[发明专利]新型多脉冲电涌保护器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电涌保护器，属于防雷击保护设备技术领域，尤其是指一种新型多脉冲电涌保护器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，电子技术的不断发展，各种先进的电子产品正日益广泛的应用于信息产业、交通运输、电力、金融、化工等领域系统中。而随着低压配电系统中各种电器元件的逐步智能化，其结果是选用了大量耐压值低、敏感性高、集成度高的电子元件。但是，雷电过电压或操作过电压，常常给这些电子元件带来致命的损害，使得过电压破坏的广度、深度、频度都不断加大。因此，为了防止雷电过电压和操作过电压对电子电器设备的损害，提高设备系统的安全可靠性，各种电涌保护器（简称SPD，英文Surge Protective Device的缩写）得到了广泛的使用。

目前，全球各国生产的电涌保护器SPD都是按照IEC/TC61643的产品技术标准进行研发和生产并经雷电高压实验室采用10/350μs或8/20μs的单脉冲冲击波进行检验。在IEC61643-1--2011和我国国家标准GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》中，把低压配电系统的电涌保护器分为三级试验方法，并用T1、T2和T3分别表示。

现有的电涌保护器一般可以分为开关型SPD和限压型SPD，开关型SPD能承受直接雷击等形成的大容量冲击电流，但存在限制电压高、反应时间长，续流关断困难。而最新研究还表明，开关型SPD响应时间太慢（限压型SPD的响应时间≤20ns，开关型SPD的响应时间≥200us，真实雷电流的脉冲长度平均值≤180us，最短为119.6us），导致不能对雷电流起到很好的抑制作用，往往出现雷电脉冲损坏了第二级SPD和设备而第一级开关型SPD不起作用的现象。限压型SPD虽然反应时间快、限制电压低，但却只能承受有限的冲击电流，且其本身的后备保护要求既能通过大的脉冲电流又能在较小的工频电流通过时快速分断，且分断的时间要小于5秒。

但是，目前国际上尚未有解决上述技术难题的技术方案，因此在IEC61643-1—2011中第8.3.5.3中规定应采用适当的铜块（模拟替代物）来代替。但是用铜块来代替开关型或限压型器件的做法不符合SPD短路时的实际情况，在实际运行中经常出现起火爆炸现象。另一方面，安装在野外或建筑物内第一级的SPD按照GB50057—2010的规定需进行一级试验T1，用10/350us波形进行冲击。为了能够通过一级试验，通常第一级的SPD采用开关和限压器件混合设计，这种混合型SPD（T1）具有较大的通流能力，但是，除了存在限压型SPD和开关型SPD的固有缺点外，其能量与时间的配合也不能满足抑制雷电脉冲的要求，不仅如此，进一步的科学试验和雷电防护实践都说明，雷电高压实验室用单一脉冲检验SPD的方法与真实雷电一次闪击多个脉冲的事实不符，经雷电高压实验室用单一脉冲检验的SPD在真实雷击时的耐受力与其标称值相去甚远，往往导致SPD过热爆炸起火，引发火灾事故。广州野外雷电试验基地2008年8月12日SPD自然雷击耐受力试验：负极性非单一LEMP共有8次回击，最大电流26.4kA，流经SPD的电流最大值为1.64KA，造成标称电流20kA的SPD损坏。[2011年8月12日杨少杰,陈绍东等在巴西第14届国际大气电学大会发表的论文：<Triggered Lightning Analysis Gives New Insight into Over Current Effects on Surge Protective Devices〉]。综上所述，工频短路电流直接分断、能量与时间配合、能经受多脉冲冲击是目前SPD研制和生产中的三大国际技术难题。

因此，研制能够耐受真实雷电的多脉冲冲击能力，又具有工频短路电流直接分断（不需用铜块替代），且能量与时间配合的采用一级试验的SPD（T1），不仅是国内外雷电防护领域的迫切需求，而且是雷电防护产品技术的历史性跨越。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种新型多脉冲电涌保护器，该电涌保护器具有工频短路电流直接分断（不需用铜块替代）、能量与时间配合、能够承受真实雷电的多脉冲冲击的优点，且能通过一级试验T1，适用于安装在野外或建筑物内第一级的SPD，从而更有效的保护低压配电线路的各种电气电子设备。

为了实现上述目的，本发明按照以下技术方案实现：