阻止SPD起火的方法探討

李 欣，李博琛

（廈門(mén)大恒科技有限公司）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及現(xiàn)代化水平的快速提高，各類信息設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為雷電防護(hù)裝置體系中的重要組成部分，“SPD”已被廣泛用于郵電通訊、廣播電視、金融證券、保險(xiǎn)、電力、鐵道、交通、機(jī)場(chǎng)、石化、市政建設(shè)等各個(gè)行業(yè)。隨著防雷產(chǎn)品的大量使用，SPD起火事故給企業(yè)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面影響引起了同行業(yè)的高度重視。

1 SPD火災(zāi)事故分析和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

根據(jù)SPD發(fā)生火災(zāi)事故的分析和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，氧化鋅壓敏電阻防雷器在其不能承受的能量沖擊下，形成高熱而燃爆，70%以上的SPD火災(zāi)事故是由電源暫態(tài)過(guò)電壓故障引起，這個(gè)比例引起了SPD制造行業(yè)的高度重視。

圖1是2006年3月20日某單位發(fā)生的一起由暫態(tài)過(guò)電壓（TOV）故障引起SPD燃燒，造成被保護(hù)設(shè)備損壞的事故照片，在該事故中引發(fā)了設(shè)備的燒損，生產(chǎn)被迫停止。

圖1 SPD故障中燒損的設(shè)備

我們?cè)诖蠛鉉NAS實(shí)驗(yàn)室對(duì)SPD使用的氧化鋅壓敏電阻進(jìn)行了TOV故障試驗(yàn)：

圖2是試驗(yàn)電路，被測(cè)SPD是裸芯片，由TOV故障信號(hào)發(fā)生器向被測(cè)設(shè)備送出短路電流300 A／1 420 V（交流50 Hz有效值）信號(hào)，被測(cè)SPD和電源結(jié)果如表1。

圖2 試驗(yàn)電路

表1 測(cè)試方片（一組5片）

20D氧化鋅壓敏電阻圓片通過(guò)一個(gè)周波沒(méi)出現(xiàn)任何損壞跡象，通過(guò)3個(gè)周波出現(xiàn)爆開(kāi)、起火燃燒。34 mm方片通過(guò)二個(gè)周波沒(méi)出現(xiàn)任何損壞跡象，通過(guò)4個(gè)周波出現(xiàn)爆開(kāi)、起火燃燒。

SPD的熱脫扣機(jī)構(gòu)，小電流情況下發(fā)熱緩慢，SPD發(fā)熱均勻，脫扣機(jī)構(gòu)能夠安全斷開(kāi)，對(duì)防止SPD起火能夠起到很好的保護(hù)作用。

2 防止SPD起火的方法

防止SPD起火，目前通過(guò)以下兩個(gè)方面進(jìn)行：

（1）利用MOV發(fā)熱進(jìn)行；該防火保護(hù)是最直接、最有效的手段，但鑒于目前的技術(shù)手段，還不能解決滿足熱脫扣、滿足雷電流沖擊、滿足瞬動(dòng)脫扣、滿足熱穩(wěn)定性、滿足短路等標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）對(duì)通過(guò)MOV的工頻電流控制進(jìn)行：該防火保護(hù)是目前能夠?qū)崿F(xiàn)的手段，這要求配套SPD防火保護(hù)的微斷具有和配電微斷相反的脫扣曲線，如圖3。

圖3 配電微斷與SPD微斷相反的脫扣曲線

SPD在通過(guò)大于5 A的工頻電流時(shí)，就很容易起火，那么需要配套的微斷應(yīng)該具有在大于2 A～3 A電流通過(guò)時(shí)瞬動(dòng)脫扣，而雷電流通過(guò)時(shí)具有不脫扣能力，具體脫扣曲線如圖4。

圖4 SPD脫扣曲線

具有這樣的脫扣曲線微斷在防止SPD起火保護(hù)試驗(yàn)如表2。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，特別注意到TOV故障時(shí)的測(cè)試表現(xiàn)，可以證明電源使用的SPD防雷保護(hù)在很大程度上能夠避免電網(wǎng)出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓（TOV）故障時(shí)火災(zāi)的發(fā)生如圖5、圖6所示。

表2 防止SPD起火保護(hù)試驗(yàn)

圖5 參量微斷保護(hù)試驗(yàn)

圖6 配電微斷保護(hù)試驗(yàn)