关于SPD用大通流量压敏电阻器的讨论汇总
移动通讯基站电源SPD的应用思考
移动通讯基站电源SPD的应用思考摘要：本文通过对揭西县移动通信基站内部用电设备采取电涌保护器与接地等措施后，很多设备仍然遭受雷击损坏，对SPD间所产生的过电压与等电位关系、各级SPD的选型和能量分配的，以及接地线在高频雷电流作用下产生的过电压及其布置不合理所产生的电磁兼容等问题进行分析，并提出相应的解决措施，以便指导实际工作。
关键词：移动通信基站低压配电SPD级间配合凯文接线引言近年来，电涌保护器（简称SPD）在移动通信基站的应用越来越广泛，尤其在电源部分，C级模块式防雷器已经成为开关电源的标准配置，而B级防雷器（箱）也越来越多地成为移动基站第一级防雷保护的首选部分。
然而在防雷器（箱）性能参数的选择上，以及防雷器的安装使用上，还存在一些不甚明了的地方，故在此拿出来与大家一起探讨，不足和错误之处请各位专家和学者予以指正。
1、对移动通信基站B级防雷器表征波形的选择对于应用在移动基站电源第一级防雷保护的B级SPD是选择开关型，还是选择限压型，一直困惑广大用户，且引起众多生产厂家的争论。
1.1从技术原理和实际使用情况来看。
二者都可以应用在移动基站的第一级防雷保护上，这是和信产部防雷工程标准YDT5098《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》相一致的，在移动基站实际使用中多数用户选择了限压型防雷器。
在信产部标准中规定了直到高山站都可以应用限压型防雷器，但应注意的是：在该标准前面的条款对电源线进入基站的方式以及变压器高低压侧防雷器的安装使用做了严格的规定；从一定程度讲，标准中第一级防雷器的推荐参数和结构选择是建立在执行此条款（即电缆埋地进入局站）基础之上的。
1.2然而现实中由于客观环境和经济投入等原因。
相当数量的基站是采用市电架空直接引入的，这是标准中所不允许的，但又是现实中实际存在的问题。
有两个例子可以为证，一是我们近期在某移动基站的防雷施工过程中，对经常遭遇雷击的基站提出了把架空电源线换成埋地电缆引入基站的解决措施，可对方维护人员却说“我们全地区230个基站全是采用这样的架空线。
浪涌保护器（SPD）使用中应注意的问题
浪涌保护器（ SPD）使用中应注意的问题The problem be adverted in the use of surge protection deviceLiuxuchuan(The IT Electronics Eleventh Design&Research Institute Scientific and Technological Engineering Corporation Shanghai200233)摘要：介绍了表征浪涌保护器的主要技术参数。
讨论了压敏电阻非线性伏安特性在浪涌保护方面所具有的优点。
通过实验证明，浪涌保护器件的使用过程中应当注意器件引线对残压的影响。
关键词：ZnO压敏电阻器浪涌保护器残压冲击电流ABSTRACT：This paper briefly presents the main parameters of surge protector. And discusses the advantage of ZnO varistors’ non-linear character in surge protection. The result of experiments indicate we should pay atteneion to the influence of wire to the residual voltage.KEY WORDS: ZnO varistor; Surge protection device ; Residual voltage ; Impulse current1前言浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。
本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。
可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机[1]等，普通的避雷针只能有效地防护直击雷，而由强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能够沿天线、电源线和电话线潜入室内，对人员及电器设备的安全造成危害。
电涌保护器(SPD)的安全性能分析及其解决措施
第30卷 第3期气象教育与科技2007年 总第80期电涌保护器(SPD)的安全性能分析及其解决措施李祥超,赵学余,王羽飞(南京信息工程大学遥感学院,江苏南京 210044)摘要:介绍了电涌保护器(SP D)的基本作用、基本结构、工作原理及失效原理,并结合限压型SP D中使用的氧化锌压敏电阻的特点,运用理论计算及大量实验数据分析,提出了限压型SP D在使用过程中的关键参数以及与熔断器的匹配方法。
关键词:电涌保护器(SP D);氧化锌压敏电阻;暂时过电压;熔断器雷电是一种大气物理现象,雷电灾害是联合国国际减灾10年公布的影响人类活动最严重灾害之一,也被列为“电子时代的一大公害”。
为了促进国家经济发展、保护人民生命财产,党和国家政府提出要加强防雷减灾工作。
供电系统的电涌保护器(SP D)主要用于对雷电能量的释放及雷电过电压的箝位。
SPD在为设备提供雷电防护的同时,必须切实解决好SP D自身的安全问题,否则再低的残压、再大的通流容量、再小的漏电流等均无意义。
以下就应用最为普及的限压型SP D的自身安全、使用的核心元件———氧化锌压敏电阻的性能要求进行分析并提出解决的方法。
1 限压型SPD的组成及起火原因限压型SP D主要由氧化锌压敏电阻芯片、热脱离保护机构、连接铜件、阻燃封装外壳等组成。
SPD起火的主要原因与氧化锌压敏电阻芯片紧密相关,要分析SP D起火原因,就必须了解氧化锌压敏电阻的工作及失效原理[1]。
1.1 氧化锌压敏电阻的工作原理SP D一般并联对地安装电网中,当电网系统正常运行时,氧化锌压敏电阻呈高阻状态,不影响电网正常工作;当线路中因雷击或操作不当引起浪涌过电压时,氧化锌压敏电阻将以几到几十纳秒速度导通响应,迅速将过电流对地泄放,把浪涌过电压幅值限制在被保护设备允许承受的电平以下,以保护用电设备,浪涌过电压泄放后,氧化锌压敏电阻又恢复高阻态正常工作状态。
1.2 氧化锌压敏电阻的失效原理如果暂态过电压的能量太大,超过氧化锌压敏电阻承受的极限值,则会导致氧化锌压敏电 基金项目:南京信息工程大学科研基金项目(Y685) 作者简介:李祥超(19682),男,江苏丰县人,实验师,研究方向:雷电防护科学与技术,lxcfanglei@.阻持续发热,此时若仍不能有效地切断电路,会进一步导致氧化锌压敏电阻被热熔击穿。
浅谈浪涌保护器(SPD)的应用及注意事项
浅谈浪涌保护器(SPD)的应用及注意事项摘要：随着科学技术的发展，信息化的设备在各行各业中也有了广泛的应用。
浪涌保护器的安装使用就是电子化信息化不断提升中的优质产物，它可以抑制线路上的浪涌和瞬时过电压，也是现代防雷技术中重要的环节之一。
本文就主要对浪涌保护器在供配电系统防雷设计中的应用进行了简单分析。
关键字：浪涌保护器；电力设备；应用设计前言雷电是一种严重的自然灾害, 伴随雷电而产生的强大电流、猛烈的冲击和强烈的电磁辐射等一系列的物理效应都会严重危及通信设备、计算机网络系统和电力系统的正常运行,造成直接或间接经济损失，严重者还会给工作人员的人身安全带来危害，给生产和生活带来极大的影响。
因此，对于雷电灾害的控制必须要采取有效的预防措施。
一、浪涌保护器的工作原理浪涌保护器通常被称为突波，或是防雷器，简称为SPD，主要是保护电子设备免受“浪涌”的损害。
浪涌保护器可用于民用建筑电路中的限制瞬时过电压和泄放电涌电流，能有效防止由于雷电、短路、电源切换等原因产生的过电压的潜在危险。
浪涌保护器主要是选用压敏电阻器、充气放电管、扼流电圈等限制电压的元件，限制突然进入电路中的过电压，使得电路电压低于线路所能承受的最高值，同时将由雷电或其他系统因素产生的强电流导入地面，释放多余的能量。
二、浪涌保护器在防雷设计中的应用1、浪涌保护器的发展国外早在上世纪五、六十年代，就已经在防雷设计中广泛使用了浪涌保护器，在国外也被称为浪涌流保护器。
我国的浪涌保护器最早称为电压保护器，但实际上浪涌保护器不仅能够抑制过电压，还能分走浪涌电流，所以将这种避雷器简单的称作过电压保护器并不全面，因而在对《建筑物防雷设计规范》（GB50057）标准进行局部修订时，就将其统一称为浪涌保护器。
随着近年来我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，人们的防雷意识不断增强，使得国内的浪涌保护器也有了很快的发展，并且逐渐形成了一个新的产业。
目前，浪涌保护器可以按照不同的分类方法分成不同的类型，其中按工作原理分类，可以分为电压开关型、限压型和组合型浪涌保护器；按照其用途可以分为电源线路浪涌保护器和信号线路浪涌保护器两种；按组合的结构可以分为间隙类、放电管类、压敏电阻类、抑制二极管类、压敏电阻/气体放电管组合类和碳化硅类；按照安装的形式可以分为并联浪涌保护器和串联式浪涌保护器。
SPD的工作原理
SPD的工作原理简介：SPD（Surge Protective Device）是一种用于保护电气设备免受过电压损害的装置。
它能够有效地吸收和分散来自雷击、电网故障或其他电源干扰的过电压，以保护电气设备的安全运行。
本文将详细介绍SPD的工作原理及其组成部分。
一、SPD的组成部分：1. 金属氧化物压敏电阻器（MOV）：这是SPD的核心部件，也是其主要的工作原理所依赖的组成部分。
MOV是一种特殊材料，具有非线性的电阻特性，当电压超过其额定值时，其电阻会急剧下降，从而将过电压引导到地线上。
2. 电流保护器（Fuse）：电流保护器是SPD中的另一个重要组成部分，其作用是在SPD受到过大电流冲击时，断开电路，以保护其他电气设备不受损坏。
3. 接地电极：接地电极是将SPD与地线连接的部分，通过接地电极，过电压能够迅速引导到地线上，保护电气设备免受过电压的影响。
二、SPD的工作原理：SPD的工作原理可以简单概括为“吸收、分散、引导”。
当电气设备遭受过电压冲击时，SPD能够迅速吸收过电压，并将其分散到地线上，以保护电气设备的安全运行。
具体来说，当电气设备遭受过电压冲击时，过电压会进入SPD中的金属氧化物压敏电阻器（MOV）。
由于MOV的非线性电阻特性，当电压超过其额定值时，MOV的电阻会急剧下降，从而形成一条低阻抗通路，将过电压引导到地线上。
这样一来，过电压就不会对电气设备造成损害。
同时，电流保护器也起到了重要的作用。
当SPD受到过大电流冲击时，电流保护器会迅速断开电路，以保护其他电气设备免受损坏。
另外，接地电极的存在也是SPD工作原理的关键之一。
通过接地电极，过电压能够迅速引导到地线上，从而保护电气设备的安全运行。
三、SPD的应用领域：SPD广泛应用于各种电气设备，以保护其免受过电压的损害。
以下是一些SPD 的应用领域：1. 住宅和商业建筑：SPD可以安装在电源进线处，保护建筑物内的电气设备免受雷击或电网故障引起的过电压损害。
SPD的应用及注意事项
浪涌保护器（SPD）的应用及注意事项摘要：通过分析雷电对敏感电子的危害，从系统应用的角度阐述浪涌保护器（SPD）在防雷中的应用及需要注意的问题。
关键字：雷电防护浪涌保护器（SPD）近年来，电子信息系统(如电视、电话、通信、计算机网络等)发展迅猛，电子信息设备大量涌现和普及。
这类系统和设备往往比较昂贵和重要，其工作电压、耐压水平很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，为此需采用SPD做过电压保护。
SPD只是综合防雷措施中的一个环节，也就是说SPD的防雷保护效果,不仅仅取决于它本身，而在很大的程度上受着其他措施正确与否的影响。
1、雷电危害的途径1）通过架空线路、电缆线路、金属管道入侵由于外部的架空电源线与信号线的进入建筑物，雷电入侵的途径分为以下3种情况：（1）当雷电直接击中线路时，强大的雷电电流通过线路直接对敏感电子造成毁灭性破坏，这种入侵沿线路传播，涉及线路广，危害范围大；（2）当雷雨云对地面放电时，在附近的线路上会感应出强大的过电压，击坏与线路想过的设备；（3）通过多条电缆平等铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相信导线上感应出过电压，同学会击坏敏感电子设备。
2）通过接地装置的地电位反击电压入侵当雷电击中附近的建筑物或其他导电物体、地面时，在接地装置附近形成放射型的电位分布，使连接设备的接地装置产生高压地电位反击，对设备造成损坏。
2、SPD的设计原则《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010版要求，第4.1.1条各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。
第4.3.9条第二款和第4.3.8条第二款要求，对二、三类防雷建筑物低压配电系统防侧击的措施，在入户处或在电缆线转换处装设SPD。
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004对信息系统的低压输配电系统雷电波侵入的防护，应考虑信息系统所处的环境因素、信息系统设备的重要性和发生雷击事故后的严重程度等因素进行雷击风险综合评估，分为D、C、B、A四级：在低压系统中对应安装1级-4级SPD。
压敏电阻特性及选用分析
压敏电阻的原理、选型及设计实例分析压敏电阻的设计与选型2013/4/11 16:44:30关键词：传感技术过电压压敏电阻器保护器目前压敏电阻绝大多数为氧化锌压敏电阻，本文就不要以氧化锌压敏电阻来介绍原理、选型以及应用实例。
压敏电阻的原理ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。
它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。
这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。
微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。
氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。
串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。
压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。
图1 压敏电阻伏安特性压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示。
图2 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)。
Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。
由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。
图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。
直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。
压敏电阻的工作原理及作用与优势
压敏电阻的工作原理及作用与优势压敏电阻是一种限压型保护器件。
利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
“压敏电阻“是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。
英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”，或者叫做“Varistor”。
压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。
现在大量使用的“氧化锌”（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素锌（Zn）和六价元素氧（O）所构成。
所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
在中国台湾，压敏电阻器称为“突波吸收器”，有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。
一：压敏电阻的作用与优势压敏电阻有什么用？压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值“UN”时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，它的阻值变小，这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。
利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。
例如：我们家用的彩电的电源电路中就使用了氧化锌压敏电阻，这里使用的压敏电阻压敏电压为470V，当瞬态的浪涌电压最大值（非有效值）超过470V时，压敏电阻就是体现他的钳位特性，把过高的电压拉低，让后级电路工作在一个安全的范围内。
同时，压敏电阻还有一个很重要的作用。
压敏电阻主要用于电路中的瞬态过电压保护，但由于其类似于半导体稳压管的伏安特性，使得它还具有多种的电路元件功能。
比如：压敏电阻是一种直流高压小电流稳压元件，稳定电压可达数千伏以上，是硅稳压管无法达到的;压敏电阻可用作电压波动检测元件;可用作直流电平移位元件;可用作荧光启动元件;可用作均压元件等等。
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关于大通流量SPD用压敏电阻器的讨论常州市创捷防雷电子有限公司张南法束静引言氧化锌压敏电阻器（以下称“MOV电阻片”）是电涌保护器（SPD）的核心元件。
电源系统防雷和过电压保护用的C级和B级SPD，它们对于8/20冲击电流的通流量指标，大体在（10—150）KA范围内。
MOV电阻片实现这一要求的技术途径有两个：一是采用大面积的单个电阻片（以下称“单片法”），另一种是采用多个小尺寸电阻片的并联组合（以下称“并联法”）。
两种方法各有什么优缺点，它们各自的适用范围是什么，目前存在着较大的争议，本文提出笔者的看法，盼望得到同行们的指教。
MOV电阻片的通流能力1, MOV电阻片通流能力的表示方法在实际工作中，MOV电阻片的通流能力，可以用规定冲击次数（N）条件下所能承受的最大冲击电流峰值（I P）来衡量，或者相反，用规定的最大冲击电流峰值（I P）条件下所能承受的最多冲击次数（N）来表示，同时还必须明确具体的试验条件，否则，I P和N就没有统一的比较基准。
这些试验条件包括：（1）冲击电流的波形。
在没有特指的情况下，一般是指8/20电流波。
（2）失效判据。
压敏电阻行业，通常以压敏电压下降≥10%作为失效，而在SP 中则以出现热失控来判定失效。
当然，若冲击电流作用中或作用后有结构性破坏，发生飞弧，也应判定为失效。
（3）若是多次冲击，则应规定相邻两次冲击间的时间间隔，以及各次冲击电流流过试样的方向。
（4）在施加冲击电流的同时，是否还要加连续工作电压，以及当连续工作电压为交流的情况下，冲击电流的施加时刻与交流电压的相位关系。
..2, 通流密度J（A/cm²）在MOV电阻片的研究中,常用通流密度J（A/cm²）来衡量通流能力,于是一只电极面积为A（cm²）的电阻片的最大冲击电流峰值I P可表示为：I P = J .A （1）这个简单的公式告诉我们，要提高I P，，可从提高通流密度J和加大电阻片面积两个方面入手，下面先讨论通流密度J。
在一定的试验条件下，MOV电阻片的J值取决于制造水平和产品设计。
..在不少人中有一种片面的理解，就是把通流密度J与陶瓷电阻体的能量密度等同起来，实际上，MOV电阻片的J值，是由陶瓷电阻体的能量密度和电极层共同决定的。
这里所说的电极层，又包含了从引线（或引片）到银电极层的流散电阻，银电极层本身的电阻，以及银电极层与陶瓷电阻体的接触电阻这样三个层次。
也就是说，冲击电流从MOV电阻片的一个电极流入，从另一个电极流出的过程中，要经过流入面的三个层次，然后到陶瓷体，再穿过流出面的三个层次。
这七个环节中的任何一个，都可能成为制约整个MOV电阻片通流量的瓶颈。
正是因为这样，同一个陶瓷体，电极设计不同，通流密度J就不同。
例如同样一个直径20mm的压敏陶瓷体，用4探针法测得的银电极的面电阻为（5-6）mΩ/方时，其通流密度J大体为3KA/cm²，（3-4）mΩ/方时，J可提升到5KA/cm²。
压敏陶瓷体的J值的高低，主要由瓷料配方的正确性和内部微观结构的均匀性所决定。
微观结构匀质性不好的陶瓷体，其各部位的阻抗的差别就大，而电流总是向阻抗小的路径集中，这种电流集中现象当冲击电流的波宽小于几十微秒时，往往使陶瓷体发生崩裂，而当冲击电流的波宽大于百微秒级时，常常使陶瓷体穿孔。
在陶瓷生产中,瓷件结构的均匀性还与瓷件的几何形状和尺寸有关. 面积对直径之比很大的陶瓷元件的制造难度大,内部结构的匀质性差，因而这种MOV元件的通流密度低。
现在工业生产的MOV电阻片的最大通流密度J,与电阻片直径D的关系大体如图1。
上世纪八十年代,MOV电阻片的最大通流密度J,大体是图1数值的一半.（D（cm）图1,通流密度J与直径D的关系从图1可知,一只直径D=2cm的电阻片的最大通流量Ip=15.7KA, 而直径D=5cm的电阻片的Ip=72.6KA..这样一来,如果SPD的通流量为60KA,我们可以用4只直径D=2cm的电阻片并联, 也可以只用一只D=5cm的电阻片.MOV电阻片的厚度TH是由要求的“压敏电压”(直流参考电压)U1ma (以1ma, dc电流测得的电压), 和电阻片的“电位梯度V o”(V/mm,即1mm厚度的压敏电压)P, 2决定的: TH= U1ma / V o (2)现行的MOV的V o大体在(160-210)V/mm, 假如V o=200V/mm,那么,对于U1ma为600V的电阻片,其厚度TH=3mm. 于是,直径D=2cm的600V电阻片,其直径厚度比是20/3≈6.67, 对于直径D=5cm的600V电阻片,则为50/3≈16.7. 从陶瓷制造技术来看,直径厚度比16.7的瓷片生产,比6.67要难得多. 采用一般的陶瓷技术, 要生产直径厚度比大于30的瓷片,几乎是不可能的了.因此当要求Ip>100KA(8/20)时,就不得不采用多个电阻片并联了.MOV电阻片短路失效时的脱离保护在我们考虑大通流量SPD用的MOV电阻片的技术方案时,必须同时解决好电阻片短路失效时的脱离保护问题,否则,SPD就不能投入使用.MOV电阻片的主要失效模式是“短路”,因此将它跨接在电源线上时,必须有脱离器,将它在“短路前”,或“短路时立即”与电路断开,并给出指示.1, MOV电阻片的短路失效现象MOV电阻片“短路”失效的表观现象是电阻体上有一个直径大体为零点几到几个毫米的烧穿孔.IEC 61647.3 ED1.0标准中对MOV的短路失效模式.是这样定义的:“在这一模式中,以1Vd.c测得的器件电阻,已永久性地低于100Ω.”我们对生产和试验中发生的短路失效电阻片进行了很多测试,结果与上述定义不相符,因此IEC 61647.3的这个定义应该修正我们对烧穿后冷却了的电阻片,用普通万用表或1V电压测得的电阻, 绝大多数在几KΩ到几十KΩ之间,少数为几百欧,且不稳定.但它们有一个共同点,就是非线性指数α＜2. 因此,把这种失效称为“线性化失效”似乎更正确.我们也发现极其个别的烧穿孔是绝缘的.这里还要特别强调一点,就是决不能用几KΩ到几十KΩ来估计短路电流,因为这是冷态电阻,发生故障时电阻体材料可以燃烧到白热状态,这时候的阻抗可以小到1Ω以下。
2, MOV电阻片产生短路失效的原因.电阻片的烧穿孔，是由于这个部位的材料低电阻化而造成的。
低电阻化导致电流向这个部位集中，电流的集中又加剧了温度的升高，温度的升高使电阻更小，电流更大，最后发展到热崩溃而将材料烧穿。
MOV电阻片上局部材料低电阻化的主要原因,可归结为“三个内因和三个 P, 3外因”. 三个内因是: (1)电阻片内有“异物杂质”, 或组成成分的分布不均匀.在氧化锌压敏电阻器中,大约90%是ZnO,还有6-10种微量添加剂占10%的重量,要使这些微量添加剂完全均匀分布在ZnO中是困难的.这种组分分布的不均匀导致了局部材料低电阻化. (2)由于瓷料配方不正确,或陶瓷烧成和热处理工艺不正确而造成微观物相不对,或有缺陷. (3) 电阻片内有微裂纹或局部疏松,尤其是电阻片的边沿部位更易发生局部疏松现象. 三个外因是: (1)冲击电流使电阻片中有缺陷的部位首先破坏, (2)连续工作电压使电阻片内产生电化学反应,这种反应的结果是使MOV的电性能向线性化方向发展,而发展的速度在不同的部位是不同的,速度快的部位首先失效穿孔.这种变化是符合Arrhenius规律的. (3)温度的升高对上面两个应力的作用有加强家速的作用.3,短路失效的脱离保护MOV电阻片短路失效时的脱离保护,应设置热脱离和电流熔断器两种,这样才能实现完全的保护.因为MOV电阻片短路失效的故障时间范围相当宽,长到几小时,短到不足1毫秒.现行的SPD,绝大多数只有单一的热脱离装置,而没有电流熔断器.在这种情况下,如果SPD的上游电路中没有电流熔断器,那是不安全的.现行的热脱离器,多数是在电阻体的金属电极上设置用低熔点合金连接的接点,当电阻体发热使低熔点合金熔化时,弹性元件的弹力使接点断开,从而将MOV 与电路脱离.这种保护,在MOV已发生劣化,漏电流已增大到一定数值,但尚未穿孔时就将它脱离电路,因此是一中较好的保护方式..衡量热脱离器优劣的主要技术性能是脱离动作的“安秒特性”.它表示了与脱离动作对应的故障电流I,故障电流的持续时间T之间的相互关系.我们的实验表明,对于一种确定的热脱离器来说,其安秒特性在相当宽的范围内符合下面的公式LogI= Io – k Log T (3)式中Io 和k是两个常数,它们可将两次测量得到的(I,T)代入上式而求得.表1是我们实测的数据,用表1的NO1.NO2两个测量点代入公式求得的Io=3.11, k=0.645, 于是,对于所测型号的SPD而言,它的热保护有:LogI= 3.11 – 0.645Log T (4)将表2中其余测试点的数据代入上式可以看出,测试结果与公式很相符..P, 4显然,我们希望有这样的安秒特性:即热脱离器动作的故障电流小,故障电流的持续时间短.国家标准要求热脱离器的安秒特性应保证故障时,SPD的表面温度低于120℃,且在热脱离器动作5分钟后表面温度能降到80℃以下.依据上面的分析可以推论出热脱离器设计安装的一些原则:(1)热熔接点应与被保护电阻片有良好的热偶合,应直接设置在电阻片上.有的SPD,用包封在塑壳中的温度熔断器作热脱离器,放在环氧封装的MOV旁边,作为热脱离保护.我们认为是不正确的.同样的道理,多个MOV电阻片并联,应在每个电阻片上分别设置热熔接点.(2)应尽量减少MOV电阻片劣化发热所产生的热量的损失,使这种热量尽快和尽量多地集中到热熔接点上.从这一原则出发,SPD中的灌封料不宜多.热脱离器的主要缺点是不能响应快速短路故障.由于热传导需要较长的时间,因此,当整个故障时间相当短时,就会出现故障点已穿孔,而热脱离器还没有动作的情况.笔者观看到，在TOV条件下，34mmMOV方片的失效点已经白热燃烧了3秒多钟，距离它大约15mm的热熔点还没有动作..电阻片短路后由于短路电阻小,系统又不能输出足够的电流时,热熔点的温度始终达不到熔化温度,结果短路长时间维持而导致起火.为避免这种故障,可在MOV电阻片的电路里再串联一个电流熔断器,或者在SPD的上游电路里有相应的电流熔断器.电流熔断器的作用是在MOV电阻片穿孔短路后,在不超过允许的故障时间内迅速脱离.这种电流熔断器要同时满足两个互相矛盾的要求:一方面要能耐大的雷电放电电流而不熔断,另一方面在较小的工频电流下能熔断.有人把这种电流熔断器叫作“耐雷熔丝”. 我们对普通电流熔断器测试的结果是它们对8/20雷电流的熔断电流,大体是工频额定值的200-300倍.显然,与MOV串联的电流熔断器的额定值,应依据SPD安装位置的供电系统能输出的故障电流来确定.单片法和并联法的比较前面的例子中说到,通流量为60KA的SPD,我们可以用4只直径D=2cm的电阻片并联, 也可以只用一只D=5cm的电阻片来实现.两种方法那一种更好?从前面的分析可以推论出并联法更好的结论,因为:1,并联法SPD易实现快速可靠的热脱离保护和工频电流熔断保护。