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SPD产品上常见的技术问题分析
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发表时间：2009-07-07
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1、SPD并联技术中脱离器的设计
大容量SPDⅡ级产品1max要求达到100、160KA，当前解决办法有采用大阀片或小阀片多片并联。前者属非标产品，而后者可设计为模数化结构的标准产品，便于与其他模数化产品协调配合。
SPD得多片并联的基础是阀片（、MOV）性能的一致性，在外国MOV采用真空机械操作无人化生产，产品性能一致，使并联回路均流良好；在国内，MOV采用人工压制和测试性能进行选配来组成。从产品对比看，国外的较国内的性能要好，冲击试验后限制电压低。
当前，在SPD并联技术中脱离器的构成有二种，德国ABB公司、Hager公司和法国Citel。公司是每一MOV阀片电路均有一脱离器，可指示该电路MOV是否劣化。在国内，发现二至四片MOV阀片并联后和用一脱离器的情况很多，这能否保证产品性能达到GB18802.1中7.7条的要求？即热稳定试验、动作负载耐受试验、短路电流耐受能力试验、暂态过电电压故障试验、待机功耗和残流试验、TOV特性试验等。
脱离器由二部分组成，温度热溶断器和短路断路器，温度热溶断器关系密切的考核项目是热稳定试验，合格判别标准：试验是SPD表面温度应总是低于1200C，在脱离器动作后5分，表面温度应低于800C。今分析如下：
MOV阀片电路均有一脱离器，表面温度指其出线端处。
θ=kQ1/C1S1
如四片MOV阀片并联
θ= kQ4/4C1X4S1；
Q4=16Q1
式中：θ为MOV阀片温度，K为散热系数；Q1和Q4，分别为一片和四片，忠黄踊蓖牙肫鞫餍枰娜攘浚珻1为一片的热容量，S1位一片的散热面。
上式显示θ=120时，二种情况是不一样，相差很大。
今设一片已劣化，单独有脱离器时它会动作显示。四片MOV并发片并联时，由于热传递四片MOV阀片中已劣化一片，将热传递给其余三片，它需要更大的热量才能动作，意味着更大的楼电流，这可能造成上级动作，扩大事故；另外，四片MOV阀片劣华一片而不及时显示，使设备处于不安全的情况下运行。
IEC60364.5.534对SPD并联电路推荐如下方案，每一SPD均由一脱离器可提高供电可靠性。同理，每一MOV阀片电路有一脱离器，可靠性更高，也有利于全系列形成统一的标准模块和组织生产。而四片MOV阀片用一个脱离器性能不如一片一个脱离器，但零件数量少。
2、SPD的后备保护
后备保护有熔断器、断路和漏电断路器三种。
在国内外公司SPD的样本中，对SPD后备保护的推荐方案相当紊乱，通过配套验证的恐更少。
熔断器作后备保护是一种最常用的方案，按In或Imax来配置，其结果是完全不同。在大电流冲击使得集肤效应使熔断体的电阻相对增大，易提前熔短；又它的电阻产生的附加电压降值将达数百伏，选用时应予考虑。国内某公司使用手册中推荐的熔断器规格如下：
第一级SPD为开关型15kA，10/350，熔断器为63A；
第二级SPD为限压型40kA，8/20，熔断器为32A；
第三级SPD为限压型10kA，8/20，熔断器为16A。
SPD的In=20kA，Imax=40 kA，串联RT14-63（熔体40 A），在19.8 Ka大电流冲击时的波形图，试后熔体断开。测得的限制电压为2674V。不串为1900V。因此，使用手册中的数据应进行验证。
断路器作后备保护，因断路器内有双金属热元件和电磁脱扣器，我们对热源件电阻对限制电压的影响和电磁脱扣器的出动时间是毫秒级还是微秒级进行了试验，结果如下：
SPD的In=20 kA，Imax=40 kA，串联DZ47-63(脱扣器10A)，在18.29 Ka大电流冲击时的波形图，试后断路器脱扣断开。测的得限制电压为5014V。因此，采用断路器作后备保护，则必须采用延时型脱扣电流大规格的断路器，在断路器上的电压将必须考虑。
3、脱离器中的温度保护
SPD脱离器中的温度保护是使用低熔点易溶金属，但一般该金属可焊性差，可焊性好的价格高，故一些厂家使用焊锡来代替，这样就失去了温度热保护的功能，并存在引发火灾的安全隐患 |
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