阻止SPD起火的方法探討

李 欣，李博琛

（廈門大恒科技有限公司）

隨著國民經濟的高速發展以及現代化水平的快速提高，各類信息設備、電子計算機、精密儀器、數據網絡設備的應用越來越廣泛，作為雷電防護裝置體系中的重要組成部分，“SPD”已被廣泛用于郵電通訊、廣播電視、金融證券、保險、電力、鐵道、交通、機場、石化、市政建設等各個行業。隨著防雷產品的大量使用，SPD起火事故給企業造成的直接經濟損失和負面影響引起了同行業的高度重視。

1 SPD火災事故分析和實驗室驗證

根據SPD發生火災事故的分析和實驗室驗證，氧化鋅壓敏電阻防雷器在其不能承受的能量沖擊下，形成高熱而燃爆，70%以上的SPD火災事故是由電源暫態過電壓故障引起，這個比例引起了SPD制造行業的高度重視。

圖1是2006年3月20日某單位發生的一起由暫態過電壓（TOV）故障引起SPD燃燒，造成被保護設備損壞的事故照片，在該事故中引發了設備的燒損，生產被迫停止。

圖1 SPD故障中燒損的設備

我們在大恒CNAS實驗室對SPD使用的氧化鋅壓敏電阻進行了TOV故障試驗：

圖2是試驗電路，被測SPD是裸芯片，由TOV故障信號發生器向被測設備送出短路電流300 A／1 420 V（交流50 Hz有效值）信號，被測SPD和電源結果如表1。

圖2 試驗電路

表1 測試方片（一組5片）

20D氧化鋅壓敏電阻圓片通過一個周波沒出現任何損壞跡象，通過3個周波出現爆開、起火燃燒。34 mm方片通過二個周波沒出現任何損壞跡象，通過4個周波出現爆開、起火燃燒。

SPD的熱脫扣機構，小電流情況下發熱緩慢，SPD發熱均勻，脫扣機構能夠安全斷開，對防止SPD起火能夠起到很好的保護作用。

2 防止SPD起火的方法

防止SPD起火，目前通過以下兩個方面進行：

（1）利用MOV發熱進行；該防火保護是最直接、最有效的手段，但鑒于目前的技術手段，還不能解決滿足熱脫扣、滿足雷電流沖擊、滿足瞬動脫扣、滿足熱穩定性、滿足短路等標準要求。

（2）對通過MOV的工頻電流控制進行：該防火保護是目前能夠實現的手段，這要求配套SPD防火保護的微斷具有和配電微斷相反的脫扣曲線，如圖3。

圖3 配電微斷與SPD微斷相反的脫扣曲線

SPD在通過大于5 A的工頻電流時，就很容易起火，那么需要配套的微斷應該具有在大于2 A～3 A電流通過時瞬動脫扣，而雷電流通過時具有不脫扣能力，具體脫扣曲線如圖4。

圖4 SPD脫扣曲線

具有這樣的脫扣曲線微斷在防止SPD起火保護試驗如表2。

通過上述實驗和測試，特別注意到TOV故障時的測試表現，可以證明電源使用的SPD防雷保護在很大程度上能夠避免電網出現暫態過電壓（TOV）故障時火災的發生如圖5、圖6所示。

表2 防止SPD起火保護試驗

圖5 參量微斷保護試驗

圖6 配電微斷保護試驗