞬态电流阻断器的另一端连接第二瞬变二极管的一端及第三瞬变二极管的另一端，所述第二瞬态电流阻断器的另一端通过光电隔离器与智能终端的第二输出端连接；所述第一瞬变二极管及第二瞬变二极管的另一端接地；
所述第一瞬变二极管、第二瞬变二极管、陶瓷放电管、单相电源防雷器、三相电源防雷器皆通过接地引下线接地，所述接地引下线包括第一铜柱、多个垫片、第二铜柱、电线及合金尖锥；所述电线的一端与第一瞬变二极管、第二瞬变二极管、陶瓷放电管、单相电源防雷器、三相电源防雷器连接，所述电线的另一端通过垫片固定于所述第一铜柱的一端及第二铜柱的一端之间，所述合金尖锥与第二铜柱的另一端连接；
基于前述电路，当发生雷击时，一级防护由高压氧化铝避雷器和退耦器组成；二级防护由三相电源防雷器和接地引下线组成初级防护，由单相电源防雷器和接地引下线组成次级防护；三级防护，防雷电路中的陶瓷放电管接地释放形成初级防护，由瞬态电流阻断器阻断和瞬变二极管接地释放形成二级防护，由光电隔离器光电绝缘隔离形成三级防护；
上述三级防护的具体步骤如下：当A线或B线由于感应雷击和其他情况出现浪涌时，达到第一瞬态阻断器及第二瞬态阻断器动作条件时，两个瞬态阻断器在微秒级内动作阻断电路，使得电涌能量只能通过陶瓷放电管将电流通过接地级泄放到大地；而在两个瞬态阻断器动作前通过的电涌能量就通过三个瞬变二极管泄放到大地，三个瞬变二极管达到动作电压在纳秒级内动作，导通接地，并将电压箝压在安全范围内；当陶瓷放电管和第一瞬变二极管及第二瞬变二极管同时接地时，因接地电阻不同造成接地电势差而产生接地回路电流，同样会对信号传输造成影响，在第三瞬变二极管后设置光电隔离器可以彻底隔离接地回路电流和残余电涌能量，当A线和B线恢复正常状态，两个瞬态阻断器重新导通，恢复正常数据通讯。
2.根据权利要求1所述用于电网的三维防雷系统，其特征在于：所述垫片为弹性垫片。
3.根据权利要求1所述用于电网的三维防雷系统，其特征在于：所述第二铜柱由多个第三铜柱螺接而成。
4.根据权利要求1所述用于电网的三维防雷系统，其特征在于：所述合金尖锥为钢尖锥。
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