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通过交流电源线路侵入电子信息系统的外部雷电浪涌,很容易对电子设备造成危害。因而需要在雷电浪涌侵入电子信息系统的传导耦合通道上安装多级浪涌保护器,逐级对雷电浪涌加以抑制。
合理的多级保护,可以实现前级保护器泄放掉大部分的雷电流,将过电压的大部分能量进行旁路或吸收,后级保护器实现进一步限压的目的。本文通过电磁暂态分析软件对220/380V的TN-S低压配电系统中的两级限压型浪涌保护器的能量配合进行仿真计算,分析了级联保护器的箝位电压以及保护器间的距离、雷电浪涌的幅值等因素对多级保护系统保护效果的影响。结果表明,前级采用高箝位电压的SPD,后级采用低箝位电压的SPD,这种级联配合方式,当连接浪涌保护器的电缆长度在5~20米范围内时,模拟雷电浪涌的1.2/50μs-8/20μs的混合波无论是以差模还是以共模方式侵入,保护效果都是比较理想的。通过等效电路原理分析和计算机仿真计算,发现负载端实际承受的冲击电压与负载特性和浪涌保护器与负载的间距都有密切关系。文中分析了在不同的间距下,浪涌保护器对纯电阻性负载、纯电容性负载、阻容性负载的保护效果,得到了浪涌保护器的有效保护距离。
根据行波折、反射理论,行波通过串联电感和旁过并联电容时,会使折射后的波形变得平缓,减小了陡度,这对于电子设备的保护是非常有利的,再则电容电感组成滤波器也可以抑制高频分量,降低过电压的幅值。文中考虑将具有电压箝位和大电流旁路作用的压敏电阻配合电容电感组成的滤波器构成多层次保护电路。通过原理分析和仿真计算,压敏电阻与LC滤波器配合的保护电路,如果滤波器的周期足够大,保护器的输出电压不会发生振荡,不会出现过电压,这是比较理想的保护电路。在此基础上,分析了两级压敏电阻与滤波器构成的多级保护电路的保护性能。设计并校验了用于测量冲击电流的Rogowski线圈,通过冲击实验,验证了压敏电阻与LC滤波器构成的单级和多级保护电路良好的保护效果。