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SPD產(chǎn)品上常見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)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(shù)中脫離器的設(shè)計(jì)
大容量SPDⅡ級(jí)產(chǎn)品1max要求達(dá)到100、160KA，當(dāng)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(biāo)產(chǎn)品，而后者可設(shè)計(jì)為模數(shù)化結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，便于與其他模數(shù)化產(chǎn)品協(xié)調(diào)配合。
SPD得多片并聯(lián)的基礎(chǔ)是閥片（、MOV）性能的一致性，在外國(guó)MOV采用真空機(jī)械操作無(wú)人化生產(chǎn)，產(chǎn)品性能一致，使并聯(lián)回路均流良好；在國(guó)內(nèi)，MOV采用人工壓制和測(cè)試性能進(jìn)行選配來(lái)組成。從產(chǎn)品對(duì)比看，國(guó)外的較國(guó)內(nèi)的性能要好，沖擊試驗(yàn)后限制電壓低。
當(dāng)前，在SPD并聯(lián)技術(shù)中脫離器的構(gòu)成有二種，德國(guó)ABB公司、Hager公司和法國(guó)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(guó)內(nèi)，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(chǎn)品性能達(dá)到GB18802.1中7.7條的要求？即熱穩(wěn)定試驗(yàn)、動(dòng)作負(fù)載耐受試驗(yàn)、短路電流耐受能力試驗(yàn)、暫態(tài)過(guò)電電壓故障試驗(yàn)、待機(jī)功耗和殘流試驗(yàn)、TOV特性試驗(yàn)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(guān)系密切的考核項(xiàng)目是熱穩(wěn)定試驗(yàn)，合格判別標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)是SPD表面溫度應(yīng)總是低于1200C，在脫離器動(dòng)作后5分，表面溫度應(yīng)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(shí)脫離器動(dòng)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(shí)，二種情況是不一樣，相差很大。
今設(shè)一片已劣化，單獨(dú)有脫離器時(shí)它會(huì)動(dòng)作顯示。四片MOV并發(fā)片并聯(lián)時(shí)，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(dòng)作，意味著更大的樓電流，這可能造成上級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大事故；另外，四片MOV閥片劣華一片而不及時(shí)顯示，使設(shè)備處于不安全的情況下運(yùn)行。
IEC60364.5.534對(duì)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(biāo)準(zhǔn)模塊和組織生產(chǎn)。而四片MOV閥片用一個(gè)脫離器性能不如一片一個(gè)脫離器，但零件數(shù)量少。
2、SPD的后備保護(hù)
后備保護(hù)有熔斷器、斷路和漏電斷路器三種。
在國(guó)內(nèi)外公司SPD的樣本中，對(duì)SPD后備保護(hù)的推薦方案相當(dāng)紊亂，通過(guò)配套驗(yàn)證的恐更少。
熔斷器作后備保護(hù)是一種最常用的方案，按In或Imax來(lái)配置，其結(jié)果是完全不同。在大電流沖擊使得集膚效應(yīng)使熔斷體的電阻相對(duì)增大，易提前熔短；又它的電阻產(chǎn)生的附加電壓降值將達(dá)數(shù)百伏，選用時(shí)應(yīng)予考慮。國(guó)內(nèi)某公司使用手冊(cè)中推薦的熔斷器規(guī)格如下：
第一級(jí)SPD為開(kāi)關(guān)型15kA，10/350，熔斷器為63A；
第二級(jí)SPD為限壓型40kA，8/20，熔斷器為32A；
第三級(jí)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(shí)的波形圖，試后熔體斷開(kāi)。測(cè)得的限制電壓為2674V。不串為1900V。因此，使用手冊(cè)中的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。
斷路器作后備保護(hù)，因斷路器內(nèi)有雙金屬熱元件和電磁脫扣器，我們對(duì)熱源件電阻對(duì)限制電壓的影響和電磁脫扣器的出動(dòng)時(shí)間是毫秒級(jí)還是微秒級(jí)進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)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(shí)的波形圖，試后斷路器脫扣斷開(kāi)。測(cè)的得限制電壓為5014V。因此，采用斷路器作后備保護(hù)，則必須采用延時(shí)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(hù)
SPD脫離器中的溫度保護(hù)是使用低熔點(diǎn)易溶金屬，但一般該金屬可焊性差，可焊性好的價(jià)格高，故一些廠家使用焊錫來(lái)代替，這樣就失去了溫度熱保護(hù)的功能，并存在引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。 |
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