防雷元器件特性与应用1(3)

电源防雷电路举例

1、单相交流电源防雷器电路

单相交流电源防雷器通常采用压敏电阻和陶瓷气体放电管组成的复合对称电路（图1），提供共模和差模保护。采用复合对称电路的目的是提供相线、零线接反时的保护，在能保证不接反的场合，为减少元件，降低成本，也可以采用“1+1”电路（图2）。

TVS6 L/N L N/L

RV1 RV2RV RV3 N G G

PE 保护地 PE 保护地

图1 复合对称电路 图2 “1+1”电路 （1）电路工作原理：在图1电路中，压敏电阻RV1接在L、N之间作差模保护，限制线间的过电压幅度；压敏电阻RV2、RV3和放电管G组成共模保护电路，将线路上感应的雷电流泄放到保护地。图2电路中，因为N和保护地之间基本上没有电压，所以只用一个放电管作雷电流泄放通路。

（2）元器件选择：

①压敏电阻的压敏电压值按下式选择：

U1mA=KUac

式中：Uac是交流电源电压标称值（有效值），K为系数，一般取K=2～3, 电源波动较小的城市可取小些，电源波动较大的农村（特别是山区）应取大些。对于220V～240V电源系统，交流电源防雷器应选用压敏电压为470V～680V的压敏电阻较合适。对于110V～120V电源系统，应选用压敏电压为220V～330V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻，可以降低老化速度，延长使用寿命，但限制电压略有增加。

②压敏电阻通流量的计算：压敏电阻的通流量应满足多次雷击的要求。可以根据防雷器使用地的年平均雷击次数N1和要求的使用年限计算出总的雷击次数Nn，再按Nn从压敏电阻的降额特性曲线查出单个压敏电阻的通流量Im1。如果单个压敏电阻不能满足要求的雷电通流量，可以采用几个参数一致的压敏电阻并联起来使用。

③陶瓷气体放电管的选择：对于220V～240V电源系统，直流击穿电压一般选用470V～600V的；对于110V～120V电源系统，直流击穿电压一般选用230V～300V的，标称冲击放电电流应大于要求的雷电通流量。注意：陶瓷气体放电管因击穿电压离散性大，一般不能用并联的方法来增大通流容量，只能使用更大通流容量的单个放电管或放电间隙。

（3）压敏电阻的失效保护：由图1、图2可以看出，L、N之间使用压敏电阻进行差模保护。众所周知，压敏电阻的失效模式是短路，包括压敏电阻的老化失效（高阻抗短路）和过电压击穿（低阻抗短路），这就会在压敏电阻失效时造成电源短路而引起火灾，不但会把防雷器烧掉，而且殃及被保护设备甚至整座建筑物。所以必须对压敏电阻

的失效进行保护。保护的方法除了在线路输入端串接断路器（空气开关）以外，还有以下几种：

①在压敏电阻上串联气体放电管。在正常工作时由于放电管不击穿，压敏电阻上没有漏电流，可大大延长其使用寿命。当受到浪涌冲击时，气体放电管首先击穿，然后压敏电阻开始起限压作用，将电压限制在气体放电管加压敏电阻的电压之和的数值上。由于气体放电管击穿后电压很低，只有几十伏，所以总的残压增加很少。当压敏电阻失效短路后，引起气体放电管因流过大电流而随之失效，由于气体放电管的失效模式绝大多数为开路，即使没有其它保护措施，也不易引起火灾，因而使用相当安全。

②在压敏电阻上串联电流保险丝。在用多个压敏电阻并联时，可在每个压敏电阻上串联保险丝。当压敏电阻失效而流过大电流时，保险丝熔断起到保护作用。但当压敏电阻老化失效（高阻抗短路）时，因电流不是很大，保险丝可能不熔断，而因电流增大，温度过高，还有可能起火。

③在压敏电阻上串联温度保险管，并使其与压敏电阻有良好的热耦合。当压敏电阻失效时，温度升高，把温度保险管的接点熔断起到保护作用。这种方法对压敏电阻的老化失效（高阻抗短路）保护效果很好，但对过电压击穿（低阻抗短路）有时可能温度保险管来不及熔断就已经起火。

④为克服电流保险丝和温度保险管各自的缺点，可以在压敏电阻上同时串联温度保险管和电流保险丝，以保证在任何失效模式下都能得到保护。

⑤采用其它热脱离机构，如双金属片、低温焊锡等。

必须指出的是，采用上述保护措施后，当压敏电阻失效后就从电路中脱离了，防雷器也就失去了保护作用。所以，应该有故障指示、报警信号，告知用户及时更换防雷器。故障指示可以采用不同颜色的指示灯，报警信号可以采用音响报警或者开关报警信号。这种开关报警信号可以传送到中心控制室或监视室进行集中显示和处理，因而能及时发现故障、排除故障，确保被保护设备的安全。为实现故障指示、报警功能，防雷器还应有故障检测和报警信号电路。

2、三相交流电源防雷器电路

三相交流电源防雷器通常采用“3+1”电路（图3），即在每根相线L对中线N之间并接压敏电阻作限压保护， N线通过一个放电管接保护地，用于泄放浪涌电流。必要时也可以在相线之间再并接压敏电阻，以降低各相之间因不平衡所引起的过电压。

三相交流电源防雷器的元器件选择、压敏电阻的失效保护以及故障指示、报警等都与单相交流电源防雷器的要求一样，不再重复。

L1 L2 L3 RV1 RV2 RV3 N G PE 保护地 图3 三相交流电源防雷器（3+1电路）

3、直流电源防雷器电路

直流电源分为正电源（负极为电源地）、负电源（正极为电源地）和正负对称电源。它们的防雷保护电路如图4所示。

直流电源防雷器一般采用“1+1”电路，在电源的正极或负极与电源地之间并联压敏电阻限制浪涌电压，在电源地与保护地之间接放电管泄放浪涌电流。压敏电阻的压敏电压一般选电源电压的1.5～2倍，放电管的直流击穿电压选大于1.5倍电源电压即可。压敏电阻的失效保护及故障指示、告警等参照单相交流电源防雷器中的说明。

V+ RV 0V 电源地 G

PE 保护地 ⑴ 正电源防雷器 图4 直流电源防雷器电路

V?RV 0V 电源地 G PE 保护地 ⑵ 负电源防雷器 V+ V? RV1 RV2 0V 电源地 G PE 保护地 ⑶ 对称电源防雷器

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库防雷元器件特性与应用1(3)在线全文阅读。