CN207753448U - 一种低成本过电压抑制吸收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本过电压抑制吸收装置，所述过电压抑制吸收装置并联耦接于低压电器试验电路中变压器的二次侧输出端和负载接入端之间的线路上，包括至少一组过电压抑制吸收单元，其中，每组过电压抑制吸收单元包括串联于各相线路中的熔断器，以及耦接于不同相线路之间的压敏电阻；每组过电压抑制吸收单元中的线路上还串接有开关单元。本实用新型的低成本过电压抑制吸收装置，具有过电压吸收和过电压抑制双重功能，同时对过电压抑制具有根据电压等级进行自动分级抑制的功能。

Description

一种低成本过电压抑制吸收装置

技术领域

本实用新型属于低压电器试验装置领域，具体涉及一种低成本过电压抑制吸收装置。

背景技术

低压电器试验是对低压电器在正常工作和故障情况下所应具备的各种性能的验证。低压电器的试验项目主要有一般检查、电压降测定、温升实验、绝缘电阻和耐压试验、额定接通和分解能力试验、短路接通和分断能力试验、短时耐受电流能力试验、动作特性试验、寿命试验、抗扰度试验、特性试验等。在中国，低压实验室多数为独立的低压电器试验站，利用电网通过变压器作为试验电源。

在相关的低压电器试验中，测试样品开关分断电流的时候，会在每个端口产生一个瞬时过电压，该过电压＝L*di/dt，即该过电压的大小与电路的时间常数有关，时间常数越大，过电压越高；与短路电流大小有关，电流越大，过电压越高；与开关分断速度有关，分断速度越快，过电压越高。当变压器的低压侧出现过电压时，就会直接影响到一次侧过电压，导致总变压器可能要存在损害，轻者变压器声音突然变响，重者绝缘被击穿，直接变压器报废。

现有的低压实验室为了防止过电压，基本方案都是使用阻容吸收器，以防止系统内部瞬间过电压冲击(主要为熔断器、断路器、开断产生的操作过电压) 对重要电气设备的损伤。目前通行的做法是在端口前端或变压器的一次侧的位置安装氧化锌避雷器(MOA)或阻容吸收器进行冲击保护。比较上述两类产品性能上的优点，氧化锌避雷器的优点主要在于能量吸收能力强，可以用于防雷电等大电流冲击；阻容吸收器的优点主要在于起始工作电压低，可有效吸收小电流冲击对设备的影响。但是上述两类产品在实际使用中也存在如下方面的问题：一是成本比较高，尤其是选用氧化锌避雷器方案时；二是使用风险比较大，当使用阻容吸收器时，因为在实验室中实际电流范围可以达到10A～200kA，故电容选配比较复杂，且使用时间一长很容易产生爆炸，引起安全隐患。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种低成本过电压抑制吸收装置，该装置同时具有过电压吸收和过电压抑制双重功能，同时对过电压抑制具有根据电压等级进行自动分级抑制的功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种低成本过电压抑制吸收装置，所述过电压抑制吸收装置并联耦接于低压电器试验电路中变压器的二次侧输出端和负载接入端之间的线路上，包括至少一组过电压抑制吸收单元，其中，每组过电压抑制吸收单元包括串联于各相线路中的熔断器，以及耦接于不同相线路之间的压敏电阻；每组过电压抑制吸收单元中的线路上还串接有开关单元。

可选的，所述过电压抑制吸收单元设置为2～5组，每组过电压抑制吸收单元中压敏电阻的击穿电压一致，不同组过电压抑制吸收单元根据压敏电阻的击穿电压分档，以对应试验电路中预期可能产生的不同大小的过电压。

进一步的，所述开关单元为电动开关，所述过电压抑制吸收装置还包括用于控制所述开关单元的控制回路，所述控制回路包括回路开关K10，以及：

阻容吸收回路，包括电容C和电阻R1，电容C与电阻R1串联连接；第一级过电压抑制回路，包括可调电阻R2和负极分别与可调电阻R2的两端耦接的雪崩二极管D1和二极管D2；第二级过电压抑制回路，包括压敏电阻RV10；所述阻容吸收回路、第一级过电压抑制回路和第二级过电压抑制回路分别并联连接。

可选的，所述控制回路还包括前级保护电路，所述前级保护电路包括熔断器RD，熔断器RD与交流电源连接。

可选的，所述控制回路还包括第三级过电压抑制回路，包括可调电阻R3和负极分别与可调电阻R3的两端耦接的二极管D3和雪崩二极管D4；所述第三级过电压抑制回路与所述第一级过电压抑制回路并联连接。

进一步的，所述压敏电阻RV10和雪崩二极管的最高击穿电压值均不超过受保护的控制回路中的最低耐受电压值，否则过电压抑制吸收装置将失去保护交流设备的能力。

优选的，雪崩二极管的击穿电压值均低于压敏电阻RV10击穿电压值的1/3，尽量减少压敏电阻击穿的次数。

进一步的，所述控制回路还包括运行监测回路，所述运行监测回路包括电阻R5和发光二极管D5，电阻R5的一端与发光二极管D5的负极串联连接；所述运行监测回路、阻容吸收回路、第一级过电压抑制回路以及第二级过电压抑制回路分别并联连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的低成本过电压吸收抑制装置，工艺简单、制作成本低廉、安装接线方便、响应速度快，具有过电压吸收和过电压抑制的双重功能，可靠性和安全系数高。同时对过电压抑制具有根据电压等级进行分级抑制的功能，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的低成本过电压抑制吸收装置的简化电路原理图。

图2为本实用新型的低成本过电压抑制吸收装置中控制回路第一种实施例的电路原理图。

图3为本实用新型的低成本过电压抑制吸收装置中控制回路第二种实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种低成本过电压抑制吸收装置，如图1所示，在本实用新型的一种较佳实施例中，该过电压抑制吸收装置并联耦接于低压电器试验电路中变压器单元10中变压器T1的二次侧输出端和负载接入端的整流稳压单元30之间的线路上，包括3组过电压抑制吸收单元，其中，第一组过电压抑制吸收单元包括串联于各相线路中的熔断器FU1-FU3，以及耦接于不同相线路之间的压敏电阻RV1-RV3，还串接有开关单元K1-K3(实际使用中，开关单元K1-K3 可为一电动开关)。第二组和第三组过电压抑制吸收单元的组成与第一组类似，分别包括熔断器FU4-FU6、压敏电阻RV4-RV6、开关单元K4-K6和熔断器FU7-FU9、压敏电阻RV7-RV9、开关单元K7-K9。其中，每组过电压抑制吸收单元中压敏电阻的击穿电压一致，不同组过电压抑制吸收单元根据压敏电阻的击穿电压分档，以对应试验电路中预期可能产生的不同大小的过电压。

上述过电压抑制吸收单元主要是利用压敏电阻的特性：在其接入低压电器试验电路后，不影响试验设备的正常运行，又能有效地对设备实施瞬时过压进行保护；同时利用熔断器短路能力大的特性，使得短路安全可靠。具体的，本实用新型通过特制压敏电阻，当电压超过规定电压值时，压敏电阻瞬间击穿，立刻让变压器出线端相间短路，再利用熔断器快速分断电流；同时，因为高压侧有高压阻抗，电流会被高压阻抗限制，再利用熔断器快速熔断，从而防止瞬间产生过电压。

一般情况下，因为低压电器试验中的电压条件为20V～2000V，所以需要各档位的压敏电阻来保护变压器和试验回路中的设备，按实际情况投入不同组的过电压抑制吸收单元进行保护。例如本实施例中，三组过电压抑制吸收单元中压敏电阻的击穿电压档位分别为660V、1500V和3000V。

为了方便地切换投入不同组的过电压抑制吸收单元，本实用新型的过电压抑制吸收装置还包括了用于控制上述开关单元的控制回路，如图2和图3所示，该控制回路具体包括回路开关K10，以及相应的保护回路，包括由串联的电容C 和电阻R1组成的阻容吸收回路，以及与阻容吸收回路并联的至少一级过电压抑制回路。从成本控制角度考虑，上述的过电压抑制回路包括交流220V和交流380V 两种过电压抑制吸收模式，当然并不局限于这两种模式，所述交流380V模式的过电压抑制吸收装置可以适用于交流220V控制回路，但使用元件较多；交流220V 模式的过电压抑制吸收装置仅适用于220V控制回路，其使用元件较少。

具体的，当过电压抑制回路为交流220V的过电压抑制吸收模式时，如图2 所示，过电压抑制回路包括两级，其中第一级过电压抑制回路包括可调电阻R2、雪崩二极管D1和二极管D2，可调电阻R2的两个固定端分别与雪崩二极管D1的负极和二极管D2的负极串联连接；第二级过电压抑制回路包括与第一级过电压抑制回路并联的压敏电阻RV10。

当过电压抑制回路为交流380V的过电压抑制吸收模式时，如图3所示，过电压抑制回路包括三级，除了上述的第一级和第二级，还包括与前两级并联的第三级过电压抑制回路，具体包括可调电阻R3、二极管D3和雪崩二极管D4，可调电阻R2的两个固定端分别与二极管D3和雪崩二极管D4的负极串联连接。

作为优选实施方案，压敏电阻RV10和每个雪崩二极管的最高击穿电压值均不超过受保护的交流设备控制回路中的最低耐受电压值，否则过电压抑制吸收装置将失去保护交流设备的能力。作为优选，每个雪崩二极管的击穿电压值低于压敏电阻RV10的击穿电压值的1/3，以尽量减少压敏电阻击穿的次数。

作为进一步的优选实施方案，上述的控制回路中还包括前级保护电路和运行监测回路。其中，前级保护电路包括熔断器RD，熔断器RD与交流电源连接；运行监测回路与阻容吸收回路、过电压抑制回路并联，包括电阻R5和发光二极管D5，电阻R5的一端与发光二极管D5的负极串联连接。

上述实施例中所述的控制回路的工作原理如下：

在控制回路中出现小电感设备分合产生的过电压时，通过阻容吸收回路对控制回路的过电压进行吸收，使控制回路电压保持恒定。

当控制回路中出现因大电感设备的分合产生的过电压，且阻容吸收回路无法及时吸收，而使线路电压抬高到大于装置参数设定值时，回路中的雪崩二极管反向击穿导通，使控制回路出现瞬时导通，快速降低线路的过电压，其中第一级过电压抑制回路中的可调电阻分别起到调整雪崩二极管反向击穿电压和限制控制回路电流的作用。交流220V模式下雪崩二极管D1和二极管D2的接法，可以保证控制回路中的过电压无论出现正半周或负半周均能使回路导通；而交流380V模式下，过电压抑制回路中的两个雪崩二极管D1、D4和二极管D2、D3 实现电压钳位和导通的作用。

当控制回路在试验过程中出现超强过电压时，通过阻容吸收回路和第一级过电压抑制回路均不能及时降低线路过电压时，压敏电阻RV10被击穿，使主回路出现瞬时短路现象，快速泄放过电压产生的能量，抑制线路中电压的抬升。由于线路过电压持续时间非常短，瞬时的短路不会对线路产生过大的影响。

运行监测回路的作用主要是，为了方便设备维修人员直观判断过电压抑制吸收装置运行状态，以便及时发现装置故障进行处理。当控制回路带电且开关 K10合上，熔断器RD正常时，发光二极管D5应正常发光；如未发光时，说明过电压抑制吸收装置出现问题，需及时加以处理。

上述实施例中的投切开关控制回路在投入使用前，应根据具体使用环境和要求选择相应等级的产品，并调整好相关设置参数。如交流220V模式下，需调整可调电阻R2的阻值，使雪崩二极管D1的击穿电压在相应的设定范围内，并做好阻值的固化工作；而在交流380V模式下，需分别调整可调电阻R2和R3的阻值，使雪崩二极管D1和D4的击穿电压在相应的设定范围内。同时，确保压敏电阻R4和每个雪崩二极管的最高击穿电压值均不超过受保护的交流设备控制回路中的最低耐受电压值；每个雪崩二极管的击穿电压值低于压敏电阻RV10 击穿电压值的1/3。做好上述工作后，在切断控制电源的前提下，将该控制回路接入，装上熔断器RD，合上控制电源，合上开关K10，装置即投入运行。

以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述过电压抑制吸收装置并联耦接于低压电器试验电路中变压器的二次侧输出端和负载接入端之间的线路上，包括至少一组过电压抑制吸收单元，其中，每组过电压抑制吸收单元包括串联于各相线路中的熔断器，以及耦接于不同相线路之间的压敏电阻；每组过电压抑制吸收单元中的线路上还串接有开关单元。

2.如权利要求1所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述过电压抑制吸收单元设置为2～5组，每组过电压抑制吸收单元中压敏电阻的击穿电压一致，不同组过电压抑制吸收单元根据压敏电阻的击穿电压分档，以对应试验电路中预期可能产生的不同大小的过电压。

3.如权利要求2所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述开关单元为电动开关，所述过电压抑制吸收装置还包括用于控制所述开关单元的控制回路，所述控制回路包括回路开关K10，以及：

阻容吸收回路，包括电容C和电阻R1，电容C与电阻R1串联连接；第一级过电压抑制回路，包括可调电阻R2和负极分别与可调电阻R2的两端耦接的雪崩二极管D1和二极管D2；第二级过电压抑制回路，包括压敏电阻RV10；所述阻容吸收回路、第一级过电压抑制回路和第二级过电压抑制回路分别并联连接。

4.如权利要求3所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述控制回路还包括前级保护电路，所述前级保护电路包括熔断器RD，熔断器RD与交流电源连接。

5.如权利要求3所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述控制回路还包括第三级过电压抑制回路，包括可调电阻R3和负极分别与可调电阻R3的两端耦接的二极管D3和雪崩二极管D4；所述第三级过电压抑制回路与所述第一级过电压抑制回路并联连接。

6.如权利要求3-5任一项所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述压敏电阻RV10和雪崩二极管的最高击穿电压值均不超过受保护的控制回路中的最低耐受电压值。

7.如权利要求6所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，雪崩二极管的击穿电压值低于压敏电阻RV10击穿电压值的1/3。

8.如权利要求7所述的低成本过电压抑制吸收装置，其特征在于，所述控制回路还包括运行监测回路，所述运行监测回路包括电阻R5和发光二极管D5，电阻R5的一端与发光二极管D5的负极串联连接；所述运行监测回路、阻容吸收回路、第一级过电压抑制回路以及第二级过电压抑制回路分别并联连接。