雷电防护中金属氧化锌阀片使用研究工业硅混合滤纸耐压仪皮具加工温控表Oe

雷电防护中金属氧化锌阀片使用研究

摘要：雷电防护过程中，由雷击电磁脉冲引起的干扰破坏，目前通常使用电涌保护器来坡跟凉鞋实现对微电子设备的保护。电涌保护器采用的金属氧化锌阀片主要采取两种连接方法：一个是以美、英为主的采取多片金属倒车灯氧化锌并联使用，使用的标准为UL1449第二版，另一个是以法、德为主德采取单片金属氧化锌技术，使用的标准为IEC。金属氧化锌阀片并联使用的优点可以得到较大的合格证及说明书通流容量，防止单片金属氧化锌阀片击穿后冒烟和爆炸，但欧洲及国内一些专家认为多片金属氧化锌阀片并联使用，由于漏流、压敏电压等性能不一致，造成能量分配不均匀，产生阀片热崩溃。作者带这这些问题在美国JOSLYN公司实验室做了试验，得出了一些非常有价值的测试数据。分析认为：金属氧化锌阀片只要进行一定的筛选、配对、并采取适当的措施是可以并联使用的。

关键词：雷电防护 氧化锌阀片 并联使用 测试研究 一、 前言 大气中的雷电现活节螺丝象会给人类的生存和社会活动带来危害，对它的防护问题一直是人们关心的问题。随着社会经济和科学技术的发展，微电子设备的广泛应用，我们不仅耀注意预防对影响建筑物或其他物体的直击雷灾害，而且对雷击电磁脉冲（LEMP）的防护更给足够地重视[1] [2] [3]，目前国内外在实施雷电防护过程中对于LEMP的防护，通常是采用电涌保护器（SPD）（SURGE PROTECTIVE DEVICES）限制瞬态过电压和引导要建立与完善塑料造粒机装备的综合评价准则与行业标准泄放电涌电流来实现[4] [5] [6]，现在一般在SPD中使用的主要器件为：金属氧化锌（MOV）阀片、放电间隙、气体或固体放电管、滤波线圈、瞬变二极管（SIDACTOR）等，而使用在低压线路（220V～/380V～）中的SPD、绝大多数是使用MOV阀片。在低压电路中为了达到25～50ns高速响应时间，国际上MOV阀片的直径一般控制在14～20mm左右，最大通流容量一般在60～70KA，电流波形为8/20μs。美国在UL1449第二版《瞬时电压浪涌保护器标准》TVSS（TRANSIENT VOLTAGE SURGE SUPPRESION）中建议[7]，采用多片MOV阀片并联使用，以达到更大的通流容量。由于目前在国内外多片MOV阀片并联技术的测试试验和分析研究工作还不多，所以对这一技术在雷电防护中使用也存在不同看法。本文针对上述问题，试图通过在美国JOSLYN公司实验室的测试试验，以及对样本和数据的分析，对多片MOV阀片并联技术的使用给出了肯定的答复。二、MOV阀片的主要性能 MOV阀片的主要成分为氧化锌（ZnO），并渗有少量的其它氧化物，外层由两层铅和一层塑料涂层组成[8]，在低压电源系统中，一般采用圆形的直径为14mm和20mm的MOV阀片。在直流电压为3KV下，电容量分别为5600PF和22000PF，标称通流容量5.3 抗压强度和抗折强度分别为4KA男装T恤和6.5KA，电流波形为8/20μs。MOV阀片两端电压低于压敏电压时，呈高阻抗状态。当电压高于压敏电压时，由于阀片内的齐纳效应和雪崩效应，迅速呈低阻抗。电压低于压敏电压又回到高阻抗状态。MOV阀片的好坏主要决定以下一些参数。1、压敏电压 当温度为20℃，一般认为在MOV阀片上有1mA电流流过的时候，相应加在该阀片上的电压叫做压敏电压。应按如下公式计算：Vn≥（VNII×√2 /0.7）1.2式中：VN――MOV阀片压敏电压值VNH――电源额定电压值（有效值）压敏电压冲击前后的变化率应小于±10％2、漏电流 MOV阀片在标称持续工作电压下流过阀片的电流称为漏电流。按国家标准应小于30μA。冲击前后的变化率应小于200％。3、残压及残压比 在规定波形、标称放电电流冲击氧化锌阀片，阀片两端测到的电压峰值，称为残压。 残压与压敏电压的比值，称为残压比。 一般情况下残压比应≤3。三、MOV阀片的并联使用 在保证高速响应的前提下，要提高TVSS或SPD的通流容量，一般采取多片并联使用。欧洲及国内一些专家认为多片MOV阀片并联使用，由于阀片性能不一致，可能产生雷电能量分配不均匀，造成MOV阀片的温度升高，性能下降，导致热崩溃，或提早老化、失效，因此不主张采取多片氧化锌阀片并联使用。但目前国际上使用在低压电源配电系统上的单片MOV阀片的最大通流容量只能达到KA（8/20μs）满足不了实际工程的需要，所以对于MOV阀片并联使用的研究具有十分重要的意义。四、在美国JOSLYN实验室测试数据分析 美国JOSLYN公司是雷电浪涌防护的专业公司，从1950年就开始专门研究雷电和瞬间过电压保护。JOSLYN公司从1979年以来一直生产并行MOV的TVSS、产品遍布世界130多个国家的通信、电力、交通、航空、金融、计算机络等。美国总统座机空军一号就采用了该公司的产品。作者与美国JOSLYN公司实验室的Hans Steinhaff博士进行了以下的测试。（一）测试仪器1、Keytek 587型8/20μs波形标准冲击试验仪。2、Keytek S1/S3、S4/S5/S6及S7的浪涌络单元。3、Peason 301x型电子宽带电流变换器。4、7A26双踪放大器。5、Tekronix7835存储式示波器。（二）样本的抽取 本次试验一共抽取三组样本，A组是随机从一批产品中抽取50片MOV阀片；B组从一批阀片中选取1