專利名稱：浪涌保護(hù)裝置及采用該浪涌保護(hù)裝置的浪涌保護(hù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浪涌保護(hù)裝置(在下文稱作"SPD")以及涉及一 種采用該SPD的浪涌保護(hù)設(shè)備，該SPD是一種用于保護(hù)電氣設(shè)備、通 信電氣設(shè)備和其它目標(biāo)設(shè)備免受由諸如間接雷擊或直接雷擊之類的雷 電浪涌所引起的異常電壓的保護(hù)器.更特別地，本發(fā)明涉及一種電源 需要高耐流容量的SPD以及涉及一種采用該SPD的浪涌保護(hù)設(shè)備.背景技術(shù)用于交流(在下文稱作"AC")電源的常規(guī)SPD包括例如氣體放 電管(在下文稱作"氣體避雷器")和變阻器的組合.它打算用于免 受間接雷擊的保護(hù)并且依照(compliant) JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))等級(jí)II 保護(hù)水平.如果對(duì)于電源電路單獨(dú)采用氣體避雷器，則在通過(guò)雷電浪 涌對(duì)避雷器放電之后，該氣體避雷器的壽命會(huì)縮短，或者甚至?xí)捎?持續(xù)電流的現(xiàn)象而被燒完，在該持續(xù)電流的現(xiàn)象中，在浪涌消失之后 由AC電源維持放電.為了中斷這種持續(xù)電流，串聯(lián)組合氣體避雷器和 變阻器.如果對(duì)于電源電路單獨(dú)采用變阻器，則變阻器的特性會(huì)由于 雷電浪涌而隨著搮作數(shù)量的增加而惡化，從而導(dǎo)致漏電流增加，并且 最終導(dǎo)致燒完.因此，為了中斷持續(xù)電流，使用串聯(lián)連接的氣體避雷 器和變阻器.例如在下列專利文獻(xiàn)中描述了采用串聯(lián)的氣體避雷器和變阻器的 SPD技術(shù)。專利文獻(xiàn)1日本專利早期公開(kāi)No,2006-136043 (浪涌吸收器)專利文獻(xiàn)2日本專利早期公開(kāi)No.2006-60917 (用于開(kāi)關(guān)電源專利文獻(xiàn)3日本專利早期公開(kāi)No.2004-236413 (用于開(kāi)關(guān)電源 的噪聲濾波器電路)專利文獻(xiàn)4日本專利早期公開(kāi)No.2001-268888 (浪涌保護(hù)電路 和電源單元)專利文獻(xiàn)5日本專利早期公開(kāi)No.9-172733 (浪涌電壓吸收電路)專利文獻(xiàn)6日本專利早期公開(kāi)No.9-103066 (開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器)專利文獻(xiàn)7日本專利早期公開(kāi)No.7-39136 (用于電子設(shè)備的電 源單元)專利文獻(xiàn)8日本專利早期公開(kāi)No.5-199737 (AC輸入電源) 圖1是示出用于保護(hù)連接到配電系統(tǒng)(例如，建筑物等等中的低壓配電線)的目標(biāo)設(shè)備免受雷電浪涌的常規(guī)浪涌保護(hù)設(shè)備的示意框圖.例如，如果三相(3 4))三線制(3W)的6.6千伏高壓AC在高壓 絕緣變壓器l中被輸入，則它在由絕緣變壓器l變換成單相(ld))三 線(3W)市電系統(tǒng)的低壓(200伏AC)之后，被供給兩條低壓配電線 Ll和L2以及一條中性線N.供給兩條低壓配電線Ll和L2以及一條 中性線N的該200伏低壓AC經(jīng)由接地漏電斷路器2被供給目標(biāo)設(shè)備 3,例如電氣設(shè)備，以便驅(qū)動(dòng)該目標(biāo)設(shè)備3.低壓中性線N接地.由于 雷電浪涌不僅可以相對(duì)于地發(fā)生，而且可以在線之間發(fā)生，所以為了 保護(hù)目標(biāo)設(shè)備3免受雷電浪涌，有必要提供設(shè)備和地之間的保護(hù)以及 線和線之間的保護(hù).因此，低壓配電線之一 Ll例如經(jīng)由保險(xiǎn)絲4-1和SPD 10-1被連接 到中性線N，該保險(xiǎn)絲4-l是依照J(rèn)IS等級(jí)I保護(hù)水平制造的，并且打 算用于免受直接雷擊的保護(hù)，該SPD 10-1是依照J(rèn)IS等級(jí)II保護(hù)水平 制造的，并且打算用于免受間接雷擊的保護(hù).類似地，另一條低壓配 電線L2經(jīng)由保險(xiǎn)絲4-2和SPD 10-2被連接到中性線N，該保險(xiǎn)絲4-2 是依照J(rèn)IS等級(jí)I保護(hù)水平制造的，并且打算用于免受直接雷擊的保 護(hù)，該SPD10-2是依照J(rèn)IS等級(jí)II保護(hù)水平制造的，并且打算用于免 受間接雷擊的保護(hù).而且，中性線N經(jīng)由接地側(cè)SPD20接地.SPD10 (即SPD 10-1和10-2)均由例如專利文獻(xiàn)l中所述的氣體避雷器和變 阻器構(gòu)成.接地側(cè)SPD20例如由避雷器構(gòu)成，圖2是示出困1中的常規(guī)SPDIO (SPD10-1或10-2)的結(jié)構(gòu)的示 意電路圖。SPD IO具有輸入端ll和輸出端12,例如如專利文獻(xiàn)l中所述. 多個(gè)氣體避雷器13-1至13-6被串聯(lián)連接在榆入端11和輸出端12之 間.也就是，串聯(lián)連接輸入端ll、節(jié)點(diǎn)15-1、氣體避雷器13-1、節(jié)點(diǎn)15-2、氣體避雷器13-2、節(jié)點(diǎn)15-3、氣體避雷器13-3、節(jié)點(diǎn)15-4、氣 體避雷器13-4、節(jié)點(diǎn)15-5、氣體避雷器13-5、節(jié)點(diǎn)15-6、氣體避雷器 13-6、節(jié)點(diǎn)15-7以及輸出端12.變阻器14-1被連接在節(jié)點(diǎn)15-1和節(jié) 點(diǎn)15-6之間，以及變阻器14-2被連接在節(jié)點(diǎn)15-2和節(jié)點(diǎn)15-7之間， 而且，變阻器14-3被連接在節(jié)點(diǎn)15-2和節(jié)點(diǎn)15-5之間，變阻器14-4 被連接在節(jié)點(diǎn)15-3和節(jié)點(diǎn)15-6之間，以及變阻器14-5被連接在節(jié)點(diǎn) 15-3和節(jié)點(diǎn)15-4之間.接著將描述閨2中所示的SPD 10的操作.如果在輸入端11和輸出端12之間(即在節(jié)點(diǎn)15-1和節(jié)點(diǎn)15-7之 間)施加雷電浪涌電壓，則在由氣體避雷器13-1和變阻器14-2構(gòu)成的避雷器13-6構(gòu)成的串聯(lián)電路中產(chǎn)生雷電浪涌電壓.當(dāng)向由氣體避雷器 13-1和變阻器14-2構(gòu)成的串聯(lián)電路施加雷電浪涌電壓時(shí)，由于這兩者 之間的電容差，雷電浪涌電壓的大部分被施加到氣體避雷器13-1.類 似地，在由變阻器14-1和氣體避雷器13-6構(gòu)成的串聯(lián)電路中，雷電浪 涌電壓的大部分被施加到氣體避雷器13-6.此時(shí)，由于雷電浪涌而被施加過(guò)電壓的氣體避雷器13-1和13-6試 圖開(kāi)始放電.然而，這兩者很少同時(shí)開(kāi)始放電.它們中的一個(gè)由于可 歸因于制造批次的微小性能差異(即放電電壓的微小差異)而首先開(kāi) 始放電.這里假設(shè)氣體避雷器13-1首先開(kāi)始放電.當(dāng)氣體避雷器13-1開(kāi)始放電時(shí)，在節(jié)點(diǎn)15-1和15-2之間建立電連 續(xù)性，因此雷電浪涌電流流到變阻器14-2.因此，變阻器14-2因?yàn)槠?自身特性而將節(jié)點(diǎn)15-2和15-7之間的電壓限制為變阻器電壓.結(jié)果， 節(jié)點(diǎn)15-2和15-7之間的電壓變得等于氣體避雷器13-1放電穩(wěn)定所在的 電孤電壓和變阻器電壓之和(x伏).順便提一句，x伏大于氣體避雷 器的放電電壓值.此時(shí)，在由變阻器14-1和氣體避雷器13-6構(gòu)成的串聯(lián)電路中以及 在節(jié)點(diǎn)15-1和15-7之間產(chǎn)生x伏的電壓，但是由于變阻器14-1和氣體 避雷器13-6之間的電容差，x伏電壓的大部分(xl伏)被施加到氣體 避雷器13-6, XI伏的電壓大于氣體遊雷器13-6的放電電壓值，因此氣 體避雷器13-6開(kāi)始放電，在節(jié)點(diǎn)15-6和15-7之間建立電連續(xù)性，并且 雷電浪涌電流流到變阻器14-1.因此，變阻器14-1因?yàn)槠渥陨硖匦远?，以及類似地，在由變阻?4-1和氣體將節(jié)點(diǎn)15-1和15-6之間的電壓限制為變阻器電壓.隨后，氣體避雷器13-2至13-5以類似的方式依次放電，直到最后 所有氣體避雷器13-1至13-6都已經(jīng)放電，并且經(jīng)由氣體避雷器13-1 至13-6釋放雷電浪涌電流.當(dāng)氣體遊雷器13-1至13-6放電時(shí)，節(jié)點(diǎn) 15-1和15-7之間的電壓等于氣體避雷器13-1至13-6的電孤電壓之和 (y伏).雖然電孤電壓根據(jù)遊雷器規(guī)格在各個(gè)氣體遊雷器之間不同， 但是它大約為十幾伏至幾十伏，因此y伏不是過(guò)量值.因此，目標(biāo)設(shè) 備免受過(guò)電壓，從而有可能防止對(duì)目標(biāo)設(shè)備的損壞.接著，將給出當(dāng)在困1的浪涌保護(hù)設(shè)備中的低壓配電線Ll和L2 上產(chǎn)生諸如雷電浪涌之類的過(guò)電壓(脈沖)時(shí)，在該低壓配電線(Ll 和L2)和地之間進(jìn)行的搮作的描述.該描迷將通過(guò)引用下面的情況(l) 至(4)來(lái)提供. (1)情況1困3是示出圖1中的保險(xiǎn)絲4-2和SPD 10-2的電路圖.圖4是根 據(jù)情況l的電壓波形困，其中在困3中的低壓配電線L2中產(chǎn)生脈沖. 在圖4中，參考數(shù)字21表示脈沖，22表示避雷器放電的開(kāi)始，以及23 表示避雷器電弧放電.困5是示出在閨1的SPD 10-2的電孤放電期間 的分?jǐn)傠妷旱鹊鹊睦?順便提一句，在困5中假設(shè)，在電孤放電期間 每個(gè)避雷器的電弧電壓是15伏，但是該電弧電壓隨著氣體避雷器的規(guī) 格而發(fā)生變化，并且可以被設(shè)定為各種值.在困3中的低壓配電線L2中，當(dāng)200VAC電源電壓處于正半周期 時(shí)，如果產(chǎn)生例如困4所示的正脈沖21,則SPD10-2中的氣體避雷器 13-1至13-6開(kāi)始放電，這由脈沖21來(lái)觸發(fā).因此，低壓配電線L2和 中性線N之間的電壓達(dá)到電孤放電電壓.該電孤放電電壓例如是如圖5 所示的90伏，另一方面，電源電壓處于+ 0伏與+300伏(200 VAC rms)之間.隨著脈沖21變?nèi)?下降)，氣體避雷器13-1至13-6不再使得不可能維持電孤放電的條件例如包括下列三個(gè)條件(a)條 件l至(c)條件3. (a)條件l困6是示出關(guān)于例如由四個(gè)氣體避雷器13-1至13-4的串聯(lián)電路構(gòu) 成的SPD13的電弧放電的條件的實(shí)例的閨.困7是示出困6中的電弧放電不繼續(xù)進(jìn)行(中斷)的情形的困.假定，例如+ 48VDC (伏直流)的電源電壓被施加于如困6所示 的SPD 13的兩端.如閨7所示，如果SPD 13的電孤電壓例如是+ 60 伏，其高于+ 48 VDC的電源電壓，則困6中的SPD 13的電弧放電不 繼續(xù)進(jìn)行(在該情況下從不繼續(xù)進(jìn)行).(b) 條件2困8 (i)和8 (ii)是示出例如關(guān)于困6中的SPD 13的電弧放電不 繼續(xù)進(jìn)行(中斷)的情形的困.如困8U)所示，如果SPD13的電孤電壓是+ 60伏而電源電壓是 + 100VAC,即如果電弧電壓低于電源電壓但是差異不大，則在許多情 況下SPD 13的電孤放電不繼續(xù)進(jìn)行.同樣，如圖8 (ii)所示，如果 SPD 13的電弧電壓是+ 30伏而電源電壓是+ 48 VDC，即如果電孤電壓 低于電源電壓但是差異不大，則在許多情況下SPD13的電孤放電不繼 續(xù)進(jìn)行.順便提一句，SPD 13的氣體避雷器13-1至13-4由于饋給的 電源電壓而繼續(xù)電孤放電的現(xiàn)象被稱為"持續(xù)電流".(c) 條件3圖9是示出例如關(guān)于困6中的SPD 13的電弧放電停止的情形的困.如果SPD 13的電孤電壓是+ 60伏并且低于電源電壓，其中該電源 電壓是+100VAC，則當(dāng)電源電壓波形的電流達(dá)到零電流點(diǎn)24時(shí)，持 續(xù)電流通常停止.它至多在電源電壓的半波點(diǎn)上停止.因此，在(l)情況l中，雖然SPD13的電孤電壓低于電源電壓， 但是由于電弧電壓和電源電壓之間只有小的差異，因此電孤放電停止 相對(duì)較快(這對(duì)應(yīng)于上面的條件2).(2 )情況2圖IO是示出例如關(guān)于困6中的SPD 13的電弧放電停止的情況2 的圖.在情況2中，例如，電源電壓是100VAC而電弧電壓是60伏，以 及電源電壓處于負(fù)半周期并且存在負(fù)脈沖.在該情況(情況2)中，極 性和情況l中的極性相反.與情況l一樣，在電孤放電期間，在-30伏 的電弧電壓和-100 VAC的電源電壓之間存在小的差異，因此電孤放電 停止相對(duì)較快(這對(duì)應(yīng)于上面的條件2),8(3) 情況3困11是示出例如關(guān)于困6中的SPD 13的電孤放電停止的情況3 的困.在情況3中，例如，電源電壓是100VAC而電弧電壓是60伏，以 及電源電壓處于正半周期并且存在負(fù)脈沖.在該情況(情況3)中，在 電孤放電期間，在電孤電壓和電源電壓之間存在大的差異，因此電孤 放電不會(huì)快速停止.它在100 VAC電源電壓的電流達(dá)到零電流點(diǎn)24 時(shí)停止(這對(duì)應(yīng)于上面的條件3).(4) 情況4圖12是示出例如關(guān)于圖6中的SPD 13的電弧放電停止的情況4 的圖.在情況4中，例如，電源電壓是100VAC而電孤電壓是60伏，以 及電源電壓處于負(fù)半周期并且存在正脈沖.在該情況(情況4)中，極 性和情況3中的極性相反，與情況3—樣，在電孤放電期間，在電孤 電壓和電源電壓之間存在大的差異，因此電孤放電不會(huì)快速停止.它 在100VAC電源電壓的電流達(dá)到O的時(shí)間24停止(這對(duì)應(yīng)于上面的條 件3).現(xiàn)在，將給出在困1所示的浪涌保護(hù)設(shè)備中保險(xiǎn)絲(4-1和4-2) 和SPD (10-1和10-2)之間的關(guān)系的描述.如果SPD 10-1和10-2短路或以其他方式損壞，則保險(xiǎn)絲4-1和4-2 燒斷，從而將低壓配電線L1和L2從地切斷.當(dāng)?shù)扔诨虼笥陬A(yù)定值的 過(guò)電流流過(guò)保險(xiǎn)絲4-1和4-2時(shí)，保險(xiǎn)絲4-1和4-2也會(huì)燒斷.常規(guī)地，保險(xiǎn)絲4-1和4-2具有普通規(guī)格，并且它們不具有非常高 的跳閘性能.它們的額定電流例如是大約200安培(A),它們?cè)谶@一 方面具有高容量，因此具有大的外形.由于常規(guī)使用的保險(xiǎn)絲4-l和4"2是這種類型的，所以，即使SPD 10-1和10-2在上面的情況1至4的任何一個(gè)中進(jìn)行搮作，保險(xiǎn)絲4-1 和4-2也不會(huì)燒斷.因此，在上面的情況3和4中，市電電流流過(guò)保險(xiǎn) 絲4-l和4-2 (至多持續(xù)半周期)，直至達(dá)到零電流點(diǎn)24，但是保險(xiǎn)絲 4-l和4-2不會(huì)燒斷，因?yàn)闆](méi)有超過(guò)額定電流，然而，最近，保險(xiǎn)絲4-l和4-2的規(guī)格已被修訂，例如如在下面的 (A)和(B)中所述.(A) 保險(xiǎn)絲規(guī)格1額定電流可以為小的.例如，200A的類定電流是過(guò)量的.(B) 保險(xiǎn)絲規(guī)格2隨著額定電流的降低，保險(xiǎn)絲的外形可以相應(yīng)地減小.例如，常 規(guī)保險(xiǎn)絲的外部尺寸為100 mm (毫米)x 100 mm x 200 mm,重量為 幾千克(Kg)，但是它們優(yōu)選在外部尺寸上更為緊湊.規(guī)格1和2的這種變化巳經(jīng)使保險(xiǎn)絲尺寸變小，但是也減小了額 定電流.也就是，已經(jīng)使得保險(xiǎn)絲在較小電流跳閘.從另一個(gè)角度看， 這可以被看作是性能改進(jìn).然而，例如困1所示的常規(guī)浪涌保護(hù)設(shè)備具有的問(wèn)題在于，常規(guī) SPD 10-1和10-2受到保險(xiǎn)絲4-1和4-2的改變的規(guī)格1和2的影響.也就是，在情況3和4中，由于市電電流流過(guò)SPD 10-1和10-2以 及保險(xiǎn)絲4-1和4-2至多半周期，所以保險(xiǎn)絲4-1和4-2通過(guò)對(duì)該電流 作出反應(yīng)而燒斷. 一旦保險(xiǎn)絲4-1和4-2被燒斷，它們必須被手動(dòng)復(fù)位， 這要求搮作者通過(guò)去浪涌保護(hù)設(shè)備的安裝位置來(lái)進(jìn)行搮作.這既不方 便也不有利.為了應(yīng)付這種情形，必須改進(jìn)SPD 10-1和10-2的電路結(jié)構(gòu).然而， 通過(guò)簡(jiǎn)單結(jié)合專利文獻(xiàn)1至8等等的技術(shù)，難以提供一種小型的、可 靠的、廉價(jià)的、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的SPD以及一種采用該SPD的浪涌保護(hù) 設(shè)備.發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一目的是提供一種小型的、可靠的、廉價(jià)的SPD,該 SPD結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單并且能夠應(yīng)付直接雷擊.本發(fā)明的第二目的是提供一種能夠防止安裝在SPD前面或后面的 斷路裝置跳閘的浪涌保護(hù)設(shè)備.為了實(shí)現(xiàn)第一目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于電源 的SPD，該SPD保護(hù)以AC電源電壓操作的目標(biāo)設(shè)備免受施加于該目 標(biāo)設(shè)備的異常電壓，該SPD包括施加AC電源電壓的氣體避雷器； 與氣體避雷器串聯(lián)連接并且包含多個(gè)具有高耐受容量的變阻器的變阻 器組，其中這些變阻器相互并聯(lián)連接，并且每個(gè)變阻器具有被設(shè)置成 高于AC電源電壓的峰值的變阻器電壓；以及電阻器，其被連接在變阻器組的兩個(gè)電極之間，對(duì)在變阻器組的電容中存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行放電.為了實(shí)現(xiàn)第二目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種浪涌保護(hù)設(shè)備，該浪涌保護(hù)設(shè)備包括斷路裝置，其通過(guò)阻斷異常電壓來(lái)保護(hù) 以AC電源電壓採(cǎi)作的目標(biāo)設(shè)備免受施加于該目標(biāo)設(shè)備的異常電壓；以 及用于電源的SPD，其與該斷路裝置串聯(lián)連接，保護(hù)該目標(biāo)設(shè)備免受 該異常電壓，其中該SPD包括施加AC電源電壓的氣體避雷器；與 氣體避雷器串聯(lián)連接并且包含多個(gè)具有高耐受容量的變阻器的變阻器 組，其中這些變阻器相互并聯(lián)連接，并且每個(gè)變阻器具有設(shè)置成高于 AC電源電壓的峰值的變阻器電壓；以及電阻器，其被連接在變阻器組 的兩個(gè)電極之間，對(duì)在變阻器組的電容中存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行放電.如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的SPD中，氣體避雷器與變 阻器組串聯(lián)連接，該變阻器組由多個(gè)變阻器構(gòu)成，這些變阻器具有高 耐受容量并且相互并聯(lián)連接，以及放電電阻器被連接在變阻器組的兩 個(gè)電極之間.此外，由于變阻器電壓被設(shè)置成高于AC電源電壓的峰 值，所以變阻器通常通過(guò)氣體避雷器與電源電路絕緣.即使施加異常 電壓，由于變阻器的操作電壓被設(shè)置成高于AC電源電壓的峰值，所以 不會(huì)流過(guò)AC電源電流.此外，變阻器的耐流容量例如取決于其面積，因此具有高耐受容 量的變阻器組具有高電容.在氣體避雷器的搮作期間，對(duì)電容進(jìn)行充 電并且保持電壓.因此，當(dāng)AC電源電壓的極性被反向時(shí)，變阻器所維 持的電壓被添加到施加于氣體避雷器的AC電源電壓，這可能導(dǎo)致重燃 孤，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由于電阻器被連接在變阻器組的電極之 間，所以在變阻器中存儲(chǔ)的電荷通過(guò)電阻器被快速釋放.這使得有可 能防止氣體避雷器重燃孤.根據(jù)本發(fā)明的第二方面的浪涌保護(hù)設(shè)備可以可靠地保護(hù)該目標(biāo)設(shè) 備免受直接雷擊，并且防止安裝在SPD前面或后面的斷珞裝置跳閘， 因?yàn)樵摂嗦费b置與根據(jù)笫一方面的SPD串聯(lián)連接.這使得有可能省去 麻煩的操作，例如更換或復(fù)位該斷路裝置.根據(jù)后面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和其它的 目的和新穎特征將完全變得明顯.然而，附圖僅作為說(shuō)明而被提供， 并且不打算限制本發(fā)明的范閨，


圖1是示出用于保護(hù)連接到配電系統(tǒng)(例如，建筑物等等中的低 壓配電線)的目標(biāo)設(shè)備免受雷電浪涌的常規(guī)浪涌保護(hù)設(shè)備的示意框圖；圖2是示出困1中的常規(guī)SPDIO ( SPD l(M或10-2)的結(jié)構(gòu)的示 意電路圖；困3是示出困1中的保險(xiǎn)絲4-2和SPD 10-2的電路困； 圖4是根據(jù)情況1的電壓波形圖，在情況l中，在困3中的低壓配 電線L2中產(chǎn)生脈沖；圖5是示出在困1的SPD 10-2的電弧放電期間的分?jǐn)傠妷旱鹊鹊膱D；困6是示出關(guān)于由四個(gè)氣體避雷器13-1至13-4的串聯(lián)電路構(gòu)成的SPD 13的電弧放電的條件的實(shí)例的圖；圖7是示出圖6中的電孤放電不繼續(xù)進(jìn)行(中斷)的情形的困； 困8是示出關(guān)于困6中的SPD 13的電孤放電不繼續(xù)進(jìn)行(中斷)的情形的困；圖9是示出關(guān)于困6中的SPD 13的電孤放電停止的情形的圖； 困IO是示出關(guān)于圖6中的SPD13的電孤放電停止的情況2的困； 圖ll是示出關(guān)于困6中的SPD 13的電弧放電停止的情況3的圖； 困12是示出關(guān)于困6中的SPD 13的電孤放電停止的情況4的困； 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的浪涌保護(hù)設(shè)備的示意框圖，其中該浪涌保護(hù)設(shè)備被用于保護(hù)連接到配電系統(tǒng)(例如，建筑物等等中的低壓配電線)的目標(biāo)設(shè)備免受雷電浪涌；圖14是示出由困13中的一個(gè)氣體避雷器41和一個(gè)變阻器42-l構(gòu)成的串聯(lián)電路的示例性結(jié)構(gòu)田；圖15是示出困14中的變阻器42-l的示例性結(jié)構(gòu)圖；困16是示出圖14中的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)例的困；圖17是對(duì)應(yīng)于圖13中的每個(gè)SPD 40 (40-1或40-2)并且通過(guò)解決困16 (i)中的電路問(wèn)題而獲得的電路困；圖18是示出困13中依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 ( 40-1和40-2 )所需的性能的困；圖19是示出直接雷擊的三個(gè)水平的電流值的圖；圖20是通過(guò)將脈沖電壓施加于被構(gòu)造用作困13中的特殊氣體避 雷器41的原型而獲得的搮作波形閨；困21是當(dāng)在困13中的SPD40 (4(M和40"2)上沒(méi)有安裝電阻器 43時(shí)獲得的搮作波形困；困22是示出田21中的搮作負(fù)栽測(cè)試的採(cǎi)作波形困；圖23是示出當(dāng)電阻器43被安裝在變阻器兩端之間時(shí)圖13中的每 個(gè)SPD 40 (40-1或40-2)中的變阻器42 (42-1至42-5)兩端的搮作波 形的困；以及圖24是示出困23中的操作負(fù)栽測(cè)試的搮作波形圖.具體實(shí)施方式
以下將參考附圖來(lái)描迷本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例.(實(shí)施例)(根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的浪涌保護(hù)設(shè)備的總體結(jié)構(gòu))圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的浪涌保護(hù)設(shè)備的示意框 圖，其中該浪涌保護(hù)設(shè)備被用于保護(hù)連接到配電系統(tǒng)(例如，建筑物 中的低壓配電線等等)的目標(biāo)設(shè)備免受雷電浪涌.在困13的電路中，例如，如在困1所示的常規(guī)電路的情況下，如 果三相(3d))三線制(3W)的6.6千伏高壓AC在高壓絕緣變壓器31 中被輸入，則它在由絕緣變壓器31變換成單相(14))三線(3W)市 電系統(tǒng)的低壓(200伏AC)之后，被供給兩條低壓配電線L1和L2以 及一條中性線N.供給兩條低壓配電線Ll和L2以及一條中性線N的 該200伏低壓AC經(jīng)由接地漏電斷路器32被供給目標(biāo)設(shè)備33,例如電 氣設(shè)備，以便驅(qū)動(dòng)該目標(biāo)設(shè)備33.低壓中性線N接地.由于雷電浪涌 不僅可以相對(duì)于地發(fā)生，而且還可以在線之間發(fā)生，所以為了保護(hù)目 標(biāo)設(shè)備33免受雷電浪涌，有必要提供設(shè)備和地之間的保護(hù)以及線和線 之間的保護(hù).因此，低壓配電線之一L1經(jīng)由根據(jù)不同于常規(guī)規(guī)格的規(guī)格l和2 的過(guò)電流電路斷路裝置(例如，保險(xiǎn)絲)34-l以及電路結(jié)構(gòu)不同于困1 所示的常規(guī)電路結(jié)構(gòu)的SPD40-1被連接到中性線N.同樣，另一條低 壓配電線L2經(jīng)由根據(jù)不同于常規(guī)規(guī)格的規(guī)格1和2的過(guò)電流電路斷路 裝置(例如，保險(xiǎn)絲)34-2以及電路結(jié)構(gòu)不同于圖1所示的常規(guī)電路結(jié)構(gòu)的SPD40^2被連接到中性線N,而且，中性線N經(jīng)由接地倒SPD (例如，氣體避雷器)50接地.每個(gè)SPD 40 (即40-1或40-2)由一個(gè)氣體避雷器41、相互并聯(lián)連 接并且與氣體遊雷器41串聯(lián)連接的多個(gè)(例如五個(gè))變阻器42-1至 42-5、以及與變阻器42-1至42-5并聯(lián)連接的放電電阻器43構(gòu)成. (每個(gè)SPD 40 (即4(M或40-2)的結(jié)構(gòu))困14 (i)和14 (ii)是示出由困13中的一個(gè)氣體避雷器41和一 個(gè)變阻器42-l構(gòu)成的串聯(lián)電路的示例性結(jié)構(gòu)的圖，其中圖14(i)是串 聯(lián)電路的電路困，而困14 (ii)是示出該串聯(lián)電路中的電壓V和時(shí)間t 之間的關(guān)系的特征曲線.為了解決該常規(guī)問(wèn)趙，可以想到把SPD 4 (4-1和4-2)的電路結(jié) 構(gòu)改變成例如圖14 (i)所示的電路結(jié)構(gòu).圖14(i)中的SPD具有這樣的電路結(jié)構(gòu)，其中由一個(gè)氣體避雷器 41和一個(gè)變阻器42-1構(gòu)成的串聯(lián)電路被連接到兩個(gè)接線端Tl和T2.在具有該結(jié)構(gòu)的電路中，當(dāng)例如施加市電200 VAC電源電壓時(shí)， 電孤放電會(huì)快速停止，如同上面的情況1和2中那樣，而不是上面的 情況3和4中那樣，其中市電電源電流流動(dòng)某一時(shí)間周期，困15 (i)和圖15 (ii)是示出閨14中的變阻器42-1的示例性結(jié) 構(gòu)的圖，其中閨15 (i)是變阻器42-l的電路困，以及圖15(ii)是變 阻器42-l的電流(I)與電壓(V)的關(guān)系的曲線.以下將參考困14 (ii)、圖15 (i)和圖15 (ii)來(lái)描述圖14 (i) 中的電路的搮作.當(dāng)施加于兩個(gè)接線端Tl和T2之間的高壓V超過(guò)氣體避雷器的+ 600伏放電電壓(60)時(shí)，氣體避雷器41放電并且變得導(dǎo)通，從而導(dǎo) 致脈沖電流流過(guò)變阻器42-1.如困14 (ii)所示，流過(guò)變阻器42-1的 脈沖電流I隨時(shí)間t而增加，但是變阻器42-l兩端的電壓V被限制為 幾乎恒定(例如350伏)的變阻器箝位電壓61.以這種方式，在圖14(i)的電路中，接線端T1和T2之間的電壓 略微超過(guò)+ 350伏，這高于市電200 VAC電源電壓.因此，氣體避雷 器41不導(dǎo)致持續(xù)電流，并且電孤放電快速停止.因此，這種過(guò)電流沒(méi) 有流過(guò)困13中的保險(xiǎn)絲34,其中該過(guò)電流會(huì)導(dǎo)致連接到接線端Tl的 保險(xiǎn)絲34 (具體而言是34-1或34-2)進(jìn)行響應(yīng).因此，保險(xiǎn)絲34不會(huì)燒斷，并且似乎解決了該常規(guī)問(wèn)題.然而，使用變阻器42-l使得不可能滿足其它要求.也就是，圖13 中用于保護(hù)免受直接雷擊的SPD40 ( 40-1和40-2)使作為大電流的脈 沖電流通過(guò)，因此它們需要高耐受容量(例如25KA).對(duì)于困1中常 規(guī)結(jié)構(gòu)的SPD 10 (10-1和10-2),當(dāng)放電穩(wěn)定時(shí)由氣體避雷器單獨(dú)承 栽大電流，但是因?yàn)闅怏w避雷器在結(jié)構(gòu)上具有高耐受容量，所以不會(huì) 存在問(wèn)題.然而，變阻器具有比氣體避雷器低的耐受容量.因此，可 以想到并聯(lián)安裝多個(gè)變阻器42-1.困16 (i)至困16 (iv)是示出圖14中結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)例的圖.困16 (i)是示出示例性結(jié)構(gòu)的電路困，其中，在圖14 (i)的電 路中，多個(gè)(例如五個(gè))變阻器42-l至42-5相互并聯(lián)連接.當(dāng)如在圖16(i)的電路的情況中那樣相互并聯(lián)連接多個(gè)變阻器42-l 至42-5時(shí)，由于流過(guò)氣體遊雷器41的大電流在多個(gè)變阻器42-1至42-5 之間進(jìn)行分配，所以圖16 (i)中整個(gè)SPD的耐受容量根據(jù)變阻器42-l至42-5的數(shù)量而改進(jìn).然而，圖16 (i)中的電路結(jié)構(gòu)造成一個(gè)新問(wèn) 題.圖16 (ii)是示出圖16 (i)的電路的電容等效電路的圖.困16 (ii)中的等效電路由氣體避雷器41的電容C41和相互并聯(lián) 連接的多個(gè)變阻器42-1至42-5的總電容C42構(gòu)成，其中電容C41和 電容C42相互串聯(lián)連接.多個(gè)變阻器42-1至42-5均具有大電容，當(dāng)并 聯(lián)連接時(shí)產(chǎn)生非常大的總電容C42.因此，在大電流流過(guò)困16 (i)和 16(H)中的電路之后，在多個(gè)變阻器42-1至42-5中聚集大量電荷.圖16 (iii)是電流I與電壓V的關(guān)系的曲線，其表示變阻器42-l 至42-5中的變阻器箝位電壓61.圖16 (iv)是時(shí)間t與電壓V的關(guān)系 的曲線，其表示圖16(i)中的接線端T1和T2之間所施加的市電200 VAC電源電壓.而且，閨17是對(duì)應(yīng)于困13中的每個(gè)SPD40 (40-1或 40-2)并且通過(guò)解決圖16 (i)中的電路問(wèn)題而獲得的電路圖.如圖16 (iii)所示，在氣體避雷器41停止放電之后，變阻器42-1至42-5中的充電電壓350伏長(zhǎng)時(shí)間保持，但是氣體避雷器41僅僅在 充電電壓350伏將不開(kāi)始放電(即重燃弧).然而，如困16(iv)所示，當(dāng)市電200VAC電源電壓的極性在時(shí) 間t反向時(shí)，充電電壓350伏和反向的市電200 VAC電源電壓(-200VAC)之和(例如，350伏-(-200伏)-550伏)被施加于氣體避雷 器41.因此，總電壓(例如550伏)會(huì)超過(guò)氣體避雷器41的放電電壓， 在這種情況下，氣體避雷器41會(huì)再次放電.在最壞的情況下，氣體避 雷器41會(huì)與市電200VAC電源電壓的周期同步地反復(fù)點(diǎn)燃和熄滅.在這種情況下，在導(dǎo)通期間該市電電源電流也會(huì)流過(guò)，從而導(dǎo)致 電流在長(zhǎng)的時(shí)間周期流過(guò)圖13中的保險(xiǎn)絲34-1和34-2，因此燒斷保險(xiǎn) 絲34-1和34-2.然后，不可能解決該常規(guī)問(wèn)趙.因此，如困17所示， 放電電阻器43被并聯(lián)連接到變阻器42-1至42-5.在圖17所示的電路中，當(dāng)氣體避雷器41停止放電時(shí)，接線端T1 和T2相互斷開(kāi)，同時(shí)利用350伏電壓對(duì)變阻器42-1至42-S進(jìn)行充電， 然而，充電電壓經(jīng)由電阻器43被快速放電，并且氣體避雷器41不會(huì) 重燃孤.(SPD 40 ( 40-1和40-2)的具體設(shè)計(jì)實(shí)例)圖18是示出困13中依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 (40-1和40-2 )所 需的性能的圖.為了保護(hù)困18中的目標(biāo)設(shè)備33免受雷電浪涌，用于提供來(lái)自直 接雷擊的分路電流的困13中的等級(jí)ISPD40( 40-1和40-2 )現(xiàn)在是JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))C 5381-1和相關(guān)JIS編碼所需的，而不是困1中打算 用于免受間接雷擊的保護(hù)的常規(guī)等級(jí)IISPDIO (10-1和10-2),其中 新近制定JISC 5381-1以符合例如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC (國(guó)際電工委員會(huì)). 例如，JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))C0367評(píng)估三級(jí)尺度的直接雷擊的電流.圖19是示出直接雷擊的三個(gè)水平的電流值的圖.如困19所示，根據(jù)諸如建筑物之類的目標(biāo)對(duì)象的重要性來(lái)提供三 個(gè)保護(hù)水平，并且對(duì)于每個(gè)保護(hù)水平指定一個(gè)雷電電流的幅度.例如， 最高保護(hù)水平I表示雷電保護(hù)應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)成使得將保護(hù)目標(biāo)對(duì)象免受 具有200kA的峰值電流值的極大雷電電流.當(dāng)難以計(jì)算直接雷擊的分路電流時(shí)，應(yīng)當(dāng)假設(shè)50%的原始幅度的 雷電電流轉(zhuǎn)移到配電系統(tǒng).配電線中電纜的數(shù)量基于單相雙線制的假 設(shè)，并且流到一條線的雷電電流最大為50kA. JIS C 0367假設(shè)，直接 雷擊具有10/350 |is(微秒)電流波形.常規(guī)上打算用于間接雷擊的SPD 10 (10-1和10"2)已經(jīng)被額定通常基于8/20 |is電流波形.另一方面，依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 (40-1和40-2)的性能要求例如包括以下兩個(gè)，-在由JIS A 4201 "Lightning Protection of Buildings and the like (建筑物等等的雷電保護(hù))"所假設(shè)的每個(gè)保護(hù)水平，依照等級(jí)I測(cè)試 的SPD應(yīng)當(dāng)具有足夠的性能以耐受雷電電流的分路電流.在單相雙線 制的情況中，對(duì)于每相10/350 is計(jì)算的最大值是50kA.-依照等級(jí)I測(cè)試的SPD應(yīng)當(dāng)能夠與依照等級(jí)n測(cè)試的SPD 10 (10-1和10-2)合作來(lái)進(jìn)行搮作.大部分雷電電流必須由等級(jí)I測(cè)試 兼容SPD 40 (40-1和40-2)來(lái)處理.為此，如圖18所示，搮作電壓必 須滿足以下關(guān)系依照等級(jí)I測(cè)試的SPD40 (40-1和40-2) <依照等 級(jí)II測(cè)試的SPD 10 (10-1和10-2 ).當(dāng)考慮到上述的兩個(gè)功能時(shí)，當(dāng)前將發(fā)生具有超過(guò)200kA峰值電 流的直接雷擊的可能性小于10%.此外，鑒于日本的大多數(shù)配電系統(tǒng) 采用三相或單相三線制，可以說(shuō)允許大約25kA (10/350 us)的分路電 流就足夠了 .因此，根據(jù)第一實(shí)施例，依照等級(jí)I測(cè)試的SPD40(40-l和40-2) 已經(jīng)被如下開(kāi)發(fā)，如困18所示，依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 (40-1和40-2 )不僅具有 如上所述的非常高耐流容量，而且還需要與依照等級(jí)II測(cè)試的SPDIO(10-1和10-2 )合作來(lái)進(jìn)行操作.當(dāng)將依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40( 40-1 和40^2)安裝在電源側(cè)并將依照等級(jí)II測(cè)試的SPD 10 (10^1和10"2) 安裝在相同線上但是在目標(biāo)設(shè)備33的那一倒時(shí)，如果考慮到電磁感應(yīng) 等等，理想的是使主電流通過(guò)安裝在電源倒上的依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 (40-1和40-2)，而幾乎不使電流通過(guò)依照等級(jí)II測(cè)試的SPD 10(10-1和10-2).關(guān)于用于電源的SPD 40 ( 40-1和40-2)的基本性能要求，SPD需 要具有足夠的持續(xù)電流中斷額定值.如果該性能要求不能由SPD單獨(dú) 滿足，則它必須結(jié)合備用斷路器(例如，困13中的保險(xiǎn)絲34-l和34-2)等滿足. 特別是，安裝在電源點(diǎn)的依照等級(jí)I測(cè)試的SPD40 (40-1 和40-2)期望也具有大的持續(xù)電流中斷賴定值，因?yàn)殡娫淳哂懈叨搪?容量.因此，下面的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是為最通用的依照等級(jí)I測(cè)試的SPD 40 (40-1和40-2)的性能而設(shè)定的，并且設(shè)計(jì)了規(guī)格(A)至(D).-耐流容量(脈沖電流)Iimp-10/350 us 25 kA 國(guó)最大供給電壓Uc-230伏-電壓保護(hù)水平Up-1500伏或以下(最低可能值)(與依照等級(jí)II測(cè)試的SPD合作所需的) -持續(xù)電流中斷賴定值Ifi=50 kA (Uc=230 50/60 Hz)(必須大于電源的短路電流) -在320VDC下，漏電流IPE-3jiA或以下(A) 用于困13中的SPD40 (40-1和40-2)的裝置的規(guī)格 例如，如果單獨(dú)使用氣體避雷器，則在搮作期間將發(fā)生到低壓的切換，這會(huì)導(dǎo)致持續(xù)電流，如果在操作期間在SPD的接線端之間不存 在超過(guò)電源電壓的電壓，則將由電源電壓來(lái)維持搮作狀態(tài).為了在搮 作期間提供該電壓，從防止持續(xù)電流的觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)合氣體避雷器來(lái) 使用產(chǎn)生高于電源電壓的峰值的電壓的元件.由于這些原因，根據(jù)本 實(shí)施例的SPD 40 (40-1或40-2 )由特殊氣體避雷器41和變阻器42的 串聯(lián)電路構(gòu)成.(B) 變阻器42 (42-1至42-5)的規(guī)格變阻器的操作電壓Vl通常被限定為毫安培(mA).用于SPD40 (40-1或40-2)的變阻器42的搮作電壓例如被設(shè)置為320伏或以上， 這考慮到了最大供給電壓Uc為230伏(AC).可以通過(guò)并聯(lián)連接操 作電壓幾乎相同的變阻器來(lái)加倍變阻器42的耐流容量.在SPD 40( 40-1 或40-2)中，并聯(lián)使用耐流容量均為5500 A (10/350 |is)的五個(gè)變阻 器42 (42-1至42-5),以滿足Iimp=25kA以及滿足尺寸約束.(C) 特殊氣體避雷器41的規(guī)格特殊氣體避雷器41應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)成使得，即使多次施加脈沖電流， 搮作電壓的下限也不會(huì)降到例如320伏以下.通常，由于在操作期間 利用 一部分活性氣體例如氫氣進(jìn)行自加熱，使得在用于電源的SPD 40 (40-1和40-2)中所使用的氣體避雷器容易地關(guān)斷，但是同時(shí)，該加 熱促進(jìn)了電極磨損，從而導(dǎo)致操作電壓波動(dòng).為了防止這一點(diǎn)，對(duì)于 SPD 40 ( 40-1和40-2)中的特殊氣體避雷器41采用惰性氣體來(lái)代替氬 氣.困20是通過(guò)將脈沖電壓施加于被構(gòu)造用作困13中的特殊氣體避 雷器41的原型而獲得的操作波形圖.在困20中，通過(guò)將波形的操作電壓62部分地設(shè)置成高于電源電 壓的足夠大的的值，并且采用具有足夠高耐流容量的變阻器42，有可 能獲得不會(huì)導(dǎo)致持續(xù)電流并且不會(huì)使不同于脈沖電流的電流通過(guò)的特 性.(D)添加電阻器43樣適用于在SPD 40 (40-1和40-2)中所用的變阻器42 (42-1至42-5) 而毫無(wú)例外.增加量例如是每變阻器大約5600皮法(pF).該數(shù)字太 大以至于不能忽視.不必說(shuō)，高電容意味著，存儲(chǔ)了大量電荷，以及 甚至在浪涌消失之后保持電壓.因此，圖13中的每個(gè)SPD 40 (40-1或40-2 )被構(gòu)造成經(jīng)由安裝在 變阻器42-l至42-5的電極之間的電阻器43來(lái)對(duì)在變阻器42-1至42-5 的電容中存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行快速放電.市電可用電壓繼續(xù)被施加于用于 電源的SPD40 (40-1或40"2) . SPD 40必須在雷電浪涌進(jìn)入時(shí)開(kāi)始操 作，并且在浪涌之后快速關(guān)斷.圖21是當(dāng)沒(méi)有電阻器43被安裝在圖13中的SPD 40 ( 40-1和40-2)上時(shí)獲得的搮作波形閨.圖21示出市電200 VAC電源電壓的波形以及通過(guò)變阻器42 (42-l至42-5)的電容所保持的電壓(即變阻器兩端的電壓)63的波形，當(dāng)沒(méi)有安裝電阻器43時(shí)，市電200 VAC電源電壓和通過(guò)變阻器 42-1至42-5的電容所保持的電壓63被施加于氣體避雷器41.因此， 當(dāng)電壓64變得髙于氣體避雷器41的搮作電壓時(shí)，氣體避雷器41重燃 孤并且保持接通，從而在最壞的情況下破壞SPD 40 ( 40-1和40^2 )本 身.圖22是示出圖21中的操作負(fù)栽測(cè)試的操作波形困.圖22示出SPD兩端的電壓波形65、浪涌施加點(diǎn)66和流過(guò)SPD 40 (40-1或40-2)的電流的電流波形67,電壓波形65是200 VAC的波 形.順便提一句，使用1000: 1的探頭，這意味著一個(gè)刻度等于200 毫伏.電流波形67實(shí)際上通過(guò)變換而獲得，也就是，由于使用1000: 1的探頭，所以以5A/1的電流間隔來(lái)對(duì)垂直軸標(biāo)刻度.因此，電流波 形67是電壓-電流變換的結(jié)果。另一方面，圖22中的延遲表示以毫秒 為單位顯示過(guò)去數(shù)據(jù)的能力.,耐流容量的增加導(dǎo)致電容增加.這同由于沒(méi)有安裝電阻器43,所以當(dāng)施加浪涌時(shí)，在SPD40 (40-1和 40-2)搮作之后，由變阻器42 (42-1至42-5)的電容所保持的電壓63 導(dǎo)致氣體避雷器41繼續(xù)重燃孤。這是因?yàn)?，變阻?2 (42-1至42-5) 的搮作電壓低，電荷繼續(xù)被存儲(chǔ)在變阻器42 (42-1至42-5)的電容中， 并且氣體避雷器41的搮作電壓下降.困23是示出當(dāng)在變阻器兩端之間安裝電阻器43時(shí)圖13中每個(gè) SPD 40 (40-1或40"2)中的變阻器42 (42-1至42-5)兩端的搮作波形 的困.圖23示出市電200 VAC電源電壓的波形和變阻器兩端的電壓68 的波形.當(dāng)在變阻器42 ( 42-1至42-5)兩端安裝電阻器43時(shí)，在變阻器42 (42-1至42-5)的電容中存儲(chǔ)的電荷在浪涌消失之后快速放電.因此， 氣體避雷器41不會(huì)重燃孤，除非它的操作電壓降到市電200 VAC電源 電壓以下.利用該結(jié)構(gòu)，SPD 40 (40-1和40-2)僅使浪涌通過(guò)，而沒(méi) 有不必要地影響市電電源電壓.圖24是示出困23中的搮作負(fù)栽測(cè)試的操作波形困.圖24示出SPD兩端的電壓波形69、浪涌施加點(diǎn)70和流過(guò)SPD40 (40-1或40-2)的電流的電流波形71.電壓波形69是200 VAC的波 形，如同困22的情況中那樣，順便提一句，使用1000: l的探頭，這 意味著一個(gè)刻度等于200毫伏.電流波形71實(shí)際上通過(guò)變換而獲得. 也就是，由于使用1000: l的探頭，所以以5A/1的電流間隔來(lái)對(duì)垂直 軸標(biāo)刻度.因此，電流波形71是電壓-電流變換的結(jié)果.另一方面，困 24中的延遲表示以毫秒為單位顯示過(guò)去數(shù)據(jù)的能力.通過(guò)采用特殊氣體避雷器41，將變阻器42 (42-1至42-5)的操作 電壓設(shè)置成高于市電200 VAC電源電壓并且低于400伏，并聯(lián)連接搮 作電壓相同的五個(gè)變阻器42-1至42-5,以及在變阻器42-1至42-5的 兩端連接合適的電阻器43，有可能提供能夠與依照等級(jí)II測(cè)試的SPD 10 (10-1和10-2)合作地?fù)呑鞫挥绊戨娫聪到y(tǒng)的依照等級(jí)I測(cè)試的 SPD 40 (40誦1和40陽(yáng)2) (實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn))根據(jù)該實(shí)施例，SPD 40 (4(M和40-2 )與相應(yīng)保險(xiǎn)絲34-1和34-2 串聯(lián)連接.此外，它們與相應(yīng)氣體避雷器41、相應(yīng)組的相互并聯(lián)連接的變阻器42-1至42-5以及相應(yīng)電阻器43串聯(lián)連接.這使得有可能可 靠地保護(hù)目標(biāo)設(shè)備33免受直接雷擊，并且防止安裝在SPD 40 (40-1 和40-2 )前面或后面的保險(xiǎn)絲34-1和34-2跳閘.這也使得有可能相比 于常規(guī)SPDIO (10-1和10"2)來(lái)延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命.此外，相對(duì)簡(jiǎn)單的電 路結(jié)構(gòu)使得有可能提供小型的、可靠的、廉價(jià)的產(chǎn)品.而且，由于JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))已經(jīng)采用了對(duì)付直接雷擊的措施以符合IEC標(biāo)準(zhǔn)， 所以SPD 40 (40-1和40-2)可以替代常規(guī)SPD 10 (10-1和10-2). (變型)本發(fā)明不限于上面的實(shí)施例，并且各種應(yīng)用和變型是可能的.這 樣的應(yīng)用和變型例如包括下面的(a)至(d).(a) 困13中的浪涌保護(hù)設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)可以被改變成另一種電 路結(jié)構(gòu).(b) 困13中的SPD40 (40-1和40-2)的結(jié)構(gòu)可以被用于不同于 困13中的裝置的浪涌保護(hù)裝置.(c) 圖13中的每個(gè)SPD 40 (40-1或40-2)的變阻器數(shù)量可以不 同于五個(gè)(42-1至42-5).(d) 可以采用其它斷路裝置(例如電路斷路器或各種斷路器)來(lái) 代替圖13中的保險(xiǎn)絲34-1和34-2.
權(quán)利要求
1. 一種用于電源的浪涌保護(hù)裝置，其保護(hù)以交流電源電壓操作的目標(biāo)設(shè)備免受施加于該目標(biāo)設(shè)備的異常電壓，該浪涌保護(hù)裝置包括施加交流電源電壓的氣體避雷器；與氣體避雷器串聯(lián)連接并且包含多個(gè)具有高耐受容量的變阻器的變阻器組，其中這些變阻器相互并聯(lián)連接，并且每個(gè)變阻器具有被設(shè)置成高于交流電源電壓的峰值的變阻器電壓；以及電阻器，其被連接在變阻器組的兩個(gè)電極之間，對(duì)在變阻器組的電容中存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的浪涌保護(hù)裝置，其中 異常電壓是由于間接雷擊和直接雷擊而產(chǎn)生的；以及 該浪涌保護(hù)裝置能夠阻斷直接雷擊，并且能夠與阻斷間接雷擊的另一個(gè)浪涌保護(hù)裝置合作地操作.
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的浪涌保護(hù)裝置，其中該氣體遊雷器使用 惰性氣體，
4. 一種浪涌保護(hù)設(shè)備，包括斷路裝置，其通過(guò)阻斷異常電壓來(lái)保護(hù)以交流電源電壓操作的目 標(biāo)設(shè)備免受施加于該目標(biāo)設(shè)備的異常電壓；以及用于電源的浪涌保護(hù)裝置，其與斷路裝置串聯(lián)連接，保護(hù)該目標(biāo) 設(shè)備免受該異常電壓，其中該浪涌保護(hù)裝置包括施加交流電源電壓的氣體避雷器；與氣體避雷器串聯(lián)連接并且包含多個(gè)具有高耐受容量的變阻器的 變阻器組，其中這些變阻器相互并聯(lián)連接，并且每個(gè)變阻器具有被設(shè) 置成高于交流電源電壓的峰值的變阻器電壓；以及電阻器，其被連接在變阻器組的兩個(gè)電極之間，對(duì)在變阻器組的 電容中存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行放電.
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的浪涌保護(hù)設(shè)備，其中 異常電壓是由于間接雷擊和直接雷擊而產(chǎn)生的；以及 該浪涌保護(hù)裝置能夠阻斷直接雷擊，并且能夠與阻斷間接雷擊的另一個(gè)浪涌保護(hù)裝置合作地採(cǎi)作.
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的浪涌保護(hù)設(shè)備，其中該氣體避雷器使用惰性氣體.
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任何一項(xiàng)所迷的浪涌保護(hù)設(shè)備，其中該
全文摘要
在用于浪涌保護(hù)設(shè)備的浪涌保護(hù)裝置40中，氣體避雷器41與變阻器組串聯(lián)連接，該變阻器組由多個(gè)變阻器42-1至42-5構(gòu)成，這些變阻器具有高耐受容量并且相互并聯(lián)連接，以及放電電阻器43被連接在變阻器組的兩個(gè)電極之間。此外，由于變阻器電壓被設(shè)置成高于AC電源電壓的峰值，所以變阻器42-1至42-5通常通過(guò)氣體避雷器41與電源電路絕緣。在變阻器42-1至42-5中存儲(chǔ)的電荷通過(guò)電阻器43被快速釋放，從而使得有可能防止氣體避雷器41重燃弧。這提供了一種小型的、可靠的、廉價(jià)的、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的浪涌保護(hù)裝置(SPD)以及采用該SPD的浪涌保護(hù)設(shè)備。
文檔編號(hào)H02H9/06GK101252279SQ200710108800
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日
發(fā)明者上野幸雄, 東修司, 五十嵐吉郎, 山田康春 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山光社