电涌保护系统技术方案

本发明专利技术的实施例揭示了一种电涌保护系统，包括：电涌保护器，该电涌保护器由一个多点火花触发电涌保护装置组成，或者该电涌保护器由多个串联的多点火花触发电涌保护装置组成；旁路系统，与电涌保护器并联，旁路系统的导通电压等于或高于多点火花触发电涌保护装置中的触发电路的非线性电阻的导通电压。本发明专利技术技术方案能够具备更低的电压保护水平值和ＭＯＶ级的响应特性、以及开关型电涌保护器的大通流能力的特点，并可通过多点火花触发电涌保护装置与后级限压型电涌保护器零距离配合使用达到该技术方案的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压电器领域，更具体地说，涉及一种用于保护低压配电系统及其电 气设备的电涌保护系统，对由雷电引起的瞬态过电压下相线与地线(或中性线)之间起均 压或降低两者之间的电位差的作用。
技术介绍
随着社会的不断发展，电子信息技术已经深入到国民社会当中，特别是在通讯、金 融、石油化工、电力以及交通等领域，可以说电子信息技术时时刻刻在影响着我们的社会。 如何保证他们正常运行的安全问题也随着他们的深入发展而被提到了新的高度，特别是自 然灾害带来的安全隐患极其巨大，其中雷电是电子信息技术面临的重大安全问题之一。为创建信息电子设备免遭雷电干扰环境，特别是由雷电感应产生的干扰，人们通 常安装电涌保护器来进行钳压和/或泄流，并为此编制了较多的技术规范或标准，特别是 国际上通用的分级保护技术，对抑制雷电损害起了巨大的作用，并形成了用具有大通流容 量的开关型电涌保护器来对LPZOb区域进行防护，该级电涌保护器的主要目的是对雷电流 进行最大量的泄放，能够最大限度的减少雷电的感应电流，但仍然存在较高的雷电脉冲电 压和剩余部分雷电感应电流。LPZl区域内安装的电涌保护器的主要目的是对雷电脉冲电压 进行钳压并进一步衰减雷电感应电流。如果信息设备还不能承受LPZl区域内电涌保护器 的电压保护水平，还在LPZ2区域内装设电涌保护器进行钳压，直到信息设备能够承受的范 围为止。上述保护措施能够用于大部分雷电防护需要，但存在一些问题。该防护措施的最 大要求是不同区域安装的电涌保护器之间保持一定的距离，特别是对开关型电涌保护器和 限压型电涌保护器之间，以免出现盲点，但对需要进行雷电分级防护的小建筑物，如一些通 信基站，根本没有分级防护措施所需要的空间。为了满足分级防护的需要，通常人为地在开 关型电涌保护器和限压型电涌保护器之间加上退耦器或类似措施，这种解决方式既带来安 装空间的压力，又提高了成本，同时还受到退耦器额定电流的制约。目前，开关型电涌保护器采用变压器触发技术实现低电压情况下的触发，但由于 受脉冲变压器触发能量的限制，通过触发电极点火的能量非常小，这就意味着对触发电极 启动主电极点火的能力较弱，需要将被触发的主电极间距控制在很小的范围内才能够被可 靠点火，而将主电极的间距设置的很小又会严重地削弱开关型电涌保护器的另外一个性 能——遮断续流的能力，增大主电极的间距又会降低触发的可靠性，而且，这种可靠性对于 在与限压型电涌保护器作零距离配合使用时也是非常关键的。为了平衡两者的技术矛盾，通过对触发技术的改进，形成了以非线性元件为主的 持续性触发技术，即触发电弧形成后一直维持到主放电电路导通为止，由此可大大地提高 了触发的稳定性和可靠性，又为提高开关型电涌保护器的遮断续流能力提供了空间。例如 CN101227088A公开了这类电涌保护器技术，在这种技术中，通过多点火花触发主间隙(开 关型SPD，下同)，使得大部分的电涌能量通过主电路得到泄放，从而实现电涌保护的目的。这种装置的工作方式，是依靠电容和非线性电阻所对应的电极逐个击穿并形成串联的触发 电弧，触发电弧在一定的时间内持续改变主放电电极间的击穿环境，最终达到迫使主放电 电极击穿放电的目的。在该放电过程中，由于触发电弧影响主放电电极间放电环境需要一 定的时间，因此，触发电弧及与之串联的触发元件形成的电压降将被看成是产品残压的一 部分。现有技术提出的解决方案存在以下的缺点对于开关型电涌保护器而言，一般特征是，泄放电涌能量时产生的电弧电压是很 低的、持续时间较长。而在对电涌响应初始阶段并开始放电的时间区域内会形成一个高的 电压跌落点，该点即为动作电压值，数值远远高于电弧电压降，故将其看成主要压降，通常 会代表产品的电压保护水平。对于多点火花触发电涌保护器，采用了多点火花触发技术，虽 然降低了动作电压的数值，但由于在最后一个环节设置了非线性电阻作为持续触发元件， 使得泄放雷电脉冲的总压降仍然保持高的水平。总压降U^可用以下公式表示Ures, = Uch, +UL, +Uz,上面的式子中，表示主间隙击穿前多点火花触发电涌保护器的总体残压；u。h,表示触发电弧的压降；队,表示连接导体的压降；Uz,表示触发电路中非线性电阻的压降。从上式可以看出，相对于同等持续工作电压的限压型电涌保护器，在相同峰值电 流作用下，残压要高一个u。h,；此外，由于触发电路中的非线性电阻在触发时间内承受部分电涌能量，此时的有 效使用截面积相对上述限压型电涌保护器采用的氧化锌压敏电阻(MOV)要小很多，因此， 在其他同等条件下，多点火花触发电涌保护器的主间隙在没有击穿放电前的时间内有如下 的关系R非，> 1 非即Uz,式中R#,表示多点火花触发电涌保护器触发回路中非线性电阻MOV的动态电阻值；表示为限压型电涌保护器中非线性电阻MOV的动态电阻；υφ表示为限压型电涌保护器中非线性电阻MOV的电压降。此外，尽管多点火花触发电涌保护器装置的动作电压可以设置成较低的水平，但 由于微触发间隙的制造技术限制以及需要一定的电弧耐受能力，触发电弧的产生需要一定 时间。该时间要比半导体器件慢上许多，这种特性决定了其动作电压与要施加的电压的波 形陡度息息相关，其表现特征是多点火花触发电涌保护装置的动作电压随着要施加的波形 的电压陡度的增加而增加。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种电涌保护系统，解决了现有技术中的上述问题。根据本专利技术的一实施例，提供一种电涌保护系统，包括电涌保护器，该电涌保护器由一个多点火花触发电涌保护装置组成，或者该电涌保护器由多个串联的多点火花触发电涌保护装置组成；旁路系统，与电涌保护器并联，旁路系统的导通电压等于或高于多点火花触发电 涌保护装置中的触发电路的非线性电阻的导通电压。根据一实施例，电涌保护器的最大持续工作电压U’旁路系统的最大持续工作电 压。#、电涌保护器中的非线性电阻的最大持续工作电压Ues、以及电涌保护系统的最大持 续工作电压1￥、$满足下述的条件U多=U旁=U触发彡U系统。根据一实施例，旁路系统由一个非线性电阻组成，或者旁路系统由多个非线性电 阻串联或并联组成。根据一实施例，旁路系统是具有非线性电阻的限压型电涌保护装置。根据一实施例，非线性电阻是氧化锌压敏电阻。根据一实施例，电涌保护器由一个多点火花触发电涌保护装置组成，旁路系统由 一个具有非线性电阻的限压型电涌保护装置组成。根据一实施例，电涌保护器由通过短接线或短接排串联的两个多点火花触发电涌 保护装置组成，旁路系统由一个具有非线性电阻的限压型电涌保护装置组成。根据一实施例，电涌保护器包括两个独立串联的触发电路以及两个独立串联的主 放电模块，该串联后的触发电路的两端分别与串联后的主放电模块的两端进行并联；旁路 系统由一个具有非线性电阻的限压型电涌保护装置组成。根据一实施例，两个独立串联的触发电路中的两个压敏电阻通过一机械脱扣同时 进行监控并作出劣化响应。根据一实施例，机械脱扣是温度保险丝。本专利技术技术方案能够具备更低的电压保护水平值和MOV级的响应特性、以及开关 型电涌保护器的大通流能力的特点，并可通过多点火花触发电涌保护装置与后级限压型电 涌保护器零距离配合使用达到该技术方案的要求。附图说明本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电涌保护系统，其特征在于，包括：电涌保护器，该电涌保护器由一个多点火花触发电涌保护装置组成，或者该电涌保护器由多个串联的多点火花触发电涌保护装置组成；旁路系统，与所述电涌保护器并联，所述旁路系统的导通电压等于或高于所述多点火花触发电涌保护装置中的触发电路的非线性电阻的导通电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹天文，许年生，王碧云，刘明东，蒋容兴，张玄，马跃乾，
申请(专利权)人：上海电科电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]