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关象石:对SPD燃烧问题及研发多脉冲试验SPD的看

时间:2017-11-15 10:07作者:admin点击:
 
根据本刊的选题安排,我谈谈对SPD燃烧问题及研究多脉冲技术观点。由于缺乏深入研究,本人只能从常识角度说一点看法。因此,肯定有不妥之处,欢迎批评。
1 SPD的燃烧问题
首先规定一个条件:这个SPD必须是符合IEC/GB产品标准,且通过型式试验的,并且在选择与安装上也完全符合IEC/GB标准的。
其次,是否有人能提供符合以上条件的SPD在实际应用中着火的例子,而且有认真的分析确实能证明是SPD而不是其它什么着火了。听说在铁路系统有SPD着火了,但又听说实际上是电焊过程中造成的,和SPD无关。看过某厂家的PPT,确有SPD燃烧的画面,但不知使用的试验电流和试品(SPD)的情况。
自主笔编写《电涌保护器 第1部分:性能要求和试验方法》QX10.1-2002(2002年7月10日发布)以来,我很少关注SPD产品标准。去年在《气象科技》上刊过一文,对IEC61643-1(后改为11)的1998年、2005年及2011版本比较了一下。文中涉及SPD着火的内容有:
1)2011年版中3.1.7条新定义了“短路型SPD:Ⅱ级分类试验的SPD,当冲击电流超过SPD的标称放电电流值时,SPD的特性呈内部短路状态”。Ⅱ级分类试验的SPD中非线性元件多为MOV,在失效模式下多呈短路状态,因而易起火。
2)2011年版中3.1.27用“额定短路电流Isccr:用于给指定脱离器连接SPD评级的低压配电系统的最大预期短路电流值”替代了原来不够明确的定义“耐受短路电流”。这里面突出了脱离器。在新版7.2.5.1条中明确规定“除在TN和TT系统中的N和PE线之外的各种保护模式中,均应有内部/外部或两者均有的脱离器”。在7.2.5.3条中明确在7.2.5.1条件下,SPD均应通过Isccr的试验。在要求厂家随SPD提供的信息中还点明了由Isccr派生的额定转换电涌电流Itrans值。
3)2011年版8.3.5.2条为热稳定性试验内容,经过给定的工频电流后,SPD必须满足表4中C、H、I、J、M和O项要求,即不能燃烧或留下曾燃烧的痕迹、脱离应通过脱离器实现、外壳保护等级不能下降等。
4)2011版8.5.4条为耐非常热和耐燃烧试验内容。对除陶瓷材料之外的SPD的绝缘材料施以650℃或850℃的灼热试验。要求试品在灼热丝移开后30秒内火焰和火光自行熄灭,且不能点燃试样合壁上的簿棉纸。
先摘录到此。其实2005年版中便有以上多数要求,不过2011年版更明确了些。
是否可以列这么个顺序:SPD有短路型—在某些情况下(劣化、过载、暂时过电压)短路—因有要求(上述的2)、3)、4))—发生燃烧并引发火灾的可能很小很小。(要求中未详谈暂时过电压的要求及试验)。
有人会认真地告诉我:真着火了!我看见了!我也认真地告诉你:你亲眼看到的也不一定是真的。我们不可把合格产品与不合格产品的情况混淆了;不可把正确安装与不正确安装的情况混淆了;不可把SPD和脱离器(或其他过电流保护电器)混淆了;不可把规定的试验方法和非规定试验方法混淆了。如果你拏一支喷枪对着SPD开火,SPD也可能着火,但合格产品应如4)中要求。
2多脉冲试验的SPD
我认为可将闪电电流(雷电流)及有关参量分为:原始性参量、关联性参量和应用性参量三类。IEC/GB关于SPD产品标准中的参量均属应用性参量,它们源自原始性和关联性参量,但又不完全相同,且这些参量也随着原始性参量的不断被观测记录并研究确认而进行调整。
闪电可依据电流特性分为向上闪击和向下闪击;正极性闪击和负极性闪击(内含双极性闪击)。大量资料告诉我们:正极性闪击只有首次闪击,而占90%或以上的负极性闪击会在一条放电通道上多次放电(脉冲)。这一点无需赘述,IEC/GB标准中均有图示,且不存在争议。一般认为,“通常在第一闪击时泄放的电流最大”1,但“极个别的情况下,这一普遍规律会失效。例如在美国蒙大拿州对192米矿业高烟囱的一次闪电就是如此,这次闪电共有22次闪击,第一闪击携带了8千安电流,而6次随后闪击泄放的电流为8.2~12.5KA不等” 1。矛盾有普遍性也有特殊性,不能只解决普遍问题而置特殊问题而不顾。
IEC/GB关于SPD产品标准的试验参量属人为规定的应用性参量,其既未考虑到占90%或以上的闪击有后续闪击(脉冲)这一普遍规律,只要求对SPD进行一次冲击试验,也未考虑到有时后续闪击的电流值会大于首次闪击的电流值这一特殊性。因此,我们可以假设一个合格的SPD安装一个正确的位置上时,首次闪击电流值为10KA,恰恰在SPD的承受范围内,但后续闪击成了压垮骆驼的最后一根稻草这一情况完全是可能出现的。众所周知,选择和安装SPD的首个条件便是“电涌保护器必须能够承受预期通过它们的雷电流” 2。因此,我认为IEC/GB关于SPD产品标准的试验参量要修改,而我们中国人率先研制开发多脉冲SPD是从实践上为修订IEC标准做突出的贡献!
路可能还很长,我想有两个问题可能需研发者们考虑:
1) 率先则意味着孤军深入,困难会很多。比如没有成熟的经验可以借鉴、多脉冲发生器
需要进一步完善以贴近闪击电流的客观实际、多脉冲SPD的研发思路等等。
2)如何积极推动IEC/TC37A相关标准的修订。如果这项工作迟迟拖而未决,在多脉冲SPD的推广过程中将会遇到阻力。哪一个SPD厂家愿意把一个符合现行标准的产品放到多脉冲发生器上经过5~10次冲击而变为不合格产品呢?
还是那句老话:路漫漫其修远兮。
参考文献
〔1〕R.H.戈尔德(R.H.Golde)《雷电》第七章“雷电流及有关参数”,北京,电力出版社,1982年5月
〔2〕林维勇《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)北京,中国计划出版社,2000年10月
全文刊登在《中国防雷》2014年第三期