電源系統(tǒng)的雷電保護

電源系統(tǒng)的雷電保護第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一

當雷擊于電網(wǎng)附近或直擊于電網(wǎng)時，在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿線路傳播進入戶內(nèi)，通過交流電源系統(tǒng)侵入電子設備，造成電子設備的損壞。

雷電過電壓波也能從交流電源側或通信線路傳播到直流電源系統(tǒng)，危及直流電源及其負載電路的安全。

第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一§7.1對保護裝置的基本要求1、保護裝置接入后，對電源系統(tǒng)正常運行的影響限制到可以忽略不計的程度。即并聯(lián)（縱向）元件具有很高的阻抗，串聯(lián)（橫向）元件具有很小的阻抗；(前者是為了防止漏流，后者是為了防止保護器件的串聯(lián)分壓)第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2、保護裝置應該具有良好的箝位效果。保護裝置的箝位電壓水平應該接近（1～3倍）所在系統(tǒng)的最高運行電壓。具體的倍數(shù)取決于被保護電子設備的過電壓耐受能力。第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一

3、

在抑制設計允許的苛刻雷電暫態(tài)過電壓情況下，保護裝置自身應能安全生存，不被損壞?？量汤纂姇簯B(tài)過電壓情況通常由專門的技術標準規(guī)定或由保護裝置產(chǎn)品的使用說明手冊給出。在保護設計中不要過分夸大苛刻雷電暫態(tài)過電壓的嚴重性，在保護可靠性和保護投資之間尋求優(yōu)化方案，合理選用保護裝置（不要一味選用高級的器件產(chǎn)品）。第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一4、在遇到雷電暫態(tài)過電壓作用時，保護裝置應該具有足夠快的動作響應速度，應盡早動作限壓和旁路泄流；

5、

對保護裝置，需要規(guī)定其工作環(huán)境的溫度、濕度和氣壓等參數(shù)的范圍，保證保護裝置中的各種元件能夠正常發(fā)揮其功能；第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一6、保護元件安裝連接線的長度應該盡可能短，以減小縱向并聯(lián)支路的寄生電感，降低保護裝置安裝點處的實際箝位水平；（連接線會產(chǎn)生電阻、電感電壓降，和殘壓一起疊加在設備上）第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一7、系統(tǒng)正常運行時，保護裝置中的泄漏、電流要很小，以減緩保護裝置自身的老、化，并減小對系統(tǒng)正常運行的影響。要是限制并聯(lián)保護元件的穩(wěn)態(tài)泄漏電流值，同時要限制保護裝置中電源引線端對地之間的寄生電容值；第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一8、在保護裝置中應加裝故障報警器和暫態(tài)過電壓脈沖計數(shù)器，以監(jiān)視保護裝置的運行狀況，并及時更換故障元件。第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一在比較復雜的供電系統(tǒng)中，保、護裝置一般設置在供電干線上，這樣由該干線供電的支線設備負載基本都能得到保護。如果在某條支線是設置保護裝置，那么，其他支線上的設備不能得到保護。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一對建筑物內(nèi)電子設備的保護，一般在供電線路進入建筑物的入口處設置保護裝置，要求有比較大的通流容量；對于一些脆弱的電子設備，在其電源輸入端前應設置保護裝置，要求該保護裝置具有比較低的箝位水平。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一§7.2配電變壓器的保護對配電變壓器采取防雷保護措施，一方面可以防止變壓器自身受到雷電過電壓的損壞，提高供電的可靠性，另一方面可以防止雷電過電壓波通過變壓器傳到建筑物內(nèi)的電源系統(tǒng)，使電子設備得到保護。第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一雷擊低壓側；

反變換過程；

正變換過程。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一§7.3交流電源的單級保護第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一使用M3的原因：

L、N之間的箝位電壓為M1、M2的殘壓之和，被保護的電子設備難以耐受；共模過電壓可以通過隔離變壓器或低通濾波器來衰減，而差模過電壓不能通過這些設備來衰減，這樣差模過電壓就可能傳到電子設備上，損壞設備。

第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一保護器件選用注意點：

M1、M2的參數(shù)（尤其是參考電壓和響應時間）應該保持一致，否則可能因為動作不一致將共模過電壓轉化為差模過電壓。在要求不高的場合，可僅用M3來抑制差模過電壓，共模過電壓由隔離變壓器和低通濾波器來抑制。還可以只使用M2、M3或者只使用M1、M3。（前提是能確定過電壓從哪條線傳過來）第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一優(yōu)點：正常工作時，壓敏電阻中幾乎沒有泄漏電流流過，可以減緩壓敏電阻的老化。在保證可靠切斷放電管工頻續(xù)流的前提下，可將壓敏電阻的參考電壓選得低一些（參考電壓越低的壓敏電阻片，在同樣電壓作用下流過的電流越大），以降低其殘壓和箝位水平，提高對電子設備保護的可靠性。第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一關于保護器件參數(shù)的選擇：1、放電管在系統(tǒng)最高運行電壓下不能放電，要求：放電管的直流放電電壓Ufdc大于系統(tǒng)的最高運行電壓Up（峰值），Ufdc可按照下式來估算：

min（Ufdc）≥1.2max（Up）

2、暫態(tài)過程結束后，放電管要能夠可靠滅弧，要求：串聯(lián)支路在系統(tǒng)最高運行電壓作用下，壓敏電阻中的電流Iv小于放電管的滅弧電流值Ie。第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一Iv值的估算：放電管在電弧區(qū)的壓降為20V，則壓敏電阻兩端的電壓為Up－20，因為Up＞＞20，所以近似認為壓敏電阻兩端的電壓為Up。根據(jù)壓敏電阻的伏安特性數(shù)據(jù)可以確定在Up電壓下壓敏電阻中的電流Iv，并確定壓敏電阻的參考電壓U1mA。如果所確定的Iv大于Ie，那么可以選一個參考電壓U1mA高一些的壓敏電阻。（參考電壓越高的壓敏電阻片，在同樣電壓作用下，流過的電流越小）第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一§7.4交流電源的多級保護對耐壓水平低的電子設備來說，單級保護不能滿足要求，需要采用多級保護電路。多級保護電路一般為兩級：第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第一級為泄流環(huán)節(jié)，旁路泄放暫態(tài)大電流。應選用通流容量大、耐受脈沖沖擊能力強的器件。一般可以選用放電管或壓敏電阻。用于220V/380V交流電源線路保護時，使用放電管要注意工頻續(xù)流問題，有時要與其它元件配合使用。

第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第二級是箝位環(huán)節(jié)，將暫態(tài)過電壓限制到電子設備可以耐受的范圍內(nèi)。要求保護器件的伏安特性具有良好的非線性（即使電流增加很大，電壓也不能增加很大），且動作箝位后的殘壓水平要低。可以選用壓敏電阻或暫態(tài)抑制二極管。第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一關于第一級和第二級之間的能量配合問題：有時候為了協(xié)調第一級和第二級之間的動作特性，需要在二者之間串聯(lián)一些元件，可以是電阻或電感。對串聯(lián)電阻的要求：當負載電流比較大時，要求電阻上的壓降較?。浑娮璧墓β室蟊容^大，能耐受較大的過載電流。這樣對電阻的選擇提出了苛刻的要求，常常難以實施。第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一對電感的要求：正常運行時，對電感值和功率沒有特別要求，只要求在暫態(tài)過電壓脈沖沖擊下電感值不發(fā)生明顯的下降?？梢酝ㄟ^對電感線圈的特殊設計和特殊繞制來達到這個要求。第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一電路組成；

動作過程。第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一§7.5直流電源的保護簡單的直流電源主要由電源變壓器、整流器、濾波電容、穩(wěn)壓電路和其它一些配件組合，過電壓防護措施主要是圍繞這些元器件實施的。第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一保護電路分析如下：1、三個壓敏電阻裝在電源變壓器的原邊，用于抑制電源線上的共模和差模暫態(tài)過電壓；雪崩二極管D1保護變壓器副邊的元器件（整流器、濾波電容C和穩(wěn)壓器）。D1的擊穿電壓UZ選得略低于穩(wěn)壓器的最大容許輸出電壓和濾波電容的耐受電壓，同時UZ應大于正常運行時穩(wěn)壓器的最大輸入電壓（防止誤動作）。第三十五頁