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[电源] 配电箱防雷模块拆解及分身改造

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发表于 2020-4-20 15:18:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 阿甲 于 2020-4-20 15:18 编辑

第一部分:原理综述
        防雷保护模块简介
        防雷模块是用来泄放雷电流的,通常用于电力系统的用电设备的安全防护。
       众所周知,雷雨天气中的雷电是非常危险的,雷电会对我们的生产和生活造成很大的影响,那我们怎么能将这个“危险”化险为夷呢?在电源配置中,我们要用到一种保护装置,这位保护装置叫“防雷模块”。当遭遇雷击时,防雷模块会将瞬间大电流引入大地释放掉,以保证用电设备的安全。
       在电路保护解决方案中,雷击浪涌防护是电子工程师尤为关注的一个防护重点,浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压,浪涌保护器,也叫防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害,本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。
       最原始的浪涌防雷保护器羊角形间隙,出现于19世纪末期,用于架空输电线路,防止雷击损坏设备绝缘而造成停电,故称“浪涌保护器”,20世纪20年代,出现了铝浪涌保护器,氧化膜浪涌保护器和丸式浪涌保护器,30年代出现了管式浪涌保护器,50年代出现了碳化硅防雷器,70年代又出现了金属氧化物浪涌保护器,现代高压浪涌保护器,不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压,也用于限制因系统操作产生的过电压。

        防雷模块并接于用电线路,通常位于总开后面,单独用一个开关连接。
1防雷模块接线图.jpg


一、浪涌防雷保护器工作基本原理及构造:
浪涌保护器中的元件(压敏电阻MOV,硅雪崩二极管SAD、空气导管、大放电电容)是采用损耗自身的方式对冲击电流进行消解(发热,融化),从而使导入地下的冲击电流在安全范围之内,不会形成二次反击。抑制元件的自身寿命会因为反复承受电流冲击而缩短。
SPD并联于线路(L/N)与大地之间,在正常工作电压情况下,MOV处于高阻状态,相当于线路对地开路,不影响线路正常工作,故障显示窗口呈绿色,当线路由于雷电或开关操作出现瞬时脉冲过电压时,防雷模块在纳秒级时间内迅速导通,将过电压短路到大地泄放,当该脉冲过电压消失后,防雷模块又自动恢复高阻状态,不影响用户供电。
    当防雷模块长期工作在超负荷工作状态,其性能劣化而发热到一定温度,模块中的热感断路器(K1)会自动断开避雷模块回路,保护电源电路工作不受影响,防止火灾发生,当线路感应过大雷电流时,过流断路器(K2)迅速断开,防止SPD爆炸。K1或K2动作后,SPD内脱扣装置动作,使故障显示窗口显示红色,提醒用户更换SPD模块,同时,脱扣装置带动遥信告警开关(SK)动作,输出故障告警信号。
2防雷模块结构.jpg
二、主要参数:
(1)标称电压Un:被保护系统的额定电压相符,在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型,它标出交流或直流电压的有效值。
(2)额定电压Uc:能长久施加在保护器的指定端,而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。
(3)额定放电电流Isn:给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时,保护器所耐受的最大冲击电流峰值。
(4)最大放电电流Imax:给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时,保护器所耐受的最大冲击电流峰值。
(5)电压保护级别Up:保护器在下列测试中的最大值:1KV/μs斜率的跳火电压;额定放电电流的残压。

三、基本类型
(1)开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
(2)限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
(3)分流型或扼流型
分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
(4)用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
(以上内容摘自网络,有删改)


第二部分:拆解
       下面开始请出本文主角,话说这段时间雨季来临,身处31楼,晚上雷声震耳欲聋,很多网友肯定也是准备了不少电池、电筒,等着大显身手,俺原来强电箱内配置了过压欠压保护器,这玩意是在过压275V,欠压170V时响应,电子式的,几年没有动一次,应该现在的供电质量不错。说回刚才的防雷,现在很多人都觉得原来机械漏电保护比后期的电子式漏电保护可靠性高?现在这个过压的玩意除了电子式外,还没有防雷击功能,增加一个放雷击高压保护作为一级保护,原来这个作为二级保护应该是合适的。
3过压欠压保护器.jpg

       于是在垃圾堆寻宝,找到这个玩意,真是捡的,施工方撤场后仓库里面捡的,原来家里装修时就想用上,但是这个个头太大,三相四位的,强电箱位置不够就没有安装。这次想拆出来拆出来看看能不能利用。
4防雷模块RPM-40.jpg

        这个防雷保护模块型号为RPM-40,温州某电器公司生产,该防雷保护器是用于三相电源,加上零线共四个防雷模块,采用导轨安装,四个小模块插接方式安装于底座,带报警状态输出端子。

        拆解,标准件就是好,这玩意是导轨安装的,底座后面就是导轨卡座,前面四个小模块采取拔插方式安装,方便更换失效模块。
    5底座导轨位置.jpg

        小模块有3个与底座连接点,2个主端子连接簧片,这个就是连接电源端及接地端的端子,看起来触点不大,不知道怎么通过瞬间几千安尖峰浪涌电流?触点镀银?
        另外一个绿色的塑料触点,是用于小模块保险熔断后,底座上微动开关在触头作用下闭合,通知控制中心的。
      6拔插安装模块.jpg

    7模块拆除后.jpg

       就是这里要解释下,平时绿色拨片被保险阻挡,弹簧上方指示牌处于绿色状态,左下角触头保持,底座上微动开关保持常开状态。当小模块内因长时间过压过流温度升高或者长时间接通导致外露这个保险熔断产生缺口,绿色拨片在弹簧作用下向下移动,右上角绿色指示拨片向下移动,露出被遮盖的红色标记警示,左下角触头向上移动,联动底座上微动开关闭合,向控制中心报警。
      8拨片开关构造.jpg

    9模拟熔断状态.jpg

       小模块的核心部分,就是前面介绍的压敏电阻MOV,硅雪崩二极管SAD、空气导管、大放电电容等原件,使用环氧树脂封装,这也是安全元件的通常做法,可靠性优先,这里因为还要使用,就不拆了,就把他当成一个稳压管理解就差不多了。
      10模块内部封装.jpg

        来看底座,拆除底座后面4个螺丝,底座的庐山真面目露出来,一块小小的线路板,4个绿色触头控制4个并联常开微动开关,如果某个小模块保险熔断,在触头的作用下开关闭合,通过外接端子通知系统主机或控制中心。电源ABCN4条线接入左侧接线端子,地线接入右侧地线端子,4个小模块通过簧片插在底座上小孔里连接,看端子弹性、用料应该不错。
      11底座内部.jpg

      4个并联的常开微动
      13 4个并联的常开微动.jpg

      就是个简单的常开常闭信号输出,不是高大尚的接口
      12就是个简单的常开常闭信号输出.jpg

第三部分:改造
       拆解基本上告一段落,现在说改造思路,通过拆解知道,四个小模块是完全一样的,火线零线完全通用。原来因为太大占用4个单极空开位置,安装不下,现在想将它拆封,一分为二用于单相家用,两个小模块一个接火线,一个接零线。当然住别墅洋房有三相供电的还是直接用这种吧。从拆解来看,是完全可行的,因为联动信号输出可以不用,其他的简单一分为二就行,麻烦的就是接地端子那里接线端子要改造。
      14底座分离.jpg

      15底座分离.jpg

        地线端接线端子,连接片改造,这里其实压接最可靠,或者用电池端子焊接机焊接也行,俺没有条件,就烙铁焊接了,第一次焊接后,钳子将形状加工好,能够配合接线座子可靠连接后,再次加焊固定。
       16连接片改造.jpg

       17地线连接端子改造.jpg

       增加的接线端子,废空开拆的,用于连接地线,找个合适位置在底座开孔,适当加工焊接的铜线,使其灵活可靠,能够贴合。
       在底座合适位置开孔,用螺丝刀能够固定内部接线端子螺丝,用5MM钻头足够。
       18增加螺丝孔.jpg

       合体,完成,其实锯开的那一面最好找个薄的PVC或者阻燃材料封闭。
       安装位置减少,又可以跟其他空开兄弟们一起玩耍了。

       19完成合体.jpg

      那天抽时间安装进强电箱,使其发挥应有功能。挤挤更健康.
       20挤挤更健康.jpg

       谢谢观赏。

发表于 2020-4-20 16:15:01 | 显示全部楼层
动手能力强,但不建议其他人模仿,毕竟弄得不好有可能不能正常工作,失去效用
我自己在深水宝买了两个,嗯。。。差不多一年了吧,还没安装,懒得要命:titter:

点评

非常赞同!除非是自己能够掌控,并且有动手能力才行  详情 回复 发表于 2020-4-20 18:41
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 楼主| 发表于 2020-4-20 18:41:33 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
abit 发表于 2020-4-20 16:15
动手能力强,但不建议其他人模仿,毕竟弄得不好有可能不能正常工作,失去效用
我自己在深水宝买了两个,嗯 ...

非常赞同!除非是自己能够掌控,并且有动手能力才行
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发表于 2022-8-12 17:12:20 | 显示全部楼层
阿甲 发表于 2020-4-20 18:41
非常赞同!除非是自己能够掌控,并且有动手能力才行

其实有2P的模块底座购买
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发表于 2022-8-15 14:53:19 | 显示全部楼层
个人感觉这种不太靠谱,不过城市居民楼比较少过电压,装上也聊胜于无吧
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