CN204886172U - 防雷击保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防雷击保护装置，所述防雷击保护装置包括一第一压敏电阻保护电路、一第一电光转换模块和一光电转换模块，所述第一压敏电阻保护电路用于接收雷电的电信号并吸收电能；所述第一电光转换模块电连接至所述第一压敏电阻保护电路，用于将所述第一压敏电阻保护电路输出的电信号转换为光信号；所述光电转换模块，通过一第一光纤与所述第一电光转换模块连接，用于将所述第一电光转换模块输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号传输给一被保护电气设备。本实用新型的防雷击保护装置可实现对电气设备的有效防护。

Description

防雷击保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统技术领域，特别是一种防雷击保护装置。

背景技术

逆变器在工业上有着广泛的应用。逆变器可安装在室内或室外，当安装在室外时，逆变器包含长度较大的控制线路和通讯线路，经常会面临雷击损毁的风险，特别是在多雷电地区。逆变器本身没有足够的防御能力，因此，需要防雷击保护装置对逆变器进行保护。

一种现有的防雷击保护装置，其包括压敏电阻(VoltageDependentResistor,MOV)，压敏电阻连接在预设电位GND和逆变器的控制线路或通讯线路之间，当雷电击打逆变器，且雷电的电压大于压敏电阻的阀值时，压敏电阻开始工作，吸收雷电的能量，避免逆变器损坏。然而，随着使用次数的增多，一些压敏电阻将会无法正常工作，一些压敏电阻的性能将会变差，任何一种情况都可能导致雷击时逆变器损坏。此外，在特殊情况下，雷击电压过高，压敏电阻无法吸收所有电能，逆变器容易损毁。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种防雷击保护装置，可实现对电气设备的有效防护。

本实用新型提供了一种防雷击保护装置，所述防雷击保护装置包括一第一压敏电阻保护电路、一第一电光转换模块和一光电转换模块，所述第一压敏电阻保护电路用于接收雷电的电信号并吸收电能；所述第一电光转换模块电连接至所述第一压敏电阻保护电路，用于将所述第一压敏电阻保护电路输出的电信号转换为光信号；所述光电转换模块，通过一第一光纤与所述第一电光转换模块连接，用于将所述第一电光转换模块输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号传输给一被保护电气设备。

在防雷击保护装置的一种示意性实施例中，所述第一压敏电阻保护电路和所述第一电光转换模块共同形成一常用通道，所述常用通道通过开关K1_NO电连接至雷电的电信号。

在防雷击保护装置的一种示意性实施例中，所述防雷击保护装置还包括一备用通道，所述备用通道与所述常用通道并联，所述备用通道包括一第二压敏电阻保护电路和一第二电光转换模块，所述第二压敏电阻保护电路用于接收雷电的电信号并吸收电能；所述第二电光转换模块电连接至所述第二压敏电阻保护电路，用于将所述第二压敏电阻保护电路输出的电信号转换为光信号，所述第二电光转换模块通过一第二光纤与所述光电转换模块连接。

在防雷击保护装置的一种示意性实施例中，所述备用通道通过开关K3_NC电连接至雷电的电信号，所述开关K1_NO和所述开关K3_NC为联动开关，所述开关K1_NO和所述开关K3_NC的其中之一闭合，另一个则断开，所述第一电光转换模块可控制所述开关K1_NO和所述开关K3_NC联动。

在防雷击保护装置的一种示意性实施例中，当所述被保护电气设备的控制信号为可变电压信号时，所述第一电光转换模块和所述第二电光转换模块还包括模拟信号转数字信号电路，所述光电转换模块还包括数字信号转模拟信号电路。

从上述方案中可以看出，在本实用新型的防雷击保护装置中，第一压敏电阻保护电路吸收雷电的电能后，第一电光转换模块可将电信号转换为光信号，光信号通过第一光纤传输给光电转换模块，光电转换模块再将光信号转换为电信号，并传输给被保护电气设备。由于连接线路中设有第一光纤，当第一压敏电阻保护电路失效时，电信号不会直接传输给被保护电气设备，可有效避免被保护电气设备损坏。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本实用新型的一个实施例的防雷击保护装置的架构示意图。

图2是图1所示的防雷击保护装置的第一压敏电阻保护电路的电路原理图。

图3为图1所示的防雷击保护装置的模拟信号转数字信号电路的电路原理图。

图4为图1所示的防雷击保护装置的数字信号转模拟信号电路的电路原理图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100防雷击保护装置

12第一压敏电阻保护电路

120常用通道

13第一电光转换模块

130第一光纤

14光电转换模块

15第二压敏电阻保护电路

150备用通道

16第二电光转换模块

160第二光纤

200被保护电气设备

K1_NO、K2_NC、K3_NC、K4_NC开关

MOV1第一压敏电阻

MOV2第二压敏电阻

MOV3第三压敏电阻

R1第一电阻

D1发光二极管

S1雷电的电信号

Eout输出端

GND预设电位

Relay+继电器的正极

Relay-继电器的负极

U1、U2芯片

Fo、RT、IN+、V+、V-、CT1、CT2引脚

R2第二电阻

R3第三电阻

Vin输入电压

Vs芯片电源输入端

Fout输出端

Vout输出端

VR可变电阻

R4第四电阻

R5第五电阻

R6第六电阻

R7第七电阻

R8第八电阻

C2第二电容

C3第三电容

C4第四电容

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型进一步详细说明。

图1为本实用新型的一个实施例的防雷击保护装置的架构示意图。请参见图1，本实施例的防雷击保护装置100包括第一压敏电阻保护电路12、第一电光转换模块13及光电转换模块14。第一压敏电阻保护电路12用于接收雷电的电信号S1并吸收电能。第一电光转换模块13电连接至第一压敏电阻保护电路12，用于将第一压敏电阻保护电路12输出的电信号转换为光信号。光电转换模块14通过一第一光纤130与第一电光转换模块13连接，用于将第一电光转换模块13输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号传输给一被保护电气设备200。

第一压敏电阻保护电路12和第一电光转换模块13共同形成一常用通道120，常用通道120通过开关K1_NO电连接至雷电的电信号。防雷击保护装置100还包括一备用通道150，备用通道150与常用通道120并联。备用通道150包括第二压敏电阻保护电路15和第二电光转换模块16，第二压敏电阻保护电路15用于接收雷电的电信号并吸收电能。第二电光转换模块16电连接至第二压敏电阻保护电路15，用于将第二压敏电阻保护电路15输出的电信号转换为光信号，第二电光转换模块16通过一第二光纤160与光电转换模块14连接。

备用通道150通过开关K3_NC电连接至雷电的电信号，开关K1_NO和开关K3_NC为联动开关，开关K1_NO和开关K3_NC的其中之一闭合，另一个则断开，第一电光转换模块13可控制开关K1_NO和开关K3_NC联动。防雷击保护装置100处于初始状态时，开关K1_NO闭合，开关K3_NC断开。

更具体地，第一压敏电阻保护电路12可包括至少一个压敏电阻，压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护被保护电气设备。在本实施例中，第一压敏电阻保护电路12中的压敏电阻可为金属氧化物压敏电阻(即MOV压敏电阻)，但不以此为限。

图2是图1所示的防雷击保护装置的第一压敏电阻保护电路的电路原理图。请参见图2，第一压敏电阻保护电路12包括第一压敏电阻MOV1、第二压敏电阻MOV2、第三压敏电阻MOV3、第一电阻R1和发光二极管D1。第一压敏电阻MOV1的一端电连接至雷电的电信号S1和输出端Eout，另一端电连接至预设电位GND。第二压敏电阻MOV2的一端电连接至雷电的电信号S1和输出端Eout，另一端电连接至预设电位GND。第三压敏电阻MOV3的一端电连接至输入端S1和输出端Eout，另一端通过第一电阻R1电连接至预设电位GND。发光二极管D1的正极电连接至预设电位GND和继电器的负极Relay-，发光二极管D1的负极电连接至继电器的正极Relay+和第三压敏电阻MOV3。第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2用于吸收雷电的能量，第三压敏电阻MOV3用于触发继电器以控制开关K2_NC的断开与闭合，从而连通或切断电信号通道

被保护电气设备200的控制信号可为数字电平信号或可变电压信号，当为数字电平信号时，可直接通过第一电光转换模块13和第二电光转换模块16实现数字电平信号转换为光信号，通过光电转换模块14实现光信号转换为数字电平信号。当所述被保护电气设备的控制信号为可变电压信号时，第一电光转换模块13和第二电光转换模块16还包括模拟信号转数字信号电路，光电转换模块14还包括数字信号转模拟信号电路。

具体地，图3为图1所示的防雷击保护装置的模拟信号转数字信号电路的电路原理图。请参见图3和图1，图1中的第一电光转换模块13与开关K1_NO及开关K3_NC电连接。第一电光转换模块13和第二电光转换模块16均包括图3所示的模拟信号转数字信号电路，模拟信号转数字信号电路可将模拟电信号转换为数字电平信号，第一电光转换模块13或第二电光转换模块16再将数字电平信号转换为光信号，从而方便光纤对转换后的光信号进行传输。所述模拟信号转数字信号电路包括芯片U1，芯片U1例如为AD654系列芯片，但不以此为限。芯片U1的IN+引脚电连接至输入电压Vin，RT引脚通过第二电阻R2电连接至预设电位GND，Fo引脚电连接至输出端Fout，引脚V+电连接至芯片电源输入端Vs，且通过第三电阻R3电连接至输出端Fout，引脚CT1和引脚CT2电连接至电容C1的两端，引脚V-电连接至预设电位GND。

图4为图1所示的防雷击保护装置的数字信号转模拟信号电路的电路原理图。请参见图4，光电转换模块14将第一光纤130或第二光纤160传输过来的光信号转换为数字电平信号，需要通过数字信号转模拟信号电路实现数字电平信号转模拟电信号。所述数字信号转模拟信号电路包括芯片U2，芯片U2例如为LM331系列芯片，但不以此为限。芯片U2的引脚1通过第四电阻R4电连接至预设电位GND，且引脚1电连接至芯片U2的输出端。第二电容C2和第四电阻R4并联。芯片U2的引脚2通过可变电阻VR电连接至预设电位GND。芯片U2的引脚3和4电连接至预设电位GND。引脚5通过第二电容C2电连接至预设电位GND。引脚6通过第三电容C3电连接至芯片U2的输入端Fin。引脚7通过第五电阻R5电连接至预设电位GND。引脚8通过第六电阻R6电连接至第三电容C3，通过第七电阻R7电连接至第五电阻R5，通过第八电阻R8电连接至第四电容C4。

在本实施例中，被保护电气设备200为逆变器，但不以此为限。

正常工作过程中，输入信号经由第一压敏电阻保护电路12输出作用于第一电光转换模块13；第一电光转换模块13将模拟电信号转换为数字电平信号，再将数字电平信号转换为光信号，光信号再通过第一光纤130传输给光电转换模块14，光电转换模块14再将光信号转换为数字电平信号，并将数字电平信号转换为模拟电信号，光电转换模14将转换后的模拟电信号传输给被保护电气设备200。当受到雷击时，防雷击保护装置100处于初始状态，开关K1_NO闭合，开关K3_NC断开，雷击信号作用于常用通道120上，即雷击信号首先作用于第一压敏电阻保护电路12上，第一压敏电阻保护电路12的第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2吸收雷击的电能，由于雷击的能量被第一压敏电阻保护电路12吸收，传输给被保护电气设备200的模拟电信号控制在逆变器所能承受的范围内，不会造成被保护电气设备200的损坏。

使用的过程中，当常用通道120中第一压敏电阻保护电路12损坏，由于第一电光转换模块13与开关K1_NO及开关K3_NC电连接，第一电光转换模块13控制开关K1_NO和开关K3_NC联动，即开关K1_NO断开，开关K3_NC闭合，备用通道150启用。当常用通道120彻底损坏，第一压敏电阻保护电路12及第一电光转换模块13同时损坏，第一电光转换模块13失去电源，这时开关K1_NO自然断开，开关K3_NC自然闭合，备用通道150启用。也就是说，第一电光转换模块13在通电和失去电源的状态下，均可控制开关K1_NO断开，开关K3_NC闭合。

备用通道150的工作原理和常用通道120的工作原理相同，第二压敏电阻保护电路15的第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2吸收雷击的能量，由第二压敏电阻保护电路15输出的电信号作用于第二电光转换模块16；第二电光转换模块16将模拟电信号转换为数字电平信号，再将数字电平信号转换为光信号，光信号再通过第二光纤160传输给光电转换模块14，光电转换模块14再将光信号转换为数字电平信号，并将数字电平信号转换为模拟电信号，光电转换模块14将转换后的模拟电信号传输给被保护电气设备200，从而实现对被保护电气设备200的进一步保护。

需要说明的是，常用通道120或备用通道150还可实现信号通道的切断，以暂时保护后面的光电转换模块13、14，当雷击过后重新恢复通道。以常用通道120为例，当雷击电压能量过大，超出第一压敏电阻保护电路12所能吸收的电压能量时，第一压敏电阻保护电路12的第三压敏电阻MOV3可触发继电器以控制开关K2_NC断开，且第一光纤130不会将雷电的电信号传输给被保护电气设备200，避免了被保护电气设备200的损坏。同理，备用通道150也可实现信号通道的切断。

本实用新型的防雷击保护装置至少具有以下的优点：

1.在本实用新型的防雷击保护装置中，第一压敏电阻保护电路吸收雷电的电能后，第一电光转换模块可将电信号转换为光信号，光信号通过第一光纤传输给光电转换模块，光电转换模块再将光信号转换为电信号，并传输给被保护电气设备。由于连接线路中设有第一光纤，当第一压敏电阻保护电路失效时，电信号不会直接传输给被保护电气设备，可有效避免被保护电气设备损坏。

2.在本实用新型的防雷击保护装置的一个实施例中，防雷击保护装置还包括第二压敏电阻保护电路和第二电光转换模块，当第一压敏电阻保护电路和第一电光转换模块失效时，第二压敏电阻保护电路和第二电光转换模块可以启用，实现对被保护电气设备的双重保护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防雷击保护装置(100)，所述防雷击保护装置(100)包括一第一压敏电阻保护电路(12)，所述第一压敏电阻保护电路(12)用于接收雷电的电信号(S1)并吸收电能，其特征在于：

所述防雷击保护装置(100)还包括：

一第一电光转换模块(13)，电连接至所述第一压敏电阻保护电路(12)，用于将所述第一压敏电阻保护电路(12)输出的电信号转换为光信号；

一光电转换模块(14)，通过一第一光纤(130)与所述第一电光转换模块(13)连接，用于将所述第一电光转换模块(13)输出的光信号转换为电信号，并将所述电信号传输给一被保护电气设备(200)。

2.如权利要求1所述的防雷击保护装置(100)，其特征在于，所述第一压敏电阻保护电路(12)和所述第一电光转换模块(13)共同形成一常用通道(120)，所述常用通道(120)通过开关(K1_NO)电连接至雷电的电信号。

3.如权利要求2所述的防雷击保护装置(100)，其特征在于，所述防雷击保护装置(100)还包括一备用通道(150)，所述备用通道(150)与所述常用通道(120)并联，所述备用通道(150)包括一第二压敏电阻保护电路(15)和一第二电光转换模块(16)，所述第二压敏电阻保护电路(15)用于接收雷电的电信号并吸收电能；所述第二电光转换模块(16)电连接至所述第二压敏电阻保护电路(15)，用于将所述第二压敏电阻保护电路(15)输出的电信号转换为光信号，所述第二电光转换模块(16)通过一第二光纤(160)与所述光电转换模块(14)连接。

4.如权利要求3所述的防雷击保护装置(100)，其特征在于，所述备用通道(150)通过开关(K3_NC)电连接至雷电的电信号，所述开关(K1_NO)和所述开关(K3_NC)为联动开关，所述开关(K1_NO)和所述开关(K3_NC)的其中之一闭合，另一个则断开，所述第一电光转换模块(13)可控制所述开关(K1_NO)和所述开关(K3_NC)联动。

5.如权利要求3所述的防雷击保护装置(100)，其特征在于，当所述被保护电气设备的控制信号为可变电压信号时，所述第一电光转换模块(13)和所述第二电光转换模块(16)还包括模拟信号转数字信号电路，所述光电转换模块(14)还包括数字信号转模拟信号电路。