CN1339858A - 低压电气设备用防雷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压电气设备用防雷装置,主要包括:一个共模防雷电路,一个过流保护装置,由三个结构相同的防雷告警指示电路组成的防雷告警指示装置,其特征在于:上述防雷告警指示电路分别由一个限流电阻R、一个与限流电阻R串联的单向导通的发光指示电路组成。本发明由于巧妙地在各个防雷告警指示电路中分别采用单向导通的发光指示电路来组成防雷告警指示电路,确保防雷告警指示电路的回路电流只能单向流通,保证防雷告警指示电路的指示灯能随着各过流保护器的熔断情况而可靠地熄灭,准确地反映出过流保护器的通断状况,使维护人员能明确了解整个防雷装置的运行状态,便于及时维护,其结构配置简单、灵活、巧妙、实用性强。

Description

低压电气设备用防雷装置

技术领域

本发明涉及一种防雷装置，特别是用于低压电气设备的防雷装置。

背景技术

为了对低电压电气设备提供雷电防护，目前最有效的方法是在设备的交流供电线上安装防雷装置。现有的防雷装置的工作原理主要有两种：一种是在零线和三根相线分别直接对地安装防雷元器件；另一种是在零线对地间安装防雷元器件，三根相线对零线分别直接安装避雷器。前一种防雷装置在使用时，由于接地电阻的影响，当防雷元器件损坏时，虽然其前面串接有保险丝，但该保险丝不易熔断，因此防雷元器件将发生爆炸或燃烧。后一种防雷装置在作用时，由于没有在零线对地间防雷元件前串接适当电流容量的保险丝，同样会导致火灾发生。针对上述问题中国专利ZL98217538.8(公告号CN2376112Y)公开了一种防雷装置，其主要是在防雷元器件的各压敏电阻及气体放电管前接有过流保护器即保险丝，并设置有过流保护器通断指示电路即防雷告警指示电路，但这种结构的防雷装置有不完善之处，对于三相供电系统，由于三相相位不同，当中性线保险丝熔断后，因电流可通过二极管在相线间构成回路，造成指示灯不熄灭的现象，而使用户或维护人员难以明确防雷装置的运行状态，给维护人员提供了错误的信息，以为防雷装置运行正常，但实际上防雷装置已失去了对地共模雷击的保护功能，使设备处于被雷击的危险状况下，难以保证通信设备的安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种可保证通信设备安全运行的低压电气设备用防雷装置，该装置具有可靠的故障指示电路，使得维护人员可直观地了解装置的准确运行状况，该防雷装置主要包括：

一个共模防雷电路，由三个分别跨接在三根相线L1、L2、L3与中性线N之间的三个压敏电阻RV1、RV2、RV3及一个跨接在中性线N与地线PE之间的气体放电管G1组成，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由三个分别串接在压敏电阻RV1、RV2、RV3前面的相线L1、L2、L3上的过流保护器F1、F2、F3及一个串接在气体放电管G1前面的中性线N上的过流保护器F4组成，用于防止压敏电阻、气体放电管等防雷元器件出现爆炸或燃烧的现象；

一个防雷告警指示装置，由三组分别并联在压敏电阻RV1、RV2、RV3上的结构相同的防雷告警指示电路组成，用于指示过流保护器的通断状态，使维护人员直观地了解装置的运行状态；

其特征在于：上述防雷告警指示电路分别由一个限流电阻R、一个与限流电阻R串联的单向导通的发光指示电路组成，该单向导通的发光指示电路的一端与中性线N连接，其另一端与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端与相线L1或L2或L3中的其中一相线连接。

其中，上述单向导通的发光指示电路的结构组成多种多样，可以是上述单向导通的发光指示电路包括一个发光二极管LED，该发光二极管LED的正极端与电阻R连接，其负极端与中性线N连接。也可以是上述单向导通的发光指示电路包括串接为一体的一个二极管D1和一个指示灯LED，其中二极管D1正极端与电阻R连接，其负极端与指示灯LED连接，指示灯LED的另一端与中性线N连接。本发明中为进一步保证指示灯工作的高可靠性，避免指示灯因电压偏移造成的烧坏，上述单向导通的发光指示电路包括一个与电阻R串联的第一二极管D1、一个发光二极管LED及一个与发光二极管LED反向并联的第二二极管D2，其中第二二极管D2与指示灯LED并联后，其负极端与第一二极管D1的负极连接，其正极端与中性线N连接，第一二极管D1的正极端与限流电阻R一端连接。

为避免因偏远农村电网不稳定造成的中性线N电位偏移到较高值，而出现的影响气体放电管的熄弧工作的现象，上述中性线N上的过流保护器F4与气体放电管G1之间串接有一个压敏电阻RV7，且上述各压敏电阻RV1、RV2、RV3的短接点连接在压敏电阻RV7与气体放电管G1的连接点处；上述三组防雷告警指示电路的短接点连接在压敏电阻RV7与过流保护器F4的连接点处。

为进一步降低装置的相间残压，本发明还包括有差模防雷电路，该差模防雷电路由三个分别跨接在相线L1、L2、L3的其中两相线之间的压敏电阻RV4、RV5、RV6组成，其中压敏电阻RV4跨接在相线L1与L2之间，压敏电阻RV5跨接在相线L2与L3之间，压敏电阻RV6跨接在相线L1与L3之间。

本发明的进一步一目的是提供一种能有效增强泄放雷击电流的能力，提高装置防雷保护可靠性的防雷装置，主要包括：

一个共模防雷电路，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由四个分别串接在共模防雷电路前的相线L1、L2、L3及中性线N上的过流保护器F1、F2、F3、F4组成，用于防止共模防雷电路的防雷元器件出现燃烧或爆炸的现象：

其特征在于：上述共模防雷电路分别由四组分别跨接在三根相线L1、L2、L3及中性线N与地线PE之间的串接为一体的压敏电阻RV与气体放电管G组成。

本发明由于巧妙地在各个防雷告警指示电路中分别采用单向导通的发光指示电路来组成防雷告警指示电路，确保防雷告警指示电路的回路电流只能单向流通，保证防雷告警指示电路的指示灯能随着各过流保护器的熔断情况而可靠地熄灭，准确地反映出过流保护器的通断状况，使维护人员能明确了解整个防雷装置的运行状态，便于及时维护，防止出现过流保护器已经在强脉冲电流或短路电流下熔断、却由于指示灯的错误指示而使维护人员疏于对防雷装置进行及时维护的问题，从而有效避免被保护设备由于失去防雷保护而后被续雷电脉冲击毁的现象。同时本发明由于在中性线与地之间的放电管上串入压敏电阻以起到限流电阻的作用，解决因农村电网不稳定导致中性线电位漂移到较高值而影响气体放电管的熄弧工作的问题，串入的压敏电阻既可起到防雷的作用，又可起到帮助气体放电管熄灭电弧的作用，且对于某些耐压特别低的敏感设备的防护能力更高，而且本发明还可根据被保护设备的相间耐压水平的高低来选择是否需要在各相线间增加差模防雷电路而降低相线间的残压，其结构配置简单、灵活、巧妙、实用性强。

以下结合附图和实施例详细描述本发明的基本组成与工作原理：

附图说明

图1是本发明安装在接入设备中的结构示意图；

图2是本发明所述PCB板的结构示意图；

图3是本发明实施例1实施方案I的电原理示意图；

图4是本发明实施例1实施方案II的电原理示意图；

图5是本发明实施例1实施方案III的电原理示意图；

图6是本发明实施例2的电原理示意图；

图7是本发明实施例3实施方案I的电原理示意图；

图8是本发明实施例3实施方案II的电原理示意图；

图9是本发明实施例4的电原理示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-图5所示，本实施例包括

一个共模防雷电路，由三个分别跨接在三根相线L1、L2、L3与中性线N之间的三个压敏电阻RV1、RV2、RV3及一个跨接在中性线N与地线PE之间的气体放电管G1组成，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由三个分别串接在压敏电阻RV1、RV2、RV3前面的相线L1、L2、L3上的过流保护器F1、F2、F3及一个串接在气体放电管G1前面的中性线N上的过流保护器F4组成，其中所述的过流保护器F1、F2、F3、F4都采用保险丝，用于防止压敏电阻、气体放电管等防雷元器件出现爆炸或燃烧的现象；

一个防雷告警指示装置，由三组分别并联在压敏电阻RV1、RV2、RV3上的结构相同的防雷告警指示电路组成，用于指示过流保护器的通断状态，使维护人员直观地了解装置的运行状态；上述防雷告警指示电路分别由一个限流电阻R、一个与限流电阻R串联的单向导通的发光指示电路组成，该单向导通的发光指示电路的一端与中性线N连接，其另一端与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端与相线L1或L2或L3中的其中一相线连接。其中上述单向导通的发光指示电路的结构组成多种多样，可以是如图3所示，上述单向导通的发光指示电路包括一个发光二极管LED，该发光二极管LED的正极端与电阻R连接，其负极端与中性线N连接。也可以是如图4所示，上述单向导通的发光指示电路包括串接为一体的一个二极管D1和一个指示灯LED，其中二极管D1正极端与电阻R连接，其负极端与指示灯LED连接，指示灯LED的另一端与中性线N连接。本发明中为进一步保证指示灯工作的高可靠性，避免指示灯因电压偏移造成的烧坏，如图5所示，上述单向导通的发光指示电路包括一个与电阻R串联的第一二极管D1、一个发光二极管LED及一个与发光二极管LED反向并联的第二二极管D2，其中第二二极管D2与指示灯LED并联后，其负极端与第一二极管D1的负极连接，其正极端与中性线N连接，第一二极管D1的正极端与限流电阻R一端连接。

为有利于本发明所述的防雷装置方便地安装到所要保护的通信设备中，本实施例还包括一个盒体，用于容置PCD板，其中上述共模防雷电路、过流保护装置、防雷告警指示电路焊接于PCB板上，且该PCB板上焊接与有所述共模防雷电路、过流保护装置、防雷告警指示电路等相连通的接线端子，其中上述盒体内的PCB板上对应其接线端子的位置分别刻置有绝缘间沟槽，用于增大电弧爬电距离，实现高元件密度下装置的可靠运行。

若干连接导线，用于连接上述各电气元器件；

实施例2：

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于上述中性线N上的过流保护器F4与气体放电管G1之间串接有一个压敏电阻RV7，且上述各压敏电阻RV1、RV2、RV3的短接点连接在压敏电阻RV7与气体放电管G1的连接点处，三组防雷告警指示电路的短接点连接在压敏电阻RV7与过流保护器F4的连接点处。即本实施例主要是在中性线N与地线PE之间的放电管G1上串入压敏电阻RV7以起到限流电阻的作用，因为有些偏远农村电网不稳定，中性线N的电位可能会偏移到较高的值，对气体放电管G1的熄弧造成一定影响，串入压敏电阻RV7既可起到防雷作用，又可起到帮助气体放电管G1熄灭电弧的作用；另外该电路对于某些耐压能力特别低的敏感设备的防护能力较高。其余部分均同实施例1相同，不再详述。

实施例3：

如图7-图8所示，本实施例与实施例1及实施例2的区别在于本发明还包括有差模防雷电路，该差模防雷电路由三个分别跨接在相线L1、L2、L3的其中两相线之间的压敏电阻RV4、RV5、RV6组成，其中压敏电阻RV4跨接在相线L1与L2之间，压敏电阻RV5跨接在相线L2与L3之间，压敏电阻RV6跨接在相线L1与L3之间。本实施例与实施例1及实施例2的功能作用的主要区别在于实施例1及实施例2中主要依靠压敏电阻RV1、RV2、RV3的组合来防护各相线L1、L2、L3之间的差模雷击，即由RV1+RV2防护L1、L2间的差模雷击，RV1+RV3防护L1、L3间的差模雷击、RV2+RV3防护L2、L3间的差模雷击，这样用实施例1及实施例2的方案在于可起到简化电路、降低成本、缩小防雷装置体积的作用，而采用增加差模防雷装置的本实施例方案则可极大地降低相间防雷的残压，提高对被保护设备的保护水平。

实施例4：

如图9所示，本实施例主要包括：

一个共模防雷电路，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由四个分别串接在共模防雷电路前的相线L1、L2、L3及中性线N上的过流保护器F1、F2、F3、F4组成，用于防止共模防雷电路的防雷元器件出现燃烧或爆炸的现象；

为有利于本发明所述的防雷装置方便地安装到所要保护的通信设备中，本实施例还包括一个盒体，用于容置PCD板，其中上述共模防雷电路、过流保护装置、防雷告警指示电路焊接于PCB板上，且该PCB板上焊接与有所述共模防雷电路、过流保护装置、防雷告警指示电路等相连通的接线端子，其中上述盒体内的PCB板上对应其接线端子的位置分别刻置有绝缘间沟槽，用于增大电弧爬电距离，实现高元件密度下装置的可靠运行。

若干连接导线，用于连接上述各电气元器件；

其特征在于：上述共模防雷电路分别由四组分别跨接在三根相线L1、L2、L3及中性线N与地线PE之间的串接为一体的压敏电阻RV与气体放电管G组成。

本实施例与前述三个实施例的最大区别在于每一个压敏电阻RV都串联有气体放电管G，可以增强泄放雷击电流的能力，其他实施例都是三个或四个压敏电阻共用一个气体放电管，但电网遭受雷击时，往往是三根相线和一根中性线同时侵入雷电过电压波，防雷器动作后冲击电流都从一个气体放电管G泄放到地，气体放电管G承受的压力较大，如果雷击强度很大的话，有可能超出气体放电管G的额定放电电流，导致放电管受损；本实施例在每个压敏电阻RV上都串接放电管G，四线的雷击电流分别由四条通路泄放，减轻了每一个放电管的冲击负荷，但是由于气体放电的分散性，每条支路的放电时间会稍有延迟(微秒级)，造成线间存在一定的差模过电压，因此本实施例还设计了压敏电阻RV5、RV6、RV7来进行抑制，确保用电设备的安全，其中压敏电阻RV5、RV6、RV7分别并联在三根相线L1、L2、L3与中性线N之间。

Claims (12)

1、一种低压电气设备用防雷装置，主要包括：

一个共模防雷电路，由三个分别跨接在三根相线L1、L2、L3与中性线N之间的三个压敏电阻RV1、RV2、RV3及一个跨接在中性线N与地线PE之间的气体放电管G1组成，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由三个分别串接在压敏电阻RV1、RV2、RV3前面的相线L1、L2、L3上的过流保护器F1、F2、F3及一个串接在气体放电管G1前面的中性线N上的过流保护器F4组成，用于防止压敏电阻、气体放电管等防雷元器件出现爆炸或燃烧的现象；

一个防雷告警指示装置，由三组分别并联在压敏电阻RV1、RV2、RV3上的结构相同的防雷告警指示电路组成，用于指示过流保护器的通断状态，使维护人员直观地了解装置的运行状态；

其特征在于：上述防雷告警指示电路分别由一个限流电阻R、一个与限流电阻R串联的单向导通的发光指示电路组成，该单向导通的发光指示电路的一端与中性线N连接，其另一端与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端与相线L1或L2或L3中的其中一相线连接。

2、根据权利要求1所述的低电压电气设备用防雷装置，其特征在于上述单向导通的发光指示电路包括一个发光二极管LED，该发光二极管LED的正极端与电阻R连接，其负极端与中性线N连接。

3、根据权利要求1所述的低电压电气设备用防雷装置，其特征在于上述单向导通的发光指示电路包括串接为一体的一个二极管D1和一个指示灯LED，其中二极管D1正极端与电阻R连接，其负极端与指示灯LED连接，指示灯LED的另一端与中性线N连接。

4、根据权利要求1所述的低电压电气设备用防雷装置，其特征在于上述单向导通的发光指示电路包括一个与电阻R串联的第一二极管D1、一个发光二极管LED及一个与发光二极管LED反向并联的第二二极管D2，其中第二二极管D2与指示灯LED并联后，其负极端与第一二极管D1的负极连接，其正极端与中性线N连接，第一二极管D1的正极端与限流电阻R一端连接。

5、根据权利要求1或2或3或4所述低压电气设备用防雷装置，其特征在于上述中性线N上的过流保护器F4与气体放电管G1之间串接有一个压敏电阻RV7，且上述各压敏电阻RV1、RV2、RV3的短接点连接在压敏电阻RV7与气体放电管G1的连接点处：上述三组防雷告警指示电路的短接点连接在压敏电阻RV7与过流保护器F4的连接点处。

6、根据权利要求1或2或3或4所述低压电气设备用防雷装置，其特征在于还包括有差模防雷电路，该差模防雷电路由三个分别跨接在相线L1、L2、L3的其中两相线之间的压敏电阻RV4、RV5、RV6组成，其中压敏电阻RV4跨接在相线L1与L2之间，压敏电阻RV5跨接在相线L2与L3之间，压敏电阻RV6跨接在相线L1与L3之间。

7、根据权利要求5所述低压电气设备用防雷装置，其特征在于还包括有差模防雷电路，该差模防雷电路由三个分别跨接在相线L1、L2、L3的其中两相线之间的压敏电阻RV4、RV5、RV6组成，其中压敏电阻RV4跨接在相线L1与L2之间，压敏电阻RV5跨接在相线L2与L3之间，压敏电阻RV6跨接在相线L1与L3之间。

8、根据权利要求1或2或3或4所述低压电气设备用防雷装置，其特征在于上述过流保护器件F1、F2、F3、F4是保险丝。

9、一种低压电气设备用防雷装置，主要包括：

一个共模防雷电路，用于提高装置的保护水平；

一个过流保护装置，由四个分别串接在共模防雷电路前的相线L1、L2、L3及中性线N上的过流保护器F1、F2、F3、F4组成，用于防止共模防雷电路的防雷元器件出现燃烧或爆炸的现象；

其特征在于：上述共模防雷电路分别由四组分别跨接在三根相线L1、L2、L3及中性线N与地线PE之间的串接为一体的压敏电阻RV与气体放电管G组成。

10、根据权利要求9所述低压电气设备用防雷装置，其特征在于还包括有压敏电阻RV5、RV6、RV7，其中压敏电阻RV5、RV6、RV7分别并联在三根相线L1、L2、L3与中性线N之间。

11、根据权利要求9或10所述低压电气设备防雷装置，其特征在于还包括一个盒体，用于容置PCB板，其中上述共模防雷电路、过流保护装置、防雷告警指示电路焊接于PCB板上，且该PCB板上焊接有接线端子；

若干连接导线，用于连接上述各电气元器件；

12、根据权利要求11所述的低压电气设备用防雷装置，其特征在于上述盒体内的PCB板上对应接线端子的位置分别刻置有绝缘间沟槽，用于增大电弧爬电距离，实现高元件密度下装置的可靠运行。

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