專利名稱：電涌保護器的后備保護單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及過電流、過電壓保護領域，更具體地說，涉及用于對電涌 保護器進行后備保護的后備保護單元。
背景技術：
電涌保護器在運行過程中，因過大的電涌能量或系統(tǒng)電壓波動等原因 導致其功能性損壞或系統(tǒng)故障，如保護性能的下降、系統(tǒng)的短路等，而現 有產品又不具備短路故障電流分斷能力，最終可能造成供電的中斷或火災
等事故。為此，IEC、 GB等應用標準規(guī)定了電涌保護器短路失效時的過流 保護措施，如安裝熔斷器或斷路器等過流保護裝置。而現有熔斷器或斷路 器產品技術是以工頻特性為基礎的，沒有與電涌相關的技術性能指標，這 往往造成了二者在性能上的配合問題，如過流保護裝置能否承受與電涌保 護器相匹配的電涌沖擊；兩者的整體殘壓是否超出被保護設備耐受電壓； 該過流保護裝置能否與前級實現配合。
盡管選用額定電流高的斷路器可滿足一定范圍的要求，這樣會增加用 戶的使用成本，更重要的是與前級過流保護裝置難以實現選擇性配合(對 強雷區(qū)小負載系統(tǒng)的電涌保護尤為突出)。這些問題嚴重制約著電涌保護 器的后備過流保護裝置的工程應用。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供用于保護電涌保護器的后備保護單元，克服現 有電涌保護器后備保護工程應用上的缺陷，能提高電涌沖擊能力，改善保 護性能，同時也易于實現與前級過流保護裝置的配合，確保對設備供電的 連續(xù)。
本發(fā)明的第一方面的電涌保護器的后備保護單元，該后備保護單元連 接于電涌保護器，該后備保護單元包括互相連接的電涌保護器單元后備保 護器單元，該后備保護器單元包括故障驅動器、脫扣機構、觸頭開關、
操作柄以及指示器，其中所述故障驅動器的兩端并聯(lián)一個電涌旁路器，所 述的電涌旁路器用于電涌能量的泄放，所述的故障驅動器用于電涌保護器 的短路故障保護。
在該電涌保護器發(fā)生短路故障時，所述的電涌旁路器不會導通，所出 現的短路故障電流驅動所述的故障驅動器動作，該故障驅動器帶動觸頭開
關斷開，分離故障的電涌保護器；在該電涌保護器遇到電涌時，在電涌作 用下，所述的電涌旁路器迅速導通，分流所述的故障保護器的電涌能量。
該電涌旁路器具備至少下述之一的電氣特性具有電壓幅值開關特征， 進一步，幅值開關特征具有平坦的沖擊特性曲線，以利于電涌能量泄放； 具有頻敏開關特征以利于電涌能量泄放。該電涌旁路器由下述結構的其中 之一所構成 一個微感的電容器、多個微感的電容器并聯(lián)、充惰性氣體的 放電間隙、 一個金屬氧化物壓敏電阻以及多個金屬氧化物壓敏電阻并聯(lián)。 該故障驅動器具有工頻特征以利于工頻短路電流通過，該故障驅動器由電 感式電/f茲線圏構成。
在發(fā)生短路故障的情況下，該電涌保護器中的故障驅動器兩端的電壓 U1與所述的電涌旁路器的擊穿電壓U2滿足下式關系UKU2;在發(fā)生電 涌的情況下，故障驅動器兩端的電壓U1與所述的電涌旁路器的擊穿電壓 U2滿足下式關系U1>U2。
本發(fā)明的第二方面的電涌保護器的后備保護單元，該后備保護單元連 接于電涌保護器，該后備保護單元包括故障保護器和指示器，該故障保護 器串聯(lián)一個電涌阻擋器，在所串聯(lián)的故障保護器、電涌阻擋器組成的串聯(lián) 電路的兩端并聯(lián)電涌旁路器，所述的電涌旁路器用于電涌能量泄放，所述 的故障保護器用于電涌保護器的短路故障保護，所述的電涌阻擋器用于限 制電涌流過。
在電涌保護器發(fā)生短路故障時，所述的電涌旁路器不會導通，所出現 的短路故障電流驅動所述的故障保護器斷開；在該電涌保護器遇到電涌時， 在電涌作用下，所述電涌旁路器迅速導通，分流所述的故障保護器的電涌 能量。
該故障保護器由下述結構的其中之一所構成金屬熔絲、熔體；而所 述電涌阻擋器由下述結構的其中之一所構成電感器、電阻器。與上述第 一方面的發(fā)明同樣，該電涌旁路器具備至少下述之一的電氣特性具有電 壓幅值開關特征，進一步，幅值開關特征具有平坦的沖擊特性曲線，以利 于電涌能量泄放；具有頻敏開關特征以利于電涌能量泄放。該電涌旁路器 由下述結構的其中之一所構成 一個微感的電容器、多個微感的電容器并 聯(lián)、充惰性氣體的放電間隙、 一個金屬氧化物壓敏電阻以及多個金屬氧化 物壓敏電阻并聯(lián)。該故障驅動器具有工頻特征以利于工頻短路電流通過。
本發(fā)明提供的所述的電涌旁路器實現了電涌與故障電流的有效分離， 轉移了故障驅動器本應承受的電涌能量，從而提高了電涌的沖擊能力。所 述的電涌旁路器擊穿(導通)后殘壓極低，與電涌保護器相比，附加的殘 壓是非常低的。由于分流的電涌能量非常小，所以故障驅動器或者故障保 護器可選用額定值更低的器件，這樣，更易于與上級過流保護裝置實現配 合，大大改善了對設備供電的連續(xù)性。
本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質和優(yōu)勢將通過下面結合附圖和 實施例的描述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標記始終表示相同 的特征，其中
圖1為本發(fā)明的電涌保護器的后備保護單元的第一實施例的結構圖2為圖1所示的第一實施例對電涌的響應；
圖3為圖1所示的第一實施例對短路故障的響應；
圖4為本發(fā)明的電涌保護器的后備保護電路的第二實施例的結構圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的電涌保護器的后備保護單元的第一實施例。該后 備保護單元1包括故障驅動器13、脫扣機構14、觸頭開關11、操作柄15 及指示器16,并且在故障驅動器13的兩端并聯(lián)一個電涌旁路器12。如此 所構成的后備保護單元1與電涌保護器2通過機械的連接，實現對電涌保
護器2的故障保護。該電涌旁路器12具有顯著的電壓幅值開關特征，當電
壓達到其擊穿(導通)電壓時，其阻抗迅速下降，有利于電涌能量泄放。
該電涌旁路器12或者具有顯著的頻敏開關特征，對電涌所呈現的高頻具有 低的阻擋作用，而對工頻所呈現的低頻具有高的阻擋作用。該電涌旁路器 12還具有平坦的沖擊特性曲線。該電涌旁路器12可由一個充氣體的尤其 是充有惰性氣體的放電間隙組成，或由一個金屬氧化物壓敏電阻組成或多 個金屬氧化物壓敏電阻并聯(lián)組成。該電涌旁路器12的頻敏開關特征利用電 容的特征，可由一個微感的電容器或多個微感的電容器并聯(lián)組成。該故障 驅動器13具有顯著的工頻特征，在電涌狀態(tài)下，具有高的阻抗，而在工頻 狀態(tài)下，具有小的阻抗，有利于工頻電流通過。該故障驅動器13可由電感 式電i茲線圈組成。
圖2示出了本發(fā)明的后備保護單元1的第一實施例對電涌的響應。電 涌作用時，首先，故障驅動器13兩端殘壓迅速升高，當其幅值達到電涌旁 路器12的擊穿(導通)電壓時，電涌旁路器12阻抗迅速下降，將會迫使 更多的電涌能量從電涌旁路器12 (支路a)流過，從而實現了電涌能量的 轉移，大大減輕了電涌對故障驅動器13的影響，提高了電涌的沖擊能力。 即在發(fā)生電涌的情況下，故障驅動器兩端的電壓U1與電涌旁路器的擊穿 電壓U2滿足下式關系U1>U2。電涌旁路器12擊穿(導通)后殘壓極低， 與電涌保護器2相比，附加的殘壓是非常低的。由于故障驅動器13分流的 電涌能量非常小，所以故障驅動器13可選用額定值更低的器件，從而易于 實現與系統(tǒng)前級過流保護裝置的配合，改善對設備供電的連續(xù)性。
圖3示出了本發(fā)明的后備保護單元1的第一實施例對短路故障的響應。 相對電涌來說，電涌保護器2出現的故障短路電流具有頻率低的特性。故 障驅動器13在該電流下的殘壓幅值達不到電涌旁路器12的擊穿(導通) 電壓，電涌旁路器12不會擊穿(導通)，依然呈現高的阻抗，工頻電流只 能持續(xù)通過故障驅動器13 (支路b)。即在發(fā)生短路故障的情況下，該電 涌保護器中的故障驅動器兩端的電壓U1與所述的電涌旁路器的擊穿電壓 U2滿足下式關系U1<U2。故障驅動器13在該故障短路電流的電磁力作 用下推動與其相連的所述的脫扣機構14,脫扣機構14再帶動所述的觸頭
開關11斷開，最后使故障的電涌保護器2與系統(tǒng)分離，保護了系統(tǒng)安全。
同時，脫扣機構14還帶動指示器16，并給出故障指示信號。
圖2示出了本發(fā)明的后備保護單元的第二實施例。該后備保護單元1 本由故障保護器17及指示器16構成，并且，故障保護器17串聯(lián)一個電 涌阻擋器18，在由故障保護器17和電涌阻擋器18構成的串聯(lián)電路的兩端 并聯(lián)一個電涌旁路器12。上述方式所構成的后備保護單元1與電涌保護器 2通過機械的連接，實現對電涌保護器2的故障保護。該電涌旁路器12具 有顯著的電壓幅值開關特征，當電壓達到其擊穿(導通)電壓時，其阻抗 迅速下降，有利于電涌能量泄放。該電涌旁路器12或者具有顯著的頻敏開 關特征，對電涌所呈現的高頻具有低的阻擋作用，而對工頻所呈現的低頻 具有高的阻擋作用。該電涌旁路器12具有平坦的沖擊特性曲線，可由一個 充氣體的尤其是充有惰性氣體的放電間隙組成，或由一個金屬氧化物壓敏 電阻組成或多個金屬氧化物壓敏電阻并聯(lián)組成。該電涌旁路器12的頻敏開 關特征利用電容的特征，可由一個微感的電容器或多個微感的電容器并聯(lián) 組成。故障保護器17可由金屬熔絲或熔體組成。電涌阻擋器18可由電感 或電阻組成。
參考第一實施例的附圖2和3,類似的，在第二實施例中，在電涌保 護器2發(fā)生短路故障時，電涌旁路器12不會導通，所出現的短路故障電流 驅動故障保護器17斷開；而在電涌作用下，電涌旁路器12迅速導通，分 力t電涌能量。
本發(fā)明提供的所述的電涌旁路器實現了電涌與故障電流的有效分離， 轉移了故障驅動器本應承受的電涌能量，從而提高了電涌的沖擊能力。所 述的電涌旁路器擊穿(導通)后殘壓極低，與電涌保護器相比，附加的殘 壓是非常低的。由于分流的電涌能量非常小，所以故障驅動器或者故障保 護器可選用額定值更低的器件，這樣，更易于與上級過流保護裝置實現配 合，大大改善了對設備供電的連續(xù)性。
上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本發(fā)明的，熟 悉本領域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做 出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應
該是符合權利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍
權利要求
1.一種電涌保護器的后備保護單元，該后備保護單元(1)連接于電涌保護器(2)，該后備保護單元(1)包括故障驅動器(13)、脫扣機構(14)、觸頭開關(11)、操作柄(15)以及指示器(16)，其特征在于所述故障驅動器(13)的兩端并聯(lián)一個電涌旁路器(12)，所述的電涌旁路器(12)用于電涌能量的泄放，所述的故障驅動器(13)用于電涌保護器的短路故障保護。
2. 如權利要求1所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 在該電涌保護器發(fā)生短路故障時，所述的電涌旁路器(12)不會導通，所出現的短路故障電流驅動所述的故障驅動器(13)動作，該故障驅動器 (13)帶動觸頭開關斷開，分離故障的電涌保護器；在該電涌保護器遇到電涌時，在電涌作用下，所述的電涌旁路器(12) 迅速導通，分流所述的故障保護器(13)的電涌能量。
3. 如權利要求2所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 所述的電涌旁路器(12)具備至少下述之一的電氣特性 具有電壓幅值開關特征，進一步，幅值開關特征具有平坦的沖擊特性曲線，以利于電涌能量泄放；以及具有頻敏開關特征，以利于電涌能量泄放；而所述故障驅動器(13)具有工頻特征，以利于工頻短路電流通過。
4. 如權利要求3所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 所述的電涌旁路器(12)由下述結構的其中之一所構成 一個微感的電容器；多個微感的電容器并聯(lián)； 充惰性氣體的放電間隙； 一個金屬氧化物壓壽文電阻；以及 多個金屬氧化物壓敏電阻并聯(lián)；而所述故障驅動器(13)由電感式電磁線圈構成。
5. 如權利要求1-4中任一項所述的電涌保護器的后備保護單元，其特 征在于，在發(fā)生短路故障的情況下，故障驅動器(13)兩端的電壓U1與所述 的電涌旁路器(12)的擊穿電壓U2滿足下式關系UKU2;在發(fā)生電涌的情況下，故障驅動器(13)兩端的電壓U1與所述的電 涌旁路器(12)的擊穿電壓U2滿足下式關系U1>U2。
6. —種電涌保護器的后備保護單元，該后備保護單元(1 )連接于電 涌保護器(2)，該后備保護單元(1 )包括故障保護器(17)和指示器(16)， 其特征在于所述的故障保護器(17)串聯(lián)一個電涌阻擋器(18)，在所 串聯(lián)的故障保護器(17)、電涌阻擋器(18)組成的串聯(lián)電路的兩端并聯(lián) 電涌旁路器(12),所述的電涌旁路器(12)用于電涌能量泄放，所述的 故障保護器(17)用于電涌保護器的短路故障保護，所述的電涌阻擋器(18) 用于限制電涌流過。
7. 如權利要求6所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 在電涌保護器發(fā)生短路故障時，所述的電涌旁路器(12)不會導通，所出現的短路故障電流驅動所述的故障保護器(17)斷開；在該電涌保護器遇到電涌時，在電涌作用下，所述電涌旁路器(12) 迅速導通，分流所述的故障保護器(17)的電涌能量。
8. 如權利要求7所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于，所 述的故障保護器(17)由下述結構的其中之一所構成金屬熔絲；以及 金屬熔體；而所述電涌阻擋器(18)由下述結構的其中之一所構成 電感器；以及電阻器。
9. 如權利要求7所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 所述的電涌旁路器(12)具備至少下述之一的電氣特性 具有電壓幅值開關特征，進一步，幅值開關特征具有平坦的沖擊特性曲線，以利于電涌能量泄放；以及具有頻敏開關特征，以利于電涌能量泄放。
10. 如權利要求9所述的電涌保護器的后備保護單元，其特征在于， 所述的電涌旁路器(12)由下述結構的其中之一所構成 一個微感的電容器；多個微感的電容器并聯(lián)； 充惰性氣體的放電間隙； 一個金屬氧化物壓4文電阻；以及 多個金屬氧化物壓敏電阻并聯(lián)。
全文摘要
揭示了一種電涌保護器的后備保護單元，連接于電涌保護器，該后備保護單元包括故障驅動器、脫扣機構、觸頭開關、操作柄以及指示器，故障驅動器的兩端并聯(lián)一個電涌旁路器?；蛘?，后備保護單元包括故障保護器和指示器，該故障保護器串聯(lián)一個電涌阻擋器，在所串聯(lián)的故障保護器和電涌阻擋器組成的串聯(lián)電路的兩端并聯(lián)電涌旁路器。本發(fā)明提供的所述的電涌旁路器實現了電涌與故障電流的有效分離，轉移了故障驅動器本應承受的電涌能量，從而提高了電涌的沖擊能力。
文檔編號H02H9/00GK101170257SQ20071017140
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者劉明東, 尹天文, 王碧云, 蔣容興, 許年生 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司