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      介紹浪涌保護(hù)器及其后備過電流保護(hù)裝置的時間質(zhì)量，重點(diǎn)分析金屬氧化物壓敏電阻型浪涌保護(hù)器、熔斷器、斷路器以及專用斷路器的可靠性特征量失效率和系統(tǒng)失效率，并進(jìn)行比較。指出選擇高可靠性（低失效率）SPD 是提高系統(tǒng)可靠性的根本措施，降額設(shè)計(jì)是提高 SPD 可靠性的主要方法之一，熔斷器是后備過電流保護(hù)裝置中失效率最低的器件。

      主要器件 SPD 的接入提高了被保護(hù)設(shè)備的環(huán)境可靠性，但也降低了被保護(hù)設(shè)備的固有可靠性，這是因?yàn)樵黾恿艘粋€器件就增加了一個故障點(diǎn)；輔助器件OCPD2 串聯(lián)接入 SPDA 支路，SPD 正常時，OCPD2為冗余器件；只有在 SPD 短路失效時，OCPD2 斷開工頻短路電流，保障供電正常和安全。

      當(dāng)不安裝 OCPD2 時，SPD 失效，無論是短路失效還是開路失效，SPD 都會失去抑制浪涌的功能，其中 SPD 開路失效，不影響供電系統(tǒng)，SPD 短路失效時使工頻電流短路到地，啟動 OCPD1 動作中斷供電。

      當(dāng)安裝 OCPD2 時，在 SPD 短路失效，OCPD2 也失效 （斷不開工頻電路） 時，同樣會啟動 OCPD1 動作中斷供電。OCPD2 的接入又增加了一個故障點(diǎn)，進(jìn)一步降低了被保護(hù)設(shè)備的固有可靠性。雖然 SPD、OCPD2 的失效率很低，但仍然存在發(fā)生失效的概率。

      目前，國內(nèi)外規(guī)范中低壓系統(tǒng)使用熔斷器或斷路器作為 SPD 的后備過電流保護(hù)裝置 （OCPD2），近年來國內(nèi)眾多廠商推出多種 SPD 專用斷路器 （SCB、iSCB 等）， IEC SC37A / B AHG9 工作組專家研究SSD （SPD specific disconnector），認(rèn)為“目前的保護(hù)方案可能存在盲區(qū)”。因該課題與 IEC TC23E 家用斷路器和類似設(shè)備委員會、IEC TC32 熔斷器委員會任務(wù)范圍交叉，怎樣進(jìn)行課題研究還在探討中，目前SCB 尚無國際標(biāo)準(zhǔn)支撐。

      產(chǎn)品的更新?lián)Q代是行業(yè)發(fā)展規(guī)律，人們通常關(guān)注產(chǎn)品的性能質(zhì)量，往往忽略產(chǎn)品的時間質(zhì)量，即可靠性。任何新產(chǎn)品的推出應(yīng)給用戶提供產(chǎn)品的性能質(zhì)量、時間質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。目前推出的 SCB 等產(chǎn)品只給出了性能參數(shù)，沒有任何一家提供可靠性指標(biāo)。

       本文僅對熔斷器、斷路器和 SCB 的可靠性進(jìn)行簡單分析，供工程人員參考。

      SPD、過電流保護(hù)裝置與被保護(hù)設(shè)備的連接關(guān)系如圖 1 所示。

      圖 1 中有兩個過電流保護(hù)裝置，OCPD1 是被保護(hù)設(shè)備供電回路的過電流保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)短路過載保護(hù)；OCPD2 是浪涌保護(hù)器支路 （SPDA） 的后備過電流保護(hù)裝置，用于當(dāng) SPD 短路時分?jǐn)嘀范搪冯娏?。SPD 與 OCPD2 的工作狀態(tài)可以分成以下幾種情況。

1. 1 SPD 可靠

       無浪涌時，SPD + OCPD2 支路呈高阻狀態(tài)，供電回路正常供電；浪涌到達(dá)時，SPD 呈低阻狀態(tài)，SPD + OCPD2 支路導(dǎo)通，限制了浪涌過電壓，分流泄放浪涌電流。在這個過程中 OCPD2 只是浪涌電流的通道，在浪涌保護(hù)狀態(tài)下 OCPD2 應(yīng)承受通過 SPD的預(yù)期浪涌的沖擊。SPD + OCPD2 支路保護(hù)了設(shè)備免受浪涌沖擊，浪涌過后 SPD 恢復(fù)為高阻狀態(tài)。

       浪涌到達(dá)時，若 OCPD2 不能承受預(yù)期浪涌沖擊發(fā)生開路失效，則 SPD + OCPD2 支路呈開路狀態(tài)失去浪涌保護(hù)功能，但供電回路仍能正常供電。

1. 2 SPD 短路失效，OCPD2 斷開

        OCPD2 應(yīng)分?jǐn)囝A(yù)期工頻短路電流 ，使SPD+ OCPD2 支路呈開路狀態(tài)，保障正常供電，但分?jǐn)嗪笙到y(tǒng)失去對后續(xù)的浪涌防護(hù)功能。

1. 3 SPD 短路失效，OCPD2 也失效 （未斷開）

      SPD + OCPD2 支路將電源短路，迫使 OCPD1 切斷供電線路。這既失去浪涌保護(hù)功能，又無法正常供電。

       需要特別說明的是：① 金屬氧化物壓敏電阻（MOV）型、氣體放電管 （GDT） 型 SPD 的主要失效模式為短路失效模式；② OCPD2 斷開雖然能保證正常供電，但下一次浪涌到來時，SPD+OCPD2 支路不再對被保護(hù)設(shè)備提供浪涌保護(hù)；③ OCPD1、OCPD2 （fuse、MCB、SCB） 對工頻電流通常都是單次性 （準(zhǔn)單次性） 的工作模式，但要承受通過 SPD預(yù)期浪涌電流的多次沖擊。

      按照上面工作狀態(tài)的分析可知，從浪涌保護(hù)功能方面看，只要 SPD 短路失效，無論 OCPD2 是否失效，SPD 與 OCPD2 的串聯(lián)支路都失效；從對供電的后備保護(hù)方面看，當(dāng) SPD 和 OCPD2 都失效，SPDA串聯(lián)系統(tǒng)才失效。

      下文稱 SPD 的失效率為 λ1，稱 OCPD2 的失效率為 λ2，OCPD2 包括熔斷器、斷路器、專用斷路器（SCB）。

2. 1 MOV 型 SPD 失效率

2. 2 熔斷器的失效率

2. 3 斷路器的失效率

2. 4 SPD 專用斷路器 （SCB） 的失效率

2. 5 OCPD2 各元器件失效率的比較

2. 6 SPD + OCPD2 完成浪涌保護(hù)功能時的可靠性分析

2. 7 SPD + OCPD2 完成保障供電正常功能時的可靠性分析

2. 8 SPDA 支路系統(tǒng)失效率 λS

2. 9 小結(jié)

      SPD 是浪涌防護(hù)的主要器件，只要 SPD 可靠，系統(tǒng)才可靠；SPD 失效了，系統(tǒng)就失去主要的浪涌防護(hù)功能，OCPD2 可靠時能斷開工頻電流，但不能提供浪涌防護(hù)能力。所以選擇高可靠性的 SPD 才是保持系統(tǒng)可靠性的根本方法。

      SPD 專用斷路器 （SCB） 的失效率大于 SPD 的失效率，因此 SPD 專用斷路器 （SCB） 先于 SPD 損壞是大概率事件。

      提高 SPD 可靠性的主要方法包括：

      a. 生產(chǎn)廠商改進(jìn) MOV 芯片設(shè)計(jì)，采用新材料和改進(jìn)工藝，生產(chǎn)出低失效率的產(chǎn)品，提高固有的可靠性。

      b. 提供良好環(huán)境如合適的溫度、濕度、氣壓，保持環(huán)境可靠性。

      c. 對 SPD 進(jìn)行篩選、老化，縮短早期的失效期。

      d. 視情況或定期更換劣化的 SPD。

      e. 選用能夠進(jìn)行壽命預(yù)警的智能型SPD 及監(jiān)控系統(tǒng)。

      f. 降額設(shè)計(jì)是提高 SPD 可靠性的主要方法。

      低壓系統(tǒng)通常選用 MOV 型 SPD，MOV的伏安特性如圖 2 所示。

      降額設(shè)計(jì)就是降低 SPD 承受的電應(yīng)力 （浪涌），合理的降額可大幅度地降低SPD 的失效率。