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1、第七章第七章变电所电磁骚扰的防护变电所电磁骚扰的防护第一节第一节电缆的屏蔽原理电缆的屏蔽原理第二节第二节变电所设计中应思索的几个问题变电所设计中应思索的几个问题第三节第三节交流电源系统中的电磁暂态交流电源系统中的电磁暂态电涌防护电涌防护第四节第四节提高二次设备抗骚扰才干的措施提高二次设备抗骚扰才干的措施第五节第五节计算机受电网骚扰的抑制方法计算机受电网骚扰的抑制方法既然电力系统中各种电磁骚扰的存在是既然电力系统中各种电磁骚扰的存在是不可防止的，那末尽量减小它们对供用不可防止的，那末尽量减小它们对供用电线路、供用电设备绝缘的破坏，尽量电线路、供用电设备绝缘的破坏，尽量降低它们在二次控制、维护线路
2、和设备降低它们在二次控制、维护线路和设备上的感应量，尽量提高二次设备的抗骚上的感应量，尽量提高二次设备的抗骚扰才干就成为电力系统电磁骚扰防护研扰才干就成为电力系统电磁骚扰防护研讨的主要义务。讨的主要义务。常见的抗骚扰措施有：屏蔽、接地和滤常见的抗骚扰措施有：屏蔽、接地和滤波等，本章简要引见变电所电磁骚扰的波等，本章简要引见变电所电磁骚扰的防护原理和方法。防护原理和方法。第一节第一节电缆的屏蔽原理电缆的屏蔽原理敷设在高压导线附近的二次电缆，假设敷设在高压导线附近的二次电缆，假设不采取屏蔽措施，一次回路或其它骚扰不采取屏蔽措施，一次回路或其它骚扰源会经过容性耦合或感性耦合在电缆芯源会经过容性耦合或
3、感性耦合在电缆芯线上产生骚扰电压。线上产生骚扰电压。现场的实测阐明，在现场的实测阐明，在220kV高压母线下高压母线下方平行放置的一根方平行放置的一根m长的无屏蔽的塑料长的无屏蔽的塑料电缆，当用隔分开关切合空载母线时，电缆，当用隔分开关切合空载母线时，电缆芯线上的感应电压可到达电缆芯线上的感应电压可到达15001600V。假设采用金属外皮的屏蔽电缆假设采用金属外皮的屏蔽电缆,而且电缆外皮两而且电缆外皮两端接地端接地,那么不论对容性耦合或感性耦合产生的那么不论对容性耦合或感性耦合产生的骚扰都有明显的抑制造用。骚扰都有明显的抑制造用。为了防止较大的地中电流流过金属外皮而将其烧为了防止较大的地中电流
4、流过金属外皮而将其烧毁，在外界磁场较小的情况下，可采取一端接地毁，在外界磁场较小的情况下，可采取一端接地的方式。接地点最好选在近端，以降低感应电压。的方式。接地点最好选在近端，以降低感应电压。屏蔽电缆的屏蔽作用分为屏蔽电缆的屏蔽作用分为:静电屏蔽静电屏蔽低频电磁屏蔽低频电磁屏蔽高频电磁屏蔽高频电磁屏蔽一、静电屏蔽一、静电屏蔽静电屏蔽适用于抑制容性耦合产静电屏蔽适用于抑制容性耦合产生的骚扰。生的骚扰。高压母线和电缆之间静电耦合的高压母线和电缆之间静电耦合的原理表示图如图原理表示图如图7-1(a)所示，其所示，其等值电路如图等值电路如图7-1(b)所示。所示。图图7-1 7-1 高压母线和屏蔽电缆
5、静电耦合方式高压母线和屏蔽电缆静电耦合方式 (a) (a) 耦合方式表示图；耦合方式表示图； (b) (b) 等值电路等值电路在普通情况下，在普通情况下，那么电，那么电缆外皮上感应电压可按下式近似计算缆外皮上感应电压可按下式近似计算:电缆芯线上的感应电压那么为电缆芯线上的感应电压那么为: 由上式可以看出，为了降低芯线由上式可以看出，为了降低芯线上的感应电压，应尽量减小电缆上的感应电压，应尽量减小电缆外皮电位外皮电位, ,最有效的方法是最有效的方法是: : 减小外皮的接地阻抗减小外皮的接地阻抗ZS ZS ， 将外皮接地点尽量接近被维护将外皮接地点尽量接近被维护的二次设备，的二次设备， 必要时可沿
6、电缆添加接地点。必要时可沿电缆添加接地点。 二、低频电磁屏蔽二、低频电磁屏蔽低频电磁屏蔽适用于抑制感性耦合产生低频电磁屏蔽适用于抑制感性耦合产生的骚扰。的骚扰。屏蔽原理主要是利用外皮上的感应电流屏蔽原理主要是利用外皮上的感应电流产生二次场来抵消骚扰源一次场的作用。产生二次场来抵消骚扰源一次场的作用。所以屏蔽回路该当两端接地，显然，屏所以屏蔽回路该当两端接地，显然，屏蔽回路的纵向阻抗及接地电阻愈小，回蔽回路的纵向阻抗及接地电阻愈小，回路内的感应电流愈大，屏蔽效果愈明显。路内的感应电流愈大，屏蔽效果愈明显。 图7-2 7-2 阻抗关系阻抗关系图 11骚扰母母线； 22电缆芯芯线；33电缆外外皮皮屏
7、蔽效果普通用屏蔽系数来衡量。屏蔽效果普通用屏蔽系数来衡量。屏蔽系数屏蔽系数K0K0定定义为: :屏蔽以后和屏蔽以前屏蔽以后和屏蔽以前电缆芯芯线上上纵向感向感应电势之比。之比。忽略回路忽略回路间互阻抗的互阻抗的实数部分，屏蔽系数数部分，屏蔽系数可写成以下方式可写成以下方式 ：式中式中 M13 M13 、M23 M23 、M12 M12 各回路各回路间互互感系数；感系数； R3 R3 、L3 L3 屏蔽回路屏蔽回路单位位长度的度的电阻和自感。阻和自感。屏蔽电缆的理想屏蔽系数屏蔽电缆的理想屏蔽系数K0 K0 不难看出，要减小屏蔽系数不难看出，要减小屏蔽系数, ,提高屏蔽效提高屏蔽效果，该当减小屏蔽回
8、路的电阻并增大其果，该当减小屏蔽回路的电阻并增大其自感。自感。 当思索当思索“外皮一大地回路的横外皮一大地回路的横导游游纳，即，即外皮外皮对地的走漏地的走漏时(见图7-3)，电缆外皮的外皮的实践屏蔽系数可按以下公式践屏蔽系数可按以下公式计算算其中其中式中式中K0外皮的理想屏蔽系数，外皮的理想屏蔽系数，骚扰母母线和和电缆的平行段的平行段长度；度；电缆的的长度；度；“外皮外皮大地回路的大地回路的传输常数；常数；Rn外皮与地之外皮与地之间的走漏的走漏电阻；阻；ZH外皮外皮终端接地阻抗；端接地阻抗；Zc电缆的波阻抗。的波阻抗。图图7-3 7-3 计及外皮对地阻抗时的屏蔽原理图计及外皮对地阻抗时的屏蔽原
9、理图提高低频电磁屏蔽效果的措施：提高低频电磁屏蔽效果的措施：(1)减小减小R3，(减小减小K0)(2)增大增大L3，(减小减小K0)(3)减小端部接地阻抗减小端部接地阻抗ZH(4)降低对地走漏电阻降低对地走漏电阻,多点接地多点接地(5)在电缆铠装外加绕钢丝或将电缆放在在电缆铠装外加绕钢丝或将电缆放在铁管中铁管中(6)两条构造一样的电缆在同一沟内平行两条构造一样的电缆在同一沟内平行敷设，相互屏蔽，屏蔽效果有一定程度的敷设，相互屏蔽，屏蔽效果有一定程度的提高。提高。三、高频电磁屏蔽三、高频电磁屏蔽高频电磁屏蔽适用于抑制高频辐射高频电磁屏蔽适用于抑制高频辐射产生的骚扰。产生的骚扰。高频屏蔽的根本原理
10、高频屏蔽的根本原理:(1)利用波阻抗变化，电磁波在屏利用波阻抗变化，电磁波在屏蔽界面反射，减弱骚扰能量蔽界面反射，减弱骚扰能量(2)利用屏蔽内涡流衰减电磁波，利用屏蔽内涡流衰减电磁波，使骚扰能量进一步减弱。使骚扰能量进一步减弱。以以简单的平面型屏蔽体的平面型屏蔽体为例。如例。如图7-47-4所示，所示，E0E0及及H0H0分分别代表入射的代表入射的骚扰电场强度和磁度和磁场强度，度，E0E0和和H0H0分分别代表在屏蔽体界面上代表在屏蔽体界面上产生生的反射的反射场强，穿，穿过屏蔽体以后屏蔽体以后骚扰场强减弱减弱为: E0 : E0 及及 H0 H0，其中，其中 为高高频屏蔽系数。屏蔽系数。 图图
11、7-4 7-4 平面型屏蔽体的屏蔽作用平面型屏蔽体的屏蔽作用根据根据边境条件可求出高境条件可求出高频屏蔽系数屏蔽系数式中式中:N介介质波阻抗与屏蔽体波阻抗与屏蔽体波阻抗之比波阻抗之比值。b屏蔽体厚度。屏蔽体厚度。高频屏蔽系数高频屏蔽系数 决议于决议于( )( )和和N N，其中其中 代表屏蔽内涡流引起的屏代表屏蔽内涡流引起的屏蔽效果；而蔽效果；而N N 那么反映了折反射引那么反映了折反射引起的屏蔽效果。起的屏蔽效果。从前者思索，钢的屏蔽效果最好，从前者思索，钢的屏蔽效果最好，铜、铝、铅次之。而从后者思索，铜、铝、铅次之。而从后者思索，那么铜的屏蔽效果最好，钢最差。那么铜的屏蔽效果最好，钢最差。
12、故在实践中有时采用多层屏蔽维护。故在实践中有时采用多层屏蔽维护。 第二节第二节变电所设计中应思索的变电所设计中应思索的几个问题几个问题在变电所设计中，采用合理的方在变电所设计中，采用合理的方式敷设二次电缆及选择正确的走向式敷设二次电缆及选择正确的走向等措施可以防止或减少周围电磁场等措施可以防止或减少周围电磁场对二次电缆的骚扰。对二次电缆的骚扰。一、将高、低电平的信号电缆分开一、将高、低电平的信号电缆分开-主要抑制容性耦合骚扰主要抑制容性耦合骚扰 电缆中一个芯线的暂态信号可以经过芯线间的电缆中一个芯线的暂态信号可以经过芯线间的电容或电感耦合到另一芯线上。电容或电感耦合到另一芯线上。 据实测，在一
13、段约据实测，在一段约10m10m长的多芯塑料电缆的一长的多芯塑料电缆的一根芯线上施加骚扰电压时，另一芯线上感应电根芯线上施加骚扰电压时，另一芯线上感应电压可达压可达60%60%左右。左右。在这种情况下在这种情况下, ,无论是将电缆外皮接地或者将无论是将电缆外皮接地或者将备用芯线接地，都不能有效地减弱这种骚扰。备用芯线接地，都不能有效地减弱这种骚扰。有效的方法是将不同类别电路的导线分置于不有效的方法是将不同类别电路的导线分置于不同的电缆中。同的电缆中。 二、二、二次电缆在变电所内走向尽二次电缆在变电所内走向尽能够呈辐射状，防止环路能够呈辐射状，防止环路-抑制感性耦合骚扰抑制感性耦合骚扰变电所内的
14、电磁场分布非常复杂，因此电缆的变电所内的电磁场分布非常复杂，因此电缆的走向要成辐射状，如图走向要成辐射状，如图7-67-6，即每一回路的往，即每一回路的往返导线要在全程内安排在同一根多芯电缆内，返导线要在全程内安排在同一根多芯电缆内，防止构成环路。防止构成环路。 从控制室到变电所内的任一点只能有一条电缆从控制室到变电所内的任一点只能有一条电缆到达，而且同一个设备的一切联络线具有同一到达，而且同一个设备的一切联络线具有同一个走向途径。个走向途径。否那么，两条导线间出现电位差，流过骚扰电否那么，两条导线间出现电位差，流过骚扰电流。流。图图7-6 7-6 电缆的辐射状布置电缆的辐射状布置采用绞对线电
15、缆可改善两根导线对采用绞对线电缆可改善两根导线对骚扰源的平衡度，减小在静电耦协骚扰源的平衡度，减小在静电耦协作用中由于不对称而在导线间产生作用中由于不对称而在导线间产生的电位差的电位差( (差模差模, ,如图如图7-87-8所示。所示。 经过两根导线不断换位，反复改动经过两根导线不断换位，反复改动导线内电磁感应电势的方向，从而导线内电磁感应电势的方向，从而起相互抵消的作用，使电磁骚扰起相互抵消的作用，使电磁骚扰( (差差模电压降低。模电压降低。 图图7-7 7-7 同一线路的不对称耦合同一线路的不对称耦合 图图7-8 7-8 绞对线电缆的平衡作用绞对线电缆的平衡作用三、三、二次电缆应尽量远离高
16、压母二次电缆应尽量远离高压母线和暂态电流的入地点并尽量减线和暂态电流的入地点并尽量减少和母线的平行长度少和母线的平行长度高压母线常是强骚扰源，添加电缆和高压高压母线常是强骚扰源，添加电缆和高压母线之间的间隔是减少耦合的重要手段母线之间的间隔是减少耦合的重要手段。二次电缆要尽能够分开高频暂态电流的入二次电缆要尽能够分开高频暂态电流的入地点，如避雷器、避雷针的接地点；地点，如避雷器、避雷针的接地点；CVT、耦合电容器和带电容型套管的设备的接地耦合电容器和带电容型套管的设备的接地点等。点等。四、利用电缆沟的屏蔽作用四、利用电缆沟的屏蔽作用放置在地面以下电缆沟中的二次电缆可放置在地面以下电缆沟中的二次
17、电缆可以利用大地的天然屏蔽作用。以利用大地的天然屏蔽作用。电缆沟最好能接近接地网的导体并与之电缆沟最好能接近接地网的导体并与之平行。平行。在超高压变电所中可以思索在电缆沟内在超高压变电所中可以思索在电缆沟内沿电缆走向的上方敷设接地导线、并与沿电缆走向的上方敷设接地导线、并与接地网相连，这样可添加静电屏蔽作用。接地网相连，这样可添加静电屏蔽作用。五、改善变电所的接地，五、改善变电所的接地，降低接地电阻降低接地电阻 降低变电所接地网和设备接地引下线的冲击阻抗可以减少地电位升高。 在超高压变电所内要用较密的接地网。高压设备的接地引下线要尽能够短。为改善接地引下线的高频特性，运用较大截面的导线或扁而宽
18、的导线作接地引下线。高压设备各相接地线要相互衔接。六、合理选择变电站中维护小室六、合理选择变电站中维护小室的接地方式并加强其屏蔽的接地方式并加强其屏蔽( ( 一一 ) ) 变电站中维护小室的接地方式变电站中维护小室的接地方式 由于较好的经济性，在一些新建的由于较好的经济性，在一些新建的500kV500kV变电站变电站中，维护和控制设备曾经被下放到远离控制中，维护和控制设备曾经被下放到远离控制室的维护小室内。室的维护小室内。当雷电流或缺点电流流入地网时，由钢材构成当雷电流或缺点电流流入地网时，由钢材构成的接地网是不等电位的。尤其在雷直击维护的接地网是不等电位的。尤其在雷直击维护小室附近避雷针时，
19、在维护小室内独立地网小室附近避雷针时，在维护小室内独立地网上的两点间能够产生较大的暂态地电位差。上的两点间能够产生较大的暂态地电位差。该暂态地电位差能够经过维护小室内该暂态地电位差能够经过维护小室内二次设备的任两个接地点耦合进二次二次设备的任两个接地点耦合进二次设备中，从而给二次设备带来骚扰。设备中，从而给二次设备带来骚扰。 图图7-117-11所示接地方式产生的暂态地电所示接地方式产生的暂态地电位差的最大值最小。该接地方式是维位差的最大值最小。该接地方式是维护小室接地网采用钢制时应选用的最护小室接地网采用钢制时应选用的最适宜的接地方式。适宜的接地方式。 图图7-11 变电站中维护小间的接地方
20、式变电站中维护小间的接地方式综上所述得到以下结论：综上所述得到以下结论：(1)500kV变电站内维护小室应有变电站内维护小室应有独立接地网，该接地网与变电站主接独立接地网，该接地网与变电站主接地网四点衔接，衔接点在维护小间的地网四点衔接，衔接点在维护小间的四个角点上。四个角点上。(2)维护小室应该远离避雷针，这维护小室应该远离避雷针，这样可以很大程度地降低雷击该避雷针样可以很大程度地降低雷击该避雷针时维护小间内的暂态地电位差。时维护小间内的暂态地电位差。(3)为了减小维护小室内恣意两点为了减小维护小室内恣意两点之间在雷击或母线缺点接地时的地电之间在雷击或母线缺点接地时的地电位差，维护小室本身的
21、接地应采用一位差，维护小室本身的接地应采用一点接地方式。点接地方式。(二二)维护小室的屏蔽维护小室的屏蔽(1)屏蔽及屏蔽效能屏蔽及屏蔽效能维护小室为其中的二次设备提供良好维护小室为其中的二次设备提供良好的电磁环境，以保证它们的正常任的电磁环境，以保证它们的正常任务。务。维护小室的屏蔽不仅是屏蔽体本身，维护小室的屏蔽不仅是屏蔽体本身，还包括滤波、接地。屏蔽体主要是还包括滤波、接地。屏蔽体主要是屏蔽空间辐射场。屏蔽空间辐射场。而对于由电源、信号端口传导进入维而对于由电源、信号端口传导进入维护小室的骚扰，那么须借助滤波器。护小室的骚扰，那么须借助滤波器。按照按照IEC的设备安装位置环境的分类，的设备
22、安装位置环境的分类，变电站的控制室与商业区属于同类环变电站的控制室与商业区属于同类环境，这类环境与开关场中的环境相比，境，这类环境与开关场中的环境相比，各种电磁骚扰景象的强度小各种电磁骚扰景象的强度小620dB。我国维护设备在变电站控制室中已有我国维护设备在变电站控制室中已有长期的运转阅历，所以经过长期的运转阅历，所以经过20dB的的衰减值衰减值(维护小室提供维护小室提供)后，可保证到后，可保证到达控制室的环境。达控制室的环境。根据我国军用规范根据我国军用规范GJB/z25-91，普通的钢，普通的钢混建筑的屏蔽效能可达混建筑的屏蔽效能可达20dB左左右。右。所以对维护小室采取一定的屏蔽所以对维
23、护小室采取一定的屏蔽措施，使其屏蔽效能到达措施，使其屏蔽效能到达40dB，是非常平安的。，是非常平安的。(2)屏蔽屏蔽设计方案方案屏蔽体屏蔽体钢板是比板是比较理想的理想的电磁屏蔽磁屏蔽资料，但料，但对开开门、开窗和开孔的要求比、开窗和开孔的要求比较严厉，否那么屏蔽效能下降很快，而，否那么屏蔽效能下降很快，而且与且与砖混构造的外混构造的外墙配合比配合比较困困难.经过屏蔽效能的屏蔽效能的计算，以算，以为采用合理采用合理的孔径和的孔径和线径的径的钢板网可以板网可以满足需足需求。求。电源源滤波器及波器及进出信号出信号电缆的的处置置维护小室的供小室的供电线路路经过电源源滤波器波器(插插入入损耗耗应在在4
24、0dB以上以上)才干才干进入小室。入小室。其安装方法和其安装方法和质量量对其性能影响很大，其性能影响很大，应遵照以下原那么：遵照以下原那么：A、进入小室的每根入小室的每根电源源线均均应配置配置电源源滤波器；波器；B、滤波器波器应安装在安装在电源穿越屏蔽体入口源穿越屏蔽体入口处的外的外侧，一切，一切电源源滤波器波器应安装在一安装在一同，便于同，便于滤波器的外壳接地方便波器的外壳接地方便简单；C、滤波器波器滤波后的波后的输出出线应经过金属管金属管敷敷设；D、控制和信号、控制和信号电缆应经过贯穿穿钢管后，管后，才干才干进入入维护小室。小室。第三节第三节交流电源系统中的电磁交流电源系统中的电磁暂态电涌
25、防护暂态电涌防护一、交流电源系统中的电磁暂态一、交流电源系统中的电磁暂态-电电涌及电涌特性涌及电涌特性(一一)电涌的概念及其来源电涌的概念及其来源(1)电涌的概念电涌的概念电涌称为瞬态过电，是低压系统中出现电涌称为瞬态过电，是低压系统中出现的一种短暂的电流、电压动摇，通常继的一种短暂的电流、电压动摇，通常继续约百万分之一秒。续约百万分之一秒。220 V220 V系统中继续瞬间系统中继续瞬间( (百万分之一秒百万分之一秒) )的的5kV5kV或或10kV10kV伏的电压动摇，即为电涌。伏的电压动摇，即为电涌。电涌与过电压相联络，但又不等同于过电涌与过电压相联络，但又不等同于过电压。电涌防护是低压
26、系统和设备可靠电压。电涌防护是低压系统和设备可靠运转的保证。运转的保证。 ( 2 ) ( 2 ) 电涌的来源电涌的来源 对于图对于图7-127-12所示低压系统建筑物内线路所示低压系统建筑物内线路和设备而言，电涌来自两个方面：外部和设备而言，电涌来自两个方面：外部电涌和内部电涌。电涌和内部电涌。 来自外部的来自外部的电涌涌外部外部电涌最主要的来源是雷涌最主要的来源是雷电。假假设雷雷电击中附近中附近电力力线路，部分路，部分电流将沿流将沿线路路进入建筑物，宏大的入建筑物，宏大的电流就会直接流就会直接扰乱或破坏乱或破坏计算机和其它敏感的算机和其它敏感的电气气设备。这部分部分电涌涌进入低入低压设备和和
27、线路的途径及其路的途径及其比例如比例如图7-12所示，可以看出雷所示，可以看出雷击电涌涌主要内容主要内容为大大电流。流。外部外部电涌另一个来源是涌另一个来源是电网中开关操作等在网中开关操作等在电力力线路上路上产生的生的过电压。对于低于低压系系统尤其是入尤其是入户电源源线以下用以下用电设备来来讲，这部分是沿部分是沿电源源线从外部从外部传入的，入的，故称故称为外部外部电涌。涌。图图7-12 7-12 电涌分配与电涌防护电涌分配与电涌防护来自内部的来自内部的电涌涌低低压电源源线上上88的的电涌来自于其内部涌来自于其内部的用的用电设备，诸如由空如由空调机、机、电弧弧焊机、机、电梯、开关梯、开关电源和其
28、它一些感性源和其它一些感性负荷的荷的电磁磁暂态引起的引起的电涌。涌。和它和它们处于同一配于同一配电箱供箱供电的其它的其它负荷将荷将因此易受因此易受损坏或任坏或任务失常。失常。电源源进线上的上的电涌防涌防护器无法使器无法使设备不受不受内部内部电涌的危害，因大容量的涌的危害，因大容量的进线维护器距内部器距内部电涌涌发生生处的的间隔太隔太远。因此普通要求因此普通要求电气安装装气安装装设电涌防涌防护器，器，以防以防护内部内部电涌，如涌，如图7-12所示分配所示分配电箱箱处维护。( ( 二二 ) ) 低低压电源源线电涌的特性涌的特性 ( 1 ) ( 1 ) 电涌的波形特点涌的波形特点 雷雷击、静、静电放
29、放电和快速瞬和快速瞬态的的波形都波形都为双指数波双指数波, , 如雷如雷电电涌涌电流的波形参数流的波形参数为8/20s, 8/20s, 电压的波形参数的波形参数为1.2/50s1.2/50s。雷。雷击电涌不涌不仅幅幅值大，且波前大，且波前时间短陡短陡度度较大，含有极高的高大，含有极高的高频分量。分量。 操作操作电涌呈涌呈现的普通是衰减的的普通是衰减的振振荡波，如波，如: 0.5s-100kHz: 0.5s-100kHz操作操作电涌振涌振荡波等。波等。( 2 ) ( 2 ) 涌的能量的特点涌的能量的特点 在在频域内，域内，电涌可用幅密度涌可用幅密度频谱描画。描画。典型典型电涌可用它涌可用它们幅密
30、度幅密度频谱的包的包络线来表征。来表征。 对于在于在时域中以双指数方程描画的域中以双指数方程描画的单向向电涌，涌，这些包些包络线可用三条直可用三条直线来近似，来近似，见图7-13(a)7-13(a)及及(c) (c) 。 由电涌时间函数曲线的面积同电涌的由电涌时间函数曲线的面积同电涌的幅值幅值A A成正比成正比 决议的程度线；决议的程度线； 自频率自频率 开场以斜率开场以斜率 下降的直线，频率下降的直线，频率f1f1由浪涌的继续时间由浪涌的继续时间T T决议；决议； 自频率自频率 开场以斜率开场以斜率 下降下降的直线，频率的直线，频率f2f2由浪涌的继续时间由浪涌的继续时间t t决议。决议。
31、对于阻尼振于阻尼振荡波，其波，其频谱在特定的在特定的振振荡频率率处有一有一“尖峰，在超出尖峰，在超出频率率 后是一条斜率后是一条斜率 为 的斜的斜线，见图7-13(b)7-13(b)及及(d)(d)。电涌波形的波前涌波形的波前时间越短，包含的越短，包含的频带越越宽，频率越高。高率越高。高频是是辐射射骚扰的主要的主要缘由。由。 幅幅频分析分析阐明明: : 电涌波形呈涌波形呈现低低频特特征，即主要能量集中在低征，即主要能量集中在低频段。段。 图图7-13 7-13 电涌的典型波形及其幅密度频谱图电涌的典型波形及其幅密度频谱图(a)(a)单单向向浪浪涌涌; ; (b)(b)振振荡荡浪浪涌涌; ; (
32、c) (c) 单单向向浪浪涌涌幅幅密密度度图的包络线；图的包络线；(d) (d) 振荡浪涌幅密度图的包络线振荡浪涌幅密度图的包络线由于非常低的能量就会引起集成电路的形状由于非常低的能量就会引起集成电路的形状混乱或损坏，因此在电涌波形中所含高频能混乱或损坏，因此在电涌波形中所含高频能量即使比例较低也足以影响采用半导体电路量即使比例较低也足以影响采用半导体电路的正常运转。的正常运转。 采用集成电路技术电子设备的损害或误动大采用集成电路技术电子设备的损害或误动大多是由于电涌能量呵斥。通常以为集成电路多是由于电涌能量呵斥。通常以为集成电路安装的受损能量级为安装的受损能量级为100mJ100mJ。 大部
33、分电涌能量是低频，在低频段很窄的频大部分电涌能量是低频，在低频段很窄的频段内可含段内可含100mJ100mJ，而由电涌能量分析也可知，而由电涌能量分析也可知，在显著高频区剩余能量也可大于在显著高频区剩余能量也可大于100mJ100mJ。( ( 三三 ) ) 电涌的涌的传播途径及其危害播途径及其危害 ( 1 ) ( 1 ) 电涌的涌的传播途径播途径 对于屏蔽良好建筑物，外部于屏蔽良好建筑物，外部电涌涌进入入室内有两种途径：从室内有两种途径：从电源源线进入和入和从信号从信号线入侵。入侵。 电源源线入侵：入侵： 当雷当雷击于高于高压线路路时，电涌会涌会经过变压器和器和导线传输分配到低分配到低压电源源
34、线上。上。需求在需求在电源源线上采取上采取电涌防涌防护措施，措施，以便抑制雷以便抑制雷击感感应电涌、开关操作涌、开关操作电涌、静涌、静电放放电电涌。涌。 信号信号线入侵：入侵： 此此处入侵主要是感入侵主要是感应雷呵斥的雷雷呵斥的雷电电涌。涌。 感感应雷普通来自雷普通来自对地雷地雷击和云和云间放放电，其中，其中对地雷地雷击产生的感生的感应电涌涌电压较大，普通大，普通500500米范米范围的的电子信息子信息设备均能均能够遭其破坏。遭其破坏。 实际证明：明：电子子计算机及其它信息算机及其它信息设备损坏的坏的主要主要缘由是雷由是雷电感感应电涌涌电压呵斥，它可呵斥，它可经过各种信号引各种信号引线把感把感
35、应电涌涌电压波引入波引入设备内部，破坏其芯片和接口。所以内部，破坏其芯片和接口。所以应在信号在信号线间加装信号防雷安装。加装信号防雷安装。 内部内部电涌那么会涌那么会经过配配电电源源线传播。播。 对于没有屏蔽或屏蔽效果于没有屏蔽或屏蔽效果较差的差的电气气设备，那么那么须思索思索电磁脉冲的磁脉冲的辐射射骚扰问题。 ( 2 ) ( 2 ) 电涌涌对计算机控保算机控保设备等敏感等敏感电子子设备的危害的危害 微波微波设备、计算机控保算机控保设备、程控、程控设备等都很等都很娇气。气。对计算机的数据而言，算机的数据而言，骚扰电磁磁场大于大于 0.03 0.03高斯那么能高斯那么能够使使计算机数据混乱或算机
36、数据混乱或丧失。失。 实验发现：当闪电脉冲磁场超越实验发现：当闪电脉冲磁场超越 0.07 0.07高斯高斯时，计算机产生误操作，而当磁场添加到时，计算机产生误操作，而当磁场添加到2.42.4高斯时，呵斥晶体管和固态二极管永久高斯时，呵斥晶体管和固态二极管永久性损坏。性损坏。 雷电每次释放的数百兆焦耳能量与足可影雷电每次释放的数百兆焦耳能量与足可影响敏感设备的毫焦耳能量相比相差悬殊。响敏感设备的毫焦耳能量相比相差悬殊。特别是电子技术从特别是电子技术从2020世纪世纪6060年代的电子管年代的电子管元器件开展到元器件开展到8080年代大型集成电路以来，年代大型集成电路以来，元件的耐受能量已由元件的
37、耐受能量已由0.10.110J10J降至降至 10-8 10-810-6J,10-6J,因此设备损坏率骤然升高。因此设备损坏率骤然升高。 二、电涌的系统防护问题二、电涌的系统防护问题电涌防护措施主要应包括：电涌防护措施主要应包括：1.1.电源系统的防护；电源系统的防护；2.2.信号电路系统的防护；信号电路系统的防护；3.3.电子设备的综合防护。电子设备的综合防护。其中，电源维护电路是为了防止被维护电其中，电源维护电路是为了防止被维护电路遭到过大过载的冲击，它通常是和被维路遭到过大过载的冲击，它通常是和被维护电路相联络的。护电路相联络的。 电源维护电路应具备如下特性电源维护电路应具备如下特性:
38、: ( 1 ) ( 1 ) 对过电压应有良好的限幅才干，在大对过电压应有良好的限幅才干，在大瞬变电流期间，被维护设备两端应接近系统瞬变电流期间，被维护设备两端应接近系统的最大任务电压。的最大任务电压。 ( 2 ( 2 维护电路应有强的分流才干，使维护维护电路应有强的分流才干，使维护电路吸收最严重情况下的瞬变过程能量，而电路吸收最严重情况下的瞬变过程能量，而不致损坏。不致损坏。 ( 3 ) ( 3 ) 维护电路对过电压应有快速呼应时间，维护电路对过电压应有快速呼应时间，对于对于NEMPNEMP的呼应时间要求尽量小。的呼应时间要求尽量小。( 4 ) ( 4 ) 在正常任务时，要求维护电路对系统的在
39、正常任务时，要求维护电路对系统的影响可忽略不计，即它的并联电阻应足够大，影响可忽略不计，即它的并联电阻应足够大，而串联电阻和并联电容充分小。而串联电阻和并联电容充分小。 ( 5 ) ( 5 ) 瞬变过程维护电路应能对继续不断或延瞬变过程维护电路应能对继续不断或延续过载过程起维护作用而不损坏本身。续过载过程起维护作用而不损坏本身。 ( 6 ) ( 6 ) 瞬变过程防护电路在瞬变过程终了后应瞬变过程防护电路在瞬变过程终了后应恢复正常，不应是不可恢复、一次性的。恢复正常，不应是不可恢复、一次性的。 ( 7 )( 7 )维护电路应体积小、价廉、易于维护。维护电路应体积小、价廉、易于维护。 电磁暂态防护
40、技术是一个综合性、系统性电磁暂态防护技术是一个综合性、系统性工程，完善的防护体系必需把直击雷防护、工程，完善的防护体系必需把直击雷防护、等电位衔接、屏蔽和系统地安装电涌防护等电位衔接、屏蔽和系统地安装电涌防护器有机地结合起来。器有机地结合起来。采用有效的直击雷防护措施采用有效的直击雷防护措施选择平安的供电方式选择平安的供电方式正确的接地型式正确的接地型式有效的等电位衔接有效的等电位衔接良好的屏蔽措施良好的屏蔽措施合理的布线合理的布线恰当地运用电涌防护器件恰当地运用电涌防护器件骚扰滤波器骚扰滤波器采用电涌多级综合防护技术等。采用电涌多级综合防护技术等。( ( 一一 ) )直击雷维护直击雷维护 避
41、雷针避雷针( (或避雷带、避雷网或避雷带、避雷网) )、引下线和接地、引下线和接地安装构成建筑物的直击雷维护安装构成建筑物的直击雷维护同时要抑制引雷过程中的二次效应。同时要抑制引雷过程中的二次效应。 ( ( 二二 ) ) 低压系统的供电方式低压系统的供电方式 低压配电系统普通分为非接地系统和接地系低压配电系统普通分为非接地系统和接地系统。统。常用的供电方式为：单相二线制、单相三线常用的供电方式为：单相二线制、单相三线制、两相三线制、两相五线制、三相三线制、两相三线制、两相五线制、三相三线制、三相四线制。制、三相四线制。( ( 三三 ) ) 低压配电网的接地型式低压配电网的接地型式 低压配电系统
42、按接地型式不同，分为低压配电系统按接地型式不同，分为TNTN、TTTT和和IT 3IT 3种。种。 图图7-147-14不同供电方式和接地系统不同供电方式和接地系统( 1 ) TN( 1 ) TN系统系统 TNTN系统是指电源有中性点直接接地，电气设系统是指电源有中性点直接接地，电气设备外露导电部分经过防护导体与该接地点备外露导电部分经过防护导体与该接地点衔接的系统。衔接的系统。TNTN系统按照中性线系统按照中性线N N和防护线的组合情况又分和防护线的组合情况又分成成TN-STN-S，TN-CTN-C和和TN-C-S 3TN-C-S 3种型式。种型式。对民用建筑物和电子设备，对民用建筑物和电子
43、设备，IECIEC和和ITU(ITU(国际电国际电信联盟信联盟) )都引荐运用都引荐运用TN-STN-S系统。系统。 TN-S系系统(防防护中性中性线系系统)的中的中性性线导体和防体和防护导体是分开的，配体是分开的，配电系系统是一个三相五是一个三相五线制系制系统。PE线在正常任在正常任务时不呈不呈现电流，流，设备外露外露导电部分部分对地也不呈地也不呈现电压，对电子子设备有有较强的的顺应性。性。 TN-C TN-C系系统又称兼用系又称兼用系统中防中防护线PEPE与中性与中性线N N合合为PENPEN线，具有，具有经过正常正常负荷荷电流和平安防流和平安防护的作用，高次的作用，高次谐波波电流也流也在
44、在PENPEN线经过，这对平安和平安和电子子设备等极等极为不利。不利。在不具在不具备TN-STN-S系系统的供的供电环境中，可将境中，可将TN-CTN-C系系统改呵斥改呵斥TN-C-STN-C-S系系统。民用供民用供电系系统多采用多采用TN-CTN-C系系统即三相四即三相四线制。制。( 2 ) ( 2 ) 各个防护接地系统各个防护接地系统TTTT系统系统 TTTT电力系统有一个直接接地点，电气电力系统有一个直接接地点，电气设备的外露可导电部分接至电气上与设备的外露可导电部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极。电力系统的接地点无关的接地极。 ( 3 ) ( 3 ) 非接地系统非接地系统IT
45、IT系统系统 ITIT电力系统的带电部分与大地间不直电力系统的带电部分与大地间不直接衔接，而电气设备的外露可导电部接衔接，而电气设备的外露可导电部分那么是接地的。分那么是接地的。 公用供电网假设是以公用供电网假设是以TT或或IT系统向建系统向建筑物供电时，筑物供电时，ITU建议采用隔离变压建议采用隔离变压器将器将TT/ IT系统改呵斥系统改呵斥TN-S系统。系统。 建筑物应全部采用建筑物应全部采用TN-S接线方式供电。接线方式供电。建筑物施工终了后，要检查中性导体建筑物施工终了后，要检查中性导体N线和防护导体线和防护导体PE线的绝缘，不论是线的绝缘，不论是永久衔接的或插头、插座衔接的设备永久衔
46、接的或插头、插座衔接的设备中，不允许中，不允许 N 线和线和 PE 线在任何地方线在任何地方相连或相碰。相连或相碰。 ( ( 四四 ) ) 等电位联接等电位联接 过电压防护的根本原理是在瞬态过电压发过电压防护的根本原理是在瞬态过电压发生的瞬间，在被防护区域内的一切金属生的瞬间，在被防护区域内的一切金属部件之间应实现一个等电位。部件之间应实现一个等电位。等电位是用衔接导线或过电压防护器将处等电位是用衔接导线或过电压防护器将处在需求防雷的空间内的防雷安装、建筑在需求防雷的空间内的防雷安装、建筑物的金属构架、金属安装、外来的导体物的金属构架、金属安装、外来的导体物、电气和电讯安装等衔接起来。物、电气
47、和电讯安装等衔接起来。 方法如下方法如下:(1)在那些自然衔接不能保证电气贯穿的在那些自然衔接不能保证电气贯穿的地方用衔接导线衔接；地方用衔接导线衔接；(2)在那些不允许用衔接导线的地方，采在那些不允许用衔接导线的地方，采用过电压防护器跨接用过电压防护器跨接(选用一些呼应速度快选用一些呼应速度快的元件的元件)；(3必需尽能够在接近进户点处对外来必需尽能够在接近进户点处对外来导体做等电位衔接，估计大部分雷电流将导体做等电位衔接，估计大部分雷电流将流过这些衔接点；流过这些衔接点；(4)电力线路的一切导体本身应做直接或电力线路的一切导体本身应做直接或非直接等电位衔接。相线应只经过电涌防非直接等电位衔
48、接。相线应只经过电涌防护器连到避雷接地安装上。在护器连到避雷接地安装上。在TN系统中，系统中，PE线或线或PEN线应直接连到避雷接地安装上。线应直接连到避雷接地安装上。按按IECIEC规范规范, ,一个建筑物内只允许有一个接地系统，一个建筑物内只允许有一个接地系统，即建筑物内各种用途的接地极都应纳入等电位衔接即建筑物内各种用途的接地极都应纳入等电位衔接范围而构成一个共同接地系统。范围而构成一个共同接地系统。当电气接地安装和防雷接地安装共用和相连时，必当电气接地安装和防雷接地安装共用和相连时，必需安装过电压防护器。需安装过电压防护器。 在建立了由衔接导线和电涌防护器组成的等电位衔在建立了由衔接导
49、线和电涌防护器组成的等电位衔接网络后，当网络出现电涌过电压甚至遭到雷击时，接网络后，当网络出现电涌过电压甚至遭到雷击时，可以为在极短的时间内构成了一个等电位岛。可以为在极短的时间内构成了一个等电位岛。这个等电位岛的岛内由于实现了等电位衔接，一切这个等电位岛的岛内由于实现了等电位衔接，一切导电部件之间不会产生有害的电位差，在防备人身导电部件之间不会产生有害的电位差，在防备人身电击、爆炸和火灾等用电平安措施中起重要作用。电击、爆炸和火灾等用电平安措施中起重要作用。 (五五)屏蔽屏蔽屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挠屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挠和衰减施加在电子设备上的电磁骚和衰减施加在电子设备上的电磁
50、骚扰或过电压能量。扰或过电压能量。屏蔽详细可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽详细可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆的屏蔽。也可分为屏蔽和各种线缆的屏蔽。也可分为建筑物屏蔽和室内屏蔽，把设备屏建筑物屏蔽和室内屏蔽，把设备屏蔽和线缆屏蔽归为室内屏蔽。蔽和线缆屏蔽归为室内屏蔽。( 1 ) 建筑物的屏蔽建筑物的屏蔽 建筑物的屏蔽是利用建筑物的钢筋、建筑物的屏蔽是利用建筑物的钢筋、金属构架、金属门窗、地板等，把金属构架、金属门窗、地板等，把它们相互衔接在一同，构成一个法它们相互衔接在一同，构成一个法拉第笼，并与地网有可靠的电气衔拉第笼，并与地网有可靠的电气衔接，构成初级屏蔽网。接，构成初级屏蔽网。其主要目的是
51、对建筑物内微电子设备其主要目的是对建筑物内微电子设备进展电磁辐射防护。进展电磁辐射防护。 (2)室内屏蔽室内屏蔽室内屏蔽是指室内屏蔽是指设备屏蔽和屏蔽和线缆屏蔽。屏蔽。设备的屏蔽的屏蔽应在在对电子子设备耐耐压程度程度调查的根底上，按的根底上，按IEC划分的防雷区施行多划分的防雷区施行多级屏蔽。屏蔽。屏蔽效果首先取决于初屏蔽效果首先取决于初级屏蔽网的衰减程屏蔽网的衰减程度，其次取决于屏蔽度，其次取决于屏蔽层对于入射于入射电磁波磁波的反射的反射损耗和吸收耗和吸收损耗程度，而耗程度，而这又取又取决于屏蔽决于屏蔽层厚度、网孔密度、屏蔽厚度、网孔密度、屏蔽资料。料。在屏蔽中要特在屏蔽中要特别留意留意对各
52、种各种“洞的密封，洞的密封，除除门、窗外，重点、窗外，重点对入入户的金属管道、的金属管道、通通讯线路，路，电力力线缆入口作好屏蔽。入口作好屏蔽。各种各种线缆均要采取屏蔽措施，金属均要采取屏蔽措施，金属丝编织网、金属网、金属软导管、硬管、硬导管均管均可用于屏蔽可用于屏蔽线缆。对线缆的屏蔽的屏蔽应留意以下事留意以下事项：是屏蔽管是屏蔽管线的接地：普通要求入的接地：普通要求入户线在入在入户前前应埋入地中程度埋入地中程度间隔隔10m以上。以上。 电缆衔接器的屏蔽接器的屏蔽: : 最正确方法是沿最正确方法是沿电缆的周的周边，把屏蔽，把屏蔽层与与衔接器沿周接器沿周长连起来，起来，实现沿周沿周长360360
53、的的衔接，或运用尽能接，或运用尽能够短短的附加的附加连线将将衔接器两端接器两端电缆屏蔽相屏蔽相连，或利用插或利用插头的的备用芯将两端屏蔽相用芯将两端屏蔽相连。 用金属用金属丝编制网屏蔽制网屏蔽电缆，因其分量，因其分量轻，运用方便而广运用方便而广为运用，但在运用，但在电磁波磁波频率率较高、其波高、其波长接近接近编织层网孔尺寸网孔尺寸时，波的，波的透入将添加，因此最好再穿一透入将添加，因此最好再穿一层金属管。金属管。 ( ( 六六 ) ) 合理的布线合理的布线 无论从防雷还是从电磁兼容角度上思索，无论从防雷还是从电磁兼容角度上思索，布线都有一定明确要求：布线都有一定明确要求： ( 1 ) ( 1
54、) 电力线路不要与馈线、信号线同电力线路不要与馈线、信号线同槽架设；槽架设； ( 2 ) ( 2 ) 外部引线不要与内部接线同槽架外部引线不要与内部接线同槽架设；设； ( 3 ) ( 3 ) 一切的网线与墙壁有条件时应远一切的网线与墙壁有条件时应远间隔安装；间隔安装； ( 4 ) ( 4 ) 在进展串扰预测分析的根底上合在进展串扰预测分析的根底上合理设计布线途径，爬线间距等。理设计布线途径，爬线间距等。( ( 七七 ) ) 电涌防护器的合理运用电涌防护器的合理运用 ( 1 ) ( 1 ) 电涌防护器的作用与分类电涌防护器的作用与分类 低压配电系统中电能质量问题主要靠电涌低压配电系统中电能质量问
55、题主要靠电涌防护器或它们与噪声滤波安装的结合运防护器或它们与噪声滤波安装的结合运用来处理。用来处理。目前它曾经成为接地、屏蔽之后采用最多目前它曾经成为接地、屏蔽之后采用最多的抑制技术措施。的抑制技术措施。 电涌防涌防护器的分器的分类大致如下：大致如下： 限幅型：限幅型：MOVMOV具有具有较高高电能吸收才干和能吸收才干和纳秒秒级呼呼应时间； 开关型：主要指气体放开关型：主要指气体放电管；管； 混合型：主要是指混合型：主要是指MOVMOV与开关管的与开关管的结合合运用；运用； 正弦波跟踪型：正弦波跟踪型：这是一种新技是一种新技术，它，它能跟踪交流正弦波，能跟踪交流正弦波，对经过其它防其它防护安装
56、安装上的微小尖峰和瞬上的微小尖峰和瞬态做出呼做出呼应； 其它：其它包括数据、信号和噪声其它：其它包括数据、信号和噪声滤波器等。波器等。 ( 2 ) ( 2 ) 弱电系统各种电涌防护器的特性比较弱电系统各种电涌防护器的特性比较 可用于弱电系统电涌防护器件有放电管、可用于弱电系统电涌防护器件有放电管、ZnOZnO压敏电阻、齐纳压敏电阻、齐纳TVSTVS二极管和瞬态抑制二极管和瞬态抑制TVSTVS晶闸管等。晶闸管等。正确地选择这些器件，实现它们之间的合理正确地选择这些器件，实现它们之间的合理配合可到达要求的防护目的和防护程度。配合可到达要求的防护目的和防护程度。 (3)综合性合性电涌防涌防护器的运用
57、器的运用综合防合防护技技术运用的意运用的意义电涌防涌防护器是抑制器是抑制经电源源线传输电涌的涌的简单有有效的方法。效的方法。但在但在实践运用中由于存在分布践运用中由于存在分布电感和分布感和分布电容容等等缘由，从而使它由，从而使它对电涌高涌高频分量的抑制分量的抑制变得非常有限。得非常有限。压敏敏电阻阻对外呈外呈现的波特性都是反射和折射能的波特性都是反射和折射能量，它的箝位才干只能降低量，它的箝位才干只能降低电涌的低涌的低频幅幅值，而而对电涌波前影响不大。涌波前影响不大。采用采用电容器容器滤波可降低脉冲上升沿陡度，同波可降低脉冲上升沿陡度，同时可消除可消除产生于生于设备内部的内部的电磁磁骚扰，如，
58、如设备内部的尖刺脉冲和振内部的尖刺脉冲和振荡脉冲。脉冲。电磁骚扰滤波器是为抑制经由电源线传导的骚扰信电磁骚扰滤波器是为抑制经由电源线传导的骚扰信号，以及满足各种号，以及满足各种EMCEMC规范而设计的。但用它来抑制规范而设计的。但用它来抑制电涌信号中电涌信号中100kHz100kHz以下的成分是有困难的。以下的成分是有困难的。 把骚扰滤波器和电涌防护器结合在一同，组成具有把骚扰滤波器和电涌防护器结合在一同，组成具有滤波功能的综合性电涌防护器。能集二者的优点，滤波功能的综合性电涌防护器。能集二者的优点，弥补各自的缺乏，实现对电涌信号较为理想的抑制。弥补各自的缺乏，实现对电涌信号较为理想的抑制。
59、一方面，电涌防护器有箝位作用，能把电磁瞬变信一方面，电涌防护器有箝位作用，能把电磁瞬变信号低频端的骚扰信号控制到电子电路允许的范围内；号低频端的骚扰信号控制到电子电路允许的范围内； 另一方面又利用滤波器的抑制功能，对电涌高频骚另一方面又利用滤波器的抑制功能，对电涌高频骚扰进展控制。扰进展控制。 综合防合防护器的原理与器的原理与设计针对电涌防涌防护器件只能限幅而器件只能限幅而不能抑制沿不能抑制沿电源源线传播的高播的高频骚扰噪声的噪声的实践情况，同践情况，同时为了防止了防止设备内部的尖刺内部的尖刺脉冲和和振脉冲和和振荡脉冲脉冲进入供入供电网，网，应采用采用滤波和限幅相波和限幅相结合的合的综合防合防
60、护器。器。常用的噪声常用的噪声滤波波电路如路如图7-15所示。所示。但但对于于图7-15a和和b电路，由于路，由于电感和感和电容的同容的同时存在，在一定存在，在一定频率下会率下会产生振生振荡。这是是电路路设计中中应思索的。思索的。图图7-15 常用的噪声滤除电路常用的噪声滤除电路典型的综合防护器电路原理接线图如典型的综合防护器电路原理接线图如图图7-16所示。所示。图图7-16 综合防护电路原理接线图综合防护电路原理接线图电涌综合防护安装设计时应留意以下问题电涌综合防护安装设计时应留意以下问题: :与与MOVMOV并联的并联的C C 越大，越大，MOVMOV呼应越慢。因此滤呼应越慢。因此滤波波
61、C C普通不与普通不与MOVMOV直接并联。直接并联。但采用但采用LC LC 滤波电路又会产生振荡，因此，必滤波电路又会产生振荡，因此，必需非常严厉地选择滤波器件，设计安装中尽需非常严厉地选择滤波器件，设计安装中尽量减小衔接导线的分布电容。量减小衔接导线的分布电容。综上所述可得出如下结论：电子设备电源线综上所述可得出如下结论：电子设备电源线中运用中运用MOVMOV时，要参与滤波安装可采取时，要参与滤波安装可采取L-C L-C 滤滤波方式，而普通不直接并联波方式，而普通不直接并联C C。 滤波回路的根本参数应满足：滤波回路的根本参数应满足： ( 1 ) LC ( 1 ) LC 滤波电路的时间常数
62、远大于滤波电路的时间常数远大于入射波所滤除频率部分的周期。入射波所滤除频率部分的周期。为减少体积，可用较小的电感和较大的为减少体积，可用较小的电感和较大的电容来增大回路时间常数。电容来增大回路时间常数。电感减小以及电容增大的范围要根据滤电感减小以及电容增大的范围要根据滤波电路所运用的环境来确定。波电路所运用的环境来确定。( 2 ) ( 2 ) 滤波回路的波阻滤波回路的波阻 应大应大于于MOVMOV所接受最大电流时的动态电阻所接受最大电流时的动态电阻: : (3)根据冲击截波的时间常数来根据冲击截波的时间常数来选择电感和电容。选择电感和电容。显然，选择电感和电容时应综合显然，选择电感和电容时应综
63、合思索上述要素，才干到达理想的思索上述要素，才干到达理想的效果。效果。( ( 八八 ) ) 电涌多级综合防护技术的运用电涌多级综合防护技术的运用 气体间隙、阀式避雷器、气体间隙、阀式避雷器、 MOA MOA等防雷安等防雷安装具有泻流量大、转移功率大的特点，装具有泻流量大、转移功率大的特点，但具有呼应速度慢、残压高的缺陷。但具有呼应速度慢、残压高的缺陷。压敏电阻压敏电阻( MOV )( MOV )、齐纳二极管、瞬态抑、齐纳二极管、瞬态抑制器等具有呼应快、残压低的优点，制器等具有呼应快、残压低的优点，但是他们的泻流才干差、功率低。但是他们的泻流才干差、功率低。实践运用中采取多级防护的方法，即把实践
64、运用中采取多级防护的方法，即把泻流防护和限压防护分开，采取前级泻流防护和限压防护分开，采取前级泻流，后级限压的多级防护措施。泻流，后级限压的多级防护措施。(1)低压配电线路防护设备选择原那低压配电线路防护设备选择原那么么防护设备的选择及安装根本原那么可防护设备的选择及安装根本原那么可概括为：同耐同级、分级防护、级间概括为：同耐同级、分级防护、级间协调、位置合理，最终到达残压低于协调、位置合理，最终到达残压低于耐压程度。耐压程度。(2)电涌多级防护的原理电涌多级防护的原理在多级防护中要求次级防护的残压在多级防护中要求次级防护的残压比初级低，那么其动作电压必然比初级低，那么其动作电压必然也将低于初
65、级防护，这就带来初、也将低于初级防护，这就带来初、次级防护的协调问题。次级防护的协调问题。假设次级防护先于初级动作，将能假设次级防护先于初级动作，将能够抑制初级防护的动作而使次级够抑制初级防护的动作而使次级防护接受一切的电涌能量，导致防护接受一切的电涌能量，导致防护的失败。防护的失败。所以采取多级防护时，各级防护动所以采取多级防护时，各级防护动作电压要和它们之间的间隔相协作电压要和它们之间的间隔相协调，以便实现分级分流能量，逐调，以便实现分级分流能量，逐次降压的目的。次降压的目的。(3)电源线中电涌多级综合防护电源线中电涌多级综合防护的实现的实现电涌多级防护安装至少应包括泻流电涌多级防护安装至
66、少应包括泻流和限压这两级电路。和限压这两级电路。初级作为泻流电路，主要用来泻放初级作为泻流电路，主要用来泻放脉冲大电流，将电涌暂态的大部脉冲大电流，将电涌暂态的大部分能量旁路和吸收。分能量旁路和吸收。次级作为限压电路，主要用来钳制次级作为限压电路，主要用来钳制电压，即限制电路中的残压，以电压，即限制电路中的残压，以防护后续设备。防护后续设备。初级为泻流电路，要求所选防护元件通初级为泻流电路，要求所选防护元件通流容量大，耐冲击才干强。放电管和流容量大，耐冲击才干强。放电管和MOV可作为被选元件。可作为被选元件。但放电管动作后不能自行熄弧的问题，但放电管动作后不能自行熄弧的问题，因此必需与其它器件
67、进展配合。因此必需与其它器件进展配合。而大容量的而大容量的MOV能较好地满足泻流的要能较好地满足泻流的要求，假设单个求，假设单个MOV的通流容量不够，可的通流容量不够，可采用多个采用多个MOV并联运转的技术。并联运转的技术。次级为限压电路，要求所选限压元件的次级为限压电路，要求所选限压元件的非线性特性好，残压程度低。非线性特性好，残压程度低。MOV及及齐纳齐纳TVS二极管可作为被选元件。二极管可作为被选元件。但由于齐纳但由于齐纳TVS二极管的通流才干非常二极管的通流才干非常有限，而且难与初级的元件进展配合，有限，而且难与初级的元件进展配合，因此在这种场所下运用有一定困难。因此在这种场所下运用有
68、一定困难。MOV通流才干较强，能实现限压的目通流才干较强，能实现限压的目的。的。单纯多级防护不能消除电源线中的电涌高频含量。单纯多级防护不能消除电源线中的电涌高频含量。把带滤波环节的综合防护技术与多级防护技术结把带滤波环节的综合防护技术与多级防护技术结合起来，组成具有滤波功能的多级综合电涌防护合起来，组成具有滤波功能的多级综合电涌防护安装。从而构成最为理想的电涌防护措施。安装。从而构成最为理想的电涌防护措施。在在220/380 V220/380 V交流电源运用的多级防护安装中，交流电源运用的多级防护安装中，普通选用电感线圈和电容器作为两级电路之间的普通选用电感线圈和电容器作为两级电路之间的配合
69、元件。配合元件。图图7-207-20及图及图7-217-21给出了典型的给出了典型的220/380 V220/380 V交流电交流电源用两级综合防护安装原理图。源用两级综合防护安装原理图。图中初、次级的限压元件均选用图中初、次级的限压元件均选用MOVMOV，介于初、，介于初、次级之间的元件选用电感线圈。次级之间的元件选用电感线圈。图图 7-20 7-20 单相电源两级综合防护单相电源两级综合防护图图 7-21 7-21 三相电源两级防护原理三相电源两级防护原理图图7-28为另外一种多级维护的电源表示图。为另外一种多级维护的电源表示图。第一级采用气体放电管，特大的浪涌电流限第一级采用气体放电管，
70、特大的浪涌电流限制到后续系统可允许的范围；第二级用压敏制到后续系统可允许的范围；第二级用压敏电阻；第三级用雪崩二极管，使输出的嵌位电阻；第三级用雪崩二极管，使输出的嵌位电压到达规定值。电压到达规定值。经三级维护元件的逐级限压，沿线路侵入的经三级维护元件的逐级限压，沿线路侵入的雷电暂态过电压逐渐被限制到一个很低的电雷电暂态过电压逐渐被限制到一个很低的电压程度，从而获得了多后级设备的可靠维护。压程度，从而获得了多后级设备的可靠维护。图图7-28 典型的电源多级维护原理图典型的电源多级维护原理图第四节第四节提高二次设备抗骚扰才提高二次设备抗骚扰才干的措施干的措施提高二次设备抗骚扰才干的方法提高二次设
71、备抗骚扰才干的方法该当随被维护设备的不同而不同。该当随被维护设备的不同而不同。本节只提出一些普遍适用的方法本节只提出一些普遍适用的方法和措施。和措施。一、采用隔离变压器一、采用隔离变压器二次设备的交流输入回路通常和各类中间互感二次设备的交流输入回路通常和各类中间互感器相连。这些中间互感器是骚扰电压进入二次器相连。这些中间互感器是骚扰电压进入二次回路的重要途径。回路的重要途径。共模骚扰电压那么经过互感器原、副绕组之间共模骚扰电压那么经过互感器原、副绕组之间的耦合电容进入二次设备，如图的耦合电容进入二次设备，如图7-29( a )7-29( a )所所示。示。假设在互感器的原、副方绕组之间装设一个
72、用假设在互感器的原、副方绕组之间装设一个用铜箔做成的屏蔽层，而且将屏蔽层和铁芯一同铜箔做成的屏蔽层，而且将屏蔽层和铁芯一同接地，称为隔离变压器，如图接地，称为隔离变压器，如图7-29( b )7-29( b )所示。所示。图图7-29 7-29 隔离变压器的屏蔽原理隔离变压器的屏蔽原理 (a) (a) 无屏蔽无屏蔽; (b) ; (b) 有有屏蔽屏蔽隔离隔离变压器使原方出器使原方出现的共模的共模骚扰电压u1经杂散散电容容C1s及屏蔽及屏蔽层而接地短路，不而接地短路，不进入二次入二次侧。普通来普通来说，屏蔽，屏蔽层在在变压器信号器信号侧副副边接接地效果最好。地效果最好。屏蔽屏蔽层对抑制共模抑制共
73、模骚扰的效果的效果:无屏蔽无屏蔽时普通有普通有20%60%的共模的共模骚扰电压进入二次入二次侧。加了接地屏蔽加了接地屏蔽层以后以后,二次二次侧共模共模骚扰电压可降可降为3%15%，铁芯接地后比不接地芯接地后比不接地时可可进一一步降低步降低20%30%。只需一只需一层屏蔽屏蔽时，屏蔽，屏蔽层要接地而不宜接要接地而不宜接“零。零。否那么，不能起到屏蔽的作用。否那么，不能起到屏蔽的作用。二、采用合理的布线二、采用合理的布线在二次设备内部及背板配线方面应留意：在二次设备内部及背板配线方面应留意： ( 1 ) ( 1 ) 强弱电平的导线最好不要平行走线和绑强弱电平的导线最好不要平行走线和绑扎在一同。如必
74、需平行走线，平行长度应尽量扎在一同。如必需平行走线，平行长度应尽量短，且中间留有短，且中间留有1 13cm3cm以上的间距。以上的间距。 ( 2 ) ( 2 ) 假设不同电平的导线平行紧靠，那么假设不同电平的导线平行紧靠，那么有必要在关键的部位运用屏蔽线。有必要在关键的部位运用屏蔽线。( 3 ) ( 3 ) 各个插件的相互衔接线应尽能够短，同各个插件的相互衔接线应尽能够短，同时应使同一回路的引出和引入的导线尽量靠在时应使同一回路的引出和引入的导线尽量靠在一同，防止构成环路。一同，防止构成环路。三、瞬变骚扰的抑制措施三、瞬变骚扰的抑制措施瞬态骚扰对电子设备的危害较大。瞬态骚扰对电子设备的危害较大
75、。一方面瞬态骚扰可经过电缆经设备的端口进入设一方面瞬态骚扰可经过电缆经设备的端口进入设备；另一方面，还可经过辐射方式影响设备。备；另一方面，还可经过辐射方式影响设备。据统计，对于微机继电维护安装，在一切的电磁据统计，对于微机继电维护安装，在一切的电磁兼容实验中兼容实验中, ,几个瞬态骚扰实验非常难于经过。几个瞬态骚扰实验非常难于经过。 瞬变骚扰的快速上升沿是破坏电路任务的最主瞬变骚扰的快速上升沿是破坏电路任务的最主要要素，由于它们在传输过程中衰减最小，并在要要素，由于它们在传输过程中衰减最小，并在感性地线和信号线中产生较大的电压。感性地线和信号线中产生较大的电压。对数字电路影响较大。对数字电路
76、影响较大。 对于浪涌骚扰，电子设备只能依托过电对于浪涌骚扰，电子设备只能依托过电压维护或浪涌维护器件来抑制，经过这压维护或浪涌维护器件来抑制，经过这些器件将浪涌电流泻放至大地。些器件将浪涌电流泻放至大地。常用的元器件是压敏电阻、齐纳二极管、常用的元器件是压敏电阻、齐纳二极管、气体放电管等。气体放电管等。电源端口、信号端口由于信号线较少，电源端口、信号端口由于信号线较少，添加这些器件比较容易，而输入、输出添加这些器件比较容易，而输入、输出端口那么刚好相反。端口那么刚好相反。对瞬变骚扰可采取以下措施：对瞬变骚扰可采取以下措施： ( 1 ) ( 1 ) 在一切接口的入口处进展对地滤在一切接口的入口处
77、进展对地滤波波; ; ( 2 ) ( 2 ) 用共模扼流圈或光电耦合器隔离用共模扼流圈或光电耦合器隔离敏感接口敏感接口; ;( 3 ) ( 3 ) 运用有屏蔽层电缆，并将屏蔽层运用有屏蔽层电缆，并将屏蔽层衔接到地线上衔接到地线上; ; ( 4 ) ( 4 ) 用接地的金属板，将用接地的金属板，将PCBPCB与暴露与暴露的金属件或外部放电点隔分开。的金属件或外部放电点隔分开。 四、电子电路中的抗骚扰措施四、电子电路中的抗骚扰措施( 1 ) 在输入回路中第一级正常处于导通形状的三在输入回路中第一级正常处于导通形状的三级管的基极和集电极之间加装电容器，或者在级管的基极和集电极之间加装电容器，或者在处
78、于截止形状的三极管的基极和发射极之间加处于截止形状的三极管的基极和发射极之间加装电容器，使三极管延时动作，以躲过暂态骚装电容器，使三极管延时动作，以躲过暂态骚扰。扰。( 2 ) 普通输入回路的第一级三极管采用正常导通普通输入回路的第一级三极管采用正常导通的三极管，使此三极管任务在深度饱和形状的三极管，使此三极管任务在深度饱和形状( 导通导通 )，由于此时除了保证三极管可靠导通有，由于此时除了保证三极管可靠导通有足够的裕度外，翻转又略带延时，这样就进一足够的裕度外，翻转又略带延时，这样就进一步加强了抗骚扰的才干。步加强了抗骚扰的才干。( 3 ) ( 3 ) 在输入回路第一级三极管的发射极和基极在
79、输入回路第一级三极管的发射极和基极之间加反向二极管维护。装设了二极管，其正之间加反向二极管维护。装设了二极管，其正向压降只需向压降只需1V1V左右，因此起到了维护作用。左右，因此起到了维护作用。 ( 4 ) ( 4 ) 消除电磁继电器所产生的骚扰。继电器线消除电磁继电器所产生的骚扰。继电器线圈上并联二极管或稳压管。实验阐明此反电势圈上并联二极管或稳压管。实验阐明此反电势如不加以限制，将可达如不加以限制，将可达1kV1kV以上。以上。 ( 5 ) ( 5 ) 在易产生骚扰的接点上并联消弧电容和电在易产生骚扰的接点上并联消弧电容和电阻。如在分合闸出口干簧继电器接点及开关辅阻。如在分合闸出口干簧继电
80、器接点及开关辅助接点上并联电容和电阻，可限制接点断开时助接点上并联电容和电阻，可限制接点断开时接点两端的恢复电压，以消除由接点间电弧重接点两端的恢复电压，以消除由接点间电弧重燃引起的骚扰。燃引起的骚扰。第五节第五节计算机受电网骚扰的计算机受电网骚扰的抑制方法抑制方法电源线是计算机的重要骚扰途径。电源线是计算机的重要骚扰途径。为了抑制高频或尖脉冲骚扰，可在计算机的电为了抑制高频或尖脉冲骚扰，可在计算机的电源线上加套管状铁氧体磁环。源线上加套管状铁氧体磁环。对用于现场适时控制的微型计算机而言，由于对用于现场适时控制的微型计算机而言，由于忽视了对常模骚扰的抑制，有时还会出现程序忽视了对常模骚扰的抑制
81、，有时还会出现程序受骚扰和数据丧失景象。受骚扰和数据丧失景象。对计算机危害较为严重的是低频常模骚扰。对计算机危害较为严重的是低频常模骚扰。常模骚扰的影呼应从计算机电源本身来分析。常模骚扰的影呼应从计算机电源本身来分析。开关电源整流电路任务在峰值开关形状，仅在电源开关电源整流电路任务在峰值开关形状，仅在电源正弦波接近波峰的瞬间电路才导通。正弦波接近波峰的瞬间电路才导通。在导通期间从电网吸收大量电流给直流电源的电容在导通期间从电网吸收大量电流给直流电源的电容器充电。器充电。整流器截止期间，靠贮能电容器放电维持任务。整流器截止期间，靠贮能电容器放电维持任务。贮能电容器上的电压反映出明显的周期性，充电
82、时贮能电容器上的电压反映出明显的周期性，充电时间约占充电周期的间约占充电周期的20%20%。这就是说，计算机整流电源。这就是说，计算机整流电源充电期间电源线上的电流要比普通同功率延续用电充电期间电源线上的电流要比普通同功率延续用电设备大设备大5 5倍。倍。 第一，一旦第一，一旦电网因重网因重负载起起动出出现常模常模骚扰时，即使，即使50Hz电源源电压仅有几个周波下陷，有几个周波下陷，计算机峰算机峰值整流器直整流器直流流输出也会在此期出也会在此期间下降，呵斥下降，呵斥计算机算机动作失作失误，程序有，程序有能能够在瞬息之在瞬息之间被冲乱。被冲乱。对控制控制电力拖力拖动的的计算机来算机来说，这是极是极为严重的重的问题。第二，第二，计算机算机电源源线的截面的截面积不但要不但要远大于常大于常规电器供器供电线路的路的规格，而且格，而且电源源线要由要由电源板源板单独引出。独引出。第三，第三，对于一些大型于一些大型计算机来算机来说，采用，采用“市市电电动发电机机组静静态稳频稳压安装方式供安装方式供电。第四，第四，对于中小型于中小型计算机，常采用不延算机，常采用不延续电源源(UPS)。
