本文分析了插頭插座式電源防雷器存在的易于著火的缺點。并提出改進的措施。關鍵詞:防雷裝置、冒煙、著火、熱脫離、耐雷熔斷器。
當前存在的問題
目前,通信電源設備中都安裝了防雷裝置(簡稱防雷器)。這些防雷器,大都有是插頭插座式的。由于這種防雷器,結構緊湊、體積小、安裝維修方便、價格低,故獲得了較為廣泛的應用。
然而,這種防雷器也存在著缺點,就是會冒煙、著火。電源防雷器總是在經常加有工頻電壓負荷的條件下工作的。而其中的關鍵防護元件——金屬氧化物壓敏電阻器(MOV)總是要失效的。其失效模式常為短路模式。可是,一旦MOV失效短路,電源就會供給強大的短路電流。如果防雷器的設計、制造中沒有采取必要的防護措施,短路電源的事故便會引發冒煙、著火事故。
為了防止火警,使用者常常用一只斷路器與MOV串聯使用。當有強大的短路電流出現時,斷路器就斷開對防雷器的供電。這樣做也存在一個嚴重弊端。因為斷路器引入的殘壓甚至比防雷器本身的殘壓還要高許多。這樣對防雷器的保護效果就大打折扣。
本文就如何減少這種插頭插入式防雷器的冒煙、著火問題提出一些看法。
插頭插座式防雷器的設計特點
有位專家把插頭插座式電源防雷器,歸納為歐洲設計模式防雷器。歐洲的OBO。DEHN Cite lphoenix等公司的電源防雷器,均屬于插頭插座式電源防雷器。它把防雷模式設計成一個插頭,在其中裝配了一只大尺寸MOV,其脈沖電流量達到40KA或65KA。為了防止MOV失效后的過熱而引發火警。設計有由拉簧、杠桿和低熔點合金構成的熱脫離機構。并且以機械動作的形式提供該防雷模雷模塊的工作狀態指示。通過插頭與插座的嚙合動作,而提供工作狀態指示的遠端告警接點。
然而,這種設計的防雷器并沒有使用耐雷熔斷器,因此,當出現較大的工頻短路電流時,不能斷開故障電流。所謂耐雷熔斷器,也稱之為耐沖擊電流熔斷器。其中的熔體材料是一種特殊的合金。它不但具有相對低的工頻熔斷電流,而且具有足夠大的8/20US脈沖電流耐量。普通的熔斷器中的熔體材料則不具備這種性能。普通的熔斷器耐脈沖電流的能力相當差。為達到和MOV的脈沖電流耐量相當的熔斷器,不得不加粗熔斷器的橫截面積。這樣一來工頻快速熔斷電流就大大的增加了。可認為根本起不到阻斷工頻電流的作用了。
使用者為了防止工頻短路電流過大。不得不在防雷器的支路上安裝斷路器以防止火災的發生。
調查與試驗
我們收集了許多在防雷現場失效了的電源防雷器作為解剖分析、并用沖擊電流試驗臺對多種防雷產品進行模擬沖擊試驗。得到了一些初步的感性認識和理性認識。
防雷器受過大的雷電流沖擊導致擊穿短路引起著火的比例較小,但絕大多數的情況卻是在并沒有發生雷擊的日子里,電源防雷器產生失效著火的。
對于實際承受的雷電流大于防雷器zui大脈沖電流耐量的情況而言,若要防止著火,一個辦法是加大防雷器的脈沖電流耐量,或者多加一級保護,即在前級加裝脈沖電流耐量大的防雷器;另一個辦法是用一只耐雷熔斷器與防雷器串聯使用。
對于在并沒有雷電發生的日子里,防雷模塊冒煙、著火的情況,我們分析:一種原因是,當防雷器受到多次的電流沖擊后,當時防雷器并未*失效,只是漏電流增大了許多,使MOV芯片發熱,漏電流繼續增大,久而久之產生惡性循環,在某一天*失效短路。另一種原因是由于使用者和設計者過分的追求低殘壓,而造成選用閥值電壓(VlmA)太低的MOV,使得MOV在電壓應力(荷電率)過高的條件下工作。再有一種情況是電源防雷器被安裝在電網電壓極不穩定的電網中。當電源電壓往高波動時,使MOV承受過高的電壓應力。這種情況比較多見。例如:某機場的供電是三條電網供電,除此以外還有幾組柴油發電機備用供電。當用柴油發電機供電時,電網的電壓并非額定的220Vrms,而可能短時間在300Vrms以上,這對于半導體性質的MOV來說是無論如何不能承受的。對于那些農村小水電的地區電網電壓也是不穩定的。電源防雷器在這種環境中會承受嚴酷的暫時過電壓應力。
(待續)
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