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

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路及半导体技术，特别是涉及一种用于低压配电系统的浪涌保 护器（Surge Protective Device, SPD)及提升其暂时过电压耐受能力的方法。
技术介绍
浪涌保护器（SPD)是连接在电子设备或低压配电系统中的过电压保护装置，主要 用于泄放雷电流和雷电感应、开关操作引起的浪涌电流，并限制过电压的幅值，从而对过电 压及浪涌电流形成有效防护。 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。 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。 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。 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。
技术实现思路
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，本专利技术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。 该专利技术目的具体是通过以下技术方案来实现的： -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。 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。 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。 作为优选，开关型器件可以是本领域内常用的放电间隙、气体放电管或半导体放 电管防护器件。 作为优选，热保护装置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、或低熔点合金断开装置等。 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Ll-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Ll-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, Ll-PE，L2-PE，L3-PE，N-PE 之间。 另一方面，本专利技术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。 这一专利技术目的具体是通过以下技术方案来实现的： 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。 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。 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。 本专利技术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，通过合理选本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥贵，徐忠厚，许由生，曹安平，
申请(专利权)人：厦门赛尔特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35