1 限壓型SPD的工作原理
并聯(lián)安裝在電源線路中的電涌保護(hù)器（SPD），當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，氧化鋅壓敏電阻呈高阻狀態(tài)，電網(wǎng)工作正常；而當(dāng)線路受雷擊或電源波動(dòng)引起浪涌過電壓，其浪涌電壓幅值達(dá)到SPD啟動(dòng)電壓時(shí)，氧化鋅壓敏電阻呈低阻狀態(tài)而導(dǎo)通，對(duì)地迅速泄放過電流，限制浪涌過電壓幅值在被保護(hù)設(shè)備允許承受的電平以下，保護(hù)電氣、電子設(shè)備的使用安全，浪涌過電壓泄放后，氧化鋅壓敏電阻呈現(xiàn)高阻態(tài)，電路恢復(fù)正常工作。
低壓供電系統(tǒng)中的暫態(tài)過電壓（TOV），是低壓供電系統(tǒng)自身所產(chǎn)生的，其幅值大大超出正常的工作電壓，有時(shí)可能是正常工作電壓的幾倍，持續(xù)時(shí)間要超出瞬態(tài)過電壓的微秒級(jí)，在數(shù)百毫秒級(jí)至數(shù)秒級(jí)之間，甚至更長，足以造成氧化鋅壓敏電阻熱擊穿起弧、起火。主要有以下三種情況。
2.1 單相接地過電壓
在低壓供電系統(tǒng)一相對(duì)地短路，造成其他兩相對(duì)地電壓升高為線電壓( 380V)。此時(shí)單相接地持續(xù)時(shí)間不長，氧化鋅壓敏電阻的質(zhì)量較好且參考電壓U1mA≥510V時(shí)，可能不會(huì)釀成其他嚴(yán)重后果，只造成SPD脫扣動(dòng)作。否則，就會(huì)造成氧化鋅壓敏電阻熱擊穿短路起弧、起火。
2.2 共地耦合轉(zhuǎn)移過電壓
由于配電變壓器的高低壓共用接地系統(tǒng)，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生故障接地時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)幅值很高的持續(xù)高電壓,因SPD的熱脫離機(jī)構(gòu)來不及工作，可能造成氧化鋅壓敏電阻熱擊穿短路。
2.3 失零過電壓
由于某種原因造成低壓供電系統(tǒng)中性線斷路，即產(chǎn)生失零過電壓。此時(shí)輸出的相電壓變成線電壓，其電壓值可以高達(dá)700V以上，在數(shù)秒鐘內(nèi)就造成氧化鋅壓敏電阻熱擊穿，易造成起弧、起火。
3 引起限壓型SPD失效起火的原因
限壓型SPD主要由氧化鋅壓敏電阻芯片(MOV)、熱脫離保護(hù)機(jī)構(gòu)、連接銅件及阻燃封裝外殼等組成[3]。安裝在電源線路中的SPD，任何時(shí)候都要承受電源電壓的嚴(yán)重考驗(yàn)。其一是低壓供電系統(tǒng)中的暫態(tài)過電壓（TOV），其二是雷擊過電壓與正常工頻電壓的疊加作用，此時(shí)正常的工頻電壓相當(dāng)于對(duì)氧化鋅壓敏電阻施加了一個(gè)極高的持續(xù)過電壓，造成氧化鋅壓敏電阻被熱熔擊穿。氧化鋅壓敏電阻被擊穿后,造成短路起弧、起火燃燒、損壞設(shè)備、引發(fā)火災(zāi)。
雖然SPD自身帶有熱脫離保護(hù)裝置，但最近幾年收集到許多損壞的樣品中，發(fā)現(xiàn)損壞的SPD的MOV中，基本都有大電流燒穿的熔洞。這說明大部份SPD模塊損壞的主要原因是：脫扣機(jī)構(gòu)未能有效地及時(shí)脫開，造成SPD內(nèi)的MOV基片擊穿，引起工頻電流短路。而基于低溫焊錫的脫扣器，需要溫度升高達(dá)到或超過焊錫的熔點(diǎn)才能將焊錫熔化，脫扣器動(dòng)作要有一個(gè)溫度升高和加熱熔化的時(shí)間過程。因此，熱脫離保護(hù)裝置是不能解決電涌保護(hù)器自身的安全問題的。國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第1 部分：性能要求和試驗(yàn)方法》（GB 18802.1-2002）（IEC 61643-1）第3章第3.29 條注釋描述“這種斷開裝置不需要具有隔離能力，它防止系統(tǒng)持續(xù)故障并可用來給出SPD 故障的指示”，即脫扣器只能解決基片老化引起的SPD元件失效問題，不能消除電涌保護(hù)器自身的安全問題。
4 限壓型SPD電氣性能差造成終端設(shè)備損壞
限壓型SPD中由于各種氧化物機(jī)械摻雜的不均勻和高溫?zé)Y(jié)時(shí)出現(xiàn)的不完全反應(yīng)，都會(huì)造成限壓型SPD氧化鋅壓敏電阻芯片(MOV)之間電氣性能差異，特別是參考電壓和動(dòng)態(tài)電阻的不匹配。安裝在電源線路中的限壓型SPD，當(dāng)線路中因雷擊或電源波動(dòng)引起的浪涌過電壓達(dá)到SPD啟動(dòng)電壓時(shí)，限壓型SPD中氧化鋅壓敏電阻某一芯片首先導(dǎo)通,迅速將過電流對(duì)地泄放,被限制在某一低電位，而其余的氧化鋅壓敏電阻芯片未導(dǎo)通，把浪涌過電壓傳播到設(shè)備端，使設(shè)備承受比雷擊或電源波動(dòng)引起的浪涌過電壓更高的浪涌過電壓，造成終端設(shè)備的損失。
氧化鋅壓敏電阻通過多片的并聯(lián)組合，提高其通流量和抗擊雷擊電流的能力，但是不同配方組成的MOV基片的電氣性能存在差異，即使同配方組成的MOV基片的電氣性能也存在差異，在組裝SPD時(shí)，要求盡可能選擇壓敏電阻芯片的參考電壓、動(dòng)態(tài)電阻等電氣參數(shù)基本相等（參考電壓≤5V），否則可能出現(xiàn)差模過電壓對(duì)被保護(hù)設(shè)備的損壞，特別是在檢查維修時(shí)發(fā)現(xiàn)，SPD中某一芯片損壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)整體更換SPD，而不應(yīng)該只更換某一芯片（相同型號(hào)）。
陳先生
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