火花间隙挑战


 
挑战的背景资料

2010年-2011年, 在中国广东从化的从化触发式雷击实验室里,雷电科学家们发现了一个令人不安的现象:欧洲品牌的电涌保护器在比它们的标称值低得多的雷击时损坏了。例如,一个标称为40kA的电涌保护器在2kA的雷击电涌中被损坏。就这个现象发表了几篇文章。 其中一篇发表于2011年的国际大气工程会议(ICAE),可点击此处阅读。 科学家们的结论是:实际的雷击要比雷电防护标准中要求的单个10/350波形的测试脉冲给电涌保护器带来的压力远远大得多。他们决定测试他们的假设:将他们在触发式雷电试验中观测到和测量的参数用于他们的这个测试中,关键参数考虑到了雷电的多脉冲方面,但他们仍然指定了峰值电流、波形尾部的长度以及脉冲间隔时间。他们将这个测试安排在了北京的北京雷电防护测试中心里进行。 (北京雷电防护装置测试中心) 他们确定了测试的日期。

原始的挑战:2011

超过12个电涌保护器生产厂家被邀请参加了世界上首次的多重脉冲测试挑战,测试在2011年12月,地点在北京雷电防护测试中心。生产厂家包括欧洲的知名火花间隙生产厂家 和美国MOV型的电涌保护器生产厂。

虽然在当时不知道,但这次测试所选择的参数却与CIGRE2013 技术手册549所规范化的参数惊人的一致。

11个生产商参加了这次挑战,每个厂家提供了一个电涌保护器。测试被设计为等同的(无论是火花间隙还是MOV)11个系列的多重脉冲的测试。所有这些脉冲都是8/20μs,11部分的测试逐步地增加对电涌保护器的压力,方法是增加电流的幅度(Ipeak)、顺序地增加冲击脉冲的数量、减少冲击的间隔时间。 更多关于多重脉冲测试的资料请点击此处。

令人震惊的结果

到第3个系列的测试(30kA Ipeak)的时候,有3个品牌的保护器出局,到了第7个系列的时候(60kA Ipeak)又多了7个被破坏掉的参赛产品。欧洲的产品和国产的产品成绩相当。

只有一个电涌保护器, 美国制造的参赛产品, 通过了第7个系列(60kA)的测试,同一个保护器通过了第8、9、10及11系列的测试(100kA Ipeak)。在第10个系列以及之前,冲击的间隔被设置为60ms,但在第11个也就是最后一个系列时,这个间隔已经缩短到了30ms。美国的参赛产品是唯一一个经受住了100kA以及缩短到30 ms冲击间隔的产品。在最后系列中的7个冲击(100kA、50kA、50kA、50kA、50kA、50kA、100kA),其中一个部件牺牲了。到这第11个系列的测试结束,85%的保护模块完整地存活了下来,于是乎,为任何下游的电子设备提供着持续的保护。同样令人赞叹的是,最后的100kA的冲击被箝制到了2.2kA(一个220/380的电源系统里)。

以下的图表显示了11组测试的序列。左边白色的标志在系列只有美国的产品通过了测试。

单个电涌保护器能如此显著地胜过所有其他产品,简单的原因就是它的雷电参数设计是CIGRE 2013 报告所支持的。 点击此处可查阅更多关于这些参数的内容。

对火花间隙制造商的忠告:信誉起关键作用

这里是对那些希望坚持主张10/350波形是雷电的构成成分的火花间隙制造商的一个忠告。(此忠告是对2378个10/350波形受害者的一份调查总结)

“请注意从现在起,为火花间隙产品获得信誉的唯一途径是:将其送到北京雷电防护测试中心去进行以上所说的11项系列测试;提交单个的或任何混合形式的”复合型避雷器”。必须证明,您的火花间隙产品在以真实的雷电参数(如CIGRE之2013报告中所裁定的那样)为基础的实验室测试下表现有多出色。

上述的11项系列测试,您的火花间隙能够承受多少个?产品能为下游的电子设备提供什么等级的安全保护?公布测试结果然,让客户去决定。(或者,询问Dehn+Söhne他们的产品在2011年的测试中的表现如何,做个深呼吸,然后转到下面章节里的挑战火花间隙部分。)”

 
 
2013 火花间隙挑战

向前看,火花间隙的制造商们将把CIGRE 2013 看作是一个机遇。对于那些能够看到墙上的字的人,这是你们的挑战:面对CIGRE TB549 的调查结果,认识到以10/350波形为基础的任何电涌保护器或理论将会被淘汰。因此为何不投入到设计和生产目标在于防护真实的雷击特性的电涌保护器上?“三巨头”中的哪一个,将会是头一个面对这个挑战引领大家走向一个正常的、安全的电涌防护环境?Dehn&Söhne, OBO-Betterman 还是 Phoenix Contact?请记住,您诸位今天采取的行动,会让全世界的客户及设计工程师在晚上睡得更安稳 – 少了对他们的电子系统安全性的忧虑。