引言

浪涌保护器（以下简称防雷器）能够在最短的时间（纳秒级）内把因雷击产生的大量脉冲能量泄放到大地，将设备连入等电位系统中，保护，是电子设备免受雷电电磁脉冲的危害，是一种普遍采用的雷电保护器件，在雷电防护系统中发挥了很好的作用。但是，防雷保护器的大量使用也带来了新的安全问题—火灾事故：

1996年，发生在江西某地铁路防雷器火灾事故，造成100多万元的设备损坏；2004年3月，内蒙某通讯电源设备防雷器引发火灾；2009年7月，内蒙某风力发电设备防雷器发生火灾；防雷器安全问题引起了人们高度重视，笔者根据多年的防雷设计和事故跟踪，以及实验室模拟的现场环境试验认为：必须保障防雷器本身具有不起火的特征，才能减少或根除这种事故隐患。

防雷保护器由电压限制型和电压开关型两种类型，电压限制型防雷器主要由氧化锌压敏电阻构成，具有响应时间快、成本低廉、通流能力强的优点。电压开关型主要由间隙放电器构成，具有通流能力强、不易劣化的优点。下面分析两种类型的防雷保护器在实际使用中出现火灾事故的原因及防范手段。

　　1氧化锌压敏电阻防雷器

压敏电阻是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件，压敏电阻器的钳位伏安特性，是由它的内部微观结构所产生的。陶瓷体是由许多粒径为几微米到几十微米的ZnO晶粒构成的集合体，多个晶粒的交汇处有在高温烧成中形成的多种绝缘化合物。这种结构可用下图的模型来表示：

　　MOV的这种结构具有以下特性：

（1）、ZnO晶粒尺寸越大，每个单元的热容量就越大，承受功率和能量的能力就越大。

（2）、MOV内部晶粒的“匀质化”程度越高，晶粒的几何尺寸，形状、化学成分和物理特性的一致性越好，“健全的”单元数就越多，电流在电阻体内的分布就越均匀,承受电流、功率和能量的能力就越大。在发生暂态过电压时，呈现出安全的模式。图1是这种方片在暂态10A电流下呈现的安全状态。图2是这种方片晶粒的“匀质化”程度不好，晶粒的几何尺寸，形状、化学成分和物理特性的一致性差，在暂态10A电流下呈现的不安全状态。

　　电源系统发生暂态过电压是随机的，电压高低具有不确定性。铁磁谐振暂态过电压是电力系统常见的现象之一，如电气化铁路机车的高速运动，引起线路参数发生变化，在一定条件下谐振便发生。已经记录到的27.5kV系统谐振时间长达几分钟。另外更加危险的是电源系统高压侧单相接地短路故障，在变压器低压侧地线与相线之间将产生一个应力电压（IEC60364-4-442），该应力电压作用在地线与中性线之间为1200V，作用在地线与相线之间为1200V+U0，该应力电压称为暂态过电压（TOV）故障（见图3）。暂态过电压幅值高，流入电阻体的电流在薄弱点处产生极高的温升而熔化，形成1kΩ左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点。熔穿的短路点向外喷出高温的火焰，此时的气体由于瞬间尚存在于有限的空间内形成极大的压强而燃爆，这时将会对配电系统造成严重影响，1996年江西某站的防雷器火灾事故，造成100多万元的设备损坏是非常典型的案例。我们对国内外多种品牌防雷器，进行了实验室模拟高压侧单相接地短路故障（简称TOV故障，试验电压1200V+U0=1420V，短路电流300A，时间0.2秒，）试验，证明了理论推断的正确，试验结果见图4。

　　有的制造商把防雷器使用环氧化物封死，在暂态过电压发生时，炸裂产生的炙热气体没有空间释放，内部的多个故障元件只有同密封的环氧化物一起爆炸或炸裂才能完成释放。还有的产品内部采用填充弹性胶体隔离：用弹性胶体填充内部约80%的空间，计划能在保护器遭受恶性冲击的时候，可靠地消除故障元件砸裂时的冲击力，消除炸裂时产生的火弧，能够让炙热气体低烈度释放并迅速降温，事实上并非如此--在暂态过电压试验台上基本上都是模块盒爆炸，火光四溅，非常危险！