CN215646148U - 浪涌保护器的后备保护器及浪涌保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浪涌保护器的后备保护器及浪涌保护系统。该后备保护器，包括触头开关、火花间隙、电流限制器、电流感应器和触头驱动器。触头开关用于电连接在电源相线或者中性线和火花间隙的第一端之间；火花间隙的第二端与电流感应器的感应输入侧连接，用于使浪涌电流泄放至浪涌保护器；电流限制器与火花间隙并联，用于限制由于浪涌保护器的失效而产生的工频短路电流的幅值；电流感应器的感应输入侧连接在火花间隙的第二端和浪涌保护器之间，其感应输出侧连接触头驱动器，用于基于被限制幅值的工频短路电流产生感应电流；以及触头驱动器连接至电流感应器的感应输出侧，用于基于感应电流来驱动触头开关断开。

Description

浪涌保护器的后备保护器及浪涌保护系统

技术领域

本实用新型涉及浪涌保护器的后备保护器及浪涌保护系统。

背景技术

浪涌保护器(SPD)是一种在检测到浪涌电流的发生而转变为低阻态，从而泄放浪涌电流以保护电气或电子设备的器件。浪涌保护器目前已经广泛应用于诸如雷电流防护等的领域。

浪涌保护器在保护设备的同时，其自身的器件会由于各种原因发生劣化甚至彻底损坏，从而例如引发浪涌保护器的短路故障。在浪涌保护器发生短路而失效时，需要及时地使浪涌保护器从电路上脱离出来以保护电路的安全。

实用新型内容

本实用新型提供一种浪涌保护器的后备保护器以及包括该后备保护器的浪涌保护系统，该后备保护器和浪涌保护系统能够在浪涌保护器发生短路故障时，限制短路电流幅值，并及时断开浪涌保护器回路，以对电路提供保护。

根据本实用新型的实施例，提供一种浪涌保护器的后备保护器，包括触头开关、火花间隙、电流限制器、电流感应器和触头驱动器，所述触头开关电连接在电源相线或者中性线和所述火花间隙的第一端之间；所述火花间隙的第二端与所述电流感应器的感应输入侧连接，用于使浪涌电流泄放至所述浪涌保护器；所述电流限制器与所述火花间隙并联，用于限制由于所述浪涌保护器的失效而产生的工频短路电流的幅值；所述电流感应器的感应输入侧连接在所述火花间隙的第二端和所述浪涌保护器之间，其感应输出侧连接所述触头驱动器，用于基于所述被限制幅值的工频短路电流产生感应电流；以及所述触头驱动器连接至所述电流感应器的感应输出侧，用于基于所述感应电流来驱动所述触头开关断开。

可选地，所述电流限制器包括电感。

可选地，所述电流感应器包括电流互感器，所述电流感应器的感应输入侧是所述电流互感器的一次侧，所述电流感应器的感应输出端是所述电流互感器的二次侧。

可选地，所述触头驱动器包括电磁继电器和脱扣机构，所述电磁继电器连接至所述电流感应器的感应输出侧，用于基于所述感应电流产生电磁力来致动所述脱扣机构；以及所述脱扣机构基于所述电磁力的致动来机械驱动所述触头开关断开。

根据本实用新型的实施例，提供一种浪涌保护系统，包括：上述后备保护器，以及浪涌保护器，电连接于所述后备保护器的电流感应器的感应输入侧与地线之间。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型实施例的浪涌保护器的后备保护器的电路结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的后备保护器的示意电路图；

图3示出了根据本实用新型实施例的后备保护器对浪涌电流的响应；

图4示出了根据本实用新型实施例的后备保护器对工频短路电流的响应。

具体实施方式

下面将参考本实用新型的示例性实施例对本实用新型进行详细描述。然而，本实用新型不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本实用新型的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。

在本实施新型的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。此外，文中的“第一”、“第二”等表述仅用于区分部件，并不表示任何优先级或排序，也不代表两个部件的参数值是否相同或不同。

如上所述，在浪涌保护器发生短路而失效时，需要及时地使浪涌保护器从电路上脱离出来。通常，设置浪涌保护器的后备保护器来作为浪涌保护器短路失效时的过流保护措施。基于此，本实用新型提供一种浪涌保护器的后备保护器以及包括该后备保护器的浪涌保护系统，能够在浪涌保护器发生短路故障时，限制短路电流幅值，并及时断开浪涌保护器回路，以对电路提供保护。

图1示出了根据本实用新型实施例的浪涌保护器的后备保护器100的电路结构示意图。如图1所示，后备保护器100可以连接在电源相线或者中性线和浪涌保护器200之间。后备保护器100可以被设计为：在电路中存在浪涌电流时，使得该浪涌电流流经该后备保护器100泄放至浪涌保护器200，从而保护电路中的相关设备的安全；在电路中由于浪涌保护器200的失效而产生工频短路电流时，限制该短路电流的幅值，并且及时地使浪涌保护器200从电路上断开。这可以通过如下详细描述的电路结构来实现的。

如图1所示，后备保护器100可以包括触头开关110、火花间隙(也可以被称为浪涌间隙)120、电流限制器130、电流感应器140和触头驱动器150。电流限制器130可以与火花间隙120并联，从而形成并联电路160。触头开关110可以电连接在电源相线或者中性线和该并联电路160的一端(对应火花间隙120的第一端)之间。在电路中存在浪涌电流时，触头开关110保持连接至电源相线或者中性线，从而使得浪涌保护器200保持连接，浪涌电流可以泄放至浪涌保护器200；在由于浪涌保护器的失效而使得电路中产生工频短路电流时，触头开关110断开，从而使发生故障的浪涌保护器200从电路上断开。

如上所述，电流限制器130可以与火花间隙120并联。火花间隙120可以使浪涌电流泄放至所述浪涌保护器。电流限制器130可以限制由于浪涌保护器200的失效而产生的工频短路电流的幅值，电流限制器130可以是感性器件，例如电流限制器130可以包括电感。具体地，在电路中存在浪涌电流时，火花间隙120会被击穿，从而使浪涌电流通过火花间隙120泄放至浪涌保护器200，而基本不会通过电流限制器130。而在电路中存在工频短路电流时，火花间隙120不被击穿，工频短路电流通过电流限制器130，电流限制器130可以限制该工频短路电流的幅值，从而保护与电流限制器130连接的电流感应器140，延长其使用寿命。

电流感应器140的感应输入侧连接在该并联电路160的另一端(即，对应火花间隙120的第二端)和浪涌保护器200之间，电流感应器140的感应输出侧连接触头驱动器150。在电路中存在上述工频短路电流时，电流感应器140可以基于被电流限制器130限制幅值的该工频短路电流来在其感应输出侧产生感应电流。

与电流感应器140的感应输出侧连接的触头驱动器150可以基于上述感应电流来驱动触头开关110断开，使得后备保护器100断开与电源相线或者中性线的电连接，从而使浪涌保护器200也从电路上断开，工频短路电流消失。

根据本实用新型实施例的浪涌保护器200的后备保护器100能够在浪涌保护器200发生短路而失效时，及时地使其从电路上脱离出来，并且能够限制电路中的短路电流幅值。

本实用新型的浪涌保护器的后备保护器的各个部件可以通过各种具体电路实现。图2示出了根据本实用新型实施例的后备保护器100的示意电路图。需要说明的是图2中的各个部件的具体结构可以分别单独适用或被其它合适的结构替换。

如图2所示，电流限制器130可以包括电感L1。电感L1两端的瞬时电压U可以表示为：

U＝I*R+L*di/dt 公式1

其中，L表示电感L1的电感量，I表示流过电感L1的电流大小，R表示电感L1的阻抗，di/dt代表电流对时间的导数，可以理解为电流变化的快慢。

当有浪涌电流流过电感L1时，由于浪涌电流是高频电流，根据公式1，电感L1两端的电压将会迅速升高并达到火花间隙120的击穿电压。火花间隙120被击穿后会放电，释放浪涌电流，从而使浪涌电流泄放至浪涌保护器200。

与之相对比，由于工频电流与浪涌电流相比频率低得多，因此，在浪涌保护器200失效而产生工频短路电流时，电感L1两端的电压不会达到火花间隙120的击穿电压，此时火花间隙120保持高阻抗状态，工频短路电流只能流过电感L1。由于电感L1自身阻抗的存在，因此可以限制该工频短路电流的幅值，从而保护与电流限制器130连接的电流感应器140，延长其使用寿命。

电流感应器140可以包括电流互感器CT。电流感应器140的感应输入侧是电流互感器CT的一次侧，电流感应器140的感应输出端是电流互感器CT的二次侧。具体地，电流互感器CT的一次侧的首端连接上述参照图1描述的并联电路160的另一端(即，火花间隙120的第二端)，电流互感器CT的一次侧的尾端连接浪涌保护器200。电流互感器CT的二次侧连接触头驱动器150。

在由于浪涌保护器200的失效而产生工频短路电流的情况下，如上所述，该工频短路电流被上述电感L1限制幅值。电流互感器CT可以基于该被限制幅值的工频短路电流在其二次侧产生感应电流。在电流互感器CT一次侧流过浪涌电流的情况下，由于电流互感器CT的一次侧的绕组匝数很少，因此该一次侧对于浪涌电流来说阻抗很小，浪涌电流仍能够泄放至浪涌保护器200，并且浪涌电流发生时间极短，因而难以在二次侧产生能够有效触发触头驱动器150的感应电流，换言之，浪涌电流不能驱动触头开关断开。

在电流感应器140中采用电流互感器CT的设置，可以实现对短路故障电流的更精确的检测，这是因为电流互感器CT具有其自身的线性范围，从而可以更为精确地设置故障电流阈值。

触头驱动器150可以包括电磁继电器151和脱扣机构152。电磁继电器151连接至电流感应器的感应输出侧，即，连接在电流互感器CT的二次侧的首端和尾端之间，从而可以基于在该二次侧产生的感应电流来产生电磁力，进而利用该电磁力致动脱扣机构152。脱扣机构152进而可以基于该电磁力的致动来机械驱动触头开关110，使其断开。

根据本实用新型实施例的浪涌保护器200的后备保护器100能够在浪涌保护器200发生短路而失效时，及时地使其从电路上脱离出来，并且能够限制电路中的短路电流幅值。进一步地，还可以实现对短路故障电流的更精确的检测。

图3示出了根据本实用新型实施例的后备保护器100对浪涌电流的响应。参照图2所示的后备保护器100的电路图来描述该响应。触头开关110最初保持与电源相线或者中性线的电连接。当电路中出现浪涌电流时，如上所述，火花间隙120被击穿，浪涌电流经过支路a泄放至浪涌保护器200。此时，电流互感器CT不在二次侧产生有效感应电流，从而电磁继电器151和脱扣机构152都不会动作，触头开关110继续保持闭合。

图4示出了根据本实用新型实施例的后备保护器100对工频短路电流的响应。参照图2所示的后备保护器100的电路图来描述该响应。触头开关110最初保持闭合。当电路中出现工频短路电流时，如上所述，火花间隙120保持高阻抗状态，工频短路电流流过支路b并被电感L1限制幅值。电流互感器CT基于该被限制幅值的工频短路电流在其二次侧产生感应电流。电磁继电器151基于该感应电流产生电磁力，从而致动脱扣机构152。脱扣机构152进而可以基于该电磁力的致动来机械驱动触头开关110，使其断开与电源相线或者中性线的电连接。

根据本实用新型实施例的浪涌保护器的后备保护器能够在浪涌保护器发生短路而失效时，及时地使浪涌保护器从电路上脱离出来，并且能够限制电路中的短路电流幅值。进一步地，还可以实现对短路故障电流的更精确的检测。

本实用新型的后备保护器可以应用于包括浪涌保护器的浪涌保护系统。例如，根据本实用新型实施例的浪涌保护系统可以包括上述后备保护器100以及上述浪涌保护器200，该浪涌保护器200电连接于后备保护器100的电流感应器140的感应输入侧与地线之间。

根据本实用新型实施例的浪涌保护系统能够在浪涌保护器发生短路而失效时，及时地使浪涌保护器脱离出来，并且能够限制电路中的短路电流幅值。进一步地，还可以实现对短路故障电流的更精确的检测。

本实用新型中涉及的电路、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (5)

1.一种浪涌保护器的后备保护器，其特征在于包括触头开关、火花间隙、电流限制器、电流感应器和触头驱动器，

所述触头开关用于电连接在电源相线或者中性线和所述火花间隙的第一端之间；

所述火花间隙的第二端与所述电流感应器的感应输入侧连接，用于使浪涌电流泄放至所述浪涌保护器；

所述电流限制器与所述火花间隙并联，用于限制由于所述浪涌保护器的失效而产生的工频短路电流的幅值；

所述电流感应器的感应输入侧连接在所述火花间隙的第二端和所述浪涌保护器之间，其感应输出侧连接所述触头驱动器，用于基于被限制幅值的工频短路电流产生感应电流；以及

所述触头驱动器连接至所述电流感应器的感应输出侧，用于基于所述感应电流来驱动所述触头开关断开。

2.如权利要求1所述的后备保护器，其特征在于，所述电流限制器包括电感。

3.如权利要求1所述的后备保护器，其特征在于，所述电流感应器包括电流互感器，所述电流感应器的感应输入侧是所述电流互感器的一次侧，所述电流感应器的感应输出端是所述电流互感器的二次侧。

4.如权利要求1所述的后备保护器，其特征在于，所述触头驱动器包括电磁继电器和脱扣机构，

所述电磁继电器连接至所述电流感应器的感应输出侧，用于基于所述感应电流产生电磁力来致动所述脱扣机构；以及

所述脱扣机构基于所述电磁力的致动来机械驱动所述触头开关断开。

5.一种浪涌保护系统，其特征在于包括：

如权利要求1-4中任一项所述的后备保护器，以及

所述浪涌保护器，电连接于所述后备保护器的电流感应器的感应输入侧与地线之间。

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