断路器防雷系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种断路器防雷系统，包括退耦电路及第一防雷电路、第二防雷电路、第三防雷电路、第四防雷电路，第一防雷电路配置于机械断点前端并接于断路器输出端正和断路器输出端负之间，第二防雷电路接于机械断点后端和电流采样模块的前端或后端，其中该电流采样模块串接于电子固态开关器件后端和断路器输入端负之间；第三防雷电路配置于电子固态开关器件前端并接于断路器母线，第四防雷电路跨接于电子固态开关器件，退耦电路接于机械断点后端和电子固态开关器件前端。本实用新型专利技术设置四级防雷系统，可以有效进行雷击防护。可以有效进行雷击防护。可以有效进行雷击防护。

【技术实现步骤摘要】
断路器防雷系统


[0001]本技术涉及电气设备
，尤其涉及断路器，具体来说是一种断路器防雷系统。

技术介绍

[0002]传统插入式断路器一般采用机械结构，雷击不会造成机械结构损坏或损伤而不需要防雷防护。对于新型固态断路器(以下简称断路器)来说，采用电子式控制替代传统插入式断路器机械结构控制，雷击会对其中的电子元器件造成永久损坏或损伤，为此需要采取防雷措施，以保护断路器元器件免遭损坏。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本技术目的在于提供一种断路器防雷系统，以提高防雷效果。
[0004]为解决以上技术问题，本技术提供的技术方案是：
[0005]一种断路器防雷系统，该断路器包括机械断点及串接的电子固态开关器件，断路器防雷系统包退耦电路及第一防雷电路、第二防雷电路、第三防雷电路、第四防雷电路，第一防雷电路配置于机械断点前端并接于断路器输出端正和断路器输出端负之间，第二防雷电路接于机械断点后端和电流采样模块的前端或后端，其中该电流采样模块串接电子固态开关器件后端和断路器输入端负之间；第三防雷电路配置于电子固态开关器件前端并接于断路器母线，第四防雷电路跨接于电子固态开关器件，退耦电路接于机械断点后端和电子固态开关器件前端。
[0006]较优地，第一防雷电路由多个气体放电管串联加速电容构成。
[0007]较优地，第一防雷电路由叠层放电管串联加速电容构成。
[0008]较优地，第二防雷电路由气体放电管构成。
[0009]较优地，第三防雷电路由压敏电阻和温度保险丝构成。
[0010]较优地，第三防雷电路由瞬态二极管构成。
[0011]较优地，第四防雷电路由压敏电阻和瞬态二极管构成。
[0012]较优地，电流采样模块的后端连接外部防雷系统模块，该外部防雷系统模块接于断路器输入端正和断路器输入端负之间。
[0013]与现有技术相比，本技术通过四级防雷系统有机结合、相互配合，可以在断路器小体积下实现高效雷击防护，其中：第一防雷电路采用分立多个气体放电管串联加速电容或叠层放电管串联加速电容构成组成前端防雷，体积小；第二防雷电路和退耦电路相结合，利用气体放电管导通阻抗低进行旁路；第三防雷电路使用压敏电阻与半导体放电管结合或瞬态二极管可以有效防护母线正负两个雷击电流方向，半导体放电管相对于二极管方案防护可以减低系统残压，较好地实现母线输入反接保护。
附图说明
[0014]图1为本技术断路器防雷系统框图。
具体实施方式
[0015]本技术中的断路器雷击防护涉及到主回路的功率半导体、辅助功能回路(如电源、脱扣、采样、控制、通讯等模块)，每种功能模块输入输出参数不同，对于雷击防护要求不同，且受限于断路器成本、体积要求，需要合理设计相应的防雷方案。
[0016]下面结合附图和具体实施方案对本技术进一步详细说明，但不应该将此理解为本技术的保护范围仅限于下述实施方案。
[0017]参见图1，其示出本技术断路器防雷系统框图。如图1所示，断路器包括机械断点5及串接的电子固态开关器件3，该电子固态开关器件3后端配置有电流采样模块2，其中的断路器防雷系统包括退耦电路4、第一防雷电路7、第二防雷电9、第三防雷电路6、第四防雷电路8等：第一防雷电路7配置于机械断点5前端并接于断路器输出端正Out+和断路器输出端负Out
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之间，第二防雷电路9接于机械断点5后端和电流采样模块的前端或后端，其中该电流采样模块串接电子固态开关器件后端和断路器输入端负In
‑
之间。特别地，电流采样模块的后端连接至外部防雷系统模块1，该外部系统防雷模块1接至断路器输入端正In+及断路器输入端负In
‑
。图1中，电流采样模块具体是连接第二防雷电路9连接电流采样模块2后端，以便将把雷击能量导入到外部系统防雷模块1，当然也可改为连接电流采样模块2前端；第三防雷电路6配置于电子固态开关器件3前端并接于断路器母线，第四防雷电路8跨接于电子固态开关器件3，退耦电路4接于机械断点5后端和电子固态开关器件3前端。
[0018]在本技术中，断路器防雷系统较好地组合地应用了多种雷击保护器件，具体是使用退耦电路4和四种防雷电路来对电子固态开关器件(MOSFET/IGBT)3进行雷击防护，由此保证较好的防护效果。以下对退耦电路4、第一防雷电路7、第二防雷电路9、第三防雷电路6、第四防雷电路8说明如下。
[0019](1)第一防雷电路
[0020]第一防雷电路7在固态断路器输出端，在机械断点5前端。该第一防雷电路7采用分立多个气体放电管(Gas discharge tube)或叠层放电管(Stacked gas discharge tube)串联加速电容构成。气体放电管是一种间隙型的防雷保护器件。气体放电管动作两极间的高阻抗变为低阻抗，具有通流容量大优势，存在反应速度较慢、在直流系统中存在续流问题。采用多个气体放电管或叠层放电管解决了直流系统中存在续流问题。加速电容加速了气体放电管串联使用的响应速度。当雷击浪涌电流流过固态断路器输出端口时，第一防雷电路7触发输出端口为低阻抗吸收雷击浪涌电流。
[0021]第一防雷电路7动作输出端口导通回路电流非常大，放置在机械断点5前端避免大电流经过机械断点5造成断点黏连。
[0022](2)退耦电路
[0023]退耦电路4可为退耦电感等组成，其配置在第一防雷电路7和第二防雷电路9后端。退耦电路4在雷击浪涌电流流过具有高阻抗，使第一防雷电路7动作吸收绝大部分能量，降低系统残压。
[0024](3)第二防雷电路
[0025]第二防雷电路9由气体放电管构成，跨接在退耦电路4前端和断路器输入端In
‑
(即电流采样模块后端)或电流采样模块前端之间之间。主要为了旁路第一防雷电路7无法动作或雷击浪涌电流过大而使第一防雷电路7无法有效吸收的浪涌电流，避免浪涌电流流过电子固态开关器件3而使得电子固态开关器件3损坏或损伤。
[0026]第二防雷电路9动作，由高阻抗变为低阻抗，浪涌电流从第二防雷电路9流过通过外部系统防雷模块1吸收浪涌电流。避免浪涌电流流过电子固态开关器件3，起到旁路作用。
[0027]这样，第一防雷电路7、第二防雷电路9和退耦电路4构成一级防雷和二级防雷系统。
[0028](4)第三防雷电路
[0029]第三防雷电路6跨接在母线正负两端。第三防雷电路6由压敏电阻(Voltage Dependent Resistor)和温度保险丝(Thermal links)或瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)或半导体放电管(Thyristor Surge Suppresser)组成。依据标称雷击防护能力不同器件组合不同。压敏电阻串联温度保险丝使用，避免由于压敏电阻失效造成母线正负短路。瞬态二极管响应速度快、箝位电压较易控制、体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断路器防雷系统，该断路器包括机械断点及串接的电子固态开关器件，其特征在于，断路器防雷系统包退耦电路及第一防雷电路、第二防雷电路、第三防雷电路、第四防雷电路，第一防雷电路配置于机械断点前端并接于断路器输出端正和断路器输出端负之间，第二防雷电路接于机械断点后端和电流采样模块的前端或后端，其中该电流采样模块串接于电子固态开关器件后端和断路器输入端负之间；第三防雷电路配置于电子固态开关器件前端并接于断路器母线，第四防雷电路跨接于电子固态开关器件，退耦电路接于机械断点后端和电子固态开关器件前端。2.如权利要求1所述的断路器防雷系统，其特征在于，第一防雷电路由多个气体放电管串联加速电容构成。3.如权利要求1所述的断路器防雷系统，其特征在于，第一防雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，邓小军，叶飞，
申请(专利权)人：嘉兴京硅智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：