CN201766509U - 避雷型电源供电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种避雷型电源供电器，其通过一电源连接器连接至电力电网。该避雷型电源供电器包括形成屏蔽空间且连接一避雷接地端子的外壳、以及置于外壳内且连接至避雷接地端子的电力输入避雷组件、主电源变压器组件及电力输出避雷组件。电力输入避雷组件对从电源连接器接入的输入电力的过电压进行转移、均压、泄放，并将处理后的电压输入主电源变压器组件。主电源变压器组件对输入的电压进行降压变压处理，并输出经变压后的电压。电力输出避雷组件对从次级交流低压电力输出接入负载方向引入的外线过电压进行转移、均压、泄放。本实用新型的避雷型电源供电器可有效减少或避免传输系统遭受雷击危害，并且有效保护电源供电器自身。

Description

避雷型电源供电器

技术领域

本实用新型是有关于一种电源供电器，且特别是有关于一种避雷型电源供电器。

背景技术

信息通信网络领域的电源供给设备，俗称电源供电器，其供电安全性直接关系到一套信息传输系统的安全。随着信息通信网络规模的扩大，由于电源供电器遭受雷击波及并危害传输系统电子设备损坏的事故逐年增多。经对大量遭受雷击损毁设备和雷击现场研究分析得出，雷电危害入侵途径主要是经由电力网、网络通信有线线路引入造成的，占遭受雷击损毁设备的绝大部分。由于业界此前对雷击危害成因和雷击损坏传输系统电子设备的机理认识模糊，抗雷击设计思路错误，以及避雷器材、技术落相对落后，致使传统电源供电器防、避、抗雷击性能极差。

综合分析当前普遍使用的电源供电器，明显存在以下严重缺陷与不足：

(一)传统供电器抗直接雷击功能防护几乎为零。直接雷击是雷电直接击中物体并对击中物体放电的电击现象，雷电击中物体时，强大的雷电流转变成热能，对物体形成破坏，雷电流会对相关连接设备造成严重危害。击中传输导线时，雷电流会从导线传送到用电设备，同时将产生一个极强的冲击波与反射波，反射波与冲击波叠加成为驻波，驻波对电子设备有极强的破坏力。电源供电器大多被设置安装在室外高处，遭雷击的概率非常高。传统供电器对直接雷击的防护几乎为零，每年因以上原因造成经济损失非常严重。

(二)感应雷击防护功能薄弱。传统供电器对电磁感应、静电感应、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入、放电反击几乎没有任何防护功能。

(1)电磁感应：是闪电电流放电过程中，在电流放电通道周围产生极强的极速变化的电磁场，极速变化的磁场切割附近范围内存在的导体将产生感应电动势和感生电流，同样会使供电器等电器设备遭到雷击而损坏。高强度雷电放电可以对距离雷击点1KM范围内网络系统产生电磁感应作用，造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70％以上。

(2)静电感应：该现象是带电体充斥着大量的高能负电荷，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主从而形成雷雨云，并产生静电场。在雷云所覆盖的地表面和各种物体上，尤其是导体上，将感应生成与雷云底部电荷相反的电荷。在雷云与地面或另一雷云放电后，云中电荷消失，地表电荷将放电，这种放电电流是一种很大的脉冲电流，对用电设备造成危害。

(3)电磁脉冲辐射：雷电放电时电流强度极大，一次闪电电流往往是由几个短脉冲放电组成。脉冲电流就向外辐射极强的电磁波，闪电的电磁脉冲辐射对瞬态电磁脉冲敏感的电子设备上，也会造成设备故障或损坏设备。

(4)雷电过电压侵入：是在信息传输网络、设备受到防直击雷的避雷装置的有效保护和屏蔽，但在进线、出线未采用防止雷电过电压侵入的措施。直接雷或感应雷都有可能使导线上产生过电压，这种过电压沿着导线从远处雷区或防雷保护区域之外传来，侵入设备内部，雷电过电压造成电子设备的损害比例较大。

(5)在平衡电路线与线之间，或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡，或因纵向防护元件动作时间的差异，都会导致横向过电压的产生。连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。电子设备的损坏机理：纵向冲击破坏平衡电路中跨接在线与地之间元部件；如击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等，损坏设备内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件，最后将使电路特性变坏，元部件出现永久性损坏。对易受能量损坏的元器件，受损坏程度主要取决于流过其上的电流、电压及持续时间。

(6)放电反击危害：由于雷电放电电流幅值大，波上升沿陡峭，雷电流流过时会使防雷接地引下线和接地装置的电位骤升到危险的高电压。如果接地引下线与各种金属导线或用电设备的工作地线间的绝缘距离未达到安全要求，则可能造成放电，使这些金属导线或用电设备的工作地线上引入反击电流，造成人身和设备的雷击事故。

(三)对雷电沿供电线路、网线侵入的雷电危害防护功能低下。有线电视系统信息传输网络暴露在室外，架设位置相对较高，线路长，给雷电的耦合提供了条件。传统电源供电器对从接入电力电网引入的雷电危害防护不足，雷电沿供电线路侵入到网络电子设备供电部分产生过电流、过电压造成电源设备损坏、断电、致使整个系统瘫痪。也可由网络通信线路(如光缆、电缆、放大器、光中继设备、以太网线)侵入造成电源供电设备损坏，每年因以上原因造成损失非常大。

随着网络化信息化时代的到来，提高网络的运行安全性迫在眉睫，对电源供给设备的抗雷击能力要求大大提高，必须对抗雷击能力进行重新设计。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种避雷型电源供电器，其利用有限屏蔽空间等电位避雷，从而对电子设备进行有效的保护。

本实用新型提出一种避雷型电源供电器，其通过一电源连接器连接至电力电网。该避雷型电源供电器包括外壳、电力输入避雷组件、主电源变压器组件及电力输出避雷组件。外壳形成一个屏蔽空间且连接一避雷接地端子。电力输入避雷组件、主电源变压器组件及电力输出避雷组件均置于外壳内且连接至避雷接地端子。电力输入避雷组件对从电源连接器接入的输入电力的过电压进行转移、均压、泄放，并将处理后的电压输入主电源变压器组件。主电源变压器组件对输入的电压进行降压变压处理，并输出经变压后的电压。电力输出避雷组件对从次级交流低压电力输出接入负载方向引入的外线过电压进行转移、均压、泄放。

优选地，上述的电力输入避雷组件包括依次电性连接的空气开关断路器、保险丝组件、核心组合型电涌保护器避雷模组。

优选地，上述的主电源变压器组件包括主电源变压器、保护电路板专用交流-直流变换器及过压过流保护控制模组，该过压过流保护控制模组与主电源变压器和保护电路板专用交流-直流变换器电性连接。

优选地，上述的保护电路板专用交流-直流变换器对从核心组合型电涌保护器避雷模组输出的交流电压转换为直流电压，并将该直流电压输入至过压过流保护控制模组；该主电源变压器电性连接至过压过流保护控制模组，并输出一低压电压。

优选地，上述的过压过流保护控制模组包括过压过流检测电路及过压过流保护切换电路；过压过流检测电路检测电路中是否有过压过流现象，并发出一个控制信号，过压过流保护切换电路根据该控制信号来控制主电源变压器的连接。

优选地，上述的过压过流保护切换电路包括一个继电器，该继电器可以根据控制信号来控制主电源变压器的连接。

优选地，上述的核心组合型电涌保护器避雷模组是由氧化锌压敏电阻、气体放电管及均压均流平衡元件采用复合矩阵式设计，用于对电力输入路径中的横向过电压及纵向过电压进行转移、均压及泄放。

优选地，上述的电力输出避雷组件包括用于完成雷击横向过电压一级防护的第一级电力输出避雷保护模组及用作剩余电流保护电路的第二级电力输出避雷保护模组，该第一级电力输出避雷保护模组及第二级电力输出避雷保护模组之间连接一保险丝；上述的主电源变压器的次级交流低压电力输出经由过压过流保护控制模组、第二级电力输出避雷保护模组及第一级电力输出避雷保护模组输出至外线路。

优选地，上述的第一级电力输出避雷保护模组包括用于连接外线路的第一低压端口及第二低压端口，第一低压端口通过一第一电感连接至一第一气体放电管和一第二氧化锌压敏电阻的第一脚，再进一步连接至下第一开关，第二低压端口通过一第二电感连接至一第二气体放电管和一第二氧化锌压敏电阻的第一脚，再进一步连接至一第二开关，该第一、第二气体放电管和第一、第二氧化锌压敏电阻的第二脚均接地；一电容跨接第一电感和第二电感靠近第一低压端口及第二低压端口的一端；第一开关及第二开关并联接至连接于该保险丝。

优选地，上述的第二级电力输出避雷保护模组包括连接于保险丝的第一连接端和连接电源保护地线的第二连接端，反向并接于第一和第二连接端之间的第一及第二晶闸管，第一及第二二极管，限流电阻及双向雪崩二极管，其中，第一二极管的阳极连接至第一连接端，阴极连接至第二晶闸管的触发控制极，且第一二极管的阴极进一步经限流电阻、双向雪崩二极管串接至二极管的阴极；第二二极管的阳极连接至第二连接端，阴极连接至第一晶闸管的触发控制极。

本实用新型的避雷型电源供电器通过使置于屏蔽外壳内的所有组件实现等电位连接，并通过电力输入避雷组件对电力输入路径中的过电压进行转移、均压、泄放，通过电力输出避雷组件对电力输出路径中的过电压进行转移、均压、泄放，可有效减少或避免传输系统遭受雷击危害，并且有效保护电源供电器自身，有极高的社会效益和经济效益。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的避雷型电源供电器的功能方框图。

图2为本实用新型较佳实施例的电力输入避雷组件的原理图。

图3为本实用新型较佳实施例的电力输入避雷路径的电路原理图。

图4为本实用新型较佳实施例的电力输出避雷路径的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型针对以上所述传统电源供电器存在的问题，提出一种利用有限屏蔽空间等电位避雷的全新的避雷型电源供电器。该避雷型电源供电器用于电子设备，如网络传输设备的电源供电。简言之，该避雷型电源供电器是通过在一个金属外壳等结构构成的屏蔽空间内的所有被保护对象，包括所有进出入屏蔽空间内的导体，电气通道以及金属构件等，利用下述方案中的元器件完成雷击电压电流的转移、均压、泄放，形成等电位避雷连接。在同一局域网内，穿越各雷电保护区的每台网络传输设备都采用上述解决方案，进行有限屏蔽空间等电位连接，会极大改善和消除遭受雷击的危害。

详而言之，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。请参阅图1，图1为本实用新型较佳实施例的避雷型电源供电器100的功能方框图。图1所示的避雷型电源供电器100包括外壳(图未示)，置于外壳内的电力输入避雷组件(图未标，详见后述)、主电源变压器组件(图未标，详见后述)、电力输出避雷组件(图未标，详见后述)及固定于外壳上的避雷接地端子11。其中，外壳形成一屏蔽空间，且置于外壳内的电力输入避雷组件、主电源变压器组件、及电力输出避雷组件均连接至避雷接地端子11，以实现等电位接地。电力输入避雷组件用于处理电力接入时的过电压，并将处理后的电压输入主电源变压器组件。主电源变压器组件用于对输入的电压进行降压变压处理，并输出一经变压后的电压(如电子设备所需的工作电压)至电力输出避雷组件。电力输出避雷组件用于处理主电源变压器组件输出的电力再输出至外线路(如即低压外接线路)的过电压。经电力输出避雷组件处理后的电压方可输出至外线路。

具体地，电力输入避雷组件包括依次电性连接的空气开关断路器12、保险丝组件13、核心组合型电涌保护器(surge protectiye device，SPD)避雷模组14。本实施例中，主电源变压器组件除了包括主电源变压器17之外，还包括保护电路板专用交流-直流(AC/DC)变换器15及过压过流保护控制模组16。主电源变压器17电性连接至过压过流保护控制模组16，并输出一低压电压。本实施例中，主电源变压器17输出的电压为交流(AC)60V。过压过流保护控制模组16包括过压过流检测电路161及过压过流保护切换电路162。保护电路板专用AC/DC变换器15对从核心组合型SPD避雷模组14输出的交流电压转换为直流电压(如12V)，并将该直流电压输入至过压过流保护控制模组16。过压过流检测电路161检测电路中是否有过压过流现象，并发出一个控制信号BHKO至过压过流保护切换电路162。过压过流保护切换电路162包括一个继电器K1(见图3)，该继电器K1可以根据控制信号BHKO来控制主电源变压器的连接。

电力输出避雷组件包括第一级电力输出避雷保护模组19及第二级电力输出避雷保护模组18。本实施例中，避雷接地端子11可以是铆固于外壳上，但此固定方式不限制本实用新型。该避雷型电源供电器100通过一个电源连接器连接至电力电网，本实施例中，该电源连接器为一个三线插头20，其内包括火线N，零线L及一个保护地线。

以下先对电力输入避雷路径进行说明。请一并参阅图1及图2所示，图2为本实用新型较佳实施例的电力输入避雷组件的原理图。电力输入避雷组件包括空气开关断路器12、保险丝组件13及核心组合型SPD避雷模组14，三者构成一个组合型SPD避雷模组。该电力输入避雷组件用于限制瞬态过电压和分流电涌电流。在电力电源引入侧，由以下各元器件和模块组件按顺序关系组成。

该三线插头20的火线接口N和零线接口L依次通过空气开关断路器12、保险丝组件13连接至核心组合型SPD避雷模组14。即，电力电网经三线插头20接入开始，三根电源线中的火线L和零线N分别依次接入空气开关断路器12的1、2号输入连接端子。空气开关断路器12的3、4号输出端子则接保险丝组件13的1号2号输入端子。保险丝组件13的3号4号输出端子则分别连接核心组合型SPD避雷模组14的火线L1汇流排A和零线N1汇流排E接线端子。进一步结合图3所示，核心组合型SPD避雷模组14的L2输出端口则连接过压过流保护切换电路162中继电器K1的常闭接点5。换继电器K1的常闭动接点3接到主电源变压器17初级线圈的6号接线端口，核心组合型SPD避雷模组14的零线N2接到主电源变压器17初级线圈的5号接线端口。三线插头20的保护地线则接入核心组合型SPD避雷模组14的等电位点(即避雷接地端子11)。上述为电力电源接入本实用新型避雷型电源供电器内的主电源变压器17初级回路的连接路径。

核心组合型SPD避雷模组14的主要元器件特性介绍如下。请参阅图2，核心组合型SPD避雷模组14是由氧化锌压敏电阻MOV1-MOV20、气体放电管GDT3及GDT3、均压均流平衡元件RU采用复合矩阵式设计。

电力输入避雷组件的工作原理详细介绍如下。电力电网遭雷电直接击中或感应雷都可能使电源导线上产生过电压，这种过电压沿着导线从远处雷区或防雷保护区域之外传来，侵入供电器内造成电子设备的损害。雷击过电压又分为纵向过电压和横向过电压。在平衡电路某点出现的对地的过电压称之为纵向过电压。在平衡电路线与线之间，或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡，或因纵向防护元件动作时间的差异，都会导致横向过电压的产生。连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。

电力输入避雷组件对横向过电压防护过程如下所述。横向过电压沿火线L和零线N分别依次接入空气开关断路器12的1、2号输入连接端子。空气开关断路器12的3、4号输出端子则接保险丝组件13的1号2号输入端子。保险丝组件13的3号4号端子则接核心组合型SPD避雷模组14的火线L1汇流排A和零线N1汇流排E接线端子。火线L1汇流排A横向过电压电涌经均压均流元件RU中的A11-A1n后，分别接到氧化锌压敏电阻MOV1-MOV10的1端口。零线N1汇流排E横向过电压电涌经均压均流元件RU中的A21-A2n后，分别接到氧化锌压敏电阻MOV11-MOV20的1端口。氧化锌压敏电阻MOV1-MOV10的2端口和MOV11-MOV20的2端口汇接在汇流排C点，MOV1-MOV10和MOV11-MOV20它在无电涌时呈高阻态，但随着电涌的增大其阻抗不断降低，把平衡电源导线与线之间出现的横向过电压在极快的时间内(纳秒级)依通流容量为100A～100kA释放掉，同时空气开关断路器12因通过电流超过设定值，因过流、过热断路器动作，空气开关断路器12做剩余电流动作保护装置，如当三线插头20的电力输入导线因遭雷击导入过电压时，输入避雷电源供电器的动作，带动空气开关断路器12立即切断电力输入导线与屏蔽空间内的电气连接，保险丝组件13熔丝熔断，从而减小雷击电流持续时间，得以保护屏蔽空间内被保护对象免遭剩余电流危害。屏蔽空间内的所有被保护对象均通过氧化锌压敏电阻、气体放电管与屏蔽金属外壳形成等电位避雷连接，屏蔽金属外壳再与避雷地线(即避雷接地端子11)连接良好，以利于泄放掉横向冲击过电压电流，完成电力输入导线雷击横向过电压的防护。

电力输入避雷组件对纵向过电压防护过程如下所述。纵向冲击破坏平衡电路中跨接在线与地之间的元部件，如击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等，损坏设备内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件，最后将使电路特性变坏，元部件出现永久性损坏。对易受能量损坏的元器件，受损坏程度主要取决于流过其上的电流、电压及持续时间。

请参阅图2。纵向过电压沿三线插头20的火线L和零线N分别依次接入空气开关断路器12的1、2号输入连接端子。空气开关断路器12的3、4号输出端子则连接接保险丝组件13的1号2号输入端子。保险丝组件13的3号4号端子连接核心组合型SPD避雷模组14的火线L1汇流排A和零线N1汇流排E接线端子。火线L1汇流排A纵向过电压电涌经均压均流元件RU中的A11-A1n后，分别接到氧化锌压敏电阻MOV1----MOV10的1端口。零线N1汇流排E纵向过电压电涌经均压均流元件RU中的A21-A2n后，分别接到氧化锌压敏电阻MOV11-MOV20的1端口。氧化锌压敏电阻MOV1-MOV10的2端口和MOV11-MOV20的2端口汇接在汇流排C点。气体放电管GDT3的2脚接在汇流排C点，气体放电管GDT3具有在无电涌时呈高阻态，但随着电涌的增大其阻抗突变为低阻值。气体放电管GDT3的1脚连接核心组合型SPD避雷模组14的保护地线141，进而连接等电位端子和保护地线端子。当纵向过电压沿火线L和零线N分别使MOV1-MOV10、MOV11-MOV20的阻抗不断降低，纵向过电压将会加到气体放电管GDT3的2脚和1脚之间，使其阻抗突变为低阻值，把电源导线引入的纵向过电压在极短的时间内，以100A～100KA的通流量释放掉，同时空气开关断路器12因通过电流超过设定值，因过流、过热断路器动作切断电源引入线，保险丝组件13熔丝熔断，切断剩余电流，从而完成雷击纵向过电压的防护。简言之，由组合型SPD避雷组件跨接在线与地之间，泄放掉纵向冲击过电压电流，纵向冲击过电压箝位到设备元部件允许安全电压，并保护在线路和设备间起耦合作用的变压器、元部件对地绝缘。

以下对电力输出避雷路径进行说明。请一并参阅图1和图4。低压外接线路组成如下所述。主电源变压器17的次级交流60V低压电力输出171经由过压过流保护控制模组16、第二级电力输出避雷保护模组18及第一级电力输出避雷保护模组19输出至外线路的负载(如电子设备)。本实施例中，避雷型电源供电器100的低压输出为同轴电缆方式连接远端负载，连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。同轴电缆外导体只要直接连接等电位端子和保护地线端子，因此，只要处理好横向过电压的问题即可。

第一级电力输出避雷保护模组19用于一级低压外接网线对雷击横向过电压的防护，原理详述如下。第一级电力输出避雷保护模组19包括低压端口191、192，外接网线同轴电缆193接入第一级电力输出避雷保护模组19的低压端口191及192。低压端口191的电路路径为：低压端口191连接电感L1的第2脚，电感L 1的第1脚连接气体放电管GDT 1和氧化锌压敏电阻MOV22的第1脚，气体放电管GDT1和氧化锌压敏电阻MOV22的第2脚接地。同时，气体放电管GDT1和氧化锌压敏电阻MOV22的第1脚连接至开关KT1的第1接点。低压端口191的电路路径为：低压端口192连接电感L2的第2脚，电感L2的第1脚连接气体放电管GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21的第1脚，气体放电管GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21的第2脚接地。同时，气体放电管GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21的第1脚连接至开关KT2的第1接点。一电容C1跨接电感L1和L2的第2脚。开关KT1和开关KT2并联接至保险丝FUS2，该保险丝FUS2连接于第一级电力输出避雷保护模组19和第二组电力输出避雷保护模组18之间。

同轴电缆外的导体连接到气体放电管GDT1、GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21、MOV22的第2脚并连接等电位端子和保护地线端子。同轴电缆内导体经电感L1或L2连接到气体放电管GDT1、GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21、MOV22的第1脚。经低压端口191、低压端口192引入的横向过电压，经电感L1或L2加压到气体放电管GDT1、GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21、MOV22的第1脚与气体放电管GDT1、GDT2和氧化锌压敏电阻MOV21、MOV22的第2脚之间，但随着电涌的增大其阻抗突变为低阻值，对等电位端子和保护地线端子泄放掉横向电涌能量，从而完成雷击横向过电压的一级防护。由于没有空气开关断路器做剩余电流动作的保护，所以需设置二级剩余电流保护电路。

第二级电力输出避雷保护模组18作为剩余电流保护电路，用于二级低压外接网线对雷击横向过电压的防护。原理详述如下。经一级雷击横向过电压防护后，由于雷电放电电流幅值大，波上升沿陡峭，雷电流流过时会使防雷接地引下线和接地装置的电位骤升到危险的高电压。如果接地引下线与各种金属导线或用电设备的工作地线间的绝缘距离未达到安全要求，则可能造成放电，使这些金属导线或用电设备的工作地线上引入反击电流，造成设备的雷击事故。

第二级电力输出避雷保护模组18包括由双向雪崩二极管DS，二极管DA6、DA5，晶闸管SCR1、SCR2，限流电阻RB1组装而成的电路。

其中，晶闸管SCR1、SCR1具有耐压高，通过电流大，压降低等特点，它有3个电极，阳极A，阴极K，触发控制极G。当阳极A接正电压，阴极K接负电压，在控制极与阴极K之间不加触发信号电压时，阳极A到阴极K之间呈高阻抗，当控制极与阴极K之间加触发信号电压后，阳极A到阴极K之间呈低阻抗的特性。双向雪崩二极管DS，当二极管DA5或DA6两端加上电压时，电压一旦达到双向雪崩二极管DS的击穿电压拐点时，就会发生雪崩击穿现象，通过电流大增，该电流就是晶闸管SCR1或SCR2的触发信号电压。只要该电流被限制在允许的范围内，双向雪崩二极管DS就可以安全工作，限流电阻RB 1就是起这个作用的。二极管DA6、DA5均包括阳极和阴极，当阳极接正电压，阴极接负电压，二极管导通，反之则截止，具有单向导电特性，在这里应用起到整流作用。

第二级电力输出避雷保护模组18包括A端和B端两个连接端，其中A端连接保险丝FUS，B连接端连接电源保护地线。晶闸管SCR1或SCR2反向并接于A端和B端之间，即晶闸管SCR1的阳极A连接至A端，阴极K连接至B端；晶闸管SCR2的阳极A连接至B端，阴极K连接至A端。二极管DA5的阳极连接至A端，阴极连接至晶闸管SCR2的触发控制极G。二极管DA5的阴极进一步经限流电阻RB1、双向雪崩二极管DS串接至二极管DA6的阴极，二极管DA6的阳极连接至B端，即接地。此外，二极管DA6的阴极连接至晶闸管SCR1的触发控制极G。

当经一级防护后的剩余电流和反击电流加到第二级电力输出避雷保护模组18的A端和B端时，因剩余电流和反击电流的电压极性是随机的，会发生以下两种情况。

假设A端口剩余电流和反击电流电压极性为正极性，则B端口为负极性。此时SCR1符合工作条件，SCR2不符合工作条件不参与此次流程，正极性剩余电流和反击电流经DA5阳极到阴极、限流电阻RB1、双向雪崩二极管DS连接到SCR1的触发控制极G。二极管DA6反向偏置不参与此次流程。当剩余电流和反击电流电压达到双向雪崩二极管DS的击穿电压拐点时，就会发生雪崩击穿，流过的电流使SCR1导通，A端口剩余电流和反击电流与B端口中和，完成正极性剩余电流和反击电流保护功能。

假设A端口剩余电流和反击电流电压极性为负极性，则B端口为正极性。此时SCR2符合工作条件，SCR1不符合工作条件不参与此次流程。负极性剩余电流和反击电流经DA6阳极到阴极、双向雪崩二极管DS、限流电阻RB1连接到SCR2的触发控制极G。二极管DA5反向偏置不参与此流程。当剩余电流和反击电流电压达到双向雪崩二极管DS的击穿电压拐点时，就会发生雪崩击穿，流过的电流使SCR2导通，A端口剩余电流和反击电流与B端口中和，完成负极性剩余电流和反击电流保护功能。

可以理解，当该避雷型电器供电器100并联在进出入屏蔽空间内的平衡电路线与线之间，串联在平衡电路线-线对屏蔽金属外壳之间，可完成雷击纵向冲击和横向过电压电流的转移、均压、泄放。当串联在不平衡电路的线(如同轴电缆)对屏蔽金属外壳之间，可完成雷击横向过电压电流的转移、均压、泄放。

以上所述，是本实用新型避雷型电源供电器100的工作原理。在本实用新型中，电力电源输入端和变压器次级的交流低压输出端，过流过压保护控制模组、第一级电力输出避雷保护模组、第二级电力输出避雷保护模组、核心组合型SPD避雷模组、空气开关断路器、快熔保险丝、电源连接器等全部元器件，以及连接进出入屏蔽空间内的电路线，都必须同处在屏蔽金属外壳内，形成小局域等电位连接，以完成雷击纵向冲击和横向过电压电流的转移、均压、泄放。同时，保证全部避雷连接线能通过保护地线端子良好接地，让雷电电流迅速释放掉。通过以上措施后，完成了小局域等电位防雷避雷方案。

此外，对本实用新型避雷型电源供电器100的结构，只要符合上述小区域等电位连接的条件即可，本实用新型不再详细列出。例如，避雷型电源供电器100的外壳采用冷轧钢板生产制造，具有较高的机械强度和良好的电磁屏蔽和防水防腐蚀性能，外壳内侧设计有主电源变压器的安装固定托架，以及作为安装固定电力输入避雷模组、断路器、电力输出避雷组件、保险丝组件、电源连接器、全防水的过流过压保护控制模组等的紧固组件。

综上所述，本实用新型的避雷型电源供电器100通过使置于屏蔽外壳内的所有组件实现等电位连接，并通过电力输入避雷组件对电力输入路径中的过电压进行转移、均压、泄放，通过电力输出避雷组件对电力输出路径中的过电压进行转移、均压、泄放，可有效减少或避免传输系统遭受雷击危害，并且有效保护电源供电器自身，有极高的社会效益和经济效益。

以上所述，仅是本实用新型的实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种避雷型电源供电器，其一端通过一电源连接器连接至电力电网，另一端连接至外线路的负载，该避雷型电源供电器包括：

外壳，其形成一个屏蔽空间，且该外壳连接一避雷接地端子；

电力输入避雷组件；

主电源变压器组件，其具有次级交流低压电力输出端口，；及

电力输出避雷组件，主电源变压器组件的次级交流低压电力输出经由电力输出避雷组件输出至外线的负载；

其中，电力输入避雷组件、主电源变压器组件及电力输出避雷组件均置于外壳内且连接至避雷接地端子；电力输入避雷组件对从电源连接器接入的输入电力的过电压进行转移、均压、泄放，并将处理后的电压输入主电源变压器组件，主电源变压器组件对输入的电压进行降压变压处理，并输出经变压后的电压；电力输出避雷组件对从次级交流低压电力输出接入负载方向引入的外线过电压进行转移、均压、泄放。

2.根据权利要求1所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该电力输入避雷组件包括依次电性连接的空气开关断路器、保险丝组件、核心组合型电涌保护器避雷模组。

3.根据权利要求2所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该主电源变压器组件包括主电源变压器、保护电路板专用交流-直流变换器及过压过流保护控制模组，该过压过流保护控制模组与主电源变压器和保护电路板专用交流-直流变换器电性连接。

4.根据权利要求3所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该保护电路板专用交流-直流变换器对从核心组合型电涌保护器避雷模组输出的交流电压转换为直流电压，并将该直流电压输入至过压过流保护控制模组；该主电源变压器电性连接至过压过流保护控制模组，并输出一低压电压。

5.根据权利要求4所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该过压过流保护控制模组包括过压过流检测电路及过压过流保护切换电路；过压过流检测电路检测电路中是否有过压过流现象，并发出一个控制信号，过压过流保护切换电路根据该控制信号来控制主电源变压器的连接。

6.根据权利要求5所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该过压过流保护切换电路包括一个继电器，该继电器可以根据控制信号来控制主电源变压器的连接。

7.根据权利要求2所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该核心组合型电涌保护器避雷模组是由氧化锌压敏电阻、气体放电管及均压均流平衡元件采用复合矩阵式设计，用于对电力输入路径中的横向过电压及纵向过电压进行转移、均压及泄放。

8.根据权利要求1或3所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该电力输出避雷组件包括用于完成雷击横向过电压一级防护的第一级电力输出避雷保护模组及用作剩余电流保护电路的第二级电力输出避雷保护模组，该第一级电力输出避雷保护模组及第二级电力输出避雷保护模组之间连接一保险丝；该主电源变压器的次级交流低压电力输出经由过压过流保护控制模组、第二级电力输出避雷保护模组及第一级电力输出避雷保护模组输出至外线路。

9.根据权利要求8所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该第一级电力输出避雷保护模组包括用于连接外线路的第一低压端口及第二低压端口，第一低压端口通过一第一电感连接至一第一气体放电管和一第二氧化锌压敏电阻的第一脚，再进一步连接至下第一开关，第二低压端口通过一第二电感连接至一第二气体放电管和一第二氧化锌压敏电阻的第一脚，再进一步连接至一第二开关，该第一、第二气体放电管和第一、第二氧化锌压敏电阻的第二脚均接地；一电容跨接第一电感和第二电感靠近第一低压端口及第二低压端口的一端；该第一开关及第二开关并联接至连接于该保险丝。

10.根据权利要求9所述的避雷型电源供电器，其特征在于，该第二级电力输出避雷保护模组包括连接于该保险丝的第一连接端和连接电源保护地线的第二连接端，反向并接于第一和第二连接端之间的第一及第二晶闸管，第一及第二二极管，限流电阻及双向雪崩二极管，其中，第一二极管的阳极连接至第一连接端，阴极连接至第二晶闸管的触发控制极，且第一二极管的阴极进一步经限流电阻、双向雪崩二极管串接至二极管的阴极；第二二极管的阳极连接至第二连接端，阴极连接至第一晶闸管的触发控制极。

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