CN106300242B - 一种通用型不平衡式过压防雷保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型不平衡式过压防雷保护电路，过压保护部分的触发放大电路分别与零序电流互感器二次侧、电磁继电器线圈相连接；断路开关部分包括电磁继电器和断路开关；抗干扰部分包括抗干扰组件；保护电路负载端的两条引线穿过零序电流互感器，通过断路开关分别与相线、零线连接；过压保护检测组件与负载端并联，跨接在零序电流互感器的进线端和出线端，且过压保护检测组件的电流通路不穿过零序电流互感器；断路开关与触发放大器连接；抗干扰组件的两个引出端并联在负载端的相线和零线上。当高压浪涌电流到来时，断路开关迅速断开，既保护了后面的负载电路，也使得压敏电阻不会完全承受过电流，压敏电阻不易损坏，提高了防雷的可靠性。

Description

一种通用型不平衡式过压防雷保护电路

技术领域

本发明涉及过压防雷保护技术，特别涉及一种通用型不平衡式过压防雷保护电路。

背景技术

目前市场上各种浪涌保护器（SPD）广泛使用氧化锌压敏电阻，其具有较快的响应速度（25ns），较大的吸能能力（5-40KA 8/20us）以及不会产生后续电流问题。但是，压敏电阻的缺点是易老化及较高的分布电容，分布电容问题用于50Hz电力线路可以忽略不计，老化问题则是必须考虑的。

另外，在广大农村地区，大多数房屋没有安装任何防雷避雷设施，也没有安装独立的接地线，市面上各种浪涌保护器，都需要接地线才能较好的发挥其防雷泄流作用，几乎没有人愿意为了安装浪涌保护器而另外安装接地线，因此农村地区使用得非常少。每年雷雨季节，都会发生大量雷击损坏用电器的事件，造成大量财产损失。虽然也有防雷插座等不用安装接地线的防雷产品，但是其防雷等级较低，不能将输入电源断开，并且价格偏高，性价比低，没有得到大规模应用。也有电视机厂家生产针对农村市场的防雷型电视，其防雷电路采用电源口并联压敏电阻的简单方法，防雷效果也不甚理想。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种通用型不平衡式过压防雷保护电路，它可以在雷电浪涌过来的时候，自动断开输入电源，保护后面负载的安全，其安全性和可靠性远高于现有方案。

本发明通过以下技术方案实现：

一种通用型不平衡式过压防雷保护电路，包括过压保护部分、断路开关部分和抗干扰部分，

所述过压保护部分包括零序电流互感器、触发放大电路和过压保护检测组件，所述触发放大电路分别与零序电流互感器二次侧、电磁继电器线圈相连接；

所述断路开关部分包括电磁继电器和断路开关；

所述抗干扰部分包括抗干扰组件；

所述保护电路负载端的两条引线穿过零序电流互感器，通过断路开关分别与相线、零线连接；

所述过压保护检测组件与负载端并联，跨接在零序电流互感器的进线端和出线端，且过压保护检测组件的电流通路不穿过零序电流互感器；所述抗干扰组件的两个引出端并联在负载端的相线和零线上，并且尽量靠近零序电流互感器。

所述过压保护检测组件为压敏电阻，其取值根据防雷等级以及电源电压确定。

所述抗干扰组件为电容器，交流供电电路中该电容器的耐压值大于等于压敏电压的1.414倍，容量为0.2～1.0μF，优选值为0.47μF。从元件易购方面考虑可以选用0.22μF、0.27μF或0.3μF等。

断路开关通过电磁继电器的吸合动作而工作，当电磁继电器通电吸合时，推动断路开关使相线和零线与负载断开。

当零序电流互感器一次侧电流不为零即存在剩余电流时，二次侧产生感应电流，经触发放大电路放大，驱动使电磁继电器吸合，推动断路开关断开。

正常情况下，穿过零序互感器中的零线和相线产生的磁场大小相等，方向相反，正好抵消，处于平衡状态，零序互感器二次侧没有感应电流。当电源电压峰值超过压敏电阻的压敏电压时，压敏电阻有电流通过，其电流通路在零序互感器磁环外，使得零序电流互感器一次侧电流不再为零，产生了磁场，从而在二次侧产生感应电流，经触发放大电路放大，驱动电磁继电器吸合，推动断路开关断开电路，以保护负载不被过电压损坏。

本保护电路中的抗干扰组件，可以吸收电力线中的尖峰脉冲，防止压敏电阻被其击穿，使得零序电流互感器一次侧产生剩余电流，导致产生误动作，同时能够有效保护压敏电阻的使用寿命。

与现有技术相比，本保护电路有以下优点和有益效果：当高压浪涌电流到来时，断路开关迅速断开，既保护了后面的负载电路，也使得压敏电阻不会完全承受过电流，压敏电阻不易损坏，提高了防雷的可靠性。

附图说明

图1为实施例中通用型不平衡式过压防雷保护电路连接示意图；

图2为实施例中去掉抗干扰组件的保护电路连接示意图；

图3为实施例中压敏电阻串联热敏电阻作为过压保护组件的保护电路连接示意图。

图中，1.零线 2.相线 3.零序电流互感器 4.触发放大电路5.电磁继电器 6.压敏电阻 7.电容器 8.断路开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明内容作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

参照图1，一种通用型不平衡式过压防雷保护电路，包括过压保护部分、断路开关部分和抗干扰部分，

所述过压保护部分包括零序电流互感器3、触发放大电路4和过压保护检测组件，所述触发放大电路4分别与零序电流互感器3二次侧、电磁继电器5线圈相连接；

所述断路开关部分包括电磁继电器5和断路开关8；

所述抗干扰部分包括电容器7；

所述保护电路负载RL端的两条引线穿过零序电流互感器3，通过断路开关8分别与相线2、零线1连接；

所述过压保护检测组件与负载RL端并联，跨接在零序电流互感器3的进线端和出线端，且过压保护检测组件的电流通路不穿过零序电流互感器3；所述电磁继电器5的联动机构与断路开关8连接；所述抗干扰组件的两个引出端并联在负载RL端的相线2和零线1上。

本例过压保护检测组件为压敏电阻6，压敏电阻6取值：压敏电压470V±10%，通流量25kA，工程使用中根据具体电路要求采用相应系列的压敏电阻。例如：220V交流电源，防雷等级B级压敏电阻6取值：压敏电压430V～470V，通流量40kA；防雷等级C级压敏电阻6取值：压敏电压430V～470V，通流量20kA。

所述抗干扰组件为0.3μF，耐压1200V的电容器7，交流供电电路中该电容器的耐压值大于等于压敏电压的1.414倍，容量取0.2～1.0μF，优选值为0.47μF。从元件易购方面考虑可以选用0.22μF、0.27μF或0.3μF等。

电磁继电器5通过触发放大电路而工作，当电磁继电器通电吸合时，推动机械脱扣装置使断路开关8断开。

当压敏电阻6导通时，零序电流互感器3一次侧产生剩余电流，从而在其二次侧产生感应电流供触发放大电路4放大，推动电磁继电器动作，带动断路开关8断开。

对本实施例的不平衡式过压防雷保护电路进行保护性能测试：

过电压防雷保护试验，本实施例制作的过压防雷保护电路：普通220V照明电路电压最高值≤275V，当接入电源电压低于275V时，本实施例的带过压防雷保护电路不动作，重复接入20次，都不动作，即正常使用没有误动作；接入380V工业电压时，电路中断路开关8瞬间断开，重复20次，都是瞬间断开，连接在后面的负载没有损坏。

如图2所示的电路，不带抗干扰组件的电路，用于实际工程中，接入220V照明线路，会因外电网干扰断路开关频繁断开电源，即频繁产生误动作。

高电压大电流冲击测试：将本电路接通，将电源升到4000VDC/20KA（8/20μs）脉冲高压带负载进行瞬间冲击，本保护电路瞬间断开，后面连接的负载没有损坏，继续10次冲击试验，第一次冲击后断路开关断开后不闭合，负载都没有损坏，都起到了保护负载的效果。

如图3所示，使用压敏电阻串联热敏电阻作为过压保护组件，当过电压到来时，电路会断开，起到保护负载的作用，但是，在工程使用中，发现雷电天气过后依然有负载电器会损坏，经试验发现，该电路在高压连续二次冲击的情况下，后面所接负载电器有损坏。

经过改进，最终得到了图1所示的方案，在试验中该电路能够承受高压连续二次冲击，而图3的方案则不能承受高压的连续二次冲击。本保护器在工程使用中，到目前为止，已经过多次雷电天气，没有发现负载电器损坏的情况。

本保护器适应范围广泛，可以应用在几乎所有交直流供电电路中，直接设置在用电器的电源进线端，以对用电器实现过压防雷保护。

上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未脱离本发明的实质原理的改变、替换等，都在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种通用型不平衡式过压防雷保护电路，其特征在于，包括过压保护部分、断路开关部分和抗干扰部分，

所述过压保护部分包括零序电流互感器、触发放大电路和过压保护检测组件，所述触发放大电路分别与零序电流互感器二次侧、电磁继电器线圈相连接；

所述断路开关部分包括电磁继电器和断路开关；

所述抗干扰部分包括抗干扰组件；

所述保护电路负载端的两条引线穿过零序电流互感器，通过断路开关分别与相线、零线连接；

所述过压保护检测组件与负载端并联，跨接在零序电流互感器的进线端和出线端，且过压保护检测组件的电流通路不穿过零序电流互感器；所述断路开关与触发放大电路连接；所述抗干扰组件的两个引出端并联在负载端的相线和零线上；

所述过压保护检测组件为压敏电阻，压敏电阻取值：压敏电压470V±10%，通流量25kA，或压敏电压430V～470V，通流量40kA，或压敏电压430V～470V，通流量20kA。