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浪涌保护器着火分析
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2015年11月21日在西安召开的防雷技术交流研讨会上,全宇辰先生做了题为《部分防雷技术感悟与商榷》的报告。征得全宇辰先生授权,将报告主题发表于此,欢迎各位专家和同道参与讨论。

全宇辰:中国科学院高级工程师。1989年进入中国科学院力学研究所,专业?#37038;?#38647;电及过电压保护产品研制工作,1997年,被我国海军特邀为防雷专家。2000年,设计我国导弹发射系统雷电防护产品并列装。全宇辰在防雷理论和产品方面取得许多重大突破。

1、氧化锌限压型SPD响应时间的商榷

1)纳秒方波试验:

参照IEC61643-321雪崩二极管响应时间建立的成套电压波测试,在测试MOV和GDT通常使用2.4/650nS波,波形与响应时间是统一的事件。

2)氧化锌压敏电阻不同配方、不同电压梯度等诸多?#38382;?#37117;有不同?#21335;?#24212;时间。过去测试部分国外产品基本达到响应时间25nS左右(180-220V/mm;D:30mm芯片小于2nF)。

3)MOV响应时间还与寄生电容、自由电感有关。

4)SPD标准中及相应的测试文件中,涉及InImaxUcUp等,没有涉及响应时间测试。

5)SPD内MOV通常是单片、N片并联其在?#27426;?#39057;率下的寄生电容高达几-几十nF(纳法拉),?#27426;?#39057;率下自由电感、结构电感(各?#20013;?#21495;下)都不同,响应时间远远大于25nS(2.4/650nS波)。

6)SPD响应时间远远大于25nS,则行波计算就要重新理论。

7)许多企业样本?#21450;?#24067;了25nS这个?#38382;?#38656;要商榷。

2.自配合开关SPD的设计商榷

1)国内通常是仿造菲尼克斯、DEHN自配合开关SPD。

2)自耦升压器的升压线圈比例是关键问题。

3)升压比参考1.2/50uS电压波进行测试,例如:菲尼克斯通常有几类产品:900V点火、1500V点火、1800V点火(点火启动就是泛指Up

4) 900V点火启动产品,在配合使用125A熔断器时出现过着火事故。1800V点火启动较好,回避了变压器高压端的瞬态动作反馈电压1200VAC,引起自配合开关SPD点火事故。

弊端:1800V点火启动较好,后续的限压SPD最好要选用In=40KA产品。

3.谨慎制作阿基米德退藕器(举例)

4.4G塔放(电源)专用退藕器

小功率交流电源;

? 铁锌磁环初始导磁率80-120

? 参考感量:40-80uH

时域型防雷:

? 小功?#25163;?#27969;电源;

? 锰锌铁氧体磁环初始导磁率8000-12000

? 参考感量:毫亨级

? 参考电容:微法级

5.限压型SPD的Uc与MOV标称导通电压关系

1)Uc值385的SPD必须使用621V的MOV吗?

不?#27426;ǎ?#20294;是大家都在使用621V的MOV。

2)依据标?#25216;?#36733;试验,模拟在80+5°下48小时加Uc后测试,SPD性能(Up)没有本质劣化和变化。

3)如果你有条件,将34S的MOV银片破碎成100个等分面积的小MOV片,再标号后逐一测?#20113;?#26631;称导通电压,就会发?#21046;?#20013;奥秘。

4)Uc=385的SPD能否使用561V+10%的MOV吗?自己试一试吧!

6.压敏限压型SPD的漏电流与热平衡原理

1)压敏类限压型SPD,标准不测试这个指标。

2)0.75 x V1ma下的漏电流测试是MOV的要求。

3)个别地区防雷中心到处拿个压敏电阻测试仪检查测试SPD模块,这是利益的驱使。

4)理论上SPD漏电流随环境温度变化而变化温度高则漏电流增大,但是通过4小时后,即热平衡时间系数,则环境吸热等于SPD散热。SPD表面不会增加温升。在国外温升也有极限商榷,即参考公式:45+K,45为系数,K为环境温度,超过45+K开始告警。

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

7.低温焊锡丝与温?#28909;?#21270;金属关系SPD内部热脱离用材料是温?#28909;?#21270;合金,软化点与拉力弹簧的弹性系数及结构杠杆力之间存在定理及系统关系,软化点与熔化点不是一回事

8.MOV并联是动态配合

1)许多企业都在用多片MOV并联使用在SPD中,通常标称导通电压相同就可以并联使用?错!

2)还有人用0.8倍配合系数进行并联?所谓0.8倍配合系数泛指2只40KA的MOV并联后可以通过64KA电流?没有根据。

3)MOV并联首先需要残压配合,即:额定通流下,残压相同的MOV片可以并联使用。

4)基本步骤:先进行设备额定通流标定,标定好后进行MOV残压测试,寻找残压相同的进行配比并联。

9.MOV的边界效应

1)现将34S的MOV银片等分成100份;

2)分别测试单个小银片,会发现四边及死角的电气?#38382;?#21450;物理?#38382;?#19982;其它区域不同。

3)SPD内部MOV制造工艺中烧结前、后瓷片密度严重失控,击穿点常为密度最大点。

4)大量试验分析:MOV四个边角最容易击穿起火概率不小于90% 。

5)国内MOV的成型通常是单面压机,国外是等径压工艺。

10.(苏联无产者科学院)等径压MOV成型

1)等径压为油下加压,即将粉料放入一个可缩容器内,放入油缸加压。

2)加?#36141;?#21462;出,进行毛坯加工,加工为棒材。

3)烧结后,切割成片,在进?#24515;?#21152;工。

4)也有烧结前切割成片,在隧道烧结。

5)优点:密度完全相等,电气性能基本相同。

 

6)缺点:成本高,常用于特殊场所。

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