技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低壓配電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種具有短路保護(hù)功能的限壓型電涌保護(hù)器。

背景技術(shù)：

由于沖擊、工頻電壓波動及環(huán)境溫度變化等因素，對于限壓型SPD的元件(壓敏電阻)必定會產(chǎn)生劣化或短路失效，導(dǎo)致熱的、短路的或電擊的等故障對周圍的人、物或系統(tǒng)本身構(gòu)成威脅。因此，限壓型SPD必須對其進(jìn)行劣化和短路保護(hù)，即必須配置防熱崩潰(熱保護(hù))、防短路失效(短路保護(hù))的脫離器。當(dāng)限壓型SPD發(fā)生劣化或短路失效時，脫離器能將SPD從系統(tǒng)中斷開，以防止系統(tǒng)持續(xù)故障，避免火災(zāi)的發(fā)生。

在現(xiàn)有限壓型SPD故障保護(hù)技術(shù)中，對于防熱崩潰的脫離器通常采用過電流保護(hù)元件作為外部裝置。過電流保護(hù)元件一般為斷路器、熔斷器、RCD。由于這些外部裝置是以工頻特性為基礎(chǔ)而設(shè)計的，沒有相匹配的電涌技術(shù)性能指標(biāo)，在選用時，無法保證在這二方面性能實現(xiàn)特性相匹配。可能會出現(xiàn)外置式短路保護(hù)裝置無法承受與限壓型SPD相匹配的電涌沖擊；對于過電流保護(hù)元件和SPD組合后的整體殘壓Up值無法明確等現(xiàn)象，這些問題將會降低限壓型SPD使用中的安全性和保護(hù)效果。

申請?zhí)枮镃N200810039516.1，題為“具有后備保護(hù)的電涌保護(hù)器”的專利申請揭示了一種具有后備保護(hù)的電涌保護(hù)器，集成了短路保護(hù)裝置與電涌保護(hù)器一體化設(shè)計概念，以及克服了現(xiàn)有限壓型SPD使用外部短路保護(hù)裝置為后備保護(hù)所帶來的殘壓高的問題。

但是該申請專利還是有很大的缺陷，例如：1、通流容量??；2、短路分?jǐn)嗄芰Φ停?、沒有短路電流小倍數(shù)過載的保護(hù)，保護(hù)區(qū)間?。?、短路保護(hù)裝置保護(hù)可靠性不高；5、沒有考慮在大容量電涌沖擊所帶來的系統(tǒng)故障引起的暫時過電壓的保護(hù)問題；6、產(chǎn)品整體體積大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提出一種具有短路保護(hù)功能的限壓型電涌保護(hù)器。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，揭示了一種具有短路電流保護(hù)功能的一體化電涌保護(hù)器，包括電涌保護(hù)模塊和短路電流保護(hù)模塊。電涌保護(hù)模塊泄放并抑制電涌電流和電壓，電涌保護(hù)模塊為插拔式模塊。短路電流保護(hù)模塊集成短路保護(hù)功能與插拔基座一體化設(shè)計，短路電流保護(hù)模塊為可恢復(fù)式，為電涌保護(hù)模塊提供短路保護(hù)與插拔安裝。

在一個實施例中，短路電流保護(hù)模塊包括：底座和蓋、動觸頭和靜觸頭、雷敏開關(guān)、電磁機(jī)構(gòu)、彈性接線片、隔板、第一接線端子、第二接線端子、第一彈性插腳和第二彈性插腳。蓋蓋在底座上形成短路電流保護(hù)模塊的外殼。靜觸頭包括靜觸頭支架。雷敏開關(guān)連接靜觸頭和彈性接線片。電磁機(jī)構(gòu)包括鐵軛和線圈。彈性接線片具有彈性引腳、上端彎曲伸出部分和下端延伸部分。隔板安裝在底座上，隔板與底座形成自熄形滅弧室。第一接線端子連接外部相線，第二接線端子連接外部相線或地線。第一彈性插腳和第二彈性插腳插接電涌保護(hù)模塊，第一彈性插腳連接第一接線端子，第二彈性插腳連接第二接線端子。

在一個實施例中，為保證流過動觸頭支架和靜觸頭支架的電流是相同方向的，靜觸頭支架是U形回轉(zhuǎn)支架。

在一個實施例中，為保證高限流能力的要求，采用阻抗大于200mΩ的高阻值線圈進(jìn)行限流。雷敏開關(guān)與此高阻值線圈并聯(lián)，雷敏開關(guān)的第一端連接到靜觸頭支架。

在一個實施例中，雷敏開關(guān)的第二端與彈性接線片的彈性引腳相互連接，彈性接線片提供彈性壓力將雷敏開關(guān)壓緊。靜觸頭支架的上端伸出部分與線圈的第一端焊接于鐵軛的伸出部分。彈性接線片的上端彎曲伸出部分與線圈的第二端相互焊接連接，彈性接線片的下端延伸部分通過接線片與第一插腳片相互連接。

在一個實施例中，隔板上設(shè)有梯形狀的柵片。

在一個實施例中，動觸頭為銀鎢合金材料、靜觸頭為銀碳化鎢合金材料。

在一個實施例中，雷敏開關(guān)為陶瓷氣體放電管，標(biāo)稱直流擊穿電壓大于250V。

在一個實施例中，短路電流保護(hù)模塊還包括手柄、操作機(jī)構(gòu)、卡板和選擇性安裝的遠(yuǎn)程報警裝置。

在一個實施例中，電涌保護(hù)模塊具有第一插片和第二插片，第一插片和第二插片與第一彈性插腳和第二彈性插腳插接。

在一個實施例中，產(chǎn)品整體寬度為27mm或36mm，電涌保護(hù)模塊的寬度為9mm或18mm；電涌保護(hù)模塊在兩側(cè)設(shè)有不同高度的凸棱，短路電流保護(hù)模塊的對應(yīng)面上設(shè)有相互對應(yīng)高度的凹槽，防止誤插拔。

本發(fā)明的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器具有如下的優(yōu)勢：

1)解決了雷電沖擊電流和工頻短路電流之間的配合，同時對整體回路進(jìn)行高限流能力的要求，優(yōu)選采用正溫度系數(shù)的大電阻，如阻抗大于200mΩ的高阻值線圈。限流能力強(qiáng)，也就是說短路電流的保護(hù)能力高，短路分?jǐn)嗄芰茫?/p>

2)對小倍數(shù)過載電流進(jìn)行保護(hù)，低短路電流的保護(hù)最小達(dá)10A，擴(kuò)大了短路保護(hù)范圍，可適用于任何接地系統(tǒng)；

3)首次提出可恢復(fù)式的TOV耐受模式，消除了傳統(tǒng)TOV故障和耐受模式下的噴火，杜絕了火災(zāi)隱患，安全可靠性非常高；

4)改變利用電動斥力使觸頭提前斥開的原理，在大容量雷電沖擊電流沖擊時不會發(fā)生誤動作情況，能夠提高觸頭的使用壽命；

5)殘壓Up可控，工頻電流和浪涌電流雙通道快速轉(zhuǎn)換靈敏性和可靠性高。頻敏電流轉(zhuǎn)化開關(guān)不僅考慮了系統(tǒng)過電壓，也兼顧了操作過電壓，防止了雷敏開關(guān)的誤動作，確保了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和高短路分?jǐn)嗄芰Γ?/p>

6)采用耐燒蝕的觸頭材料配對，耐燒蝕性和抗電磨損能力高，大容量雷電流沖擊下觸頭壓力的變化范圍?。?/p>

7)雷敏開關(guān)采用彈性件接觸的連接方式，保證雷敏開關(guān)裝配時的完好性，便于裝配；

8)觸頭間同向電流相吸與正溫度系數(shù)的大電阻限流的配合降低了滅弧要求，增大了放氣通道加速氣體快速排除，僅利用氣吹滅弧，產(chǎn)品體積更加小型化。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)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(biāo)記始終表示相同的特征，其中：

圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器中的電涌保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)圖。

圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器中的電涌保護(hù)模塊和基座插接的結(jié)構(gòu)圖。

圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器中的短路電流保護(hù)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器中的短路電流保護(hù)模塊的隔板的結(jié)構(gòu)圖。

圖6揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器中的短路電流保護(hù)模塊的自熄形滅弧室的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本發(fā)明旨在提出一種具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器，包括電涌保護(hù)模塊和短路電流保護(hù)模塊。電涌保護(hù)模塊泄放并抑制電涌電流和電壓，電涌保護(hù)模塊為插拔式模塊。短路電流保護(hù)模塊集成在基座中，短路電流保護(hù)模塊為電涌保護(hù)模塊提供短路保護(hù)與插拔安裝。

短路電流保護(hù)模塊包括：底座和蓋、動觸頭和靜觸頭、雷敏開關(guān)、電磁機(jī)構(gòu)、彈性接線片、隔板、第一接線端子、第二接線端子、第一彈性插腳和第二彈性插腳。蓋蓋在底座上形成基座的外殼。靜觸頭包括靜觸頭支架，靜觸頭支架是U形回轉(zhuǎn)支架。電磁機(jī)構(gòu)包括鐵軛和線圈，線圈連接到阻抗大于200mΩ的高阻值電阻，具有很強(qiáng)的限流能力。雷敏開關(guān)連接靜觸頭和彈性接線片。雷敏開關(guān)與線圈并聯(lián)，雷敏開關(guān)的第一端連接到靜觸頭支架。雷敏開關(guān)的第二端與彈性接線片的彈性引腳相互連接，彈性接線片提供彈性壓力將雷敏開關(guān)壓緊。靜觸頭支架的上端伸出部分與線圈的第一端焊接于鐵軛的伸出部分。彈性接線片的上端彎曲伸出部分與線圈的第二端相互焊接連接，彈性接線片的下端延伸部分通過接線片與第一插腳片相互連接。彈性接線片具有彈性引腳、上端彎曲伸出部分和下端延伸部分。隔板安裝在底座上，隔板上設(shè)有梯形狀的柵片，隔板與底座形成自熄形滅弧室。第一接線端子連接外部相線，第二接線端子連接外部相線或地線。第一彈性插腳和第二彈性插腳插接電涌保護(hù)模塊，第一彈性插腳連接第一接線端子，第二彈性插腳連接第二接線端子。

動觸頭為銀鎢合金材料、靜觸頭為銀碳化鎢合金材料。雷敏開關(guān)為陶瓷氣體放電管，標(biāo)稱直流擊穿電壓大于250V。短路電流保護(hù)模塊還包括手柄、操作機(jī)構(gòu)、卡板和選擇性安裝的遠(yuǎn)程報警裝置。

電涌保護(hù)模塊具有第一插片和第二插片，第一插片和第二插片與第一彈性插腳和第二彈性插腳插接。產(chǎn)品整體寬度為27mm或36mm，電涌保護(hù)模塊的寬度為9mm或18mm；電涌保護(hù)模塊在兩側(cè)設(shè)有凸棱，短路電流保護(hù)模塊的對應(yīng)面上設(shè)有對應(yīng)的凹槽。

本發(fā)明的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器具有如下的幾個特點：

1)采用正溫度系數(shù)的大電阻增加限流的手段進(jìn)行短路電流保護(hù)，選用阻抗大于200mΩ的高阻抗電磁線圈，產(chǎn)品短路分?jǐn)嗄芰Ω撸瑫r有利于電磁機(jī)構(gòu)在低故障電流下的動作，并且最小瞬時脫扣電流值小，產(chǎn)品短路保護(hù)范圍大，可適用于任何接地系統(tǒng)；

2)可恢復(fù)式的TOV耐受模式，沒有火星以及噴火現(xiàn)象；

3)運用動靜觸頭相近支架電流同向從而減小電動斥力的原理，設(shè)計采用靜觸頭支架，為U型回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)，使得動觸頭與安裝靜觸頭的U型回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)支架的一側(cè)在電動力的作用下，具有相互吸引的作用力，在雷電沖擊電流沖擊時，延遲了動觸頭斥開的反應(yīng)時間，同時動觸頭在吸引了的作用下，斥開時受到的沖擊力減小，因此不會導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)跳扣因沖擊而產(chǎn)生誤動作，結(jié)合高阻抗的限流以及觸頭僅通過電磁機(jī)構(gòu)作用斥開的設(shè)計，操作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性非常好；

4)頻敏電流轉(zhuǎn)化開關(guān)中的雷敏開關(guān)在電的連接上是并聯(lián)在電磁線圈之前，也就是說雷電沖擊電流經(jīng)過時，是先經(jīng)過雷敏開關(guān)泄放，然后泄放以后的電流再流過電磁線圈，降低了電磁線圈所承載的電涌能量，提高了短路電流保護(hù)模塊的電涌承受能力；

5)通過裝配在產(chǎn)品內(nèi)部形成了自熄形的滅弧室，取代原有的耦合式滅弧室，產(chǎn)品體積更加小型化。所謂的自熄形滅弧室，是在產(chǎn)品零件上設(shè)計帶有梯形狀的柵片，通過產(chǎn)品裝配，在動靜觸頭開合處形成一個半密封式的滅弧室，而動靜觸頭完全被包圍在這個半密封式的滅弧室當(dāng)中。因為大電阻的限流，當(dāng)動觸頭斥開時，使得產(chǎn)品在故障大電流情況下產(chǎn)生的電弧電流不大，第一時間通過氣吹進(jìn)行滅??；

6)動觸頭為銀鎢合金材料、靜觸頭為銀碳化鎢合金材料；

7)雷敏開關(guān)的標(biāo)稱直流擊穿電壓大于250V；

8)電涌保護(hù)模塊具有防誤插拔功能。

圖1～圖6揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器的結(jié)構(gòu)圖。如圖1～圖6所示：該具有短路保護(hù)功能的電涌保護(hù)器100旨在解決現(xiàn)有電涌保護(hù)器應(yīng)用時使用外部過電流保護(hù)裝置為后備保護(hù)所帶來的問題。該具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器100括短路電流保護(hù)模塊101和電涌保護(hù)模塊102，述的短路電流保護(hù)模塊101用于保護(hù)電涌保護(hù)模塊102，電涌保護(hù)模塊102是用于電涌電流和電壓的泄放和抑制，短路電流保護(hù)模塊101與安裝電涌保護(hù)模塊102的基座是一體化的，電涌保護(hù)模塊102是可插拔式的。

短路電流保護(hù)模塊101包括底座103、蓋105、動觸頭106、靜觸頭107、雷敏開關(guān)108、電磁機(jī)構(gòu)109、手柄110、操作機(jī)構(gòu)111、彈性接線片112、隔板113、卡板114、第一接線端子115、第二接線端子116、第一彈性插腳117和第二彈性插腳118以及可以選擇性安裝的遠(yuǎn)程報警裝置104。

蓋105蓋在底座103上形成基座，即電涌保護(hù)模塊102的外殼。靜觸頭107包括靜觸頭支架107a，靜觸頭支架107a是采用U形回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)的U形回轉(zhuǎn)支架，以確保流過靜觸頭107與動觸頭106的電流的流向保持一致，這樣使得動觸頭106與安裝靜觸頭的U型回轉(zhuǎn)支架的靠近動觸頭的一側(cè)在電動力的作用下，具有相互吸引的作用力，保證在大電流容量的沖擊下，延遲了動觸頭斥開的反應(yīng)時間，而且動觸頭在斥開時的沖擊力小，不會導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)111跳扣的誤動作。

電磁機(jī)構(gòu)109包括鐵軛109a和線圈109b，線圈109b包括高阻值電阻，高阻值電阻對線圈109b進(jìn)行限流，高阻值電阻的阻抗大于300mΩ。線圈109b的匝數(shù)大于100匝，這樣有利于電磁機(jī)構(gòu)在低故障電流下的動作，同時保證短路電流保護(hù)模塊具有高分?jǐn)嗄芰Α?/p>

雷敏開關(guān)108與電磁機(jī)構(gòu)109的線圈109b在電的連接上是并聯(lián)的關(guān)系，進(jìn)一步，雷敏開關(guān)108的第一端與靜觸頭107的U型回轉(zhuǎn)型的靜觸頭支架107a相互連接，雷敏開關(guān)108的第二端與彈性接線片112的彈性引腳相互連接，由彈性接線片112提供彈性壓力將雷敏開關(guān)108壓緊。彈性接線片112具有彈性引腳、上端彎曲伸出部分和下端延伸部分。安裝靜觸頭107的U型回轉(zhuǎn)型的靜觸頭支架107a的上端伸出部分與線圈109b的第一端一起焊接于鐵軛109a的伸出部分。彈性接線片112的上端彎曲伸出部分與線圈109b的第二端相互焊接連接。彈性接線片112的下端延伸部分通過接線片119與第一插腳片117相互連接。這樣的連接型式，保證了在電上雷敏開關(guān)并聯(lián)在電磁機(jī)構(gòu)線圈的前面，更具體的說，在浪涌電流侵入時，當(dāng)電涌的能量通過靜觸頭支架時，首先是通過雷敏開關(guān)泄放的，然后泄放后的電流才通過電磁線圈，這樣大大降低了大電阻線圈所承載的電涌能量，提高了短路電流保護(hù)模塊的電涌承受能力。

底座103與隔板113的裝配在產(chǎn)品內(nèi)部形成了一個自熄形的滅弧室120。具體的說，在隔板113上設(shè)有梯形狀的柵片，通過底座103與隔板113兩者的緊密裝配，在動靜觸頭開合處形成一個半密封式的滅弧室120，將動靜觸頭完全被包圍在這個滅弧室當(dāng)中。當(dāng)動觸頭斥開產(chǎn)生電弧時，電弧在電動力作用下沿著U型回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的支架的一側(cè)向下運動，第一時間電弧直接被梯形柵片切割，達(dá)到熄滅電弧的效果。

短路電流保護(hù)模塊101是集成在安裝電涌保護(hù)模塊102的基座中，用于連接外部接線的第一和第二接線端子均位于短路電流保護(hù)模塊內(nèi)，位于短路電流保護(hù)模塊內(nèi)的第一接線端子115是用于與外部相線連接，而第二接線端子116是用于與外部相線或地線相連。短路電流保護(hù)模塊內(nèi)的第一接線端子115是通過內(nèi)部的一系列電的連接與安裝電涌保護(hù)模塊的第一插腳117相連，而第二接線端子116與安裝電涌保護(hù)模塊的第二插腳118相互連接，保證短路電流保護(hù)模塊對所述的電涌保護(hù)模塊提供后備保護(hù)。

電涌保護(hù)模塊102是設(shè)計為可插拔式結(jié)構(gòu)，更換簡單，快捷。電涌保護(hù)模塊102是通過其第一插片122和第二插片123插入短路電流保護(hù)模塊內(nèi)的對應(yīng)的第一插腳117和第二插腳118內(nèi)而實現(xiàn)相互連接的。電涌保護(hù)模塊在其兩側(cè)設(shè)有不同高度凸棱121，而在短路電流保護(hù)模塊安裝對應(yīng)面上設(shè)有對應(yīng)不同高度的凹槽，確保電涌保護(hù)模塊安裝可靠，不會進(jìn)行誤插拔操作。

電涌保護(hù)模塊102設(shè)計為寬度為9mm或18mm，符合國際設(shè)計慣例，模塊安裝兼容性更強(qiáng)。

動觸頭106為銀鎢合金材料、靜觸頭107b為銀碳化鎢合金材料，能夠非常有利的減緩電涌能量對動、靜觸頭的熔蝕，確保在經(jīng)過多次大電流容量沖擊后，短路電流保護(hù)模塊仍然有效，大大提高了使用壽命。

雷敏開關(guān)108為開關(guān)元件，優(yōu)選采用充氣式放電管，如陶瓷氣體放電管，標(biāo)稱直流擊穿電壓大于250V。

本發(fā)明的具有短路電流保護(hù)功能的電涌保護(hù)器具有如下的優(yōu)勢：

1)解決了雷電沖擊電流和工頻短路電流之間的配合，同時對整體回路進(jìn)行高限流能力的要求，優(yōu)選采用正溫度系數(shù)的大電阻，如阻抗大于200mΩ的高阻值線圈。限流能力強(qiáng)，也就是說短路電流的保護(hù)能力高，短路分?jǐn)嗄芰茫?/p>

2)對小倍數(shù)過載電流進(jìn)行保護(hù)，低短路電流的保護(hù)最小達(dá)10A，擴(kuò)大了短路保護(hù)范圍，可適用于任何接地系統(tǒng)；

3)首次提出可恢復(fù)式的TOV耐受模式，消除了傳統(tǒng)TOV故障和耐受模式下的噴火，杜絕了火災(zāi)隱患，安全可靠性非常高；

4)改變利用電動斥力使觸頭提前斥開的原理，在大容量雷電沖擊電流沖擊時不會發(fā)生誤動作情況，能夠提高觸頭的使用壽命；

5)殘壓Up可控，工頻電流和浪涌電流雙通道快速轉(zhuǎn)換靈敏性和可靠性高。頻敏電流轉(zhuǎn)化開關(guān)不僅考慮了系統(tǒng)過電壓，也兼顧了操作過電壓，防止了雷敏開關(guān)的誤動作，確保了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和高短路分?jǐn)嗄芰Γ?/p>

6)采用耐燒蝕的觸頭材料配對，耐燒蝕性和抗電磨損能力高，大容量雷電流沖擊下觸頭壓力的變化范圍??；

7)雷敏開關(guān)采用彈性件接觸的連接方式，保證雷敏開關(guān)裝配時的完好性，便于裝配；

8)觸頭間同向電流相吸與正溫度系數(shù)的大電阻限流的配合降低了滅弧要求，增大了放氣通道加速氣體快速排除，僅利用氣吹滅弧，產(chǎn)品體積更加小型化。

上述實施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可對上述實施例做出種種修改或變化而不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。