TEN350 ~~ 10/350, 操纵IEC雷电防护标准的波形 ~~
10/350波形被抓了现行
安装在杆上的火花间隙保护器
安装在杆上的火花间隙保护器
或许没有比安装在变压器杆的电涌保护器的冒险故事更优越的方法来示范火花间隙及10/350波形理论的失败了。
一个安装在变压器高压端的电涌保护器遇到的主要是击中供电线路的直击雷电流，这正是10/350波形所模拟的那种“直击雷”，火花间隙类型的电涌保护器理应有能力处理它，这似乎是火花间隙电涌保护器最理想的应用场所，事实上几十年来它们也是以这种名义而被推广的。（IEC刊物99-2，1960年4月，首次发表了“建议世界范围内使用火花间隙型避雷器”）。用户们购买了数以百万的火花间隙电涌保护器来保护变压器。如果您能相信火花间隙能够防护直击雷的炒作，这种做法是合理的。
到了1980年代，现场的经验告诉了我们另外一个故事—而这个故事反映在了低压应用的经验中。火花间隙缓慢的反应时间、短暂的操作寿命以及过高的通过电流加上整体的电气不稳定性给变压器的部件带来了许多的问题。更有甚者，由于火花间隙的操作方式是系统内的短路，引起上游电路保护装置的跳闸，这些问题引起供电线路可靠性的下降不能再被忽略。到了1980年代后期，MOV避雷器的优势在许多方面越来越明显，并开始被应用到绝大部分新建安装中。
Jonathan Woodworth的评论
我们曾经让Jonathan Woodworth对这种现象做出评论，Woodworth先生是最权威的变压器电涌防护专家之一，并参与IEC及IEEE等标准化组织，有30多年。（请查阅网站： www.arresterworks.com.) 下面是他所说的。
Ten350:
Woodworth先生，我们阅读到在1980年代火花间隙避雷器曾被广泛地应用在柱装型变压器上，用来保护变压器的初级端，但现在基本上被MOV类型的避雷器所取代了，那只是一个传说，还是真实的？
Woodworth:
这个传闻是真实的。MOV类型的避雷器之前是碳化硅（SiC）间隙型避雷器。之所以用碳化硅这个词是因为这种材料在导通放电时操作类似一个限流器。我应该说现在MOV及间隙型SiC在基站的应用比例是80-20。在美国，80年代早期在市场中使用的1亿个配电避雷器，到目前为止可能60%的间隙型避雷器已被替换为固态的MOV避雷器。
Ten350:
为什么把它们替换掉？火花间隙避雷器有问题？
Woodworth:
这种类型的避雷器让源自电源系统的通过电流通过，从而导致避雷器退化并缩短了它们的寿命；这种设计还让更多的电涌流入到被保护的设备。电涌前端的尖峰对被保护的变压器的冲击更有压力。不容置疑的是，这一代避雷器存在着更高的电涌尖峰。70年代末，MOV类型的避雷器首次投入市场，而第一个配电级的避雷器在80年代早期面世，最后一个在美国生产的碳化硅避雷器是在1994年，我那时曾在Cooper 电力系统（公司）担任工程经理目睹了那些事的发生。
Ten350:
按您所说的，MOV技术成为配电及电站变压器保护技术的首选是因为它比SiC提供更好的保护并具有较长的寿命，还有其它的原因吗？
Woodworth:
这是一个非常好的总结。与此同时有一种看法流派认为火花间隙的失效是因为它们处理能量的能力不足而MOV能提供更高的能量处理能力，这也是MOV被普遍接受的另一个原因。
F.D. Martzloff的评论
François Martzloff从1983年其成为IEEE的会员，由于 “一生对电涌防护设备标准的建立及电源质量培育技术的创新方面正直、领导及指导方面的卓越贡献，以及对人类的贡献”在2012年底他被IEEE授予终身成就奖。我们就火花间隙保护器的工作问他是否有任何评论或评价时，他是这样说的：
Ten350:
Martzloff先生，关于对安装了火花间隙保护器但仍然遭到破坏的变压器及马达的研究，您有何经验？
Martzloff:
我参与了对变压器及马达故障原因的研究—"François has scope, will travel"— 明确的说案例是足够的，我发现绝大部分的案例安装了火花间隙保护器。如果是安装了MOV避雷器，破坏就不会发生了，问题出在了火花间隙上。
Ten350:
是否火花间隙的某些缺陷导致了破坏的发生？
Martzloff:
有一个根本性的缺陷，我认为IEEE 301或401 或变压器制造商的研发人员会告诉您，对于一个缠绕了线圈的金属物体，由于线圈间及每一线圈与金属内核之间存在分布电容，电压的分布是不均匀的。头几圈的线圈很容易就承受了总电压的30-50%，因此这些线圈比其它的要承受更多的压力。（聪明的变压器设计者很明白这种情况并在他的设计里会为入口部分的线圈提供附加的绝缘）对于变压器或马达，无论大小，一个相当幅度的波形就会导致这种分布不平衡的电压的产生，加在头几圈的线圈上。为了减轻这种危害，你会并联安装一个电容以确保这种入侵的电涌被排除掉。这是一个可行的策略以确保不会被不平衡的分布电压的入侵。
在马达或变压器的端子上使用火花间隙性电涌保护器来达到增加电容量防护电涌电压的做法有些荒谬。所进入的电涌，会被线间阻抗及并联电容所慢慢的倾斜，然后突然间转变成一个急剧的电压变化，在头几圈的线圈里形成了一个不平衡的分布电压。当电涌足够大的时候，火花间隙放电导通然后电压就会暴跌，电压的这个暴跌与急剧的上升没有区别，要紧的不是电压的下降，而是电压的急剧变化 – 因为分布是不均匀的，因此将避雷器安装在此的话它的点火抵消了在此安装电容器的作用。换句话说，将避雷器与电容器安装在一起的做法，无异于在马达的旁边建造并安装了一个电涌发生器。无论它暴跌或上升都是电压差而导致马达线圈的损坏，因为您将一个高速电涌发生器安置在了它的傍边。这就解释了许多遭到损坏的设备本应是不会发生的，如果安装的是非间隙型的保护器。
Ten350:
因此您不建议在这种类型的设备上使用火花间隙型的保护器？
Martzloff:
无论是变压器、马达或其它设备，通过间隙来箝制电压的做法会对分配产生相反的效果，这是为何排除火花间隙避雷器是个好的选择的又一个原因。火花间隙的每一次点火都是对马达线圈头几圈有压力。
ABB的评论
也许电子巨头ABB说的最好。全球能源及自动化技术的领导者ABB，总部在瑞士的苏黎世，运营在全球100多个国家，员工超过145,000名。ABB说： 当提到MV设备的电涌防护，“当今最先进的技术需要使用不带火花间隙的MOV避雷器…”
对那些10/350波形和火花间隙能更好地处理 "直击雷"的废话怎么办? 难道我们不应该公开地讨论这个主题吗？
阅读关于LV系统的损坏
或
返回主页