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防雷知识连载(四)| 如何选择高品质SPD
电涌保护器SPD
防雷知识连载(四)| 如何选择高品质SPD 2019-10-21 防雷知识连载(四)| 如何选择高品质SPD 597

了解了SPD的原理和技术参数和选型方法,但是面对市场上形形色色的SPD品牌,相差无几的参数,该如何去筛选高品质的SPD呢?

 

作为一个SPD开发人员,谈一下我的看法。前面提到,选择SPD时,有几个重要的参数:

最大持续工作电压Uc

放电能力(In、Imax、Iimp等)

电压保护水平Up

 

对于大多数SPD而言,Uc、Up主要取决于其选择的元器件,而放电能力,则不仅仅取决于其选择的元器件,SPD的每一个部分,都需要能承受放电电流。瞬间的大电流的破坏作用不容小觑,在大的电流冲击下,SPD内部的连接点、焊接点、电阻、TVS等都可能会爆裂。所以对SPD而言,放电能力是其核心性能。

 

当然,选择合理的元器件,也是研发工作中重要的一环,不过SPD常用的核心元器件GDT、MOV、TVS技术都比较成熟,因此在选择上一般也没什么困难,选择有市场知名度的厂家的元器件就好。不少SPD从业人员、SPD用户认为,SPD没什么技术含量,只需选好元器件就可以了,这也是导致市场上SPD品牌众多、质量良莠不齐的原因之一。曾经有SPD厂家送样到防雷测试机构做测试后,样品四分五裂。而一些进口的SPD品牌,在GDT、MOV、TVS之外的金属放电间隙技术上具有垄断地位,其产品从技术参数上看,有明显优势,但价格不菲。国产SPD品牌,可以说依旧是任重道远,也希望国产品牌能踏踏实实研究,攻克技术难关,而不要去炒作各种概念。

 

除放电能力之外,还应重点关注SPD产品自身的安全性能。现以II类实验(8/20us)的电源SPD为例,谈一谈SPD的安全要求。


1.开关型电源SPD需要具备续流遮断能力。

前面在介绍GDT工频续流问题时,提到了开关型SPD和限压型SPD的概念。开关型SPD由于工频续流的存在,一般只用于N-PE之间(正常情况下,N-PE之间没有电压差)。如果开关型SPD要应用在线与零(地)之间,必须具备续流遮断能力。而为了防止SPD无法遮断续流,还需配置后备保护装置。

 

2.限压型SPD需要具备热保护脱离功能。

由于开关型SPD续流遮断问题,电源SPD大多采用限压型,其常用的元件为压敏电阻。压敏电阻,顾名思义,就是其电阻的大小对电压极为敏感。当电力线电压低于Uc时,其为高阻状态,近似开路。当电涌产生时,电压远高于Uc,其呈现低阻状态,近似短路。当电涌消失后,其立刻恢复到高阻状态,不会有续流产生。

 

限压型SPD虽无续流问题,但是由于多种原因,会产生失效,失效状态通常有2种:

1) 短路状态

2)可变电阻状态(劣化)

SPD的开路状态被认为是一种安全的状态,当SPD发生以上两种故障状态时,我们需要通过SPD内部和(或)外部脱离机构使SPD进入开路状态,将SPD从回路上切除,避免产生SPD起火、主回路断电等事故。

 

压敏电阻型SPD,长期被施加电力线电压,由于电网(暂态)过电压以及电涌冲击,其性能会逐步下降,Uc值会慢慢减小,漏电流逐步增大。当流过SPD的电流达到mA级别时,就可以让SPD发热、起火。而mA级电流不足以触发SPD后备保护动作,所以针对这种故障,一般通过SPD内部的热保护脱扣装置动作来使SPD断开,这就是为什么限压型电源SPD都要求设置内部脱离器的原因了。

 

3.SPD应具有足够大的短路耐受能力

压敏电阻型SPD也可能直接进入短路状态,常见的原因有:

1) 电网暂态过电压(TOV)。高压TOV可能直接将压敏电阻击穿,使SPD短路。

2) SPD受到超过其承受能力的电涌冲击,被击穿短路。

 

当SPD进入短路状态时,流过SPD的电流很大,可能达到数百甚至数千安培,大电流使得SPD快速发热,这种情况下,SPD内部脱离器无法保证可靠脱离,SPD就已经起火了。为了避免SPD短路故障引起事故,需要给SPD配置后备保护装置。

 

所以,不论是开关型SPD的续流问题,还是限压型SPD的短路故障问题,都需要我们在使用SPD时,配置后备保护。

 

但即使配备了后备保护装置,也可能出现以下问题:

1) SPD在后备保护装置断开前就已经引发火灾事故。

2) SPD在短路电流下,内部某处断开,但是脱离器却没有动作(指示)。也就是说SPD已经损坏,但是显示功能正常,这样会导致系统处在无SPD保护状态,下一次雷击时,可能引起设备损坏。

 

因此,要求SPD需要有足够大的短路耐受能力。SPD的短路耐受能力最好不低于电源系统的预期短路电流,以避免上述2种问题出现。(所谓预期短路电流,也就是说电源系统在出现短路故障后,理论上可以输出的电流大小。因为电源自身存在内阻,其短路电流并不是∞,不同的电源系统其内阻大小不同,其预期短路电流大小也不同)

 

一些SPD品牌,其短路耐受参数声称可以达到数十kA。用户在使用时,可以了解一下其是SPD自身脱离器(内部脱离器)实现的还是由外部脱离器实现的,因为标准规定在进行短路耐受测试时,允许SPD和外部脱离器一起测试。如果是由外部脱离器实现的,需要注意其对外部脱离器的要求,不能随便选择。



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