電源系統(tǒng)的防雷保護

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1、電源系統(tǒng)的防雷保護低通濾波器能夠?qū)纂姇簯B(tài)過電壓波中的工頻分量進行衰減，同時它對電源系統(tǒng)的正常工頻運行狀態(tài)的影響可以忽略不計，因此它在電源系統(tǒng)的防雷保護中具有一定的優(yōu)勢。如果將放電管和壓敏電阻引入低通濾濾器，可以使濾波器在原有的濾波衰減功能的基礎(chǔ)上，在增加泄流限壓功能，從而使其整體保護功能有明顯改善。目前，這種非線性低通濾波器已開始應(yīng)用于電源系統(tǒng)的防雷保護。圖A非線性低通濾波器的電路結(jié)構(gòu)如圖A所示，它包涵兩級保護環(huán)節(jié)。在第一級中，兩個型號和參數(shù)相同的壓敏電阻（M1、M2）和放電管(CR1、CR2)主要起抑制共模過電壓作用，它們以串聯(lián)形式對差模

2、過電壓也有抑制作用。電感L1和L2與壓敏M3的寄生電容以及電容C2分別構(gòu)成第一級的共模和差模低通濾波器，實施對暫態(tài)過電壓波中高頻分量的初次衰減。在第二級中，共模扼流線圈L3的共模電感與電容C3和C4構(gòu)成第二級共模低通濾波器，L3的差模電感與電容C1構(gòu)成第二級差模低通濾波器對經(jīng)第一級衰減剩余的高頻分量進行再次衰減，壓敏電阻M4實施對經(jīng)第一級抑制后的差模過電壓進行再次抑制。經(jīng)過這兩級抑制后，就可以沿電源線襲來的雷電暫態(tài)過電壓限制到被保護電子設(shè)備可以耐受的水平。在圖A中，電感L1和L2要直接經(jīng)受暫態(tài)過電壓脈沖的沖擊，它們的線圈一般應(yīng)繞制成單層，而不

3、宜繞制成多層，以防止層間擊穿。由于L1和L2又處在串聯(lián)位置，這就要求它們兩端的工頻壓降應(yīng)很小，才能不會影響正常的工頻運行狀態(tài)，所以L1和L2的數(shù)值不能過大。同時，L1和L2和共模扼流線圈的共模電感應(yīng)當(dāng)與各相應(yīng)的電容在數(shù)值上取得配合，以便在兩種模太下都能實現(xiàn)良好得低通濾波器特性。通常L1和L2的數(shù)值約為幾十到一百多μＨ，L3共模扼流電感值約為幾到幾十mH,C1和C2的數(shù)值約為0.5μF,C3和C4的數(shù)值約為2nF~5nF,C3和C4的數(shù)值取得很小，其目的是在于減小~正常工頻運行狀態(tài)下L線對地之間地工頻泄漏電流。C1,C2,C3和C4應(yīng)采用恢復(fù)介

4、質(zhì)地電容器，對于交流電源系統(tǒng)的保護來說，放電管(CR1、CR2)的直流放電電壓應(yīng)大于系統(tǒng)的最高運行電壓幅值，以便在系統(tǒng)運行電壓過零時切斷放電管輝光區(qū)的續(xù)流。當(dāng)放電管在電弧區(qū)導(dǎo)通時，其兩端電壓很低，只有20V左右，可將整個串聯(lián)支路的殘壓看成是降在壓敏電阻（M1、M2）上，由此可以得出一種保守的作法，即將系統(tǒng)的最高運行電壓認(rèn)為是降在壓敏電阻上，此時壓敏電阻的電流應(yīng)小于放電管電弧區(qū)續(xù)流，以便能在暫態(tài)過電壓過去以后有效地切斷電弧區(qū)續(xù)流。這種電流的臨界值可保守地取為50mA左右。在圖A所示的電路中，由于使用了多個電感與電容，這些電感與電容常會形成一些諧

5、振回路。例如L3的共模電感與電容C3和C4以及壓敏電阻M3寄生電容構(gòu)成共模信號諧振回路，L1和L2與M3的寄生電容也構(gòu)成共模諧振回路。L3的差模電感和L1、L2與C1和C2構(gòu)成差模諧振回路。另外，有許多電子設(shè)備的電源入口常接有電容，當(dāng)采用非線性濾波器對這些電子設(shè)備進行保護時，這種入口處的電容常會與濾波器的電感構(gòu)成諧振回路。這些不希望諧振回路的產(chǎn)生將使得圖A所示非線性濾波器的濾波衰減特性變壞，明顯地削弱了它對暫態(tài)過電壓波高頻分量的衰減效果。抑制諧振的常見做法是采用電阻對諧振進行阻尼，在該圖中，電阻R1用于阻尼由L1、L2與C2及L3的差模電感所

6、構(gòu)成的諧振回路中出現(xiàn)的差模信號諧振。電阻R2和R3與L3的兩個線圈并聯(lián)，且離濾波器輸出端很近，它們主要用于阻尼由輸出端所接電子設(shè)備電源入口處電容引起的諧振。電阻R4的作用不是阻尼諧振，而是保護濾波器的安全，當(dāng)濾波器不與被保護電子設(shè)備相聯(lián)，且濾波器脫離電源線路時，為充滿電的電容C1、C2提供一條放電路徑。濾波器中的C3和C4數(shù)值很小，所充電荷也很少，一般不需要另設(shè)電阻來提供放電通道。在一些特殊情況下，常要求濾波器的線與地間泄漏電流應(yīng)很小，為此可將原壓敏電阻M1和M2分別改為與放電管串聯(lián)的支路，在這種非線性低通濾波器中，既具有低泄漏電流的特點，又

7、具備抑制諧振功能。