一起浪涌保护器起火事故的分析 _小知识

投入使用的浪涌保护器因持续在工作回路中，在故障电压作用下，劣化脱扣过程中，有一定几率形成拉弧现象，形成高温灼烧，导致浪涌保护器出现起火现象，作者通过分析一起浪涌保护器起火起因，提出应对措施，以避免该现象再次发生。
随着国民经济和现代科学技术的快速发展，各种电子设备和大规模集成电路被广泛应用于现代建筑，由于其工作电压低，耐受过电压能力有限，一旦受到浪涌过电压的袭击，遭到破坏和干扰的几率也大大增加。用于限制暂态过电压和分泄浪涌电流器件的浪涌保护器（Surge Protective Device，SPD）被广泛应用于电源系统、天馈系统、通信系统等各种场合，以减少故障过电压带来的不利影响。
投入使用后的SPD在遇上较高的故障过电压后，其核心部件金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）会产生持续的高温，如果此时仍然不能及时切断电路，MOV将会热熔击穿、甚至起弧造成MOV或SPD封装材料燃烧起火，往往会造成一定的经济损失和不良影响。
1 SPD起火事件发生经过某日，嘉兴郊区某幼儿园配电柜GP1中SPD发生起火烧毁事件，导致配电柜内部被严重灼烧，跳闸停电（图1）。因正值春节期间，专业技术人员无法到场，校园值班人员在查看了前端变压器工作正常，后端无其他电器损坏后，初步认定SPD自身故障起火是引起断电的主要原因。
于是做出应急处理，拆除GP1配电柜中已经烧毁的SPD，断开GP2、GP3配电柜中SPD前置三相开关，合闸GP1配电柜中的总开关，对监控系统单一供电，其余出线回路全部断开。以上做法有保全现场的意图在（后经调查证实），为的是能在专业防雷技术人员调查分析时物证齐全，但其非专业的检查遗漏了高压端的故障隐患，而且此次SPD起火事故并未引起足够重视。

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图1 配电柜中已烧毁的SPD
同月5日晚上，该园GP2配电柜（GP2、GP3配电柜中总开关从第一次燃烧事故后就呈断开状态，并未送电）中SPD再次发生起火事件，导致已经运行的电路再次停电，值班人员第一时间看到的情况为，GP2配电柜中SPD燃烧（图2），柜体内部被熏黑，从燃烧的SPD痕迹可以直观的看出N相起火，其N相连接导线已烧断。
GP3配电柜中SPD的N相劣化指示窗口变红（图3）。电力部门抢修人员发现高压令克(熔断装置)跌落，推送令克时，下端三叉电缆发生火花放电现象，电缆绝缘已严重烧灼破损（图4）。

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图2 GP2配电柜中已烧毁的SPD

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图3 GP3配电柜中SPD的N相劣化

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图4 高压令克下电缆烧毁
2 SPD燃烧原因分析经过防雷专业技术人员仔细勘察现场，发现：
1）高压端保护接地存在问题，紧贴电线杆的接地保护线与接地扁铁连接螺栓松动，接触不良（图5）。

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图5 接地线与扁铁连接螺栓松动
2）损坏的电缆其中一相损毁严重，绝缘皮完全烧光，接地铜编织带有过电灼烧的情况。
3）后端配电柜中3台SPD均为N相烧毁或劣化，ABC相几乎完好。N相烧毁的SPD致使配电柜熏黑严重，临近元器件被灼烧痕迹明显。
综合以上情况分析，高压电缆处，由于令克下方电缆绝缘破损，导致相电压对屏蔽层放电，屏蔽层近端接地不良，导致故障高电压窜入近端变压器室内接地系统，引起中性点电位升高，建筑物内总配电柜GP1、GP2、GP3柜中浪涌保护器的N相承受了故障高电压，引起GP1、GP2柜中浪涌保护器相继发生起火燃烧事故，GP3柜中浪涌保护器的N相劣化脱扣（图6）。

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图6 SPD起火事故原因示意图
【一起浪涌保护器起火事故的分析】N相故障过电压可导致MOV芯片发热熔穿起火，有以下几种情况：
1）起火点处于MOV芯片中心附近，由于芯片覆盖的铜皮层能够把热量传导至脱扣装置，及时脱扣，断开电路，同时，铜皮覆盖层可起到控制起火的作用，从而避免封装材料被引燃，外观表现为SPD视窗变红。
2）熔穿起火点处于MOV芯片边缘，火焰可以引燃封装材料（胶体、外壳），造成火灾损失。（除非起火点刚好处于脱扣装置连接处，热量能够及时传导至脱扣装置，及时脱扣，断开电路，避免火灾损失。）