一种浪涌保护器及提升其暂时过电压耐受能力的方法
阅读：786发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种浪涌保护器及提升其暂时过电压耐受能力的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种浪涌保护器及提升其暂时过 电压 耐受能 力 的方法，其在现有的压敏 电阻 、热保护装置及 开关 型器件 串联 形成浪涌 电流 泄放通道的 基础 上，增设了一与开关型器件并联的分压模 块 ，该分压模块能够在暂时过电压下为压敏电阻分压，使得压敏电阻在暂时过电压下不出现击穿现象，不会引起火灾，从而大大提升了浪涌保护器的安全性能及暂时过电压耐受能力。同时，分压模块的加入，并未影响浪涌保护器的浪涌耐受能力，相反其使得压敏电阻的温升过程相对缓慢，有利于热保护装置 温度 控制的准确性。，下面是一种浪涌保护器及提升其暂时过电压耐受能力的方法专利的具体信息内容。
1.一种浪涌保护器，其包括热保护装置、压敏电阻及开关型器件，其中，所述热保护装置、压敏电阻及开关型器件串联连接形成浪涌电流泄放通道，其特征在于，所述浪涌保护器还包括：
并联于所述开关型器件两端的分压模块，所述分压模块具有一定阻抗值，其阻抗值根据下列公式确定：
其中RZ为分压模块的等效阻抗；
UTOV为暂时过电压时的等效系统电源；
RMOV为压敏电阻的等效电阻；
U1mA为压敏电阻在1mA直流下两端的电压；
RT为热保护装置的等效电阻；
I为TOV状态下流过回路的电流；
所述开关型器件的动作电压比所述分压模块的最大电压大至少3％；
当电压达到暂时过电压时，所述压敏电阻、热保护装置和分压模块形成工频电流或直流通路。
2.根据权利要求1所述的浪涌保护器，其特征在于，所述分压模块是电阻、电容或电感，或上述任意一种或两种以上的串并联组合。
3.根据权利要求1所述的浪涌保护器，其特征在于，所述分压模块是具有一定阻抗值的结构器件。
4.根据权利要求1所述的浪涌保护器，其特征在于，所述开关型器件是放电间隙、气体放电管或半导体放电管。
5.根据权利要求1所述的浪涌保护器，其特征在于，所述热保护装置是温度保险丝、双金属热断路器、机械式热脱离机构或低熔点合金断开装置。
6.根据权利要求1所述的浪涌保护器，其特征在于，所述浪涌保护器可适用于单相系统或单相分线系统或三相系统。
7.一种提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法，所述浪涌保护器包括压敏电阻、热保护装置及开关型器件，其中，所述压敏电阻、热保护装置及开关型器件串联连接形成浪涌电流泄放通道，其特征在于，所述方法包括：
选取分压模块，所述分压模块的阻抗值根据下列公式确定：
其中RZ为分压模块的等效阻抗；
UTOV为暂时过电压时的等效系统电源；
RMOV为压敏电阻的等效电阻；
U1mA为压敏电阻在1mA直流下两端的电压；
RT为热保护装置的等效电阻；
I为TOV状态下流过回路的电流；
所述开关型器件的动作电压比所述分压模块的最大电压大至少3％；
将所述分压模块并联在所述开关型器件的两端；
检测电压是否达到暂时过电压，如是，则所述压敏电阻、热保护装置和分压模块形成工频电流或直流通路，使得压敏电阻两端承受的实时电压降至压敏电压之下，并使得压敏电阻迅速发热；
检测压敏电阻发热的温度是否达到热保护装置的动作温度，如是，则所述热保护装置动作，使通路断开。
8.根据权利要求7所述的一种提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法，其特征在于，所述分压模块是电阻、电容或电感，或上述任意一种或两种以上的串并联组合。
一种浪涌保护器及提升其暂时过电压耐受能力的方法
技术领域
背景技术
[0003] 而在低压配电系统中由于经常会出现工频暂时过电压(TOV)，其具有幅值较高、时间长、破坏力大等特点。工频暂时过电压的幅值往往高达400V-1500V，通常持续数十毫秒到数十分钟，在造成短路后，电流常常从几十安培到数十千安培，对于大型变电站甚至可达200千安培，很容易造成电气设备起火或爆炸。
[0004] 传统的浪涌保护器主要采用限压型器件或开关型器件，如限压型器件包括压敏电阻(MOV)、瞬态抑制二极管(TVS)等，开关型器件包括放电间隙、气体放电管(GDT)、半导体放电管等。压敏电阻是非线性器件，具有平坦的伏安特性，因此，电流流过压敏电阻会形成功率消耗并产生大量的热，当产生的热量大于器件本身的散热能力时，压敏电阻会升高温度，当温度升高到一定程度时会引起压敏电阻内部晶间击穿，形成短路，使得大的工频电流流过浪涌保护器，造成浪涌保护器燃烧引起电气火灾。
[0005] 虽然，目前的浪涌保护器通常具备热保护装置，如温度保险丝，但由于热保护装置的动作时间需要1秒以上，而压敏电阻在工频过电下(有效值数值大于压敏电压时)的击穿通常只需要数十毫秒，这样一秒左右的工频电弧放电过程足以引起绝缘材料燃烧，这也是此类浪涌保护器在应用过程中常见起火现象的原因。而在暂时过电压状态下，现有的带压敏电阻的浪涌保护器基本上都会出现压敏电阻击穿，并伴随电火花和电弧放电现象，极易造成起火或引起电气火灾。如果浪涌保护器起火，其绝缘材料可能会丧失功能，造成电气短路并引发更为严重的电气火灾事故。
[0006] 为了避免这种情况发生，通常会要求在浪涌保护器前增加过流保护装置，利用过流保护装置切断故障短路电流。但这种方式也有其缺点，就是在当低压配电系统中性线断线引起的暂时过电压下基本无效，其原因在于：故障电流通过接地装置流回，接地装置的接地电阻会将故障电流限制在数十安培，而过流保护装置基本不会动作。
发明内容
[0007] 为了避免现有的浪涌保护器在暂时过电压(TOV)下出现压敏电阻击穿的现象，一方面，本发明的目的是提出了一种浪涌保护器，其在现有的压敏电阻、热保护装置及开关型器件串联形成浪涌电流泄放通道的基础上，增设了一与开关型器件并联的分压模块，该分压模块能够在暂时过电压下为压敏电阻分压，使得压敏电阻在暂时过电压下不出现击穿现象，不会引起火灾，从而大大提升了浪涌保护器的安全性能及暂时过电压耐受能力。
[0008] 该发明目的具体是通过以下技术方案来实现的：
[0009] 一种浪涌保护器，其包括热保护装置、压敏电阻及开关型器件，其中，该热保护装置、压敏电阻及开关型器件串联连接形成浪涌电流泄放通道，该浪涌保护器还包括：并联于开关型器件两端的分压模块，该分压模块具有一定阻抗值，其阻抗值根据暂时过电压的幅值及所述压敏电阻、热保护装置及开关型器件的规格参数来确定；当电压达到暂时过电压时，所述压敏电阻、热保护装置和分压模块形成工频电流或直流通路。
[0010] 进一步，上述规格参数包括：压敏电阻的压敏电压及电流值，以及热保护装置的特定动作温度。作为最佳的实施方式，上述规格参数还包括开关型器件的动作电压，使动作电压大于分压模块承受的最大电压。
[0011] 作为优选方案，分压模块可以是电阻、电容或电感，或上述任意一种或两种以上的串联组合。作为另一种优选方案，分压模块可以是具有同样物理特性电子器件，也可以是具有一定阻抗值的结构器件或其他器件。例如，采用机械加工方式形成的螺旋状的具有电感量的导体作为连接线；采用较大面积电极中间填充较大介电常数物质形成的结构电容器；采用导电塑料等材料制成的具有一定阻抗值的结构件等等。
[0014] 进一步，上述浪涌保护器适用于单相系统或单相分线系统或多相系统中。例如，在优选的实施例中，浪涌保护器可以连接于单相系统的L-PE和N-PE之间、或连接于单相系统的L-PE、N-PE和L-N之间，或连接于单相分线系统的L1-PE和L2-PE之间。在其他优选的实施例中，浪涌保护器还可以连接于多相系统的L1-PE，L2-PE，L3-PE及N-PE之间，或连接于三相系统的L1-L2，L2-L3，L1-L3，L1-PE，L2-PE，L3-PE，N-PE之间。
[0015] 另一方面，本发明的另一目的是提出了一种提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法，在现有的压敏电阻、热保护装置及开关型器件串联形成浪涌电流泄放通道的基础上，根据暂时过电压的幅值及压敏电阻、热保护装置等规格参数，确定一并联于开关型器件两端的分压模块。在合理搭配规格参数的情况下，选取合适的分压模块，可以避免压敏电阻在暂时过电压下出现击穿并引起起火的现象，使得浪涌保护器在暂时过电压下完全无火花出现，大大提升了浪涌保护器的安全性能及暂时过电压耐受能力，降低了火灾和事故发生的可能性。
[0016] 这一发明目的具体是通过以下技术方案来实现的：
[0017] 一种提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法，该浪涌保护器包括压敏电阻、热保护装置及开关型器件，其中，压敏电阻、热保护装置及开关型器件串联连接形成浪涌电流泄放通道，该方法包括：根据暂时过电压的幅值及压敏电阻、热保护装置及开关型器件的规格参数，选取具有一定阻抗值的分压模块；将该分压模块并联在开关型器件的两端；检测电压是否达到暂时过电压，如是，则压敏电阻、热保护装置和分压模块形成工频电流或直流通路，将暂时过电压在压敏电阻两端承受的实时电压降至压敏电压之下，优选地，使得压敏电阻两端承受的实时电压为压敏电压的0.8倍。使得压敏电阻迅速发热；检测压敏电阻发热的热量是否达到热保护装置的动作温度，如是，则热保护装置动作，使通路断开。
[0018] 作为优选，上述选取分压模块的步骤还包括：根据暂时过电压的幅值、压敏电阻的压敏电压及电流值、以及热保护装置的特定动作温度，计算分压模块的阻抗值；以及根据开关型器件的动作电压，判定该动作电压是否大于分压模块承受的最大电压，如是，则确定选取分压模块。
[0019] 作为优选方案，分压模块可以是电阻、电容或电感，或上述任意一种或两种以上的串联组合。作为另一种优选方案，分压模块可以是具有同样物理特性电子器件，也可以是具有一定阻抗值的结构器件或具有相同功能的其他器件。例如，采用机械加工方式形成的螺旋状的具有电感量的导体作为连接线；采用较大面积电极中间填充较大介电常数物质形成的结构电容器；采用导电塑料等材料制成的具有一定阻抗值得结构件等等。
[0020] 本发明所提出的浪涌保护器及提升其暂时过电压耐受能力的方法，在现有浪涌保护器的基础上，根据暂时过电压的幅值及已有器件的规格参数，通过合理选取分压模块，大大提高了浪涌保护器的暂时过电压耐受能力。同时，还具有以下突出优点：
[0021] (1)分压模块的加入，可以保证限压型的压敏电阻不被暂时过电压击穿，同时还能在长时间的暂时过电压下，让热保护装置动作，切断受损的压敏电阻，也就不存在火灾隐患。
[0022] (2)分压模块的加入，在应用时，由于分压模块和压敏电阻可以等效两个不同的阻抗，会产生分压的作用，降低了压敏电阻上的电压应力，这对延长压敏电阻的寿命也提供了帮助。
[0023] (3)分压模块的加入，并不影响靠压敏电阻劣化发热而动作的热保护装置的功能，相反由于分压模块的加入，使得压敏电阻的温升过程相对缓慢，有利于热保护装置温度控制的准确性；同时，由于压敏电阻不存在击穿过程，整个脱离过程的电流为数十毫安，有利于热保护装置的分断电流。
[0024] (4)分压模块的加入，对浪涌保护器(SPD)的整体浪涌耐受能力完全没有影响；对保护水平影响有限，在单相220V的系统中，通常设备的耐压等级在2500V以上，压敏电阻串联放电管的残压通常在1800V以下，即使是放电管响应时的最高峰值电压也会小于1800V。
[0026] (5)分压模块的加入，还避免了开关型器件在暂时过电压下的电弧放电过程，而开关型器件电弧放电过程会产生1000℃以上的高温，将极大的危害设备的绝缘系统。
[0027] 开关型器件产生电弧放电的原因在于：当压敏电阻和开关型器件串联时，由于压敏电阻的等效电容量有数百到数千pF，而开关型器件，尤其是气体放电管，其等效电容量只有几个pF。当工频暂时过电压加在整个浪涌保护器上时，气体放电管承受了95％以上的电压，当TOV的幅值超过开关型器件的动作电压时，其会迅速导通并进入负阻状态，开关型器件的两电极间会形成工频电弧，由于电弧的温度通常在1000℃以上，会导致电极烧蚀并引起绝缘材料期货。而并入分压模块以后，由于其等效阻抗远小于开关型器件，其分压功能使开关型器件在TOV下的端电压有所降低，通过合理选择各个器件的参数，可以确保开关型器件不导通，不会形成电弧放电。
[0028] (6)本发明所述的浪涌保护器不需要过流保护装置作为后备保护，具有很大的经济价值。由于过流保护装置是用来切断故障断路电流，而本发明根本不会出现压敏电阻击穿造成的电气断路，因此，本发明不需要使用过流保护装置，从而大大节约了成本，避免工程浪费。附图说明
[0029] 图1(a)-图1(b)是根据本发明的浪涌保护器的原理框图；
[0030] 图2(a)-图2(h)是根据本发明的分压模块的示意图；
[0031] 图3是根据本发明的浪涌保护器在暂时过电压下的电路等效示意图；
[0032] 图4是根据本发明的提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法的流程图；
[0033] 图5是根据本发明实施例1的电路原理图；
[0034] 图6是根据本发明实施例2的电路原理图；
[0035] 图7是根据本发明实施例3的电路原理图；
[0036] 图8是根据本发明实施例4的电路原理图；
[0037] 图9是根据本发明实施例5的电路原理图。
[0038] 在本文中，相同的附图标记表示相同的部件，在描述具体附图时，并非所显示的所有部件或元件都需要随相应的附图一起讨论。其中，附图标记含义如下：
[0039] 1-热保护装置、2-压敏电阻、3-开关型器件、4-分压模块、MOV-压敏电阻、TCO-温度保险丝、GDT-气体放电管、R–电阻、C-电容、L-电感。
具体实施方式
[0040] 图1(a)-(b)是本发明提出的一种浪涌保护器的原理框图，其主要包括以下四个关键元件：热保护装置1、压敏电阻2、开关型器件3及分压模块4。
[0041] 热保护装置1、压敏电阻2和开关型器件3串联连接形成浪涌电流泄放通路，起到基础的浪涌防护作用。如图1(a)-(b)所示，既可以是热保护装置、压敏电阻和开关型器件依次串联连接，也可以是压敏电阻、热保护装置和开关型器件依次串联连接，这两种情形均属于本领域已知的浪涌电流泄放通路，在此不赘述。其中，热保护装置1可以是本领域内常用的任意方式的热保护器件或热脱离装置，如温度保险丝、双金属热断路器、机械式热脱离机构、低熔点合金断开装置等。压敏电阻2可以选用本领域内常用的各种型号，如34S431、25S511等。开关型器件3可以采用本领域内常用的气体间隙、气体放电管、半导体放电管等防护器件。
[0042] 分压模块4并联连接在开关型器件3的两端，用于在工频暂时过电压(TOV)下，使热保护装置1、压敏电阻2与分压模块4形成工频电流或直流通路。该分压模块4对暂时过电压(TOV)的幅值进行分压，使得压敏电阻2两端实时承受的电压低于其所能承受的最大电压(即标称压敏电压)，使得压敏电阻2迅速发热并保证单位面积的电流密度不超过压敏电阻的承受能力，不出现晶间击穿的短路现象，避免起火，从而大大提高浪涌保护器的暂时过电压耐受能力。
[0043] 分压模块4是具有一定阻抗值的元件，可以采用电阻(R)、电容(C)、电感(L)或者上述任意一种或两种以上的串并联组合，例如，一个电阻，或多个电阻串联，或一个电阻与一个电容串联等，也可以是具有同样物理特性电子器件通过串并联的方式提高参数。图2(a)-(g)是根据本发明的浪涌保护器的分压模块示意图，示出了7种常用电阻、电容、电感组合方式。由一种或多种上述元件串并联组合形成的分压模块4具有体积小、成本低等突出优点，在实际应用过程中，用途广泛，效果显著。尽管电阻(R)、电容(C)、电感(L)都是电子领域常用的电子元件，但本领域并没有任何文件公开或给出任何技术启示表明，电阻、电容、电感的任意一种或多种元件串并联组合构成的分压模块4可以并联在开关型器件3两端，起到分担压敏电阻2所承受的电压的作用，从而使得压敏电阻2不出现晶间击穿的短路现象，避免起火。
[0044] 分压模块4还可以是具有一定阻抗值的结构器件或具有相同功能的其他器件。例如，采用机械加工方式形成的螺旋状的具有电感量的导体作为连接线；采用较大面积电极中间填充较大介电常数物质形成的结构电容器；采用导电塑料等材料制成的具有一定阻抗值得结构件等等。本发明中所述的分压模块还意图涵盖本领域内常见的其他等同或可替代的方式，凡是在本发明所公开内容的启迪下，利用本领域内常用的其他电子元件或器件能够实现本发明分压模块的功能的所有实施方式，均属于本发明的保护内容。
[0045] 浪涌保护器(SPD)可连接在L(相线/火线)、N(中性线/零线)、PE(保护线/地线)之间，如L-L、L-N、L-PE、N-PE，这些连接方式称为保护模式。SPD的保护模式与供电系统的接地型式有关，目前低压配电系统常用的SPD保护模式有共模保护模式、“3+1”保护模式和全保护模式。本发明所述的浪涌保护器可以用在任何需要浪涌防护的回路中，也可根据系统的特点，只设置在暂时过电压幅值较高的保护模式，比如L-PE，N-PE。在多个L(N)-PE中，分压模块4和开关型器件3既可以分开使用，也可以共用。
[0046] 本发明所述浪涌保护器的主要工作原理如下：
[0047] 根据暂时过电压(TOV)的幅值以及热保护装置1、压敏电阻2、开关型器件3的规格参数来选取适合的分压模块4，使得在暂时过电压(TOV)状态时，如图1(a)所示的浪涌保护器的开关型器件3不动作，其等效电路如图3所示，其中：UTOV—TOV时的等效系统电源；RT—热保护装置1的等效电阻，通常小于10mΩ；RMOV—压敏电阻2的等效电阻；RZ—分压模块4的等效阻抗。
[0048] 由于压敏电阻1是非线性器件，并且符合下式的规律：
[0049] U＝CIβ 公式(1)
[0050] 其中：
[0051] I-流过压敏电阻的电流
[0052] U-加在压敏电阻上的电压
[0053] β-电流指数，β总是小于1的
[0054] C–常数
[0055] 那么，以压敏电压为620V的压敏电阻为例，在流过电流数值为数毫安上升到数十毫安时，其电阻(RMOV)从数百kΩ降到数kΩ。
[0056] 压敏电阻根据其规格的不同，其能够长时间流过的电流为数mA到数十mA不等，如果已知该规格压敏电阻能够流过的电流值为I，那么在该电流下的RMOV也是定值；于是，根据以下公式(2)的关系，通过调整RZ的数值，使得公式(3)得以成立，那么压敏电阻2将不会在热保护装置1动作之前出现击穿短路现象。
[0057] UTOV＝IRT+IRMOV+IRZ 公式(2)
[0058] IRMOV≈U1mA*0.8 公式(3)
[0059] 式中：I–TOV状态下流过回路的电流
[0060] U1mA–压敏电阻在1mA直流下两端的电压，通常为表征压敏电阻基础性能的参数[0061] 热保护装置1的等效电阻通常小于10mΩ，当I为数十mA时，IRT可以忽略；根据系统的特性，TOV的幅值是可以确定的，也就是说，UTOV的值是清楚的，那么，由于已知压敏电阻的规格和特性，确定RZ的数值也就顺理成章。也就是说，应根据已知的TOV电压幅值、已知的压敏电阻2的压敏电压及电流值、已知的热保护装置1的特定动作温度，来确定分压模块4的等效阻抗。
[0062] 为了确保压敏电阻2在暂时过电压(TOV)时不被击穿，同时还需要满足以下的关系：即开关型器件3的动作电压要大于IRZ的峰值(即分压模块承受的最大电压值)并留有3％裕量，也就是说，在选取分压模块4时，还要考虑开关型器件3的最低动作电压，使得其在暂时过电压(TOV)时不动作。
[0063] 请参阅图4，其为本发明一种提升浪涌保护器暂时过电压耐受能力的方法的流程图。其中，浪涌保护器(SPD)包括热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，其中，热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3串联连接形成浪涌电流泄放通道，如图4所示，该方法包含下列步骤：
[0064] S1：根据暂时过电压(TOV)的幅值及热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3的规格参数，选取一分压模块4；
[0065] S2：将选取的分压模块4并联在开关型器件3的两端；
[0066] S3：检测电压是否达到暂时过电压(TOV)，如是，则进入S4；如否，则循环检测；
[0067] S4：当电压达到暂时过电压(TOV)时，热保护装置1、压敏电阻2和分压模块4形成工频电流或直流通路，利用分压模块4对TOV的分压作用，将在压敏电阻2两端承受的实时电压降至标称压敏电压之下，优选为降至标称压敏电压的0.8倍左右，使得压敏电阻2迅速发热；
[0068] S5：检测压敏电阻发热的温度是否达到热保护装置1的动作温度；如是，则进入S6；如否，则循环检测；以及
[0069] S6：当热量累计达到热保护装置1的动作温度时，该热保护装置1动作，使通路断开。
[0070] 其中，上述选取分压模块的步骤S1还具体包括以下步骤：
[0071] S11：根据暂时过电压的幅值、压敏电阻的压敏电压及电流值、以及热保护装置的特定动作温度，利用上述公式(1)-(3)计算分压模块的阻抗值；以及
[0072] S12：根据开关型器件的动作电压，判定其动作电压是否大于分压模块承受的最大电压，如是，则确定选取该分压模块；如否，则应重新选取分压模块或重新为其他器件选型。
[0073] 在下文中，将参照附图以实施例的方式对本发明进行更加全面的描述，其中仅示出了一些实施例。但本发明在实际应用中可以体现为多种不同的形式，不应该局限于本文中所提出的实施例，提供这些实施例的目的是为了更好地理解本发明。
[0074] 实施例1
[0075] 图5是根据本发明实施例1的电路原理图。本实施例1为浪涌保护器(SPD)的共模保护模式(L-PE，N-PE)，即电源L(火线)、N(中性线)分别与PE(保护地)线之间分别安装相同型号的浪涌保护器(SPD)，把雷电(或感应电)能量泄放到地，限制对地暂时过电压的幅值，以防护设备对地的绝缘。浪涌保护器包括串联连接的热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，以及并联在开关型器件3两端的分压模块4。其中，热保护装置1采用温度保险丝(TCO)分别是TCO1和TCO2，压敏电阻(MOV)2分别为MOV1和MOV2，开关型器件3选用气体放电管(GDT)，分压模块4则由图2(d)所示的一个电容(C)和一个电阻(R)串联构成。如图4所示，L-PE之间为TCO1、MOV1、GDT串联，再将串联连接的C和R并联至GDT两端；N-PE之间为TCO2、MOV2、GDT串联，再将串联连接的C和R并联至GDT两端，其中，GDT、C和R是共用的。
[0076] 更具体地是，温度保险丝(TCO1)与压敏电阻(MOV1)串联，温度保险丝(TCO1)的另一端引出连接到220V单相系统的L(火线)；温度保险丝(TCO2)与压敏电阻(MOV2)串联，温度保险丝(TCO2)的另一端引出连接到220V单相系统的N(中性线)；压敏电阻(MOV1)、压敏电阻(MOV2)、气体放电管(GDT)、电容(C)共同连接于一点；电容(C)与电阻(R)串联；电阻(R)与气体放电管(GDT)连接后引出连接到单相系统的PE(保护地)。
[0077] 其中，该SPD中各器件的参数选择如下：温度保险丝(TCO)采用厦门赛尔特电子有限公司生产的VQ125，其标称动作温度125℃、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；压敏电阻(MOV)采用34S431其标称压敏电压430V、在80mA的电流可以耐受1个小时；气体放电管(GDT)的直流击穿电压800V、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；电容(C)的额定电压400V，电容量1.5uF左右；电阻(R)的阻值为100Ω，功率为2W。
[0078] 该SPD样品在L-PE、N-PE保护模式上施加800V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在300A，样品在电压施加后的30-60秒内温度保险丝(TCO)安全脱开，压敏电阻(MOV)表面的最高温度146℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
[0079] 作为本实施例1的另一种实施方式，L-PE和N-PE之间所连接的两个SPD还可以不共用一组并联的开关型器件和分压模块，即，各自使用一组并联的开关型器件和分压模块，此时，两个分压模块可以分别选用图2(a)-(h)中的任一种方式，也可以选用其他具有一定阻抗值的结构器件，这属于本领域技术人员显而易见的一种变形，在此不赘述。
[0080] 实施例2
[0081] 图6是根据本发明实施例2的电路原理图。本实施例2与实施例1的区别在于：应用的保护模式不同，在L-N之间增加了一个浪涌保护器，选取的分压模块也不同。
[0082] 本实施例2中SPD的保护模式，如图6所示，除了在L-PE和N-PE之间安装相同型号的SPD模块之外，在L-N之间还增加了一个同样型号的SPD，其中，SPD包括串联连接的热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，以及并联在开关型器件3两端的分压模块4。在本实施例2中，热保护装置1采用温度保险丝(TCO)分别是TCO1、TCO2和TCO3，压敏电阻(MOV)2分别为MOV1、MOV2和MOV3，开关型器件3均选用气体放电管(GDT)，分压模块4则由图2(a)所示的一个电阻(R)构成。其中，L-PE之间为TCO1、MOV1、GDT1依次串联，再将R1并联至GDT1的两端；N-PE之间为TCO3、MOV3、GDT1依次串联，再将R1并联至GDT1的两端；其中，L-PE与N-PE共用一组并联的GDT1和R1。L-N之间为TCO2、MOV2、GDT2依次串联，再将R2并联至GDT2的两端。
[0083] 更具体地是，如图6所示，温度保险丝(TCO1)与压敏电阻(MOV1)串联，温度保险丝(TCO1)与温度保险丝(TCO2)的共同连接端引出连接到220V单相系统的火线(L)；温度保险丝(TCO2)与压敏电阻(MOV2)串联，压敏电阻(MOV2)的另一端与气体放电管(GDT2)、电阻(R2)连接于同一点；气体放电管(GDT2)与电阻(R2)并联；气体放电管(GDT2)、电阻(R2)与温度保险丝(TCO3)的共同连接端连接到220V单相系统的中性线(N)；温度保险丝(TCO3)与压敏电阻(MOV3)串联；压敏电阻(MOV1)、压敏电阻(MOV3)、气体放电管(GDT1)、电阻(R1)共同连接于一点；气体放电管(GDT1)与电阻(R1)并联；电阻(R1)与气体放电管(GDT1)连接后引出连接到单相系统的保护地(PE)。
[0084] 该SPD中各器件的参数选择如下：温度保险丝(TCO)采用厦门赛尔特电子有限公司生产的VT125，其标称动作温度125℃、浪涌耐受能力25kA(8/20us)；压敏电阻(MOV)采用25S511，其标称压敏电压510V、在40mA的电流可以耐受1个小时；气体放电管(GDT)的直流击穿电压800V、浪涌耐受能力25kA(8/20us)；电阻(R)的等效阻值为10kΩ，功率为10W。
[0085] 该SPD样品在L-N、L-PE、N-PE保护模式上施加800V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在300A，样品在电压施加后的60-80秒内温度保险丝(TCO)安全脱开，压敏电阻(MOV)表面的最高温度149℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
[0086] 作为本实施例2的另一种实施方式，L-PE和N-PE之间所连接的两个SPD还可以不共用一组并联的开关型器件和分压模块，即，各自使用一组并联的开关型器件和分压模块，此时，两个分压模块可以分别选用图2(a)-(h)中的任一种方式，也可以选用其他具有一定阻抗值的结构器件，这属于本领域技术人员显而易见的一种变形，在此不赘述。
[0087] 实施例3
[0088] 图7是根据本发明实施例3的电路原理图。本实施例3与实施例1的区别在于：适用的系统不同，两个SPD不共用并联的开关型器件及分压模块。
[0089] 本实施例3适用于在美洲、日本等国家广泛使用的单相分线系统，而上述实施例1、2所述的单相系统适用于我国和亚、欧、非洲等国家和地区使用。如图7所示，该单相分线系统包括不止一条相线(L)，本实施例3以两条相线(L1、L2)为例。SPD包括串联连接的热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，以及并联在开关型器件3两端的分压模块4。其中，热保护装置1采用温度保险丝(TCO)分别是TCO1和TCO2，压敏电阻(MOV)2分别为MOV1和MOV2，开关型器件3选用气体放电管(GDT)，分压模块4则由图2(d)所示的一个电容(C)和一个电阻(R)串联构成。在本实施例3中，L1-PE为TCO1、MOV1、GDT1串联，再将串联连接的C1和R1并联至GDT1两端；L2-PE之间为TCO2、MOV2、GDT2串联，再将串联连接的C2和R2并联至GDT2两端。
[0090] 更具体地是，温度保险丝(TCO1)与压敏电阻(MOV1)串联，温度保险丝(TCO1)另一端引出连接到110/220V单相分线系统的火线(L1)；温度保险丝(TCO2)与压敏电阻(MOV2)串联，温度保险丝(TCO2)另一端引出连接到110/220V单相分线系统的火线(L2)；压敏电阻(MOV1)的另一端与气体放电管(GDT1)、电容(C1)连接于同一点；电容(C1)与电阻(R1)串联后并联于压敏电阻(MOV1)的另一端与气体放电管(GDT1)、电容(C1)连接于同一点；电容(C1)与电阻(R1)串联后并联于气体放电管(GDT1)；压敏电阻(MOV2)的另一端与气体放电管(GDT2)、电容(C2)连接于同一点；电容(C2)与电阻(R2)串联后并联于气体放电管(GDT2)放电，压敏电阻(MOV1)的另一端与气体放电管(GDT1)、电容(C1)连接于同一点；电容(C1)与电阻(R1)串联后并联于气体放电管(GDT2)；气体放电管(GDT1)、电阻(R1)、气体放电管(GDT2)、电阻(R2)的共同连接点引出连接到单相分线系统的保护地(PE)。
[0091] 该SPD的各器件参数选择如下：温度保险丝(TCO)采用厦门赛尔特电子有限公司生产的VT125，其标称动作温度125℃、浪涌耐受能力25kA(8/20us)；压敏电阻(MOV)采用25S201，其标称压敏电压200V、在40mA的电流可以耐受1个小时；气体放电管(GDT)的直流击穿电压350V、浪涌耐受能力25kA(8/20us)；电容(C)的额定电压400V，电容量0.8uF左右；电阻(R)的阻值为100Ω，功率为2W。
[0092] 该样品在L-PE、N-PE保护模式上施加240V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在22000A，样品在电压施加后的60-80秒内TCO安全脱开，压敏电阻表面的最高温度151℃，该样品在L-N保护模式上施加480V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在
22000A，样品在电压施加后的60-100秒内TCO安全脱开，压敏电阻表面的最高温度152℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
22000A，样品在电压施加后的60-100秒内TCO安全脱开，压敏电阻表面的最高温度152℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
[0093] 作为本实施例3的另一种实施方式，L1-PE和L2-PE之间可以共用一组并联的开关型器件和分压模块，这属于本领域技术人员显而易见的一种变形，在此不赘述。
[0094] 作为本发明可以想到的其他实施方式，在实施例1-实施例3中的热保护装置还可以是如前所述的双金属热断路器、机械式热脱离机构或低熔点合金断开装置等其他热保护器件；在实施例1-实施例3中压敏电阻可以选用其他合适的型号；在实施例1-实施例3中开关型器件可以选用如前所述的气体间隙、半导体放电管等其他防护器件；在实施例1-实施例3中分压模块可以选用图2(a)-(h)中的任一种方式，也可以选用其他具有一定阻抗值的结构器件。
[0095] 实施例4
[0096] 图8是根据本发明实施例4的电路原理图。本实施例4与实施例1的相同点在于：浪涌保护器(SPD)均采用共模保护模式。区别点在于：实施例1适用于单相系统，而实施例4适用于三相系统；实施例4的分压模块采用图2(e)中的方式，即电感、电容串联。
[0097] 本实施例4为浪涌保护器(SPD)的共模保护模式(L1-PE，L2-PE，L3-PE，N-PE)，即电源L(火线)、N(中性线)分别与PE(保护地)线之间分别安装相同型号的浪涌保护器(SPD)，把雷电(或感应电)能量泄放到地，限制对地瞬态过电压的幅值，以防护设备对地的绝缘。
[0098] 浪涌保护器包括串联连接的热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，以及并联在开关型器件3两端的分压模块4。其中，热保护装置1采用温度保险丝(TCO)分别是TCO1、TCO2、TCO3和TCO4，压敏电阻(MOV)2分别为MOV1、MOV2、MOV3和MOV4，开关型器件3选用气体放电管(GDT)，分压模块4则由图2(d)所示的一个电容(C)和一个电感(L)串联构成。如图8所示，L1-PE之间为TCO1、MOV1、GDT串联，再将串联连接的C和L并联至GDT两端；L2-PE之间为TCO2、MOV2、GDT串联，再将串联连接的C和L并联至GDT两端；L3-PE之间为TCO3、MOV3、GDT串联，再将串联连接的C和L并联至GDT两端；N-PE之间为TCO4、MOV4、GDT串联，再将串联连接的C和L并联至GDT两端，其中，GDT、C和L是共用的。
[0099] 更具体地是，温度保险丝(TCO1)与压敏电阻(MOV1)串联，温度保险丝(TCO1)的另一端引出连接到380V三相系统的L1(火线)；温度保险丝(TCO2)与压敏电阻(MOV2)串联，温度保险丝(TCO2)的另一端引出连接到380V三相系统的L2(火线)；温度保险丝(TCO3)与压敏电阻(MOV3)串联，温度保险丝(TCO3)的另一端引出连接到380V三相系统的L3(火线)；温度保险丝(TCO4)与压敏电阻(MOV4)串联，温度保险丝(TCO4)的另一端引出连接到380V三相系统的N(中性线)；压敏电阻(MOV1)、压敏电阻(MOV2)、压敏电阻(MOV3)、压敏电阻(MOV4)、气体放电管(GDT)、电容(C)共同连接于一点；电容(C)与电感(L)串联；电感(L)与气体放电管(GDT)连接后引出连接到配电系统的PE(保护地)。
[0100] 其中，该SPD中各器件的参数选择如下：温度保险丝(TCO)采用厦门赛尔特电子有限公司生产的VQ125，其标称动作温度125℃、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；压敏电阻(MOV)采用34S561,其标称压敏电压560V、在80mA的电流可以耐受1个小时；气体放电管(GDT)的直流击穿电压1000V、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；电容(C)的额定电压400V，电容量1.5uF左右；电感(L)为直径0.5mm漆包线绕制的空心电感，电感量约8uH.。
[0101] 该SPD样品在L-PE、N-PE保护模式上施加1000V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在300A，样品在电压施加后的30-60秒内温度保险丝(TCO)安全脱开，压敏电阻(MOV)表面的最高温度146℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
[0102] 作为本实施例4的另一种实施方式，L-PE和N-PE之间所连接的两个SPD还可以不共用一组并联的开关型器件和分压模块，即，各自使用一组并联的开关型器件和分压模块，此时，两个分压模块可以分别选用图2(a)-(h)中的任一种方式，也可以选用其他具有一定阻抗值的结构器件，这属于本领域技术人员显而易见的一种变形，在此不赘述。
[0103] 实施例5
[0104] 图9是根据本发明实施例5的电路原理图。本实施例5与实施例4的区别在于：应用的保护模式不同和分压模块的器件不同。
[0105] 本实施例5为浪涌保护器(SPD)的全模保护模式(L1-N，L2-N，L3-N，L1-L2，L2-L3，L1-L3，L1-PE，L2-PE，L3-PE，N-PE)，即电源L(火线)与N(中性线)之间分别安装相同型号的浪涌保护器(SPD)；L(火线)与L(火线)之间分别安装相同型号的浪涌保护器(SPD)，N(中性线)与PE(保护地)直接利用开关型浪涌保护器(SPD)，限制所保护线对地暂时过电压的幅值，以防护设备的绝缘。
[0106] 浪涌保护器包括串联连接的热保护装置1、压敏电阻2及开关型器件3，以及并联在开关型器件3两端的分压模块4。其中，热保护装置1采用温度保险丝(TCO)分别是TCO1、TCO2、TCO3、TCO4、TCO5和TCO6，压敏电阻(MOV)2分别为MOV1、MOV2、MOV3、MOV4、MOV5和MOV6，开关型器件3选用气体放电管(GDT)分别为GDT1、GDT2、GDT3和GDT4，分压模块4则由图2(d)所示的电容(C)分别为C1、C2、C3和C4和电阻(R)分别为R1、R2、R3和R4串联构成。
[0107] 如图9所示，L1-PE之间为TCO4、MOV4、GDT4串联，再将串联连接的C4和R4并联至GDT4两端；L2-PE之间为TCO5、MOV5、GDT4串联，再将串联连接的C4和R4并联至GDT4两端；L3-PE之间为TCO6、MOV6、GDT4串联，再将串联连接的C4和R4并联至GDT4两端；N-PE之间为GDT4，再将串联连接的C4和R4并联至GDT4两端，其中，GDT4、C4和R4是共用的；L1-L2之间为TCO1、MOV1、GDT1串联，再将串联连接的C1和R1并联至GDT1两端；L2-L3之间为TCO2、MOV2、GDT2串联，再将串联连接的C2和R2并联至GDT2两端；L3-L1之间为TCO3、MOV3、GDT3串联，再将串联连接的C3和R3并联至GDT3两端；
[0108] 更具体地是，温度保险丝(TCO1)与压敏电阻(MOV1)串联，温度保险丝(TCO1)的另一端引出连接到380V三相系统的L1(火线)；温度保险丝(TCO4)与压敏电阻(MOV4)串联，温度保险丝(TCO4)的另一端引出连接到380V三相系统的L1(火线)；温度保险丝(TCO2)与压敏电阻(MOV2)串联，温度保险丝(TCO2)的另一端引出连接到380V三相系统的L2(火线)；温度保险丝(TCO5)与压敏电阻(MOV5)串联，温度保险丝(TCO5)的另一端引出连接到380V三相系统的L2(火线)；温度保险丝(TCO3)与压敏电阻(MOV3)串联，温度保险丝(TCO3)的另一端引出连接到380V三相系统的L3(火线)；温度保险丝(TCO6)与压敏电阻(MOV6)串联，温度保险丝(TCO6)的另一端引出连接到380V三相系统的L3(火线)；压敏电阻(MOV4)、压敏电阻(MOV5)、压敏电阻(MOV6)、气体放电管(GDT4)、电容(C4)共同连接于一点并连接到380V三相系统的N(中性线)；电容(C4)与电阻(R4)串联；电阻(R4)与气体放电管(GDT4)连接后引出连接到配电系统的PE(保护地)；压敏电阻(MOV1)、气体放电管(GDT1)、电容(C1)共同连接于一点；电容(C1)与电阻(R1)串联；电阻(R1)与气体放电管(GDT1)连接后引出连接到380V三相系统的L2(火线)；压敏电阻(MOV2)、气体放电管(GDT2)、电容(C2)共同连接于一点；电容(C2)与电阻(R2)串联；电阻(R2)与气体放电管(GDT2)连接后引出连接到380V三相系统的L3(火线)；压敏电阻(MOV3)、气体放电管(GDT3)、电容(C3)共同连接于一点；电容(C3)与电阻(R3)串联；电阻(R3)与气体放电管(GDT3)连接后引出连接到380V三相系统的L1(火线)。
[0109] 其中，该SPD中各器件的参数选择如下：温度保险丝(TCO)采用厦门赛尔特电子有限公司生产的VQ125，其标称动作温度125℃、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；压敏电阻(MOV)中MOV1、MOV2、MOV3采用34S681，其标称压敏电压680V、在80mA的电流可以耐受1个小时；压敏电阻(MOV)中MOV4、MOV5、MOV6采用34S471，其标称压敏电压470V、在80mA的电流可以耐受1个小时；气体放电管(GDT)中的GDT1、GDT2、GDT3采用2R16-1000型，直流击穿电压1000V、浪涌耐受能力40kA(8/20us)；气体放电管(GDT)中的GDT4采用2R20-800型，直流击穿电压
800V、浪涌耐受能力60kA(8/20us)；电容(C)的额定电压400V，电容量1.5uF左右；电阻(R)的阻值为100Ω，功率为2W。
800V、浪涌耐受能力60kA(8/20us)；电容(C)的额定电压400V，电容量1.5uF左右；电阻(R)的阻值为100Ω，功率为2W。
[0110] 该SPD样品在L-PE保护模式上施加800V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在300A，样品在电压施加后的30-80秒内温度保险丝(TCO)安全脱开，压敏电阻(MOV)表面的最高温度150℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象；该SPD样品在L-L保护模式上施加1000V的交流电压试验，其电源系统的短路输出能力在300A，样品在电压施加后的30-80秒内温度保险丝(TCO)安全脱开，压敏电阻(MOV)表面的最高温度153℃，试验过程未见弧光、火花以及冒烟现象。
[0111] 作为本实施例5的另一种实施方式，N-PE之间也可以采用与L-PE之间相同的SPD，其包括串联压敏电阻及热保护装置，这属于本领域技术人员显而易见的一种变形，在此不赘述。
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