1、 正確使用濾波器阻塞電源擾動對裝置的干擾 提要：本文從電磁兼容新技術對電源濾波器在應用中應注意的安裝問題著手，反觀公司在裝置組屏中確實存在安裝方式不正確等影響電源濾波器實用效果問題，并指出電源模件易損壞和使用年限低與使用不當有不可分關系，對此提出了在改進安裝方式的前提下，采用雙極濾波的配置，以提高包括電源模件在內的整套裝置的安全可靠性。尤其是對目前芯片缺陷因電源操作導致的裝置異常現象，通過正確的使用電源濾波器，彌補芯片的抗干擾性能差的不足。0 前言 電源濾波器是用于電子設備電源端口的低通濾波，通常具有衰減差模騷擾和衰減共模騷擾兩種的功能。差模衰減性能由濾波器的傳輸特性所決定，只要選擇得當，通常

2、比較容易達到；共模衰減性能由濾波器的安裝方式和接入設備的方式有關，對此常常出問題。電源濾波器在變電站繼電保護控制設備中得到廣泛應用，但存在配置選擇和安裝不當影響其效能，并導致電源模件易受損壞使用壽命短的問題。如一套電子裝置的使用年限應為10年，其中的部件要高于整組裝置的使用年限。然而因電源模件易損壞，被限制使用年限僅為4年，這不能說與電源濾波器效能差不無關系。能量大的干擾波在得不到濾波器的有效抑制時，直接入侵到電源模件，可導致電源模件的損壞；能量較小的干擾波在得不到濾波器的有效降緩時，雖不至于使電源模件損壞，但可通過電源輸出端口侵入其它插件形成干擾，影響裝置正常工作，甚至器件損害。近時期，公司

3、使用供貨商提供的新批次芯片生產的保護裝置CPU插件在調試中發生故障率高，且出現在直流電源操作之后。從而可見，除芯片自身有缺陷外，電源操作所產生的電磁騷擾也是一種觸發條件。如果在電源入口端裝設的濾波器是有效的，就能降低器件的故障率。不難看出，保證電源濾波器在配置選型、安裝接線方式上的正確性是確有必要。因此，對現行電源濾波器的合理配置和不正確安裝方式的改進也就成為必需。就以上問題，提出本人如下的看法和建議，僅供領導參考。1 直流電源濾波器的選用電源濾波器的主要性能指標是插入損耗，生產廠商所提供地參數是在50的源和負載阻抗的測試環境下獲得的，因為大多數射頻測試設備采用50的源、負載及電纜。用這種方法

4、獲得的濾波器性能參數是最優化的，只有當濾波器接入的源和負載的阻抗都是50，才能獲得如此好的效果。然而，變電站內的電子設備的電源大多是220V（110V）直流電源都并接有大容量蓄電池，其阻抗很??；連接到電子設備逆變電源模件的特征阻抗大約在150，當整流器在電源波形的尖峰附近導通時，相當于短路，而在其它時間，相當于開路，電源與負荷之間的阻抗變化差異較大。目前國內廣泛采用的單級電源線濾波器，其對源和負載的阻抗都很敏感。因為濾波器由電感和電容組成，也是一個諧振電路。當濾波器工作在電源與負荷阻抗不匹配的條件下時，很容易因諧振產生增益，而不是衰減。這種增益通常出現在150kHz10MHz的頻率范圍內，幅度

5、可以達到10 20dB。因此，在源與負載不匹配的保護裝置的電源輸入回路中使用這類濾波電路，對騷擾源未必能起到好的隔離效果，可能會適得其反。這使我們直接聯想到一個事實，在直流電源回路使用這種單極濾波器后，并未能使裝置的電源插件得到安全保障，使之成為易受損壞器件之一。如果選用兩級或多級濾波器,可以使接入點內部保持在相對穩定的阻抗上，因此對負載及源的阻抗依賴不是很大，可以獲得接近輸入輸出阻抗為50的標稱指標的性能。近年來，公司選用內置濾波電路的直流電源插件后，較少再外接電源濾波器。從濾波電路的結構來看，是屬于單極濾波器，仍存在上述問題。近期，公司生產的保護裝置采用供應商提供的新批次的芯片后，CPU插

6、件故障率較高，對公司的產品質量和用戶信譽產生不利影響。對此批芯片因缺陷產生的故障現象來看，大多都發生在電源操作和電源掉閘后。這是否可認為，電源操作產生的電磁騷擾突顯了芯片的缺陷，在目前沒有更好的芯片更換的前提下，能否改進電源濾波器的配置和安裝方式，降緩電源操作對芯片的干擾，以提高裝置的安全可靠性。比如，在內置電源濾波電路的基礎上，另裝配一只電源濾波器，構成兩極濾波，消除阻抗不匹配的影響，保持良好的傳輸特性。2 濾波器的安裝與接線共模干擾的衰減主要決定于濾波器的安裝方式和接入設備的接線方式，對此常出現問題。比如，在實際組屏裝配中，濾波器的安裝和接線存在3處不合理的地方，存在以下缺陷：l 濾波器的

7、金屬外殼是接地點，有屏蔽罩的作用，應與接地的屏柜金屬結構件良好接觸。但兩者間有油漆相隔，甚至有意加絕緣隔離；l 濾波器安裝在屏柜的上部，到屏柜底部的接地銅排的接地引線長達2米以上，對高頻騷擾電流入 地通路中接進了高接地阻抗；l 輸出線與輸入連接線線沒有分開，有的還是緊緊的扎在一起，輸入端的高頻騷擾源通過線間電容耦合到輸出回路。由于以上不合理的選型和安裝，使濾波器的效能降低，甚至喪失，致使電源模塊成為裝置運行中的易損件之一。要保證濾波器有較好地抑制共模干擾的能力，在裝配時需作以下改進：l 將濾波器的金屬外殼和金屬結構件良好接觸，而不是僅靠接地引線接地，可消除接地引線增加接地阻抗的影響；l 將濾波

8、器安裝在電纜進入屏柜的入口處附近，避免了濾波器的輸入端的進線電源電纜與屏柜內的接線混雜在一起，可防止“臟線”（未經濾波）通過線間電容將干擾耦合進裝置；l 將濾波器的輸出線與輸入連接線分開，避免極間耦合干擾。3正確應用濾波器彌補芯片缺陷的嘗試鑒于近期生產的保護裝置CPU插件因供貨商提供的新批次芯片有質量問題，有的裝置在調試過程中因電源操作而使SRAM芯片已損壞，可認為由電源騷擾所引發的干擾所至。為避免到現場出故障售后服務工作量大，公司庫存數百面保護柜盡量不發往工程現場，等待更換高質量芯片。與其“坐等芯片”，不如主動尋求補救措施。既然與電源擾動有關，不妨在現有基礎上嘗試改進電源濾波器，增強裝置抗干

9、擾能力，可通過對不同電源濾波器用法所得到的效果作對比試驗。從采用新批次芯片生產的故障率高的CPU插件組裝的裝置組屏中選2面具代表性的保護柜，一面保持原有接線方式；另一面柜按上節要求加裝一只電源濾波器，與裝置內置濾波電路構成兩級濾波。首先將加裝電源濾波器的柜加上直流電源，待裝置進入正常工作狀態后，再進行反復多次直流電源斷電合閘操作（模擬裝置在調試中因電源操作出現故障現象），由于受到兩級濾波器的保護，裝置插件不會出現異常現象。然后將被試裝置中的CPU插件取出，插入另一面未加裝電源濾波器的屏柜的裝置中，再重復以上的直流電源斷電合閘操作。如果遇到了有缺陷的芯片，就會出現“自檢異?！备婢f明加裝電源濾

10、波器有效果；如果置將顯示正常，說明插件上的芯片是較好的芯片。為擴大驗證效果，可更換新插件盡量多的重復上述試驗也無妨，因這種試驗不會對裝置帶來傷害。此試驗也可在其它試驗場所進行。為可靠起見，最好在直流電源側裝設一個稍大些的感性負載（2A）進行通斷操作（模擬現場斷路器操作的電源騷擾），此電源騷擾對裝置產生的干擾如能承受，則該裝置可用于現場運行。4 屏柜接線帶濾波器的交流耐壓試驗如果試驗證明正確地應用電源濾波器可有效地提高裝置的抗干擾能力，如在以后的組屏中將濾波器外殼與屏柜直接連通。屏柜裝配完成后，要對屏內接線進行2000kV交流耐壓試驗，電源濾波器也是需要通過不低于2000kV交流耐壓試驗的。因此

11、，在進行屏柜接線交流耐壓時，連帶濾波器一同耐壓也是必需的。在帶濾波器耐壓時，一定要重新設置耐壓試驗設備的跳閘電流值。現在不帶濾波器耐壓的跳閘電流設置為5mA；帶濾波器耐壓時，要考慮濾波器的對地電容電流值。如一般濾波器的共模濾波電容為25000pF，在2000kV工頻耐壓時的電容電流約為6.3mA。根據以前實測屏柜接線的對地電容約為5000 pF，由此產生的對地電流在3mA左右，因此，耐壓試驗設備的跳閘電流設定為5mA 顯然小于正常電流，需要提高一檔，最小也要設定到10mA檔級以上。否則，在5mA一檔帶濾波器耐壓時，由于電容電流大，可造成耐壓設備在無擊穿故障情形下跳閘。5 小結（1） 電源濾波器

12、要起到應有的作用，必須選配和安裝方式正確。采用雙級濾波器，克服阻抗匹配的影響；改進安裝方式，做到無引線接地，避免增大較高的附加接地阻抗；選擇合適的安裝位置，消除濾波器輸入、輸出級間耦合的影響。（2） 采用有缺陷的新批次芯片生產的裝置在調試中因電源操作而出現異常，與電源擾動產生電磁干擾有密切關系。要提高裝置的安全可靠性，保證裝置的正常運行，可合理選用濾波器，且采用正確的安裝方式，阻塞電磁騷擾對裝置的干擾。（3） 將加裝濾波器的改進屏柜與未經改進的原屏柜裝在同一電源（帶一定感性負荷），進行多次電源開合操作，模擬電源擾動做抗干擾對比試驗，驗證改進屏柜的實際效果。如試驗結果顯示改進屏柜明顯比原有屏柜要好，就可推廣應用。（4） 當屏跪上裝有電源濾波器后，帶濾波器進行