通信设备三相交流防雷装置.pdf

本发明公开一种通信设备三相交流防雷装置，包括：分别串连在相线上的过流保护器件；分别串连在相线和零线之间的防雷告警指示装置；其特征是还包括：差模保护电路，包含分别串连在相线与零线之间的第一组压敏电阻；共模保护电路，包含分别串连在相线、零线与节点之间的第二组压敏电阻，以及串连在节点与地线之间的气体放电管。在需要保护的部位得到有效保护的同时，在较少需要保护的相线之间不再设置保护电路；由于零线到地线间的共模保护电路采用压敏电阻和放电管串联，而且考虑到零线的特殊性，可以省去零线上的过流保护器件。本发明节省了器件，减少了故障率，在提高防雷装置对通信电源设备的保护水平的同时，增强了防雷装置的自身可靠性和安全性。

1、  一种通信设备三相交流防雷装置，包括：
分别串连在相线(L1、L2、L3)上的过流保护器件；
分别串连在相线(L1、L2、L3)和零线(N)之间的防雷告警指示装置；
其特征是还包括：
差模保护电路，包含分别串连在相线(L1、L2、L3)与零线(N)之间的第一组压敏电阻；共模保护电路，包含分别串连在相线(L1、L2、L3)、零线(N)与节点(B)之间的第二组压敏电阻，以及串连在节点(B)与地线(PE)之间的气体放电管(GAP1)；所述节点(B)是指气体放电管(GAP1)的远地端。

2、  如权利要求1所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述第一组压敏电阻和第二组压敏电阻共用第一至第四压敏电阻，所述的第一至第三压敏电阻分别串连在所述相线(L1、L2、L3)和公共点(A)之间，第四压敏电阻连接在公共点(A)与零线之间；所述的第二组压敏电阻还包括第五压敏电阻(RV5)，该第五压敏电阻(RV5)连接在公共点(A)与节点(B)之间，所述公共点是指共用的第一至第四压敏电阻的共同端。

3、  如权利要求2所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述的第一至第五压敏电阻的持续运行电压值是275V。

4、  如权利要求1所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述差模保护电路和共模保护电路是各自独立的，即：第一组压敏电阻包含分别串连在相线(L1、L2、L3)和零线(N)之间的第六至第八压敏电阻，第二组压敏电阻包括分别串连在相线(L1、L2、L3)、零线(N)与节点(B)之间的第九至第十二压敏电阻。

5、  如权利要求4所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述差模保护电路和共模保护电路位于所述过流保护器件的同一侧。

6、  如权利要求4所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述差模保护电路和共模保护电路分别位于所述过流保护器件的两侧。

7、  如权利要求4或5或6所述的通信设备三相交流防雷装置，其特征是：所述第六至第十二压敏电阻的持续运行电压值为385V或460V。

通信设备三相交流防雷装置
技术领域：
本发明涉及一种通信设备三相交流防雷装置。
背景技术：
通信低压电气设备如高频开关电源及不间断电源设备(UPS)等耐雷电冲击能力较低，特别是随着村村通电话工程及移动通信业务的几何级数增长，通信设备现在已经延伸到广大的农村及山区，而由于我国农电的自身条件差，保护措施不足，使安装在这些地方的低压通信电气设备遭受电网过电压及雷击的危险性增高，严重地威胁到用电安全和通信业务的稳定性。
在本领域最常用的解决方案是四个压敏电阻对地的保护方式，虽然简单易行，但存在保护能力差，可靠性不高的问题，只有共模保护，缺少差模保护(差模保护是指相线与中性线之间L-N、以及相线之间L-L的保护；共模保护是指相线和地之间L-PE、以及中性线与地之间N-PE的保护)，缺少过流保护及故障指示功能，不符合信息产业部防雷标准YD/T5098对电源防雷器的要求。
为此，中国专利ZL98217538.8和ZL01127874.9都提出了各自的方案，它们具备差模共模保护电路，并具有过流保护及故障指示功能，适用性强。
但对于偏远乡村及山区维护不便的地方，还需要进一步增强低压电气设备特别是通信电源设备的防雷能力，同时增强防雷装置的自身可靠性和安全性，以减少维护次数。比如，在ZL01127874.9中，虽然它同时包括有(如图1所示)：
差模保护-1：在相线之间，L1-L2，RV4；L2-L3，RV5；L1-L3，RV6；
差模保护-2：在相线—中性线之间，L1-N，RV1；L2-N，RV2；L3-N，RV3
共模保护：L1-PE，RV1+G1；L2-PE，RV2+G1；L3-PE，RV3+G1；N-PE，G1
但是，从图1中可以看出：“差模保护-2”与“共模保护”电路的3个压敏是共用的，一旦由于共模雷击导致压敏损坏，该电路就失去了差模保护-2的保护，反之，一旦由于差模保护-2雷击导致压敏电阻损坏，该电路就失去了共模保护，总之这种共用压敏的方式不能兼顾两种雷击模式的保护。
图1所示现有技术还有另外一个缺点，由于N-PE之间只有一个气体放电管，当零线带异常高压时，一旦遭受雷击，气体放电管自身会由于无法熄灭工频续流而烧毁，因此，增加保险丝F4，用于保护气体放电管一旦不能熄灭由于雷击引起的内部电弧时，不会因在长时间流过的电流下烧毁。但是，通过分析表明，此处增加的保险丝不但难以起到应有的作用，反而降低了防雷装置的可靠性，因为它增加了因保险丝自身故障所引起的告警。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种通信设备三相交流防雷装置，在提高防雷装置对通信电源设备的保护水平的同时，增强了防雷装置的自身可靠性和安全性。
为实现上述目的，本发明提出一种通信设备三相交流防雷装置，包括：分别串连在相线上的过流保护器件；分别串连在相线和零线之间的防雷告警指示装置；其特征是还包括：差模保护电路，包含分别串连在相线与零线之间的第一组压敏电阻；共模保护电路，包含分别串连在相线、零线与节点之间的第二组压敏电阻，以及串连在节点与地线之间的气体放电管；所述节点是指气体放电管的远地端。
在本发明的一个重要实施例中，在所述差模保护电路和共模保护电路中共用了三个压敏电阻，这三个共用的压敏电阻分别把所述相线连接到公共点；所述压敏电阻中还包括有另外两个压敏电阻，分别把公共点连接到所述零线和地线，从而分别形成所述差模保护电路和共模保护电路。
在本发明的另一个重要实施例中，所述差模保护电路和共模保护电路中所用的压敏电阻是各自独立的，即：差模保护电路中的压敏电阻只接于差模保护电路，共模保护电路中的压敏电阻只接于共模保护电路，差模保护电路和共模保护电路形成两个各自独立的回路。所述差模保护电路和共模保护电路位于所述过流保护器件的同一侧或分别位于所述过流保护器件的两侧。
由于采用了以上的方案，差模保护电路位于各相线与零线之间，而不是位于各相线之间，使得在需要保护的部位得到有效保护的同时，在较少需要保护的相线之间不再设置保护电路，从而节省器件，减少故障点。而且，由于零线到地线采用压敏电阻和放电管串联，从而可以省去零线上的过流保护器件(如：保险管)，从而进一步节省器件，减少了故障率。可见，本发明在提高防雷装置对通信电源设备的保护水平的同时，增强了防雷装置的自身可靠性和安全性。
附图说明：
图1是现有技术防雷装置示意图。
图2是本发明实施例一示意图。
图3是本发明实施例二示意图。
图4是本发明实施例三示意图。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
见图2、图3、图4，所示为本发明的三个实施例，所示通信设备三相交流防雷装置包括相线L1、L2、L3、零线N和地线PE。本发明在所述相线L1、L2、L3与零线N之间分别串联有至少一个压敏电阻(第一组压敏电阻)，形成差模保护电路(例如下述实施例一、二中是一个，实施例三中是两个)；在所述相线L1、L2、L3与地线PE之间、以及零线N与地线PE之间分别串联有至少一个压敏电阻(第二组压敏电阻)和一个气体放电管，形成共模保护电路；且仅在所述相线L1、L2、L3上串联有过流保护器件，在零线N上不设过流保护器件。
上述设计必然带来如下特性和优点：(1)N线不加保险，消除由于N线保险断导致的告警。(2)共模与差模保护电路分开，各司其职。(3)N-PE用“压敏+放电管”取代“放电管”，减少放电管损坏。(4)取消专门的相线L-L之间的防雷电路，较少器件的损坏。达到了这个目的后，被保护设备的故障率就减少了，防雷的自身损坏减少了，减轻了维护压力，减少了到现场维护次数。(5)通过增加压敏电阻的并联支路数目来提高防雷装置的通流能力。
通常认为，N线上不加保险丝就不具备过流保护功能，这正是本发明突破常规的一个特点之一。本发明之所以N线不加保险丝，是因为N线具有完全与L线不同的工作特点，N又称零线，标准状态N线电压为0V，正常运行一般也不会超过10V。而本专利在N-PE之间改用压敏电阻与气体放电管串连，压敏电阻本身可起到限流电阻的作用，可以使气体放电管可靠熄弧。
与N线上相反，本发明在L线上设置保险丝。L线上的3个保险主要是保护3个差模保护电路(L1-N，L2-N，L3-N)的压敏不会烧毁，这是因为L-N之间的线路是低阻抗的，一旦压敏损坏发生短路，回路中的电流就会较大，而容易达到保险的熔断值，从而保护压敏电阻不会烧毁。而如果在N线上也加保险，由于大地侧是有机房的接地电阻地，标准是4欧姆，实际可能达到十几～几十欧姆，这么大的回路阻抗，使N-PE间的器件即使短路，回路中也难以出现较大的能够促使N线保险熔断的电流值，这也是本专利取消N线上保险丝而改用其他更可靠的压敏与放电管串连的电路的原因。
本专利与以前不同的是，本专利提供了独立的共模保护电路，即共模保护电路与差模保护电路中至少有部分压敏电阻是不共用的。
取消了相线间的专门的差模保护电路，这是因为通过对国内外业界通信设备的大量调查，通信电源设备用量最多、应用雷击环境条件最严酷的是单相电源模块组成的三相电源系统，相线之间没有用电设备，因此不需要做专门的相线之间保护，这样相当于节省了原专利中作用不大的3个压敏支路，同时也减少了故障点。
上述方案可有多种实施方式，例如：
实施例一：见图2所示，它的差模保护电路为相线-中性线之间的保护，包括：L1-N的RV6；L2-N的RV7；L3-N的RV8。它的共模保护电路为相线和中性线与地之间的保护，包括L1-PE的RV9+GAP1；L2-PE的RV10+GAP1；L3-PE的RV11+GAP1；N-PE的RV12+GAP1，其中气体放电管GAP1的远地端本文称为节点B。
可以明显看出，本实施例的共模和差模保护电路所用的压敏电阻是分开的，分别属于每个保护支路，不会由于一个保护模式的压敏的损坏而影响到其他保护支路。
实施例二：
在上述实施例一中所述差模保护电路和共模保护电路位于所述过流保护器件的同一侧(后侧)。本实施例则是把所述差模保护电路和共模保护电路分别设置于所述过流保护器件的两侧，如图3所示，它是在图2的基础上将共模保护电路设置在保险丝的前面，保险丝位于二者之间，此时，共模电路的工作与否不受保险丝的限制，即在共模电路中的压敏电阻或放电管损坏之前，共模防雷的作用一直存在。该实施例的优点在于提供了一种不同的保护策略，对于供电线路中有漏电流保护装置(RCD)的情况尤为适用。
实施例三：
上述实施例一、二的共模和差模保护电路所用的压敏电阻是完全分开的，所述差模保护电路和共模保护电路中所用的压敏电阻是各自独立的，即：差模保护电路中的压敏电阻只接于差模保护电路，共模保护电路中的压敏电阻只接于共模保护电路，差模保护电路和共模保护电路形成两个各自独立的回路。但本发明并不排斥保护电路中部分压敏电阻可以共用的情况。如本实施例就是如此：
如图4所示，在所述差模保护电路和共模保护电路中共用了四个压敏电阻RV1、RV2、RV3和RV4，它们既属于第一组压敏电阻，又属于第二组压敏电阻，这四个共用的压敏电阻分别把所述相线L1、L2、L3和零线N连接到公共点A(这四个共用的压敏电阻有共同端，本文就称其为公共点A)；所述压敏电阻中还包括有另外一个压敏电阻RV5，它仅属于第二组压敏电阻。RV4和RV5分别把公共点A连接到所述零线N和地线PE(通过GAP1)，从而分别形成所述差模保护电路和共模保护电路。可见，差模保护电路和共模保护电路只是从A点开始才分开，一路是从RV4连到零线N上形成差模保护电路，另一路是从RV5、GAP1连到PE形成共模保护电路。需要指出的是，RV4和RV5本身又是零线上的共模保护电路的一部分。
由于本例中(图4)共模保护电路和差模保护电路的每个支路都是由两个压敏电阻相串联才形成完整支路的，因此压敏电阻持续运行电压值需降低，比如为275V；而在实施例一、二中的压敏电阻持续运行电压值则为相对较高的385V或者460V。
本实施例的好处是压敏电阻的数量减少了(与实施例一、二相比)，而仍然保持共模保护电路与差模保护电路处于不同的回路上。如此，可以降低设备的成本，减小设备的体积。
上述具体电路只是本发明的实施例，本领域的技术人员可能在本发明构思的基础上做出一些变通或替换的实施方式，仍属于本发明保护的范围，例如：保险丝可以换成热敏电阻、温控保险、保险管或其他过流保护器件等等，压敏电阻可以采用多个并联分流及冗余备份。