电源系统的防雷保护

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1、电源系统的防雷保护低通滤波器能够对雷电暂态过电压波中的工频分量进行衰减，同时它对电源系统的正常工频运行状态的影响可以忽略不计，因此它在电源系统的防雷保护中具有一定的优势。如果将放电管和压敏电阻引入低通滤滤器，可以使滤波器在原有的滤波衰减功能的基础上，在增加泄流限压功能，从而使其整体保护功能有明显改善。目前，这种非线性低通滤波器已开始应用于电源系统的防雷保护。图A非线性低通滤波器的电路结构如图A所示，它包涵两级保护环节。在第一级中，两个型号和参数相同的压敏电阻（M1、M2）和放电管(CR1、CR2)主要起抑制共模过电压作用，它们以串联形式对差模

2、过电压也有抑制作用。电感L1和L2与压敏M3的寄生电容以及电容C2分别构成第一级的共模和差模低通滤波器，实施对暂态过电压波中高频分量的初次衰减。在第二级中，共模扼流线圈L3的共模电感与电容C3和C4构成第二级共模低通滤波器，L3的差模电感与电容C1构成第二级差模低通滤波器对经第一级衰减剩余的高频分量进行再次衰减，压敏电阻M4实施对经第一级抑制后的差模过电压进行再次抑制。经过这两级抑制后，就可以沿电源线袭来的雷电暂态过电压限制到被保护电子设备可以耐受的水平。在图A中，电感L1和L2要直接经受暂态过电压脉冲的冲击，它们的线圈一般应绕制成单层，而不

3、宜绕制成多层，以防止层间击穿。由于L1和L2又处在串联位置，这就要求它们两端的工频压降应很小，才能不会影响正常的工频运行状态，所以L1和L2的数值不能过大。同时，L1和L2和共模扼流线圈的共模电感应当与各相应的电容在数值上取得配合，以便在两种模太下都能实现良好得低通滤波器特性。通常L1和L2的数值约为几十到一百多μＨ，L3共模扼流电感值约为几到几十mH,C1和C2的数值约为0.5μF,C3和C4的数值约为2nF~5nF,C3和C4的数值取得很小，其目的是在于减小~正常工频运行状态下L线对地之间地工频泄漏电流。C1,C2,C3和C4应采用恢复介

4、质地电容器，对于交流电源系统的保护来说，放电管(CR1、CR2)的直流放电电压应大于系统的最高运行电压幅值，以便在系统运行电压过零时切断放电管辉光区的续流。当放电管在电弧区导通时，其两端电压很低，只有20V左右，可将整个串联支路的残压看成是降在压敏电阻（M1、M2）上，由此可以得出一种保守的作法，即将系统的最高运行电压认为是降在压敏电阻上，此时压敏电阻的电流应小于放电管电弧区续流，以便能在暂态过电压过去以后有效地切断电弧区续流。这种电流的临界值可保守地取为50mA左右。在图A所示的电路中，由于使用了多个电感与电容，这些电感与电容常会形成一些谐

5、振回路。例如L3的共模电感与电容C3和C4以及压敏电阻M3寄生电容构成共模信号谐振回路，L1和L2与M3的寄生电容也构成共模谐振回路。L3的差模电感和L1、L2与C1和C2构成差模谐振回路。另外，有许多电子设备的电源入口常接有电容，当采用非线性滤波器对这些电子设备进行保护时，这种入口处的电容常会与滤波器的电感构成谐振回路。这些不希望谐振回路的产生将使得图A所示非线性滤波器的滤波衰减特性变坏，明显地削弱了它对暂态过电压波高频分量的衰减效果。抑制谐振的常见做法是采用电阻对谐振进行阻尼，在该图中，电阻R1用于阻尼由L1、L2与C2及L3的差模电感所

6、构成的谐振回路中出现的差模信号谐振。电阻R2和R3与L3的两个线圈并联，且离滤波器输出端很近，它们主要用于阻尼由输出端所接电子设备电源入口处电容引起的谐振。电阻R4的作用不是阻尼谐振，而是保护滤波器的安全，当滤波器不与被保护电子设备相联，且滤波器脱离电源线路时，为充满电的电容C1、C2提供一条放电路径。滤波器中的C3和C4数值很小，所充电荷也很少，一般不需要另设电阻来提供放电通道。在一些特殊情况下，常要求滤波器的线与地间泄漏电流应很小，为此可将原压敏电阻M1和M2分别改为与放电管串联的支路，在这种非线性低通滤波器中，既具有低泄漏电流的特点，又

7、具备抑制谐振功能。