一种同时序多脉冲防雷箱

摘要

一种同时序多脉冲防雷箱，依次包括相互连接的防雷模组、采样电路、检测电路及显示面板，采样电路包括EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路。当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲冲击时，在低压供电线路上产生雷电过电压信号，并施加到防雷模组上，防雷模组将产生的雷电过电压信号一路输送给EMC强电磁抑制电路，另一路接PE端，将雷电导入大地；EMC强电磁抑制电路对产生的雷电过电压信号的上升陡度及幅度限制，并将处理后的信号输送给信号采集电路；信号采集电路对信号进行采集，并将采集的信号输送给强电磁隔离抑制电路；强电磁隔离抑制电路对信号进行隔离，并将处理后的信号输送给检测电路并将处理后的信号准确输送给显示电路面板，完成人机信息交换。

权利要求

1.一种同时序多脉冲防雷箱，防雷箱的输入端连接低压供电线路，所述的低压供电线路为三相四线电路，包括火线L1、L2、L3及零线N，其特征在于：所述防雷箱依次包括相互连接的SPD防雷模组、采样电路、检测电路及显示电路，所述的采样电路包括EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路，且采样电路由与低压供电线路连接的抗干扰电源供电；

当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲冲击时，在低压供电线路上产生雷电过电压信号，并施加到SPD防雷模组上，SPD防雷模组将产生的雷电过电压信号一路输送给EMC强电磁抑制电路，另一路接PE端，将雷电导入大地；

EMC强电磁抑制电路通过光耦合器对产生的雷电过电压信号的上升陡度及幅度限制，并将信号输送给信号采集电路；

信号采集电路通过采样电阻对信号进行采集，并将采集的信号输送给强电磁隔离抑制电路；

强电磁隔离抑制电路通过光耦合器对信号进行隔离，并将处理后的信号输送给检测电路并将处理后的信号输送给显示电路，完成人机信息交换；

所述的SPD防雷模组由4组防雷模块组成，分为3组火线防雷模块与1组零线防雷模块，火线防雷模块分别对应连接火线L1、L2、L3的输出端；

所述火线防雷模块由互相并联的多路防雷电路组成，且防雷电路并联后一路连接采样电路的输入端，另一路连接PE端；所述的火线防雷模块的防雷电路依次由一安全分断器、一熔断电阻器和一电阻串联组成，所述的熔断电阻器由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成；

所述零线防雷模块由互相并联防雷电路组成，且防雷电路的输出端一路连接采样电路的输入端，另一路连接PE端，所述的零线防雷模块的防雷电路依次由一安全分断器、一熔断电阻器和一电阻串联组成，所述的熔断电阻器由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成；

所述的熔断电阻器设有接口1-5五个接口，接口1位于熔断丝的输入端，接口2位于熔断丝的输出端与可变电阻器的输入端之间，接口3位于可变电阻器的输出端，接口4、5位于可变电阻器的中部。

2.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的火线防雷模块的熔断电阻器的接口2连接PE端，火线防雷模块的熔断电阻器的接口3的输出端串联一电阻后连接采样电路输入端。

3.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的零线防雷模块的熔断电阻器的接口3连接PE端，零线防雷模块的并联防雷电路有3路，第一、二路防雷电路之间的熔断电阻器的接口4相互连接，第二、三路防雷电路的熔断电阻器的接口5相互连接，第三路防雷电路的熔断电阻器的接口4连接采样电路输入端。

4.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的采样电路分为火线采样电路及零线采样电路，火线采样电路由相互串联的EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成，零线采样电路由相互串联的信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成。

5.根据权利要求4所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的火线采样电路的EMC强电磁抑制电路包括瞬变电压抑制二极管、光耦合器及外围电路，外围电路由电阻及稳压二极管组成，所述的EMC强电磁抑制电路一路连接火线采样电路的信号采集电路的输入端，另一路连接检测电路的输入端。

6.根据权利要求5所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的火线采样电路的信号采集电路由多路并联采样电阻组成，每路采样电阻与一路防雷电路对应，火线采样电路的信号采集电路的输出端连接火线采样电路的强电磁隔离抑制电路的输入端。

7.根据权利要求6所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的火线采样电路的强电磁隔离抑制电路由与多路并联采样电阻分别对应的多个光耦合器组成，且多个光耦合器输出端串联后连接一第一光耦合器，该第一光耦合器的输出端连接检测电路。

8.根据权利要求4所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的零线采样电路的信号采集电路由一采样电阻组成，且采样电阻的输出端连接零线采样电路的强电磁隔离抑制电路的输入端。

9.根据权利要求8所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的零线采样电路的强电磁隔离抑制电路由一光耦合器组成，且光耦合器的输出端连接检测电路。

10.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的检测电路由单片机U1组成，且单片机U1的输出端连接显示电路，所述的显示电路由数码显示管组成。

11.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的抗干扰电源由压敏电阻、变压器、瞬变电压抑制二极管及整流桥并联组成。

12.根据权利要求1所述的同时序多脉冲防雷箱，其特征在于：所述的防雷箱进一步包括连接在SPD防雷模组与检测电路之间的用于对脉冲进行计数的计数电路，计数电路由一灵敏度传感器与光耦合器串联组成，输出端连接检测电路。

说明书

一种同时序多脉冲防雷箱

技术领域

[0001] 本发明涉及雷电防护技术领域，具体涉及一种同时序多脉冲防雷箱。

背景技术

[0002] 到目前为止,全球各国生产的电涌保护器(简称SPD，英文Surge Protective Device的缩写)都是按照IEC/TC61643-11的技术标准进行研发和生产并经雷电高压实验室采用10/350μs或8/20μs的单脉冲冲击波进行检验。如日本昭电株式会社和我国北京、上海避雷装置检测中心引进瑞士HAEFELY的SSGA冲击电流发生器，输出电流波形为10/350μs；最大输出电流为200KA。

[0003] 然而，真实雷电放电时一次闪击过程通常包含了多个脉冲。2008年6月在瑞典第29届国际雷电防护大会上F.Heidler(University Of The Federal Armed Force Munich,Germany) 发 表 的《Parameters of lightning current given in IEC62305-background,experiments and outlook》,观测到了一次闪击过程包含了11个脉冲；2010年3月1日，杨少杰，陈绍东(中国广州野外雷电试验基地）等在Vol.16 发 表 了 ,以及在2011年8月12日杨少杰,陈绍东等在巴西第14届国际大气电学大会发表的论文：

[0004] 科学试验和雷电防护实践都说明，雷电高压实验室用单一脉冲检验SPD的方法与真实雷电一次闪击多个脉冲的事实不符，经雷电高压实验室用单一脉冲检验的SPD在真实雷击时的耐受力与其标称值相去甚远，往往导致SPD过热爆炸起火，引发火灾事故。

[0005] 研制逼真于真实雷电的多脉冲高压雷电测试设备和多脉冲SPD产品已是燃眉之急。

[0006] 2011年,北京雷电防护装置测试中心提出研制多脉冲SPD高压试验设备立项并被批准，上海交通大学冠图公司承担研制任务。2011年12月多脉冲SPD高压试验设备研制成功。同月26--29日杨少杰，赵军组织进行了利用同时序多闪击10脉冲雷电测试系统对SPD的损坏性试验，用单脉冲检验合格的SPD均起火爆炸。

[0007] 如何能使防雷箱经具有大通流，低残压，电磁兼容，防火，防爆和经受长时间多脉冲雷电流冲击的能力成为现行国际国内单脉冲SPD检测标准的国际难题。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时序多脉冲防雷箱，具有大通流，低残压，电磁兼容，防火，防爆和经受长时间多脉冲雷电流冲击的能力,实现了SPD产品从单脉冲到多脉冲的跨越。

[0009] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种同时序多脉冲防雷箱，防雷箱的输入端连接低压供电线路，所述的低压供电线路为三相四线电路，包括火线L1、L2、L3及零线N，所述防雷箱依次包括相互连接的SPD防雷模组、采样电路、检测电路及显示电路，所述的采样电路包括EMC（英文Electro Magnetic Compatibility的缩写）强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路，且采样电路由与低压供电线路连接的抗干扰电源供电；

[0010] 当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲冲击时，在低压供电线路上产生雷电过电压信号，并施加到SPD防雷模组上，SPD防雷模组将产生的雷电过电压信号一路输送给EMC强电磁抑制电路，另一路接PE端，将雷电导入大地；

[0011] EMC强电磁抑制电路通过光耦合器对产生的雷电过电压信号的上升陡度及幅度限制，并将信号输送给信号采集电路；

[0012] 信号采集电路通过采样电阻对信号进行采集，并将采集的信号输送给强电磁隔离抑制电路；

[0013] 强电磁隔离抑制电路通过光耦合器对信号进行隔离，并将处理后的信号输送给检测电路并将处理后的信号准确输送给显示电路，完成人机信息交换。

[0014] 进一步的，所述的SPD防雷模组由4组防雷模块组成，分为3组火线防雷模块与1组零线防雷模块，火线防雷模块分别对应连接火线L1、L2、L3的输出端。

[0015] 进一步的，所述火线防雷模块由互相并联的多路防雷电路组成，且防雷电路并联后一路连接采样电路的输入端，另一路连接PE端；所述的防雷电路依次由一安全分断器、一熔断电阻器和一电阻串联组成，所述的熔断电阻器由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成。

[0016] 进一步的，所述零线防雷模块由互相并联防雷电路组成，且防雷电路的输出端一路连接采样电路的输入端，另一路连接PE端，所述的防雷电路依次由一安全分断器、一熔断电阻器和一电阻串联组成，所述的熔断电阻器由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成。

[0017] 进一步的，所述的熔断电阻器设有接口1-5五个接口，接口1位于熔断丝的输入端，接口2位于熔断丝的输出端与可变电阻器的输入端之间，接口3位于可变电阻器的输出端，接口4、5位于可变电阻器的中部。

[0018] 进一步的，所述的火线防雷模块的熔断电阻器的接口2的输出端连接PE端，火线防雷模块的熔断电阻器的接口3的输出端串联一电阻后连接采样电路输入端；

[0019] 进一步的，所述的零线防雷模块的熔断电阻器的接口3的输出端连接PE端，零线防雷模块的并联防雷电路有3路，第一、二路防雷电路之间的熔断电阻器的接口4相互连接，第二、三路防雷电路的熔断电阻器的接口5相互连接，第三路防雷电路的熔断电阻器的接口4连接采样电路输入端。

[0020] 进一步的，所述的采样电路分为火线采样电路及零线采样电路，火线采样电路由相互串联的EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成，零线采样电路由相互串联的信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成。

[0021] 进一步的，所述的火线采样电路的EMC强电磁抑制电路包括瞬变电压抑制二极管、光耦合器及外围电路，外围电路由电阻及稳压二极管组成，所述的EMC强电磁抑制电路一路连接火线采样电路的信号采集电路的输入端，另一路连接检测电路的输入端。

[0022] 进一步的，所述的火线采样电路的信号采集电路由多路并联采样电阻组成，每路采样电阻与一路防雷电路对应，火线采样电路的信号采集电路的输出端连接火线采样电路的强电磁隔离抑制电路的输入端。

[0023] 进一步的，所述的火线采样电路的强电磁隔离抑制电路由与多路并联采样电阻分别对应的多个光耦合器组成，且多个光耦合器输出端串联后连接一第一光耦合器，该第一光耦合强的输出端连接检测电路。

[0024] 进一步的，所述的零线采样电路的信号采集电路由一采样电阻组成，且采样电阻的输出端连接零线采样电路的强电磁隔离抑制电路的输入端。

[0025] 进一步的，所述的零线采样电路的强电磁隔离抑制电路由一光耦合器组成，且光耦合器的输出端连接检测电路。

[0026] 进一步的，所述的检测电路由单片机U1组成，且单片机U1的输出端连接显示电路，所述的显示电路由数码显示管组成。。

[0027] 进一步的，所述的抗干扰电源由压敏电阻、变压器、瞬变电压抑制二极管及整流桥并联组成。

[0028] 进一步的，所述的防雷箱进一步包括连接在SPD防雷模组与检测电路之间的用于对脉冲进行计数的计数电路，计数电路由一灵敏度传感器与光耦合器串联组成，输出端连接检测电路。

[0029] 进一步的，所述的脉冲为10-200KA(8/20μs)10-25KA(10/350μs)。

[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：同时序多闪击10脉冲雷电测试系统达到国际先进水平，实现了SPD高压测试从单脉冲到多脉冲的历史跨越，填补了国际空白；不同于单脉冲SPD产品研制的技术难度在于多脉冲SPD要经受10个脉冲880.5ms时间的冲击，测试采用8/20μs波形；标称电流100KA；能承受同一时序10个脉冲的组合连续冲击；第1至第9个脉冲每个脉冲间隔60ms；第9至第10个脉冲间隔400ms，其冲击时间长度是单脉冲10/350μs的440倍，是单脉冲8/20μs的17610倍；能通过单脉冲10/350μs的一类和8/20μs的二类试验，解决了经受长时间多脉冲雷电流冲击下具有大通流，低残压，电磁兼容，防火，防爆且符合现行国际国内单脉冲SPD检测标准的国际难题；

[0031] 本发明的多脉冲SPD产品STMP-100T1通过了北京雷电防护装置测试中心单脉冲10/350μs的一类试验和8/20μs的二类试验后，进行同时序多闪击10脉冲雷电测试系统测试，各项指标不仅符合现行国家标准GB18802.1-2002《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第一部分性能要求和试验方法》，而且符合国际电工委员会今年3月颁布的IEC61643-11最新标准。具有大通流，低残压，电磁兼容，防火，防爆和经受长时间多脉冲雷电流冲击的能力,实现了SPD产品从单脉冲到多脉冲的历史跨越，填补了国际国内空白。将促进全球防雷产品设计到生产的技术革命；也将促进国内国际SPD产品技术标准的修订。多脉冲SPD产品的推广和应用，必将大大提高SPD抗雷击的能力，有效预防雷击火灾爆炸事故，保障现代化建设和人民生命财产安全，市场和社会效益巨大。

附图说明

[0032] 图1为本发明的结构原理示意图；

[0033] 图2为本发明的火线L1的防雷模块电路原理图；

[0034] 图3为本发明的火线L2的防雷模块电路原理图；

[0035] 图4为本发明的火线L3的防雷模块电路原理图；

[0036] 图5为本发明的零线N的防雷模块电路原理图；

[0037] 图6为本发明的火线L1的采样电路的电路原理图；

[0038] 图7为本发明的火线L2的采样电路的电路原理图；

[0039] 图8为本发明的火线L3的采样电路的电路原理图；

[0040] 图9为本发明的零线N的采样电路的电路原理图；

[0041] 图10为本发明的放大电路的电路原理图；

[0042] 图11为本发明的抗干扰电源的电路原理图；

[0043] 图12为本发明的检测电路的电路原理图；

[0044] 图13为本发明的显示电路的电路原理图；

[0045] 图14为本发明的计数电路的电路原理图；

[0046] 图15为10个脉冲连续冲击的波形示意图；

[0047] 图16为本发明的第2个脉冲冲击测试示意图；

[0048] 图17为本发明的10/350μs的测试波形示意图。

具体实施方式

[0049] 本发明的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种同时序多脉冲防雷箱，在自然界雷电放电时一次闪击过程通常包含了多个脉冲。而雷电高压实验室采用单脉冲模拟波形对SPD进行检验的结果不能真实反映SPD在真实雷电条件下的耐受力，单脉冲SPD在实际运行中往往容易引起火灾爆炸事故。

[0050] 多脉冲SPD解决的技术问题在于：多脉冲SPD要经受“同时序多闪击10脉冲雷电测试系统”模拟雷电的10个脉冲组合长达880.5ms时间的冲击，其冲击时间长度是单脉冲10/350μs（2ms）的440倍，是单脉冲8/20μs(50μs)的17610倍；因此，多脉冲SPD的研制要解决在经受长时间多脉冲雷电流冲击下具有大通流，低残压，电磁兼容，防火，防爆且符合现行国际国内单脉冲SPD检测标准的国际难题。

[0051] 多脉冲SPD的研发成功将有效解决单脉冲SPD在真实雷电条件下运行时的火灾爆炸问题，大大提高防雷工程质量。

[0052] 下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。

[0053] 本发明的结构原理示意图如图1所示，一种同时序多脉冲防雷箱，防雷箱的输入端连接低压供电线路，所述的低压供电线路为三相四线电路，包括火线L1、L2、L3及零线N，所述防雷箱依次包括相互连接的SPD防雷模组、采样电路、检测电路及显示电路，所述的采样电路包括EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路，且采样电路由抗干扰电源供电；

[0054] 当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲冲击时，在低压供电线路上产生雷电过电压信号，并施加到SPD防雷模组上，SPD防雷模组将产生的雷电过电压信号一路输送给EMC强电磁抑制电路，另一路接PE端，将雷电导入大地；

[0055] EMC强电磁抑制电路对产生的雷电过电压信号的上升陡度及幅度限制，并将处理后的信号输送给信号采集电路；

[0056] 信号采集电路对信号进行采集，并将采集的信号输送给强电磁隔离抑制电路；

[0057] 强电磁隔离抑制电路对信号进行隔离，并将处理后的信号输送给检测电路进行波形检测，并在显示电路进行显示波形。

[0058] 进一步的，所述的SPD防雷模组由4组防雷模块组成，分为3组火线防雷模块与1组零线防雷模块，火线防雷模块分别对应；本发明的防雷模块为防火防爆模块，在电路压敏电阻脉冲过电流超过标称值时，熔断器提前一个ΔT值（微秒级）断开，使压敏电阻不能达到着火爆炸的极限值；而当压敏电阻工作期间，工频短路电流流过压敏电阻，其短路电流超过了压敏电阻的标称值时，脉冲安全分断器提前一个ΔT值断开，使压敏电阻在达到起火爆炸极限值前受到保护。

[0059] 图2为本发明的火线L1的防雷模块电路原理图；图2的输入端连接火线L1端，并由L1端分出8条并联的电路连接火线L1的采样电路，其中7条电路为防雷电路，依次由一安全分断器F1～F7、一熔断电阻器TM1～TM7、一电阻R1～R7串联组成，所述的熔断电阻器TM1～TM7由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成；第8路为一电阻R8，串联在火线L1与采样电路之间，并与其他7路防雷电路并联。

[0060] 熔断电阻器TM1～TM7设有5个接口，接口1位于熔断丝的输入端，接口2位于熔断丝的输出端与可变电阻的输入端之间，接口3位于电阻器的输出端，接口4、5位于电阻器的中部；

[0061] 所述火线防雷模块中接口2的输出端与其他7路接口2的输出端并联后连接PE端，接口3的输出端串联一电阻后连接J1接口的采样电路输入端。

[0062] 图3为本发明的火线L2的防雷模块电路原理图；图3的输入端连接火线L2端，并由L2端分出8条并联的电路连接火线L2的采样电路，其中7条电路为防雷电路，依次由一安全分断器F25～F31、一熔断电阻器TM25～TM31、一电阻（R26～R30、R32～R33）串联组成，所述的熔断电阻器TM25～TM31由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成；第8路为一电阻R31，串联在火线L2与采样电路之间，并与其他7路防雷电路并联。

[0063] 熔断电阻器TM25～TM31设有5个接口，接口1位于熔断丝的输入端，接口2位于熔断丝的输出端与可变电阻的输入端之间，接口3位于电阻器的输出端，接口4、5位于电阻器的中部；

[0064] 所述火线防雷模块中接口2的输出端与其他7路接口2的输出端并联后连接PE端，接口3的输出端串联一电阻后连接J2接口的采样电路输入端。

[0065] 图4为本发明的火线L3的防雷模块电路原理图；图4的输入端连接火线L3端，并由L3端分出8条并联的电路连接火线L3的采样电路，其中7条电路为防雷电路，依次由一安全分断器F32～F38、一熔断电阻器TM32～TM38、一电阻（R34～R38、R40～R41）串联组成，所述的熔断电阻器TM32～TM38由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成；第8路为一电阻R39，串联在火线L3与采样电路之间，并与其他7路防雷电路并联。

[0066] 熔断电阻器TM32～TM38设有5个接口，接口1位于熔断丝的输入端，接口2位于熔断丝的输出端与可变电阻的输入端之间，接口3位于电阻器的输出端，接口4、5位于电阻器的中部；

[0067] 所述火线防雷模块中接口2的输出端与其他7路接口2的输出端并联后连接PE端，接口3的输出端串联一电阻后连接J3接口的采样电路输入端。

[0068] 图5为本发明的零线N的防雷模块电路原理图；所述零线防雷模块由3路防雷电路组成，且防雷电路的输出端一路通过RJ45接口连接采样电路的输入端，另一路连接PE端，所述的防雷电路依次由一安全分断器F22～F24、一熔断电阻器TM22～TM24、一电阻R25串联组成，所述的熔断电阻器由一熔断丝与一可变电阻器串联封装组成。

[0069] 所述零线防雷模块中接口3的输出端与其它2路接口3的输出端并联后连接PE端，所述3路防雷电路一路熔断电阻器的接口5连接一电阻后输送到RJ45接口的输入端，接口4连接第二路防雷电路的接口4，第二路防雷电路的接口5与第三路防雷电路的接口5连接，第三路防雷电路的接口4连接J4接口的采样电路输入端。

[0070] 所述的安全分断器F22的一端接零线N的输出端，另一端接熔断电阻器TM22的接口1，接熔断电阻器TM22的接口2空置，接熔断电阻器TM22的接口3与接熔断电阻器TM23、接熔断电阻器TM24的接口3并联后输送到PE端，熔断电阻器TM22的接口4链接熔断电阻器TM23的接口4，熔断电阻器TM22的接口5串联一电阻R25后连接采样电路，熔断电阻器TM23的接口5连接熔断电阻器TM24的接口5，熔断电阻器TM24的接口4连接采样电路。

[0071] 进一步的，所述的采样电路分为火线采样电路及零线采样电路，火线采样电路由EMC强电磁抑制电路、信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成，零线采样电路由信号采集电路、强电磁隔离抑制电路组成。

[0072] 本发明的采样电路中采用光耦合器进行隔离抑制信号，光耦合器由光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。

[0073] 图6为本发明的火线L1的采样电路的电路原理图；图6的接口J1与图2的接口J1相连接，EMC强电磁抑制电路从J1的输出端连接一电感D8后一路连接光耦合器U8的输入端。在光耦合器U8的输入端串联一瞬变电压抑制二极管D47，驱动发光二极管，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，光耦合器输出端一路连接电阻R61’,另一路串联一电阻R60’后连接检测电路的输入端显示数组接口DISP/L1。J1的输出端的另外7路经过二极管滤波后连接信号采集电路，信号采集电路组成由采样电阻组成，强电磁抑制隔离电路由光耦合器U1-U7组成，在光耦合器的发光二极管的两端分别串联一采样电阻。光耦合器U1-U7之间相互串联，且U7的发射极串联一电阻R82’后连接一光耦合器U29进行二次隔离后连接检测电路的SURGE1接口。

[0074] 图7为本发明的火线L2的采样电路的电路原理图；图7的接口J2与图3的接口J2相连接，EMC强电磁抑制电路从J2的输出端连接一电感D9后一路连接光耦合器U9的输入端。在光耦合器U9的输入端串联一瞬变电压抑制二极管D33，驱动发光二极管，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，光耦合器输出端一路连接电阻R18’,另一路串联一电阻R20’后连接检测电路的输入端显示数组接口DISP/L2。J2的输出端的另外7路经过二极管滤波后连接信号采集电路，信号采集电路组成由采样电阻组成，强电磁抑制隔离电路由光耦合器U10-U16组成，在光耦合器的发光二极管的两端分别串联一采样电阻。光耦合器U10-U16之间相互串联，且U16的发射极串联一电阻R37’后连接一光耦合器U17进行二次隔离后连接检测电路的SURGE2接口。

[0075] 图8为本发明的火线L3的采样电路的电路原理图；图8的接口J3与图4的接口J3相连接，EMC强电磁抑制电路从J3的输出端连接一电感D34后一路连接光耦合器U18的输入端。在光耦合器U18的输入端串联一瞬变电压抑制二极管D52，驱动发光二极管，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，光耦合器输出端一路连接电阻R39’,另一路串联一电阻R41’后连接检测电路的输入端显示数组接口DISP/L3。J3的输出端的另外7路经过二极管滤波后连接信号采集电路，信号采集电路组成由采样电阻组成，强电磁抑制隔离电路由光耦合器U19-U26组成，在光耦合器的发光二极管的两端分别串联一采样电阻。光耦合器U19-U26之间相互串联，且U26的发射极串联一电阻R63’后连接一光耦合器U27进行二次隔离后连接检测电路的SURGE3接口。

[0076] 图9为本发明的零线N的采样电路的电路原理图；图9的接口J4与图5的接口J4相连接，包括信号采集电路与强电磁抑制隔离电路，信号采集电路由采样电阻R1’组成，且R1’的输出端连接光耦合器U25，在U25的发光二极管之间串联一电阻R50’，光耦合器一路连接检测电路的SURGE4接口，另一路连接电阻R51’、二极管D25后接入J4接口。

[0077] 图10为本发明的放大电路的电路原理图；接口DISP/L1、DISP/L2、DISP/L3经过放大电路进一步放大后连接显示数组，显示数组由LED发光二极管组成。

[0078] 图11为本发明的抗干扰电源的电路原理图；所述的抗干扰电源包括压敏电阻、变压器、瞬变电压抑制二极管及整流桥并联组成。

[0079] 压敏电阻MOV3、MOV4串联后与压敏电阻MOV2并联后并联在变压器T1的输入端，变压器的输出端并联瞬变电压抑制二极管及整流桥进行隔离整流后给采样电路供电。

[0080] 图12为本发明的检测电路的电路原理图；所说的检测电路包括单片机U1机器外围电路，组成，对信号和波形进行检测并显示。

[0081] 图13为本发明的显示电路的电路原理图；由三组数码显示管组成并且在显示电路与检测电路之间串联一三极管进行信号放大。

[0082] 图14为本发明的计数电路的电路原理图；所述的防雷箱进一步包括连接在防雷模块与检测电路之间的用于对脉冲进行计数的计数电路，计数电路由一灵敏度传感器与光耦合器串联组成，输出端连接检测电路。所说的灵敏度传感器为一压敏电阻，所述的电磁脉冲电流大于等于500A时，灵敏度传感器进行计数，雷电流小于500A则自动忽略不计，计数波形为8/20us，计数频率小于等于每秒1000次。

[0083] 本发明的工作原理如下，其在测试时，能承受10个连续脉冲冲击，步骤如下[0084] 步骤1、对低压供电电路连续施加同一时序10个脉冲的组合连续冲击，第1至第9个脉冲每个脉冲间隔时间为60ms；第9至第10个脉冲间隔时间为400ms；

[0085] 步骤2、当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲冲击时，在低压供电线路上产生强雷电流，当雷电流施加在防火防爆模组上时，防雷模组以纳秒级速度在低阻无缝隙回路上对地泄放电流；

[0086] 步骤3、防雷模组将产生的雷电过电压信号输送给EMC强电磁抑制电路，主电流回路接PE端，将雷电导入大地保护后端设备；

[0087] 步骤4、EMC强电磁抑制电路对产生的雷电过电压信号的电磁兼容性进行处理，使信号与干扰达到平衡，并将处理后的信号输送给信号采集电路；

[0088] 步骤5、信号采集电路对信号进行采集，并将采集的信号输送给强电磁隔离抑制电路；

[0089] 步骤6、强电磁隔离抑制电路对信号中的干扰信号进行隔离，并将处理后的信号输送给显示面板进行显示。

[0090] 进一步的，所述的脉冲为10-200KA(8/20μs)10-25KA(10/350μs)。

[0091] 当低压供电线路遭受雷电电磁脉冲(LEMP)侵入时，将在各线路上产生雷电过电压，并施加到SPD1-4之上，SPD立即以微秒级的速度快速导通，把雷电流导入大地，从而保护了后端设备免受雷电损坏，该技术方案设计采用了先进的TMOV技术，EMC电磁抑制技术，单片机（微处理器）数字监测技术等。

[0092] 本发明的主要特点有：采用8/20μs波形；标称电流100KA；同一时序10个脉冲的组合连续冲击。第1至第9个脉冲每个脉冲间隔60ms；第9至第10个脉冲间隔400ms。冲击时间长度约为880.5ms。其冲击时间长度是单脉冲10/350μs的440倍，是单脉冲
8/20μs的17610倍。本发明分别进行了三种不同类别的高压雷电冲击试验：（1）单脉冲
10/350μs的一类冲击试验，冲击峰值Iimp为25kA；（2）单脉冲8/20μs的二类试验，冲击峰值Imax为200KA；（3）同时序多闪击10脉冲的直击雷模拟试验。因此，本发明避免了单脉冲SPD设计时的能量不足而容易因过流引起的SPD爆炸火灾的缺点，能承受多脉冲（10个脉冲组合），长时间(80.5ms）的雷电流冲击，并且具有大通流（Imax:40KA-200KA）,低残压(Up≤2.5KV)，电磁兼容、防火、防爆的技术特点，且符合现行国际国内单脉冲SPD检测标准的国际难题。

[0093] 本发明采用了无缝隙连接技术、电路板采用厚板双面加钻孔技术和采用了磁场反向技术。实现了多脉冲最大冲击电流Imax200KA,残压Up<2.5KV,雷击计数灵敏度<500A,短路电流保护300A<5S。

[0094] 本发明在全球雷电防护领域实现了SPD产品从单一脉冲到多脉冲的跨越；将促进全球防雷产品设计到生产的技术革命；也将促进国内国际SPD产品技术标准的修订。多脉冲SPD产品的推广和应用，必将大大提高SPD抗雷击的能力，有效预防雷击火灾爆炸事故，保障现代化建设和人民生命财产安全，市场和社会效益巨大。

[0095] 图2为本发明的10个脉冲连续冲击的波形示意图，此图为施加在被测产品回路中的电流波，在图的上半部分能充分体现出产品在一秒内所承受的雷电电流次数为10个，实测电流值达到了80KA，每个电流持续波长为500us(典型的8/20us雷击电流波)。

[0096] 图3为本发明的第2个脉冲冲击测试示意图，施加在被测产品回路中的电流所产生的电压值为10个（UP值），第二个电压波峰值为1.6KV,所产生的十个电压值总长时间为1秒。

[0097] 图4为本发明的10/350μs的测试波形示意图，施加在被测产品两端的电流为10/350us电流波，幅值达到25.29KA,电荷量达到8.27As。

[0098] 以上内容是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明，不应认定本发明的具体实施只局限于以上说明。对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，均应视为由本发明所提交的权利要求确定的保护范围之内。