[发明专利]免接地三相电源系统直接雷击保护器

说明书

技术领域

本发明涉及一种免接防雷接地线，在三相电源系统使用的，可对电源系统直接雷击起可靠保护的三相电源保护器，可广泛应用于三相电源系统供电的电子电气设备的直接雷击的保护。

背景技术

标准的电源系统防雷保护措施如图1所示：电源进口加装SPD，SPD接地端口通过接地汇流排和被保护设备实行等电位连接后，用良好的防雷接地系统（接地引下线和接地体）和大地相连。

公认的保护机理：从电网系统引入的雷电作用势能W通过SPD和防雷接地线泄放到大地，接地电阻越小，泄放到大地的雷电能量越多，泄放时间越快，保护效果越好。

其实这是基本物理学的认识错误，如图2是系统防雷接地线的一般连接图，其等效作用示意图如图3，从这二个基本图中我们可以看出，电源进口的雷电作用势能W通过SPD、防雷接地线和大地组成泄放消耗途经，全部的雷电作用势能W消耗在大地零电势点的前面，而不是泄放到零电势点的后面。

闭合回路非静电场的零电位参考点和静电场的零电势参考点是二个不同的物理概念，电位为零的参考点，其电势不为零。

防雷接地线的接地阻抗为这个雷电势能消耗途径的一部分，接地阻抗越小，表示的是在接地系统中消耗的雷电作用势能越小，相应的加重了保护系统的雷电作用能量的消耗，也即加重了系统的雷击负担。接地阻抗越大，表示的是在接地系统中消耗的雷电作用势能越大，相应的减少了保护系统的雷电作用能量的消耗，也即减轻了系统的雷击负担，在合适的技术措施保证下，接地电阻是越大越好。

假定我们所做的接地系统为理想的零阻抗，说明的是在接地系统中消耗的雷电能量为零，并不是说雷电能量全部泄放到接地线后的大地，此时我们所做的这个理想的零阻抗的接地系统对防雷的作用等于零，良好接地并不是防雷保护技术的必要条件。

一个电源防雷器（SPD）的技术可靠性有雷电位和雷电压这二个方面的要求：

雷电位过高，会造成系统设备内部线路和机壳（地）的打火、放电的故障；

雷电压过高，会造成系统设备元器件的损坏故障。

现有三相四线制电源系统国家标准规定的电源防雷保护器，有二种基本的连接方式：

（1）如图4所示的T-T系统：

雷电位U_a、U_b、U_c为：P(A、B、C)-N间的氧化锌元件残压+N-PE的氧化锌元件残压；

雷电压为U_AN、U_BN、U_CN：P(A、B、C)-N间的氧化锌元件残压。

这种方式在选择合适的氧化锌元件参数的前提下，有可靠的雷电压的保护，没有可靠的雷电位的保护（在一些系统应用中，在N-PE间选择开关型器件，而这些开关型器件对过压的反应时间只有毫微秒，远大于限压型要求的纳秒）。

（2）如图5所示的T-N系统：

雷电位U_a、U_b、U_c为：P(A、B、C)、N-PE间的氧化锌元件残压；

雷电压为U_AN、U_BN、U_CN：P(A、B、C)、N-PE间的雷电位之差，当接地不好或遇不平衡雷击（电网侧击），就有可能发生地电位反击的事故。

这种T-N方式在选择合适的氧化锌元件参数的前提下，有可靠的雷电位的保护，没有可靠的雷电压的保护。

一个独立的T-T和T-N系统，只能做为一个防雷设备的组成部件，其中T-T系统应作为雷电压的保护部件，T-N系统应作为雷电位的保护部件，而不能作为一个独立的防雷设备使用。

事实上，在很多的场合，独立的T-T和T-N系统被直接作为防雷设备使用，这种使用方法都是没有理解雷电位和雷电压的保护要求而采取的保护不全面的方法，在实际使用中经常出现防雷器不起保护作用的情况，对于这种保护失效，我们通常的解决方法是采用降低氧化锌元件的残压，即采用直流工作参数低的氧化锌元件，但这种方法氧化锌元件本身很容易发生老化损坏，在此情形下，如果设备的热脱离装置不好，严重的会发生火灾事故，为此又在氧化锌元件前串接空开，其典型保护方法有以下二种基本的连接方法：

（1）如图6所示的T-T系统+空开

雷电位为：P(A、B、C)-N间的氧化锌元件残压+N-PE的氧化锌元件残压+空开残压；

雷电压为：P(A、B、C)、N-PE间的雷电位差+空开残压。