spd后备保护装置失效模式分析

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1、电源SPD后备保护装置失效模式分析广州欧誉屯子有限公司一、概述：国W经济的髙速发展以及现代化水f的提高，SPD已被广泛川丁•邮电通讯、电力、铁道、机场、石化、工W建等各个行业。随着SPD的人虽使用，SPD火灾事故和雷电防护失效凸显了起來，给国家和企业造成了很人的经济损失，根据SPD发生的火灾事故和防茁火效祺故现场分析及实验室验证：火灾唞故足山电源暫态过电灰故障使T频电流流入SPD川发火灾（持续的电源能贵使SPD迅速燃烧），防雷失效率故大多数是SPD脱离了保护线路造成。规范中耍求屯源SPD安装后备过流保护装置，目的是当SPD出现佥屈性短路故陣吋，保护装置能够迅

2、速切断电路，避免保护开关岀现越级脱扣，造成电源系统大血积断电。另外一个作用是防止电源系统出现电灰异常升髙导致SPD启动流入工频电流起火。国内外川于SPD后备过流保护使川的足熔断器或断路器，这两种保护装置选择正确都能够起到SPD金属性短路故障切除。当电源系统出现故•电压升商导致SPD启动流入工频电流吋，由于接地电阻和SPD导通电阻的作用，电源电流往往达不到保护装置速断值致使SPD起火燃烧；当两种侃护装遛速断值选择偏小时，满足了以上两种保护，但雷电冲击电流又会造成速断致使防雷保护失效。公司经过三年多时研发成功三种条件下都满足的保护装置-SPD安规脱扣器，2012

3、年6川北京防雷装置测试中心检测合格，己投入批量生产。二、SPD起火原因分析1、MOV氧化锌压敏电阻（MOV）是-种以氣化锌为主体、添加多种佥屈氣化物的多品体半导体陶资元件（罔1），燃烧需要持续的能景供给,雷电冲击电流持续的时间短暂，损坏的模式基木上为木体炸裂,如果能燉由交流持续供给，MOV内部晶粒的最薄弱处竹先融分‘，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成商热而起火。图2足5A、10A工频电流通过MOV起火试验，对整个应川系统造成不可恢复性的破坏。铁路、移动恭站、计算机房、工厂配电等发生的SPD火灾事故证明了这-点。压敏电阻微项脚构图1工频电流10A通过

4、MOV工频电流5A通过MOV图2为了齊淸MOV起火的原因，我们对34x34mm方/V,V1mA=620V电压梯度=275每5W—组进行了能虽耐受试验，图3是MOV通过5.74库伦电量（一个周波）试验图，图4是试验后金相图。可以看出，MOV片体主要性能指标正常，品粒组织没有受到损坏。图5楚MOV通过16.54库伦电S（三个周波）试验图，从图6试验后金相图可以看出，鉍化锌晶粒（黄色）大部分己经熔接在-•起，品粒组织严重受损，片体受到破坏，总的试验结果见表一，图3图4图5阁6测试前测试后VlmA=635VVlmA=637V漏电流1.7uA漏电流4.7mA测试前测试

5、后VlmA=642VVlmA=433V漏电流3.1uA漏电流861uA表周波数34x34mm方片状态25mm园片状态1个周波表面温度上升40度以上，方片完好表面温度上升40度以上，方片完好2个周波表面温度上升80度以上，方片完好表面温度上升140度以上，方片出现鼓泡。3个周波表面温度达到130度以上，个别裹封出现鼓泡，表面温度达到130度以上，全部出现熔穿、爆裂。4个周波表面温度达到145度以上，裹封全部鼓泡，个别出现爆裂*全部爆裂，熔穿或起火5个周波以上全部爆裂，熔穿或起火全部爆裂，熔穿或起火以上对7个厂家（国外2个，国内5个）不同试验结果证明:无论是25

6、D圆片还是34x34mm方片,承受不超过10C电量是安全的。在TOV故障试验（1420V/ac有效位，300A）条件下，通过2个周波是安全的！2、GDT安装在L-PE上的GDT,—个电涌或电源振荡即可激发导通，导通的GDT弧电灰迕25V左札致使电源处于短路状态。T频电流会持续通过GDT，当持续的屯弧烧穿封装电极片时，火焰迅速喷发燃烧。注对600V/60kA和600V/100kA

7、'Hj隙放电管（厂家给出；W冇较商的续流遮断能力）进行的试验表明（1200Vac/300A），试验第7个周波后起火燃烧（阁8），图9是在800Vac/110A试验第11个周波起火燃烧

8、图（试验电压波形见图7）。试验证明：依靠GDT具有工频续流遮断能力防火足十分危险的！2010年内粱某风力发电站3起W隙型SPD火灾事故和2012年西安4起闽隙型SPD火灾事故充分证明了这一点。图9MOV和GDT在儿种电源模拟故障的试验数裾农明，控制通过SPD的电蛍，能够有效地防SPD起火。大S的试验数裾绘制成的SPD防火安全曲线见下图：横少标是通过SPD的电流，纵坐标是切断通过SPD屯流吋间。在绿色曲线卜77脱扣，能够保证MOV电性能参数不发生质的改变，红色曲线下方脱扣，能够保证是SPD不起火。t/(s)工频电流通过MOV安全曲线三、行业标准要求IEC603

9、64-443中430.3条规定：在电路造成危险前，应