近幾年來，電涌保護(hù)器(SPD)的應(yīng)用迅速擴(kuò)展，技術(shù)提高很快，提出了多項新要求和相應(yīng)的試驗方法，但有些要求和方法的合理性有待進(jìn)一步驗證。配電系統(tǒng)用的電壓限制型SPD的熱穩(wěn)定性試驗是其中的一項，該項試驗主要是對壓敏電阻器(MOV)的熱穩(wěn)定性，以及在熱不穩(wěn)定時其熱保護(hù)脫離器的動作進(jìn)行考核。
在使用中，要求SPD具有這樣的性能：1)在不大的系統(tǒng)過電壓下能保持熱穩(wěn)定（如果在10min時間內(nèi)，樣品表面最熱點(diǎn)的溫度變化小于2K，就認(rèn)為達(dá)到熱穩(wěn)定了）；2)當(dāng)由于較大的系統(tǒng)過電壓，或由于SPD自身的劣化而不能保持熱穩(wěn)定時，它的熱保護(hù)脫離器應(yīng)能可靠動作，使得非線性元件脫離系統(tǒng)電壓；3)戶內(nèi)使用的有可能被人員接觸到的SPD，無論在保持熱穩(wěn)定狀態(tài)，或脫離器動作前，其表面的最高溫升不允許超過120K，且在脫離器動作后5分鐘后這個溫升不超過80K，以避免發(fā)生人員燙傷事故。試驗中也有可能發(fā)生非線性元件不能保持熱穩(wěn)定，且熱保護(hù)脫離器不動作，最后發(fā)展到非線性元件熱擊穿的不合格情況。熱穩(wěn)定性試驗的目的就是考核SPD是否符合這幾項使用要求。
本文依據(jù)熱穩(wěn)定性試驗的目的和MOV在工頻電壓下的特性，從試驗參數(shù)、試驗電源、以及試驗應(yīng)力等三個方面，對熱穩(wěn)定性試驗方法進(jìn)行討論。
2? 熱穩(wěn)定性試驗的參數(shù)應(yīng)是試樣的功耗，而不應(yīng)是流過試樣的電流有效值
熱穩(wěn)定性試驗所關(guān)心的是樣品的性能與其發(fā)熱量之間的關(guān)系，而與MOV發(fā)熱量直接相關(guān)的參數(shù)是功耗，而不是電流有效值。
眾所周知，一只理想的限壓特性電阻器，即兩端電壓與流過它的電流無關(guān)的電阻性元件，它消耗的能量（或產(chǎn)生的熱量）取決于它所傳輸?shù)碾姾闪?，在時間長短一定的條件下，只與電流的平均值（而不是有效值）有關(guān)。而對于線性電阻器來說，在一定時間內(nèi)的發(fā)熱量，才是與這段時間內(nèi)的電流有效值成正比的。因此如果將兩個不同的電流脈沖分別通入同一個負(fù)載，這兩個電流脈沖的有效值一樣，但平均值不同，則這兩個脈沖在線性電阻負(fù)載上所產(chǎn)生的熱量是一樣的，而在限壓型負(fù)載上所產(chǎn)生的熱量是不同的，平均值大的電流所產(chǎn)生的熱量比平均值小的電流所產(chǎn)生的熱量多。這就是說，就功耗或發(fā)熱量而言，有效值適用于線性電阻器，平均值適用于限壓型電阻器。MOV的特性接近于理想的電壓限制特性，因此應(yīng)當(dāng)用電流平均值，而不是電流有效值。
不能用電流有效值的另一個原因是，MOV在工頻電壓下有一定的電容性電流，有效值中包含了這個分量，但它并不產(chǎn)生熱量。
MOV的特性接近于但并不是理想的電壓限制特性，當(dāng)流過它的電流變化時，它的端電壓仍有不大的變化，因此，在熱穩(wěn)定性試驗中，測量和控制樣品的功耗比電流平均值更直接，更準(zhǔn)確。從技術(shù)上來說，功耗的測量并不困難，采用高工作頻率的乘法器IC，很容易實現(xiàn)工頻電流信號和電壓信號的瞬時值相乘而得出功耗。
3? 熱穩(wěn)定性試驗應(yīng)當(dāng)用恒定電壓而不是恒定電流
在MOV型SPD的全部工作壽命中，它是在電壓源下工作的。MOV的熱穩(wěn)定性試驗必須考慮它在電壓源下的特性，因為這些特性都與功耗有關(guān)，例如：
1) 在工頻電壓下，MOV中的電阻性電流是底部時間寬度為τ的脈沖（圖1），τ值隨工頻電壓的加壓比Rap（工頻電壓的峰值對于壓敏電壓之比）的增大而增大，并可用式(1)計算得到。
τ =10-0.11sin-1(1/Rap)??? （單位：ms）????????? (1)
對于圖1這樣的電流波，用一般的有效值變換電路得到它的有效值，大約需要0.2s~0.3s的時間。因此，對于比這個時間快的電流有效值的變動，是不可能通過電路反饋調(diào)整得到補(bǔ)償?shù)摹?
2) 工頻電壓剛加到MOV上時，MOV中的電流有一個下降變化的穩(wěn)定過程（圖2） ：第1個電流脈沖的峰值最大，然后按照時間常數(shù)大約為28ms的指數(shù)規(guī)律下降。在圖2中，第1個峰值大約是穩(wěn)態(tài)峰值的1.7倍。不過，隨著電壓/電流值的增大，第1個峰值與穩(wěn)態(tài)峰值的差別減小。這種現(xiàn)象是MOV內(nèi)在特性的表現(xiàn)，是不可能通過電路調(diào)整來將電流值保持在規(guī)定試驗值的10%以內(nèi)的。