[发明专利]带续流遮断功能的电源防雷装置

说明书

技术领域

本发明涉及电源防雷领域，特别涉及一种带续流遮断功能的电源防雷装置。

背景技术

通信电源防雷电路通常由气体放电管和压敏电阻等防雷元器件排列组合而成。

气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件，其放电通流容量大，常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。

气体放电管在脉冲击穿后，器件呈低阻抗特性，此时电涌保护器（SPD）所保护的供电电源可能有电流流过SPD器件。经过脉冲电流放电后，由电源系统流过SPD器件的电流称为续流。长时间续流会引起电源系统的损坏或宕机，被保护设备不能正常工作。因此，气体放电管的续流遮断是电源防雷设计电路需要重点考虑的一个问题。

现有的交流电源防雷方案，如图1所示，两级的交流电源口防护电路，G1和G2为气体放电管，Rv1～Rv6为压敏电阻，F1和F2为空气开关，F3和F4为保险，L1和L2是退耦电感，L表示相线，N表示零线，PE表示地线。电路工作原理简述如下：第1级防雷电路为具有共模和差模保护的电路，差模保护采用的压敏电阻，共模保护采用压敏电阻和气体放电管串联。第1级防雷电路的通流能力较高，第1级防雷电路宜选用空气开关做短路过流故障的保护器件。第2级防雷电路的形式与第1级相同，合理设计第1级电路和第2级电路间的电感值，可以使大部分的雷电流通过第1级防雷电路泄放，第2级电路只泄放少部分雷电流，这样就可以通过第2级电路将防雷器的输出残压进一步降低以达到保护后级设备的目的。第2级防雷电路应选用保险做保护器件。

现有的直流电源防雷方案，如图2所示，G1和G2为气体放电管，Rv1～Rv3为压敏电阻，F1和F2为保险，L1是退耦电感，PE表示地线，T1为TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器）管，TVS管可以采用单向TVS管或防反接的双向TVS管。电路工作原理简述如下：第1级采用两个压敏电阻并联的差模保护，两个气体放电管并联进行共模保护，第2级采用压敏电阻和TVS管保护，将残压降低到后级电路能够承受的水平。两级防雷电路都应选用保险做保护器件。

气体放电管在导电状态下续流维持电压一般在20～50V，在直流电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V，不可以在两线间直接应用放电管。在50Hz交流电源电路中使用时，虽然交流电压有过零点，可以实现气体放电管的续流遮断，但气体放电管类的器件在经过多次导电击穿后，其续流遮断能力将大大降低，长期使用后在交流电路的过零点也不能实现续流的遮断，还存在一种情况就是如果电流和电压相位不一致，交流电压和电流无法同步过零点，也可能导致续流不能遮断。按照过电压保护的要求，在过电压作用下放电后，放电管应能自动恢复到非导通状态，否则在电弧区的续流可能会烧坏管子，甚至使通过续流的导线或电源也受到损坏。在辉光区，毫安级的续流长期流过，也会使放电管损坏。因此，在交流电源电路的相线对保护地线、相线对零线以及相线之间单独使用气体放电管都不合适。

《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求》中规定：电压开关型SPD和具有开关特性的组合型SPD因存在尚待进一步研究的续流遮断能力及试验方法问题，不宜在除N-PE（零线对地线）外的其它保护模式中推广使用。

可见，现有的电源防雷电路的共同缺点是气体放电管不能用于除N-PE外的电源防雷保护，使用范围受到很大的限制。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提出一种新型的电源防雷装置，以解决气体放电管使用范围受限的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提出一种带续流遮断功能的电源防雷装置，包括：第一端子和第二端子；第一气体放电管；以及N个防雷单元，N为自然数，每个防雷单元包括相互连接的一个电容和一个气体放电管以及三个端子，三个端子分别为：电容侧的端子、气体放电管侧的端子、电容和气体放电管的公共端子；其中，第一气体放电管的一端连接第一端子，第一气体放电管的另一端连接第一个防雷单元中的公共端子；位于中间的任一防雷单元中的电容侧的端子与其前一防雷单元中的电容侧的端子连接，该任一防雷单元中的公共端子与其前一防雷单元中的气体放电管侧的端子连接，该任一防雷单元中的气体放电管侧的端子与其后一防雷单元中的公共端子连接；最后一个防雷单元中的电容侧的端子和气体放电管侧的端子均连接第二端子。

N的取值为：第一气体放电管以及N个防雷单元中的N个气体放电管的灭弧电压之和大于电源的供电电压时N的值。

对于48伏的电源供电电压，当每个气体放电管的灭弧电压为12伏时，N的取值为4。