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SPD產品上常見的技術問題分析 |
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[ 通信界 / 防雷世界 / www.6611o.com / 2004/7/10 ] |
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1、SPD并聯(lián)技術中脫離器的設計
大容量SPDⅡ級產品1max要求達到100、160KA，當前解決辦法有采用大閥片或小閥片多片并聯(lián)。前者屬非標產品，而后者可設計為模數(shù)化結構的標準產品，便于與其他模數(shù)化產品協(xié)調配合。
SPD得多片并聯(lián)的基礎是閥片（、MOV）性能的一致性，在外國MOV采用真空機械操作無人化生產，產品性能一致，使并聯(lián)回路均流良好；在國內，MOV采用人工壓制和測試性能進行選配來組成。從產品對比看，國外的較國內的性能要好，沖擊試驗后限制電壓低。
當前，在SPD并聯(lián)技術中脫離器的構成有二種，德國ABB公司、Hager公司和法國Citel。公司是每一MOV閥片電路均有一脫離器，可指示該電路MOV是否劣化。在國內，發(fā)現(xiàn)二至四片MOV閥片并聯(lián)后和用一脫離器的情況很多，這能否保證產品性能達到GB18802.1中7.7條的要求？即熱穩(wěn)定試驗、動作負載耐受試驗、短路電流耐受能力試驗、暫態(tài)過電電壓故障試驗、待機功耗和殘流試驗、TOV特性試驗等。
脫離器由二部分組成，溫度熱溶斷器和短路斷路器，溫度熱溶斷器關系密切的考核項目是熱穩(wěn)定試驗，合格判別標準：試驗是SPD表面溫度應總是低于1200C，在脫離器動作后5分，表面溫度應低于800C。今分析如下：
MOV閥片電路均有一脫離器，表面溫度指其出線端處。
θ=kQ1/C1S1
如四片MOV閥片并聯(lián)
θ= kQ4/4C1X4S1；
Q4=16Q1
式中：θ為MOV閥片溫度，K為散熱系數(shù)；Q1和Q4，分別為一片和四片，又一片劣化時脫離器動作需要的熱量，C1為一片的熱容量，S1位一片的散熱面。
上式顯示θ=120時，二種情況是不一樣，相差很大。
今設一片已劣化，單獨有脫離器時它會動作顯示。四片MOV并發(fā)片并聯(lián)時，由于熱傳遞四片MOV閥片中已劣化一片，將熱傳遞給其余三片，它需要更大的熱量才能動作，意味著更大的樓電流，這可能造成上級動作，擴大事故；另外，四片MOV閥片劣華一片而不及時顯示，使設備處于不安全的情況下運行。
IEC60364.5.534對SPD并聯(lián)電路推薦如下方案，每一SPD均由一脫離器可提高供電可靠性。同理，每一MOV閥片電路有一脫離器，可靠性更高，也有利于全系列形成統(tǒng)一的標準模塊和組織生產。而四片MOV閥片用一個脫離器性能不如一片一個脫離器，但零件數(shù)量少。
2、SPD的后備保護
后備保護有熔斷器、斷路和漏電斷路器三種。
在國內外公司SPD的樣本中，對SPD后備保護的推薦方案相當紊亂，通過配套驗證的恐更少。
熔斷器作后備保護是一種最常用的方案，按In或Imax來配置，其結果是完全不同。在大電流沖擊使得集膚效應使熔斷體的電阻相對增大，易提前熔短；又它的電阻產生的附加電壓降值將達數(shù)百伏，選用時應予考慮。國內某公司使用手冊中推薦的熔斷器規(guī)格如下：
第一級SPD為開關型15kA，10/350，熔斷器為63A；
第二級SPD為限壓型40kA，8/20，熔斷器為32A；
第三級SPD為限壓型10kA，8/20，熔斷器為16A。
SPD的In=20kA，Imax=40 kA，串聯(lián)RT14-63（熔體40 A），在19.8 Ka大電流沖擊時的波形圖，試后熔體斷開。測得的限制電壓為2674V。不串為1900V。因此，使用手冊中的數(shù)據(jù)應進行驗證。
斷路器作后備保護，因斷路器內有雙金屬熱元件和電磁脫扣器，我們對熱源件電阻對限制電壓的影響和電磁脫扣器的出動時間是毫秒級還是微秒級進行了試驗，結果如下：
SPD的In=20 kA，Imax=40 kA，串聯(lián)DZ47-63(脫扣器10A)，在18.29 Ka大電流沖擊時的波形圖，試后斷路器脫扣斷開。測的得限制電壓為5014V。因此，采用斷路器作后備保護，則必須采用延時型脫扣電流大規(guī)格的斷路器，在斷路器上的電壓將必須考慮。
3、脫離器中的溫度保護
SPD脫離器中的溫度保護是使用低熔點易溶金屬，但一般該金屬可焊性差，可焊性好的價格高，故一些廠家使用焊錫來代替，這樣就失去了溫度熱保護的功能，并存在引發(fā)火災的安全隱患。 |
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