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       用 C 级模块式 SPD 并联为大容量防雷箱是不能使用的

信息产业部邮电设计院 刘吉克 郑州互助路 1 号 邮编 450007

近期一些防雷厂家将原用于电源设备内部保护、最大通流容量为 40kA (8/20μS)的国内外模块型 SPD 进行并联,组合成为宣称达 80KA 乃至 120kA 的模块 SPD 或防雷箱。“将模块式 SPD 并联为大容量的防雷箱能否使用的问题”,回答是否定的:从模块式 SPD 的防火原理决定了其内部的过流、过热保护机构不能并联使用;对模块式 SPD 并联后均流问题的分析 --- 没有可靠的配合技术,模块式 SPD 是不能并联使用;模块式 SPD 的创始者德国是明确反对并联使用的,模块并联组合非但不能明显提高通流量,而且会带来燃烧等问题。对这种做法,信息产业部目前还没有相关标准进行规范,最近编写的 SPD 技术要求也没有专门写明,还不能对其进行质量监督检验。现在 SPD 只是送样检测,没有判定依据,因此很可能造成鱼目混珠的局面。这类模块式并联产品在安全性、防雷性能等方面都存在一定问题,可能只是国内一些小公司的特色,国外还没有进行类似生产的厂家,请看相关论证结论。

1 模块式 SPD 的防火原理决定了其内部的过流、过热保护机构不能并联使用

模块式 SPD 的过流、过热保护技术是建立在 40kA 以下通流容量基础之上的,这同空气开关的分断能力概念是一样的,超过了阈值就无法谈可靠性了 , 正如在配电回路中用铜丝、铁丝代替保险丝一样的道理。另外,就是在 40kA 以下,从实际应用情况看,仍有较多的国内外公司的模块式 SPD 的 过流、过热保护是不可靠的,造成了不少烧机甚至烧机房的严重事故。上述并联而成的宣称达 80KA 乃至 120kA 的模块 SPD 或防雷箱,用于机房第一级保护时,会因如其中某些模块先损坏(这是不可避免的,见下第 2 条)或分流不均(这是很容易发生的,见下第 2 条)等情况而出现某一模块承受绝大部分雷击电流(大大超过 40kA )的情况,从而造成模块式 SPD 的 过流、过热保护功能失灵,起不了 防火作用。正因如此,这类模块一直不能用于第一级保护,而只能用于后续保护,因为按照规范设计,后续保护的实际雷击电流远小于 40kA 。

2 对模块式 SPD 并联后均流问题的分析 --- 没有可靠的配合技术,模块式 SPD 是不能并联使用的

氧化锌压敏电阻是一种非线性电阻,其等效阻抗会随外加电压不同而显著变化,表现出非常强的非线性伏 - 安特性。当用压敏电阻进行并联组合时,均流技术是非常关键和复杂的,它不是对器件进行简单的参数筛选就可以完成,而是要在全工作区间上逐一进行伏 - 安特性匹配。另外,电感在高频大电流下的电压降很大,所以并联技术的另一个关键技术就是每一链路的等阻抗设计。

通常,压敏电阻的动作电压(直流参考电压)的容差范围是标称电压的正负 10% ,再加上伏安特性的分散性,如果不在全工作区间上进行伏 - 安特性分选和匹配,仅进行简单的并联组合,在雷电流冲击下,动作电压低的链路首先动作,引起弱点击穿,造成该链路中压敏电阻率先非预期劣化或失效,显然此时并联后的通流量并不会有明显提高。压敏电阻的非线性越强,这种不均匀性就越大。

因此,对这种非线性器件进行并联组合,一定要建立在严格的专业测量、试验、筛选、匹配和检验等设备及技术基础之上。若不具备这类设备及技术手段,并联组合非但不能明显提高通流量,而且会带来燃烧等问题。

3 模块式 SPD 的创始者德国是明确反对并联使用的

1996 年去欧洲进行学术交流时,德国 OBO 和 PH O ENIX 公司技术专家都反对将 C 级模块式 SPD 进行并联使用成 B 级保护器;德国 DEHN 公司技术专家在 2000 年 2 月来郑州进行学术交流时也对这一问题持明确否定看法; 2002 年 10 月本人再次前往欧洲考察(包括通信基站防雷接地现场考察),其德国、法国的专家又对其 C 级模块进行并联为大通流容量的雷电保护器表示了否定。几年来,众所周知,这些厂家在模块式 SPD 产品上一直没有多少改进,因为模块主要是安装在通信设备内部,解决通信设备自身的防雷问题而设计的。但到现在 ,突然有一些国内防雷公司拿着同样的德国产品,按德国生产厂家早已否认的方法,拼装“发明”了模块式 SPD 并联产品。这种做法要么是出于对防雷技术与产品缺乏了解,要么是有意误导用户。另外值得补充的是,只依据 SPD 的通流量测试而判定该 SPD 合格与否的 检测方法是不全面的,也有很大安全隐患,这有待于标准进一步的修改和完善 。

在模块式 SPD 并联问题 上, PH O ENIX 中国公司于 2002 年 5 月 18 日在深圳“ 2002 年中国国际移动通信及网络展览会”防雷论坛上发表技术报告,继续坚持“通过压敏电阻的并联来增大电源保护器的通流量也是不可取的,┄ MOV 的伏安特性的离散性( IEC 容许的压敏电压有正负 10% 的误差),决定了并联后每增加一倍的数量的器件, SPD 的通流量 In 最多增加 1.2 倍 ”。我虽然不完全赞成此观点,但它至少说明了在模块式 SPD 上的领先国家无论是过去还是现在也都是反对将 模块式 SPD 进行并联使用的。 (用一些特别、专门筛选方法和能量配合技术,是可以增加通流容量的,例如同样是德国产品 OBO 的 B 级保护器 V25B ,就采用了专用的阀片焊接技术达到了 B 级的要求;另外例如美国、澳大利亚和国内的一些厂家采用小通流容量并联成为大通流容量的 SPD ,采用适当的配合技术是可以满足大通流容量 SPD 的要求的)。

 

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