電源系統的雷電保護第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

當雷擊于電網附近或直擊于電網時，在線路上產生的過電壓波沿線路傳播進入戶內，通過交流電源系統侵入電子設備，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，危及直流電源及其負載電路的安全。

第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二§7.1對保護裝置的基本要求1、保護裝置接入后，對電源系統正常運行的影響限制到可以忽略不計的程度。即并聯（縱向）元件具有很高的阻抗，串聯（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分壓)第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二2、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）所在系統的最高運行電壓。具體的倍數取決于被保護電子設備的過電壓耐受能力。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

3、

在抑制設計允許的苛刻雷電暫態過電壓情況下，保護裝置自身應能安全生存，不被損壞。苛刻雷電暫態過電壓情況通常由專門的技術標準規定或由保護裝置產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過電壓的嚴重性，在保護可靠性和保護投資之間尋求優化方案，合理選用保護裝置（不要一味選用高級的器件產品）。第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二4、在遇到雷電暫態過電壓作用時，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，需要規定其工作環境的溫度、濕度和氣壓等參數的范圍，保證保護裝置中的各種元件能夠正常發揮其功能；第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二6、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；（連接線會產生電阻、電感電壓降，和殘壓一起疊加在設備上）第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二7、系統正常運行時，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，并減小對系統正常運行的影響。要是限制并聯保護元件的穩態泄漏電流值，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8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二8、在保護裝置中應加裝故障報警器和暫態過電壓脈沖計數器，以監視保護裝置的運行狀況，并及時更換故障元件。第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二在比較復雜的供電系統中，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11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二對建筑物內電子設備的保護，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13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二§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的電源系統，使電子設備得到保護。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二雷擊低壓側；

反變換過程；

正變換過程。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二§7.3交流電源的單級保護第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二使用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18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二保護器件選用注意點：

M1、M2的參數（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19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二優點：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21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二關于保護器件參數的選擇：1、放電管在系統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、暫態過程結束后，放電管要能夠可靠滅弧，要求：串聯支路在系統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22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二Iv值的估算：放電管在電弧區的壓降為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。根據壓敏電阻的伏安特性數據可以確定在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?。┑?3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二§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25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第一級為泄流環節，旁路泄放暫態大電流。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流問題，有時要與其它元件配合使用。

第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第二級是箝位環節，將暫態過電壓限制到電子設備可以耐受的范圍內。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抑制二極管。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二關于第一級和第二級之間的能量配合問題：有時候為了協調第一級和第二級之間的動作特性，需要在二者之間串聯一些元件，可以是電阻或電感。對串聯電阻的要求：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29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二對電感的要求：正常運行時，對電感值和功率沒有特別要求，只要求在暫態過電壓脈沖沖擊下電感值不發生明顯的下降?？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30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二電路組成；

動作過程。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二§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33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二保護電路分析如下：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和穩壓器）。D1的擊穿電壓UZ選得略低于穩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壓器的最大輸入電壓（防止誤動作）。第35頁，共