CN201142574Y - 一种本质安全型仪表用浪涌保护器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种本质安全型仪表用浪涌保护器，其包括浪涌保护电路(2)和端子(3)，所述浪涌保护电路(2)装在防静电外壳(5)内，浪涌保护电路(2)的浪涌端口和设备端口通过对应的端子(3)由防静电外壳(5)引出。本实用新型能够在石油化工行业中的爆炸性气体环境下有效的保护精密现场仪表及控制和处理设备，使现场仪表及控制和处理设备不受雷电引起的浪涌损坏；本实用新型泄流能力强，限制电压低，响应时间短，安全性能达到了Ex ia IIC的本质安全等级。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电器防护装置，特别是涉及一种浪涌保护器。
背景技术
在石油石化工业中，大量采用各种现场仪表或传感器对压力、温度、液位、流量等参量进行监测，并由变送器将实时数据传送到中心机房的控制和处理设备。由于现场仪表、传感器、控制和处理设备自身抗浪涌能力较弱，容易因雷电产生的浪涌而损坏，影响石油石化工业的安全生产，因此亟需配套大量的本质安全型现场仪表保护装置。但现有的保护装置在满足浪涌保护功能的同时基本满足不了石油石化工业中爆炸性气体环境的的需求，不能达到本质安全型的安全等级要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种本质安全型仪表用浪涌保护器，该保护器用本质安全电路或不对本质安全电路产生不利影响的结构设计的浪涌保护器，具有Ex ia IIC的本质安全型的安全等级。
本实用新型所采用的技术方案是：本质安全型仪表用浪涌保护器包括浪涌保护电路和端子，浪涌保护电路装在防静电外壳内，浪涌保护电路的浪涌端口和设备端口通过相应的端子引出防静电外壳。
本实用新型的有益效果是：能够在石油化工行业中的爆炸性气体环境下有效的保护精密现场仪表，使现场仪表不受雷电引起的浪涌损坏。而且本实用新型的泄流能力强，可泄放高达10kA的雷电流；限制电压低，限制电压小于2倍的工作电压；响应时间短，时间小于1ns；安全性能达到了Ex ia IIC的本质安全等级。
附图说明
图1是本实用新型的结构图。
图2是本实用新型的左视图。
图3是本实用新型的右视图。
图4是本实用新型的浪涌保护电路的原理图。
图中，1.密封填料；2.浪涌保护电路；3.端子；4.金属导轨安装装置；5.防静电外壳；A1.第一设备端；A2.第二设备端；A3.第三设备端；A4.设备地线端；A5.第一浪涌端；A6.第二浪涌端；A7.第三浪涌端；A8.浪涌地线端。
具体实施方式
本实用新型是采取特殊的设计方式、方法，使浪涌保护器成为本质安全设备，主要为与安装在爆炸性气体环境的现场仪表相连接的室内设备提供过电压保护。本实用新型采用本质安全电路或不对本质安全电路产生不利影响的结构设计的浪涌保护器，将之装入防静电外壳中，用浇封剂浇封元器件，以形成本质安全的浪涌保护器，其具有Ex ia IIC的安全等级。
本实用新型提供的本质安全型仪表用浪涌保护器，其结构如图1至图3所示：其包括浪涌保护电路2和端子3，浪涌保护电路2装在防静电外壳5内，浪涌保护电路2的浪涌端口和设备端口通过相应的端子3由防静电外壳5引出。防静电外壳5可采用塑料制成，能够防止静电产生火花。
浪涌保护电路2和防静电外壳5之间装填密封填料1，如树脂。密封填料1使所有的器件与外界的气体环境隔绝。
为了泄放浪涌电流和限制过电压，浪涌保护电路2可通过金属导轨安装装置4接地。金属导轨安装装置4可放置在接地用导轨上，既有利于泄放电流，还便于整个浪涌保护器的移动。
如图4所示：所述浪涌保护电路2包括浪涌端口和设备端口，浪涌端口和设备端口之间依次串接有第一保护级和第二保护级，第一保护级采用气体放电管电路，第二保护级采用双向瞬态电压抑制二极管电路。第一保护级和第二保护级之间还可接有退耦用的阻抗级。图4中，方框(1)、方框(2)和方框(3)分别是第一保护级、阻抗级和第二保护级。
以三线制仪表系统为例，所述浪涌保护电路2包括3根信号线和1根地线。3根信号线和1根地线的浪涌端口依次为第一浪涌端A5、第二浪涌端A6、第三浪涌端A7、地线浪涌端A8，3根信号线和1根地线的设备端口(用于接入被保护设备)依次为第一设备端A1、第二设备端A2、第三设备端A3、地线设备端A4。
第一保护级(方框(1))包括第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2，其中第一浪涌端A5和第二浪涌端A6之间接有第一三极气体放电管G1，第二浪涌端A6和第三浪涌端A7之间接有第二三极气体放电管G2，第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2的中间线端均接入浪涌地线端A8。当雷电浪涌来袭时，大量的电流通过浪涌端后，两个三极气体放电管呈现导通状态，从而大量电荷立即转移入地，强行切断了冲击波，使雷电浪涌能量不损坏被保护设备，从而对设备和人身安全起到了保护作用。
第二保护级(方框(3))包括第一双向瞬态电压抑制二极管(TVS)D1、第二双向瞬态电压抑制二极管D2、第三双向瞬态电压抑制二极管D3、第四双向瞬态电压抑制二极管D4和第五双向瞬态电压抑制二极管D5，其中第一设备端A1和第二设备端A2之间可接上第一双向瞬态电压抑制二极管D1，第二设备端A2和第三设备端A3之间接有第二双向瞬态电压抑制二极管D2，第一设备端A1、第二设备端A2和第三设备端A3与设备地线A4之间依次接有第五双向瞬态电压抑制二极管D5、第四双向瞬态电压抑制二极管D4和第三双向瞬态电压抑制二极管D3。双向瞬态电压抑制二极管具有双向保护特性，反应速度快(皮秒量级)、吸收浪涌功率大(瞬态功率达数千瓦)、箝位电压低、漏电流低、体积小，能够更进一步地保护精密现场仪表。
第一保护级和第二保护级之间还接上阻抗级(方框(2))，阻抗级包括第一阻抗Z1、第二阻抗Z2和第三阻抗Z3，其中第一浪涌端A5和第一设备端A1之间还可接有第一阻抗Z1，第二浪涌端A6和第二设备端A2之间接有第二阻抗Z2，第三浪涌端A7和第三设备端A3之间接有第三阻抗Z3。这些阻抗的作用是能够衰减耦合能量，限制进入第二保护级的浪涌能量。
所述浪涌保护电路2也适用于二线制、四线制仪表等不同的接线情况，原理相同。本质安全型仪表用浪涌保护器的工作电压根据现场仪表的工作电压可有7V、16V、24V、32V、48V等不同的电压等级。
本实用新型的工作过程是先利用金属导轨固定装置4将其固定在标准导轨上，然后将该浪涌保护器串接在现场仪表与控制处理设备之间的联络电缆上，该浪涌保护器靠近控制处理设备侧。具体而言，浪涌端信号线的接线端子(例如第一浪涌端A5、第二浪涌端A6和第三浪涌端A7)与现场仪表侧的电缆连接，设备端信号线的接线端子(例如第一设备端A1、第二设备端A2和第三设备端A3)与控制处理设备侧的电缆连接，并用尽量短且直的导线连接浪涌端地线接线端子(例如浪涌地线端A8)与地网，用导线将控制处理设备的保护地与设备端的地线接线端子(例如设备地线端A4)。
实施例1：
本质安全型仪表用浪涌保护器，其结构如图1、图2和图3所示：其包括浪涌保护电路2、端子3、防静电外壳5和金属导轨安装装置4。浪涌保护电路2装在防静电外壳5内，浪涌保护电路2的浪涌端口和设备端口通过相应的端子3由防静电外壳5引出，防静电外壳5采用塑料制成。浪涌保护电路2和防静电外壳5之间装填有密封填料1，密封填料1使用树脂。浪涌保护电路2通过金属导轨安装装置4接地。
所述浪涌保护电路2与三线制仪表相连接(实施例只能以图中实际画出的为例来说明)，包括3根信号线和1根地线。3根信号线和1根地线的浪涌端口依次为第一浪涌端A5、第二浪涌端A6、第三浪涌端A7和地线浪涌端A8，3根信号线和1根地线的设备端口依次为第一设备端A1、第二设备端A2、第三设备端A3和地线设备端A4。3根信号线和地线的浪涌端口与设备端口之间依次串接有第一保护级、阻抗级和第二保护级。第一保护级包括第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2，阻抗级包括第一阻抗Z1、第二阻抗Z2和第三阻抗Z3，第二保护级包括第一双向瞬态电压抑制二极管(TVS)D1、第二双向瞬态电压抑制二极管D2、第三双向瞬态电压抑制二极管D3、第四双向瞬态电压抑制二极管D4和第五双向瞬态电压抑制二极管D5。
第一浪涌端A5和第二浪涌端A6之间接有第一三极气体放电管G1，第二浪涌端A6和第三浪涌端A7之间接有第二三极气体放电管G2，第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2的中间线端均接入浪涌地线端A8。第一设备端A1和第二设备端A2之间接有第一双向瞬态电压抑制二极管D1，第二设备端A2和第三设备端A3之间接有第二双向瞬态电压抑制二极管D2，第一设备端A1、第二设备端A2和第三设备端A3与设备地线端A4之间依次接有第五双向瞬态电压抑制二极管D5、第四双向瞬态电压抑制二极管D4和第三双向瞬态电压抑制二极管D3。所述第一浪涌端A5和第一设备端A1之间还接有第一阻抗Z1，第二浪涌端A6和第二设备端A2之间接有第二阻抗Z2，第三浪涌端A7和第三设备端A3之间接有第三阻抗Z3。
对该浪涌保护器的布置和电气距离均满足本质安全电气设备的要求，达到了Ex ia IIC的本质安全等级。其工作电压为7V。
实施例2～5：除浪涌保护电路2的工作电压依次为16V、24V、32V、48V，其余与实施例1相同。
实施例1～5的性能如下表：
| 序号 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 工作电压 | 7VDC | 16VDC | 24VDC | 32VDC | 48VDC |
| 最大负载电流 | 400mA | 400mA | 400mA | 400mA | 400mA |
| 最大漏电流 | 50μA | 5μA | 5μA | 5μA | 5μA |
| 电压保护水平(1kV/μs) | ＜12V | ＜25V | ＜45V | ＜60V | ＜90V |
| 标称放电电流(8/20μs) | 5kA | 5kA | 5kA | 5kA | 5kA |
| 最大放电电流(8/20μs) | 10kA | 10kA | 10kA | 10kA | 10kA |
| 端子可夹紧导线截面积 | 0.5～2.5mm2 | 0.5～2.5mm2 | 0.5～2.5mm2 | 0.5～2.5mm2 | 0.5～2.5mm2 |
Claims (9)
1、一种本质安全型仪表用浪涌保护器，其包括浪涌保护电路(2)和端子(3)，其特征在于：所述浪涌保护电路(2)装在防静电外壳(5)内，浪涌保护电路(2)的浪涌端口和设备端口通过对应的端子(3)由防静电外壳(5)引出。
2、如权利要求1所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：所述浪涌保护电路(2)和防静电外壳(5)之间填有密封填料(1)。
3、如权利要求1或2所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：所述浪涌保护电路(2)通过金属导轨安装装置(4)接地。
4、如权利要求1或2所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：所述浪涌保护电路(2)包括浪涌端口和设备端口，浪涌端口和设备端口之间依次串接有第一保护级和第二保护级，第一保护级采用气体放电管电路，第二保护级采用双向瞬态电压抑制二极管电路。
5、如权利要求4所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：第一保护级和第二保护级之间还接有阻抗级(方框(2))。
6、如权利要求5所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：所述浪涌保护电路(2)包括3根信号线和1根地线，3根信号线和1根地线的浪涌端口依次为第一浪涌端(A5)、第二浪涌端(A6)、第三浪涌端(A7)、地线浪涌端(A8)，3根信号线和1根地线的设备端口依次为第一设备端(A1)、第二设备端(A2)、第三设备端(A3)、地线设备端(A4)。
7、如权利要求6所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：第一保护级包括第一三极气体放电管(G1)和第二三极气体放电管G2)，其中第一浪涌端(A5)和第二浪涌端(A6)之间接有第一三极气体放电管(G1)，第二浪涌端(A6)和第三浪涌端(A7)之间接有第二三极气体放电管(G2)，第一三极气体放电管(G1)和第二三极气体放电管(G2)的中间线端均接入浪涌地线端(A8)。
8、如权利要求6所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：第二保护级包括第一双向瞬态电压抑制二极管(D1)、第二双向瞬态电压抑制二极管(D2)、第三双向瞬态电压抑制二极管(D3)、第四双向瞬态电压抑制二极管(D4)和第五双向瞬态电压抑制二极管(D5)，其中第一设备端(A1)和第二设备端(A2)之间接有第一双向瞬态电压抑制二极管(D1)，第二设备端(A2)和第三设备端(A3)之间接有第二双向瞬态电压抑制二极管(D2)，第一设备端(A1)、第二设备端(A2)和第三设备端(A3)与设备地线端(A4)之间依次接有第五双向瞬态电压抑制二极管(D5)、第四双向瞬态电压抑制二极管(D4)和第三双向瞬态电压抑制二极管(D3)。
9、如权利要求6所述的本质安全型仪表用浪涌保护器，其特征在于：所述阻抗级包括第一阻抗(Z1)、第二阻抗(Z2)和第三阻抗(Z3)，其中第一浪涌端(A5)和第一设备端(A1)之间接有第一阻抗(Z1)，第二浪涌端(A6)和第二设备端(A2)之间接有第二阻抗(Z2)，第三浪涌端(A7)和第三设备端(A3)之间接有第三阻抗(Z3)。
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| CNU2008200653169U CN201142574Y (zh) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | 一种本质安全型仪表用浪涌保护器 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107076833A (zh) * | 2014-11-26 | 2017-08-18 | 霍尼韦尔国际公司 | 具有串联阻塞电容器的本质安全阻隔电路 |
| CN113692099A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-11-23 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种通用io保护工装 |
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2008
- 2008-01-16 CN CNU2008200653169U patent/CN201142574Y/zh not_active Expired - Lifetime
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Assignee: Beijing Ailao Hi Tech Co. Ltd. Assignor: Wuhan Arrow Advanced Technology Co.,Ltd. Contract record no.: 2011990000629 Denomination of utility model: Surge protector for intrinsic safety type instrument Granted publication date: 20081029 License type: Exclusive License Record date: 20110714 |
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Granted publication date: 20081029 |