CN209150715U - 一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要提出一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，包括设置在市电相线上的电磁抑制雷电流的器件和在电磁抑制雷电流的器件两侧接市电地线上的第一级保护器和免外脱扣防雷器；第一级保护器包括设置在输入市电相线与零地线之间的后备保护器和防雷器；电磁抑制雷电流的器件包括高感抗器件和高感抗器件两端的磁环，市电零线地线通过一个放电管接防雷地。本实用新型的优点是电源输入端具有强电磁抑制功能由的后备保护器和防雷器和免外脱扣防雷器组成的两端口防雷系统，提高抑制强雷电浪涌的能力，可以将雷电残压降到最低，在配电系统发生接地故障时，后备保护器和免外接脱扣器件快速分离，防止防雷器燃烧事故的发生。

Description

一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置

技术领域

本实用新型涉及强雷电浪涌防护与接地系统领域，特别是一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置。

背景技术

雷电防护是一项复杂的系统工程，基站遭受雷击是一个高强度的瞬态过程，设备雷击损坏机理一直是国内外防雷界不断探索的难题。以往主要强调降低工频接地电阻值、金属构件间的连接、雷电感应过电压抑制等，虽然其技术不断改进，但由于对雷击损坏设备渠道及机理不明，仍无法解决基站雷害问题且工程投资巨大！

雷电可以从基站通信设备四个接口影响移动通信基站的正常工作：四个接口分别是：电源端口、信号端口、馈线端口和接地端口。

在2009年以前对于前三个端口(电源端口、信号端口、馈线端口)一般用雷电过电压保护器来确保其设备的安全，随着移动通信技术的发展，现在主要的影响源是来自电源端口的强浪涌影响，以及接地端口。对于接地端口主要是瞬间的电位升对设备的影响，移动机房设备直流供电一般采用两种形式：24V（直流负接地）和-48V（直流正接地）。而这两种形式的供电都是需要接地的。当有雷击通过地网泄放时，则会造成瞬间的电位抬升，这样就使得直流电源正负极的瞬态电位差可能较大，造成设备敏感部位（整流模块和收发信机等）损坏。

以往的电源端口用的防雷器由于空气开关在基站发生接地故障时，由于故障电流较小不能跳闸，造成防雷器失火，致使机房燃烧，而且空气开关实际能够承受的雷电流非常低，而且雷电残压较高，不利与基站的雷电防护。防止防雷器失效后起火燃烧一直是困扰低压配电系统防雷的难点问题。作为雷电浪涌等过电压的保护器件，防雷器一旦因劣化等原因失效，可能会引起起火燃烧等后续恶性事故。对此，业界多采用内置过热和外置过流（多采用空气开关）相结合的防雷器失效保护方式，防雷器和外置过流保护间的配合问题一直无法得到有效解决：一方面，由于空开额定工作电流铰大，空气开关因不能及时分断，将无法避免防雷器起火燃烧；另一方面，如果空开承受雷电流能力过小，易在雷击时跳闸导致防雷器失去保护作用。

实用新型内容

本实用新型针对目前，基站防雷系统的上述不足，提供一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，包括设置在市电相线上的电磁抑制雷电流的器件和在所述的电磁抑制雷电流的器件两侧的第一级保护器和第二级免外脱扣防雷器；所述的第一级保护器包括设置在输入市电相线与零线之间的后备保护器和防雷器；所述的电磁抑制雷电流的器件包括高感抗器件和高感抗器件两端的磁环，市电零线通过一个放电管接地线，地线与总接地排连接。

本实用新型的优点是电源输入端具有强电磁抑制功能的防雷系统，具有在配电系统发生接地故障时，后备保护器快速分离，防止防雷器燃烧事故的发生，可以匹配防雷器最大通流能力的雷电保护功能，构成具有电磁浪涌抑制功能的防雷系统，电源输入端具有非常良好的电磁抑制功能的防雷系统，提高电磁抑制能力，可以将雷电残压降到最低。另外在雷电流泄放时，雷电流主要通过防雷器逐级泄放入地为主，当发生雷电流产生的地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，在高感抗器件两端生产的电压超过1000kV，并在高感抗器件两端的逐渐放电的放电间隙瞬态导通放电，使高感抗器件电压恢复正常，逐渐放电的放电间隙可以确保地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，对于工作电压较低的基站对雷电敏感的部分的安全，达到保护基站设备的目的。

进一步的，上述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置中：所述的后备保护器的最大耐受能力和防雷器与最大通流量一样。解决了以往采用空气开关在很小的雷电流情况下跳闸使防雷器起不到应有的防雷能力的问题。

进一步的，上述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置中：在所述的基站设备机壳内还包括一个分级接地排和总接地排，设备的工作地、保护地分别接到分级接地排上，总接地排利用一个电极接大地；所述的分级接地排与总接地排之间通过一个高频雷电脉冲抑制装置和一个逐级放电间隙保护器并联电路连接。

进一步的，上述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置中：在所述的基站设备机壳内接入到设备电源端的市电相线与市电地之间还设置有第三保护电路，所述的第三保护电路包括相互串连后备保护器和防雷器。

本实用新型中一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置可以与基站开关电源组成一个系统，也可以单独做成一个装置。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例1的原理图。

附图2为本实用新型实施例2的原理图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，本实施例是一种基站用抑制强雷电浪涌电磁脉冲的系统，由两级保护电路组成，第一级保护电路在基站设备接入市电的端口，主要设备在各相线L1、L2、L3与市电的零线N之间：包括设置在市电的任一相线L1、L2、L3上的电磁抑制雷电流的器件11和在电磁抑制雷电流的器件11两侧接市电地线上的第一级保护器10和第二级免外脱扣防雷器16；其中，第一级保护器10包括设置在输入市电相线与零线N之间的后备保护器10-1和防雷器10-2；电磁抑制雷电流的器件11包括高感抗器件11-1和高感抗器件11-1两端的磁环11-2，零线N通过一个放电管3-1接地（PE）4。

本实施例中，第一级的保护电路中，在电源输入端加装第一级保护器10，第一级保护器10采用后备保护器10-1和防雷器10-2组成的保护装置，后备保护器(SCB，SurgeProtecter Device Circuit Breaker)又称后备保护装置，是浪涌保护器前端串联的外置脱离器。防雷器 (SPD) ，又称、浪涌保护器、电涌保护器、过电压保护器等，。本实施例中，后备保护器SCB最大耐受能力与防雷器SPD最大通流量一样，如防雷器SPD最大通流量为8/20μS、100kA ；SCB就采用同样通流量8/20μS、100kA的产品，

本实施例中，免外脱扣防雷器16的规格是40KA的。电磁抑制雷电流的器件11包括磁环11-2和高感抗器件11-1，其中，高感抗器件11-1为一种感抗为大于20μH的器件。

第三级保护电路设置在基站设备的壳体12内，包括一个分级接地排6和总接地排7，设备的工作地1、保护地2分别接到分级接地排6上，总接地排7的接地线通过接地体5接大地；分级接地排6与总接地排7之间通过一个高频雷电脉冲抑制装置9和一个逐级放电间隙保护器8并联电路连接。本实施例中，高频雷电脉冲抑制装置9是一种高感抗器件，如毫享级的电感线圈等器件，而逐级放电间隙保护器8一般是一个具有不同间隙距离的保护器。

本实施例中，在小基站设备临近或者基站开关电源机架内部（或者机壳12外），在一个箱体内将高效抑制雷电强浪涌、防止燃烧及多通道隔离选择接地的装置合二为一：在电源输入端加装本系列实施例提出了第一级保护器采用后备保护器10－1和防雷器10－2组成的保护装置，第二级保护器由于雷电流的量级较小采用免外脱扣防雷器16，第一级保护器的防雷器前端和第二级保护器的防雷器前端均不串接空气开关 ，两级之间串接对雷电流有电磁抑制能力串有磁环的高感抗器件，它是高频雷电脉冲抑制装置9和一个逐级放电间隙保护器8。采用后备保护器10－1和 免外接脱扣器件防雷器16，解决了以往空气开关代用后备保护器易雷击跳闸、导致防雷器失去保护作用以及防雷器燃烧的国内外难题，首次实现了对基站配电系统持续有效的雷电保护；串接大于20µH的高感抗套磁环11－2的高感抗器件11－1，提高抑制电磁影响及雷电浪涌的能力。

另外将接地系统重新按照能能进行分类，设立两个分级接地排，非雷电通道需要接地的装置分别接在上一级的接地排，防雷器的接地线直接总接地排，且通过接地线接地，以形成雷电流直接泄放的通道，为了确保在雷电较强时，达到瞬态保护接地的目的，分汇集接地排和接地排之间通过一个特殊的高频雷电流抑制电路，该雷电抑制电路由高感抗器件与逐渐放电的放电间隙组成。

本实施例用于基站高效抑制雷电强浪涌、防止发生接地短路事故防雷器失火燃烧及多通道隔离选择接地保护方法与装置。

本实施例中，提出基站高效抑制雷电强浪涌、防止发生接地短路事故防雷器失火燃烧及多通道隔离选择接地保护方法和差异化接地方式,在不同雷击区域和环境条件下，采用不同的接地方式,可以在确保基站在雷击情况下安全运行的基础上节省更多的建设费用;给雷电流一个单独有效散流通道,改变长期以来片面追求减小接地电阻值的固有观念，从技术的角度看更加科学合理。

本实施例中，在一个箱体内将高效抑制雷电强浪涌、防止燃烧及多通道隔离选择接地的装置合二为一：在电源输入端加装本系列实用新型提出了第一级保护器采用后备保护器(SCB)和防雷器(SPD)组成的保护装置，第二级保护器根据雷电流的量级采用免外接脱扣器件的防雷器，两级之间串接对雷电流有电磁抑制能力串有磁环的高感抗器件，第一级保护器的防雷器前端和第二级保护器的防雷器前端均不串接空气开关。

另外将接地系统进行分类，设立两个分级接地排，非雷电通道需要接地的装置分别接在上一级的接地排，防雷器的接地线下一级接地排，接地排与总接地排相连，总接地排直接接地，以形成雷电流直接泄放的通道，为了确保在雷电较强时，达到瞬态保护接地的目的，分汇集接地排的上一级接地排和下一级接地排之间通过一个特殊的高频雷电流抑制电路，该雷电抑制电路由高感抗器件与逐渐放电的放电间隙组成。

本实用新型专利的一个优点是采用以往不同的新型器件和保护方法，采用后备保护器(SCB)和 免外接脱扣器件防雷器，解决了以往空气开关代用后备保护器易雷击跳闸、导致防雷器失去保护作用以及防雷器燃烧的国内外难题，首次实现了对基站配电系统持续有效的雷电保护；串接大于20µH的高感抗套磁环电感，提高抑制电磁影响及雷电浪涌的能力。第一级防雷装置由后备保护器(SCB)与防雷器SPD组成，在强雷电电流的情况下，由于SCB最大耐受能力与防雷器最大通流量一样，如防雷器最大通流量为8/20μS、100kA ；SCB就采用同样通流量8/20μS、100kA的产品，因此克服空气开关（一般空气开关最大雷电流耐受能力为8/20μS、20kA）耐受不了强雷电而在较小的雷电流情况下跳闸的问题，另外后备保护器(SCB)可以在3A左右的工频电流就跳闸，而空气开关作为后备保护时，由于限制只能在其接地故障时，超过标称电流情况下才跳闸，此时防雷器已经燃烧失火，从而造成机房设备失火，后备保护器(SCB)与防雷器SPD的组合能够有效保护供电系统的安全和因空气开关不能有效脱离问题的雷电泄放单元，在其之后的各相线串接大于20µH的高感抗套磁环电感(其电感线圈线经的粗细，应满足最大负荷电流的要求)，由于第一级防雷装置已经将主要的雷电流泄放，第二级防雷装置采用免外接脱扣器件防雷器，形成两端口具有电磁抑制功能的防雷系统，提高电磁抑制能力，将雷电残压降到最低的高效抑制雷电强浪涌、防止燃烧的保护装置。

本实用新型专利的另外一个优点是在发生雷击雷电流泄放时，防雷器的雷电流采用直接入地的通道泄放为主，而非雷电通道采用另外一个接地排，为了防止雷击时对被保护设备的影响, 分汇集接地排和总接地排之间通过一个特殊的高频雷电流抑制电路，该雷电抑制电路由高感抗器件与逐渐放电的放电间隙组成，当发生雷电流产生的地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，当高感抗器件两端生产的电压超过1000kV，并在高感抗器件两端的逐渐放电的放电间隙瞬态导通放电，使高感抗器件电压恢复正常，逐渐放电的放电间隙可以确保地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，对于工作电压较低的基站对雷电敏感的部分的安全，达到保护基站设备的目的。

实施例2，如图2所示，它与实施例1的区别在于，在基站设备机壳12内接入到设备电源端15的市电相线与市电零线N之间还设置有第二保护电路16，第三保护电路包括相互串连的第三后备保护器14-1和第二防雷器14-2。第三后备保护器14-1和第三防雷器14-2的规格均为标称通流量为20kA。

本实施例中，第一级保护电路采用后备保护器10－1和防雷器10－2组成的保护装置，第二级保护电路根据雷电流的量级采用免外脱扣防雷器16 最大通流量40kA的防雷器，第一级保护器的防雷器10－2前端和第二级保护器的防雷器前端均不串接空气开关，两级之间串接对雷电流有电磁抑制能力串有磁环11－2的高感抗器件11－2；在基站开关电源内部，在原开关电源内部设立一个新的接地汇流排作为分极接地排13，原开关电源内部开关电源内部的工作地1、保护地2还与分极接地排6相连，将防雷器的接地线从分极接地排6卸掉，开关电源内部的新设的接地排13与分极接地排6之间加装一个特殊的高频雷电流抑制电路，该高频雷电抑制电路由高频雷电脉冲抑制装置9和一个逐级放电间隙保护器8并联组成，原开关电源内部的防雷器前端增加后备保护器，防雷器的接地端连接线重新到新设的接地排上，然后将原来连接到基站机房内部的接地排上的接地线接在新设的接地排13上。

本实施例是基站高效抑制强雷电浪涌电磁脉冲的系统，在移动通信基站的电源输入端加装本系列实用新型提出了第一级保护器采用后备保护器10－1和防雷器10－2组成的保护装置，第二级保护器根据雷电流的量级采用免外脱扣防雷器16件后备保护器的防雷器，第一级保护器的防雷器前端和第二级保护器的防雷器前端均不串接空气开关，两级之间串接对雷电流有电磁抑制能力串有磁环的高感抗器件。 第一级采用在强雷电电流的情况下，克服空气开关因雷电跳闸，致使防雷器能够有效保护供电系统的安全和因空气开关不能有效脱离问题的雷电泄放单元，在其之后的各相线串接大于20µH的高感抗套磁环电感(其电感线圈线经的粗细，应满足最大负荷电流的要求)，加之第二级保护器采用免外接脱扣器件的防雷器， 在配电系统发生接地故障时，后备保护器和免外接脱扣器件快速与防雷器分离，防止防雷器燃烧事故的发生，可以匹配防雷器最大通流能力的雷电保护功能，形成两端口具有电磁浪涌抑制功能的防雷系统，提高电磁抑制能力，将雷电残压降到最低。

在基站开关电源内部，原开关电源内部设立一个新的接地汇流排，原开关电源内部开关电源内部的工作地、保护地、防雷地的原接地排上，将防雷器的接地线卸掉，开关电源内部的原接地排与新的接地汇流排之间加装一个特殊的高频雷电流抑制电路，高频雷电抑制电路由高感抗器件与逐渐放电的放电间隙组成，原开关电源内部的防雷器前端增加后备保护器，防雷器的接地端连接线重新到新设的新的接地排上，然后将原来连接到基站机房内部的总接地排上的接地线接在新的接地排上。

本实用新型专利的优点是电源输入端具有电磁抑制功能的防雷系统，具有在配电系统发生接地故障时，后备保护器和免外接脱扣器件快速与防雷器分离，防止防雷器燃烧事故的发生，可以匹配防雷器最大通流能力的雷电保护功能，构成具有电磁浪涌抑制功能的防雷系统，电源输入端具有非常良好的电磁抑制功能的防雷系统，提高电磁抑制能力，可以将雷电残压降到最低。另外在雷电流泄放时，雷电流主要通过防雷器逐级泄放入地为主，当发生雷电流产生的地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，在高感抗器件两端生产的电压超过1000kV，并在高感抗器件两端的逐渐放电的放电间隙瞬态导通放电，使高感抗器件电压恢复正常，逐渐放电的放电间隙可以确保地电位升高或者在较大的雷电流通过高感抗器件时，对于工作电压较低的基站对雷电敏感的部分的安全，达到保护基站设备的目的。

如图2所示：如图1所示，第一级保护器采用后备保护器(SCB)和防雷器(SPD)组成的保护装置，第二级保护器根据雷电流的量级采用免外接脱扣器件的防雷器，两级之间串接对雷电流有电磁抑制能力串有磁环的高感抗器件；在基站开关电源内部，原开关电源内部设立一个新的接地汇流排，原开关电源内部开关电源内部的工作地、保护地、防雷地的接地排上，将防雷器的接地线卸掉，开关电源内部的原接地排与新的接地汇流排之间加装一个特殊的高频雷电流抑制电路，高频雷电抑制电路由高感抗器件与逐渐放电的放电间隙组成，原开关电源内部的防雷器前端增加后备保护器，防雷器的接地端连接线重新到新设的接地排上，然后将原来连接到基站机房内部的总接地排上的接地线接在新设的接地排上。

Claims (4)

1.一种抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，对基站设备进行保护；其特征在于：包括设置在市电相线上的电磁抑制雷电流的器件(11)和在所述的电磁抑制雷电流的器件(11)两侧的第一级保护器(10)和第二级免外脱扣防雷器(16) 组成的两端口防雷系统；所述的第一级保护器(10)包括设置在输入市电相线与零线之间的后备保护器(10-1)和防雷器(10-2)；所述的电磁抑制雷电流的器件(11)包括高感抗器件(11-1)和高感抗器件(11-1)两端的磁环(11-2)，市电零线通过一个放电管(3-1)接地线(4) ，地线(4)与总接地排（7）连接。

2.根据权利要求1所述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，其特征在于：所述的后备保护器(10-1)的最大耐受能力和防雷器(10-2)与最大通流量一样。

3.根据权利要求1或2所述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，其特征在于：在所述的基站设备的机壳(12)内还包括一个分级接地排（6），设备的工作地（1）、保护地（2）分别接到分级接地排（6）上，总接地排（7）利用接地体（5）接大地；所述的分级接地排（6）与总接地排（7）之间通过一个高频雷电脉冲抑制装置（9）和一个逐级放电间隙保护器（8）并联电路连接。

4.根据权利要求3所述的抗强雷电浪涌防止燃烧多通道隔离接地的装置，其特征在于：在所述的基站设备的机壳(12)内接入到设备电源端(15)的市电相线与市电零线之间还设置有第三保护电路(14)，所述的第三保护电路包括相互串连的第三后备保护器(14-1)和第三防雷器(14-2)。