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试析限压型 SPD 起火原因 摘 要 以大量的模拟试验为依据，从 MOV 基片入手，分析了 SPD 在使用过程产生起火的原因。 关键词 SPD 短路 起火 脱扣 MOV 基片 热熔量 交流耐受 聚热 由于限压型SPD 良好的限压、通流、无续流特性，使得它在各行业的防雷领域里得到广泛的 应用。其应用面之广，数量之大，是别的防雷品种无法比拟的。但是随着应用面越来越广泛，数 量越来越多，问题也就随之而来。集中表现在以下几方面： ①短路：引起电源起火或跳闸。 ②爆炸：引起停电或起火。 ③自燃：引起火灾事故。 其中既有电力系统问题，如供电电源单相短路、N 线开路、电网电压波动等。也有选用问题，如 偏面追求低的限制电压、残压、降低启动电压，导致 SPD 加速老化烧毁。还有 SPD 本身的质 量问题。 我们曾收集到不少损坏后的样品(有进口的,也有国产的)，并进行了解剖分析，发现在损坏的 SPD 的 MOV 基片中，基本上都有大电流烧穿的熔洞；就是炸成了几块的，也有这个现象。这说明大 部份电源模块损坏的主要原因是：①SPD 内的 MOV 基片击穿，引起工频电流短路，而脱扣机 构未能有效的及时脱开；②材料阻燃特性不理想，遇热变形，阻碍脱扣动作；③结构设计不合理。 为什么会产生这种情况?我们从 MOV 基片入手，采用不同品牌，同一规格 34×34/621 产品， 做了大量的 8/20us 大电流冲击寿命试验，得出以下不同寿命曲线。 图 1 MOV 基片 8/20us 大电流冲击寿命曲线 从图 1 可以看出，不同品牌的基片在冲击中表现出不同的寿命衰减(试验中有欧、美、台、大陆 的各厂商基片)。而真正符合使用的是第四条缓慢下降的柔性曲线。这种曲线的产品在应用中不 会使过电压浪涌和工频电压同时作用在基片上。即使 SPD 劣化后，伴随过电压浪涌 MOV 片也 只会流过工频小电流，有利于脱扣，这样的高阻击穿不会引起事故。相反，1、2、3 条陡变的 刚性曲线极可能在浪涌过电压施加的过程中同时伴有工频较大电流，使得 MOV 片承受不了较大 电流而产生热熔性崩溃，这就是低阻击穿。 1 既然是热熔性崩溃就会产生大量的热，使脱扣机构动作。可是脱扣为什么又不动作?在 MOV 基 片中，当配方组定后，每单个尖晶石的功率也就确定了，那么在有效体积内尖晶石的数量越多， 意味着功率越大(不同的组方，数量和的差别大于单个尖晶石间的差别)。为了证实这点，在上述 试验基础上又做了数次交流耐受试验。为了保证试验的正确和便于观察，所有 MOV 基片均不封 装，且在同一点和其对应的位置以同样大小的焊点引线，并垂直悬挂，以便焊锡熔化时，引线会 自动脱开，及时断电。 其试验结果见下表 1： 表 1 MOV 基片不同配方组试验数据 厚度 施加工频 流过基片电流 基片耐受 基片生产 序号 V1mA(V) 基片状况 (MM) 电压(V) (A) 时间(S) 商 基 片 击 1 613 2.95 582 1.5～1.91 1 穿、焊锡 国内 未熔 2 622 2.95 528 0.04～0.16 35 同上 同上 焊 锡 熔 3 635 3.85 571 0.4～0.5 10 化 , 基 片 欧洲