電涌保護器的后備保護元件分析

　　一、概述

　　雷電災害是一種人類目前還無法避免的自然災害之一，電涌保護器(SPD)是抑制由雷電、電氣系統(tǒng)操作或靜電等所產(chǎn)生的沖擊電壓，電涌保護器是保護電子信息技術產(chǎn)品必不可少的器件。隨著各種電子信息技術產(chǎn)品越來越多地滲入到社會和家庭生活的各個領域，電涌保護器(SPD)的使用范圍日益擴大，市場需求量日益增長。電涌保護器是用于保護電氣、電子設備免受雷電電磁脈沖破壞的器件，被作為眾多高新科技產(chǎn)品的“保護神”，因此產(chǎn)品本身的安全性、可靠性顯得尤其重要。

　　二、電涌保護器故障情況

　　限壓型電涌保護器(SPD)產(chǎn)品的核心元件為氧化鋅壓敏(MOV)元件，其失效后故障表現(xiàn)有短路和開路兩類形式。短路故障產(chǎn)生原因主要為電涌電流通過MOV產(chǎn)生的熱擊穿或電涌電流在MOV表面產(chǎn)生的放電造成兩極間金屬性短路，其工頻短路電流值因系統(tǒng)容量不同從幾百至幾千安培。SPD產(chǎn)品短路故障的另一類表現(xiàn)即因為失效的 MOV并未完全短路且有一定阻抗，流過MOV的故障電流使其發(fā)熱燃燒，燃燒過程中在沒有完全開路前故障電流在幾百毫安至幾安培間。對于低壓配電系統(tǒng)而言，系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)是相線通過SPD對PE線或N線過流故障。

　　三、后備保護元件的作用

　　脫離器失效后電涌保護器(SPD)有可能出現(xiàn)兩類故障狀況，一類熱擊穿造成L-N/PE線間接地短路，其電流值可使后備過電流保護元件動作;另一類由于接地故障電流小，過流保護元件不動作，元件(MOV)因發(fā)熱起火，因此必須在位于電涌保護器(SPD)外部的前端，裝設后備保護元件。其作用當電涌保護器(SPD)不能切斷工頻短路電流時，過電流保護電器動作，把電涌保護器(SPD)從并聯(lián)線路中斷開，使電涌保護器(SPD)不會引起過熱而導致火災、爆炸等事故，同時可保證電源的持續(xù)供電。圖1分析了市場上多數(shù)SPD產(chǎn)品在MOV失效后，MOV通過故障電流與SPD脫離器、熔斷器、微型斷路器配合關系，從圖中可以看到多數(shù)SPD脫離器與熔斷器、微型斷路器等過流保護元件間存在一定盲區(qū)。對于此類故障標準要求SPD產(chǎn)品的外殼材料通過相應的耐非正常熱和耐熱試驗，如一定對此類故障進行保護，其后備保護元件應是具有接地故障保護的元件。

　　圖1 電涌保護器(SPD)與熔斷器、斷路器保護配合

　　正確、合理的先用后備保護元件，直接關系到系統(tǒng)及電涌保護器(SPD)的安全性和可靠性。

　　四、后備保護元件的特性

　　1、 熔斷絲的特性

　　熔斷絲的保護特性亦可稱熔化特性，它是熔斷絲的主要特性。熔化特性表征通過熔體的電流與熔體熔化時間的關系，它和熱繼電器的保護特性一樣，都是反時限的。

　　熔斷器的保護特性中有一熔斷電流與不熔斷電流的分界線，與此相應的電流就是最小熔化電流IR。它是這樣一個電流值，當通過熔體的電流等于它時，熔體在額定電流下絕對不應熔斷，故IR>Ie。

　　2、斷路器的特性

　　斷路器的作用是切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。

　　斷路器的主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合后，自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機構動作，主觸點斷開主電路。當電路過載時，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動自由脫扣機構動作。當電路欠電壓時，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。也使自由脫扣機構動作。分勵脫扣器則作為遠距離控制用，在正常工作時，其線圈是斷電的，在需要距離控制時，按下起動按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動自由脫扣機構動作，使主觸點斷開。

　　電涌保護器(SPD)后備保護元件在電力系統(tǒng)中的應用，首先必須考慮承載電涌電流的大小，其次需考慮電源短路電流的大小。與短路電流相比，電涌電流是不可避免的，是強加的電流。

　　五、后備保護元件的選擇

　　后備保護元件與SPD配合后，應可保護在額定電涌電流作用時，后備保護元件不動作，保證電涌電流的正常泄放，同時其作用在支路上的殘壓Ur低于用電設備的保護水平Up。以保證系統(tǒng)及用電設備安全。

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