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浪涌保護器著火分析
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2015年11月21日在西安召開的防雷技術交流研討會上,全宇辰先生做了題為《部分防雷技術感悟與商榷》的報告。征得全宇辰先生授權,將報告主題發表于此,歡迎各位專家和同道參與討論。

全宇辰:中國科學院高級工程師。1989年進入中國科學院力學研究所,專業從事雷電及過電壓保護產品研制工作,1997年,被我國海軍特邀為防雷專家。2000年,設計我國導彈發射系統雷電防護產品并列裝。全宇辰在防雷理論和產品方面取得許多重大突破。

1、氧化鋅限壓型SPD響應時間的商榷

1)納秒方波試驗:

參照IEC61643-321雪崩二極管響應時間建立的成套電壓波測試,在測試MOV和GDT通常使用2.4/650nS波,波形與響應時間是統一的事件。

2)氧化鋅壓敏電阻不同配方、不同電壓梯度等諸多參數,都有不同的響應時間。過去測試部分國外產品基本達到響應時間25nS左右(180-220V/mm;D:30mm芯片小于2nF)。

3)MOV響應時間還與寄生電容、自由電感有關。

4)SPD標準中及相應的測試文件中,涉及InImaxUcUp等,沒有涉及響應時間測試。

5)SPD內MOV通常是單片、N片并聯其在一定頻率下的寄生電容高達幾-幾十nF(納法拉),一定頻率下自由電感、結構電感(各種型號下)都不同,響應時間遠遠大于25nS(2.4/650nS波)。

6)SPD響應時間遠遠大于25nS,則行波計算就要重新理論。

7)許多企業樣本都頒布了25nS這個參數,需要商榷。

2.自配合開關SPD的設計商榷

1)國內通常是仿造菲尼克斯、DEHN自配合開關SPD。

2)自耦升壓器的升壓線圈比例是關鍵問題。

3)升壓比參考1.2/50uS電壓波進行測試,例如:菲尼克斯通常有幾類產品:900V點火、1500V點火、1800V點火(點火啟動就是泛指Up

4) 900V點火啟動產品,在配合使用125A熔斷器時出現過著火事故。1800V點火啟動較好,回避了變壓器高壓端的瞬態動作反饋電壓1200VAC,引起自配合開關SPD點火事故。

弊端:1800V點火啟動較好,后續的限壓SPD最好要選用In=40KA產品。

3.謹慎制作阿基米德退藕器(舉例)

4.4G塔放(電源)專用退藕器

小功率交流電源;

? 鐵鋅磁環初始導磁率80-120

? 參考感量:40-80uH

時域型防雷:

? 小功率直流電源;

? 錳鋅鐵氧體磁環初始導磁率8000-12000

? 參考感量:毫亨級

? 參考電容:微法級

5.限壓型SPD的Uc與MOV標稱導通電壓關系

1)Uc值385的SPD必須使用621V的MOV嗎?

不一定!但是大家都在使用621V的MOV。

2)依據標準加載試驗,模擬在80+5°下48小時加Uc后測試,SPD性能(Up)沒有本質劣化和變化。

3)如果你有條件,將34S的MOV銀片破碎成100個等分面積的小MOV片,再標號后逐一測試其標稱導通電壓,就會發現其中奧秘。

4)Uc=385的SPD能否使用561V+10%的MOV嗎?自己試一試吧!

6.壓敏限壓型SPD的漏電流與熱平衡原理

1)壓敏類限壓型SPD,標準不測試這個指標。

2)0.75 x V1ma下的漏電流測試是MOV的要求。

3)個別地區防雷中心到處拿個壓敏電阻測試儀檢查測試SPD模塊,這是利益的驅使。

4)理論上SPD漏電流隨環境溫度變化而變化溫度高則漏電流增大,但是通過4小時后,即熱平衡時間系數,則環境吸熱等于SPD散熱。SPD表面不會增加溫升。在國外溫升也有極限商榷,即參考公式:45+K,45為系數,K為環境溫度,超過45+K開始告警。

5)漏電流不能完全代表SPD劣化程度,日本某公司在智能SPD中,以此判別SPD劣化程度的做法是需要商榷的。

7.低溫焊錫絲與溫度軟化金屬關系SPD內部熱脫離用材料是溫度軟化合金,軟化點與拉力彈簧的彈性系數及結構杠桿力之間存在定理及系統關系,軟化點與熔化點不是一回事

8.MOV并聯是動態配合

1)許多企業都在用多片MOV并聯使用在SPD中,通常標稱導通電壓相同就可以并聯使用?錯!

2)還有人用0.8倍配合系數進行并聯?所謂0.8倍配合系數泛指2只40KA的MOV并聯后可以通過64KA電流?沒有根據。

3)MOV并聯首先需要殘壓配合,即:額定通流下,殘壓相同的MOV片可以并聯使用。

4)基本步驟:先進行設備額定通流標定,標定好后進行MOV殘壓測試,尋找殘壓相同的進行配比并聯。

9.MOV的邊界效應

1)現將34S的MOV銀片等分成100份;

2)分別測試單個小銀片,會發現四邊及死角的電氣參數及物理參數與其它區域不同。

3)SPD內部MOV制造工藝中燒結前、后瓷片密度嚴重失控,擊穿點常為密度最大點。

4)大量試驗分析:MOV四個邊角最容易擊穿起火概率不小于90% 。

5)國內MOV的成型通常是單面壓機,國外是等徑壓工藝。

10.(蘇聯無產者科學院)等徑壓MOV成型

1)等徑壓為油下加壓,即將粉料放入一個可縮容器內,放入油缸加壓。

2)加壓后取出,進行毛坯加工,加工為棒材。

3)燒結后,切割成片,在進行磨加工。

4)也有燒結前切割成片,在隧道燒結。

5)優點:密度完全相等,電氣性能基本相同。

 

6)缺點:成本高,常用于特殊場所。

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