一、试验变化与过程分析

1.部分实验条件从Uc改为Uref参考电压，

2.对于户内型 SPD,在整个试验过程中和试验后试品表面温开不成超过120K，在试验中所有非线性元件断开 5min 后，表面温升不应超过 80 K.

除此之外初始电流、步进电流、热稳定表征等没有变化。

图1  新标准合格判定变化

本期我们分析两个试验结果曲线来分析热稳定的实验流程。 

图2  试品热稳定阶段（合格）

    先热稳定的定义，在标准中规定为10min之内的温升小于等于2k，在2000年初期这个定义会误认为每一个电流档只做实验10min，在10min之内不能超过2k的温升，这是不可能达到的，也是错误理解。如今已经基本没有这样的误解了，10min/2k的判定其实是一个斜率判定，即每一档电流测试里要至少有10min的时间段温升是小于2k的，而每一档电流测试必然大于10min，那么在一档电流里会有怎样的温升呢？

    每一档测试温升大约会经历三个斜率k的过程，K1是换挡之后温度急剧上升，然后进入到平稳上升期是K2，第三是缓慢上升期K3，那么当K3就会进入10min/2k的判定，所以在实验中每一档电流的跳跃之前必定有K3=10min/2K。

图3  试品热脱离与温度测试阶段（合格）

    经过几个电流挡的温度攀升，温度到了112℃，此时内部低温焊系达到了熔化温度，脱离的瞬间测试电流跌落回0，形成开路状态，测试电压探测到电流跌落，开始电压攀升，尝试维持电流到相应的电流档位，进行一段攀升后，发现电流始终为0，设备判定为热脱离，测试电压回0，判定为脱离后，经过5分钟再次施加UC电压测量电流值应小于1mA，恢复室温后再施加Uc电压2h，判定完全脱离。

    开篇讲到对于脱离温度的判定：温升不是脱离时的实时温度，所以此处需要使用脱离温度112度减去初始温度大约23度，得到ΔT=89K＜120K，同时5min之后的也是温升，实时的温度减去初始温度。

    题外话，当2000年末的时候，我们国家的低温焊锡产业刚刚开始，许多企业的使用的低温焊烯还尚不稳定，笔者也经历过大量实验寻找低温焊锡供应商的时段，确定过一款产品，是当时先进的技术制成了含助焊剂的成品丝。反观现在我们国家制造工艺的提升，低温焊锡丝、环保低温焊锡丝都是有了长足的进步，可以轻易采购到，低温焊锡的温度一般在135～145度，既保证了机械强度，也保证了熔化温度。但需要注意一点，同样熔点的环保焊锡丝比普通丝的机械强度要低。 

图4 热稳定中热崩溃阶段（不合格）

    我们来看一个热失控的不合格产品。先试品从2mA起测，经过了漫长的温度攀升和电流档攀升，实验大约经过两个半小时，曲线上可以看到达到中后期，每一档电流出现热稳定的用时都比初期的要长。有设备一档试验电源为大输出700V，进行下一档电流需要跳转第二个电源调压器，此电源输出阻抗小，电压切换时电流出现回调，同时温度也有所回落。第二档电源由于输出阻抗减小，实现低电压大电流。（此处切换现象因设备涉及差异而异） 

图5 试品热失控阶段（不合格）

    完成切换后，电压和电流趋于稳定，但是电压一直微降维持电流，电流陡增，呈现出电压、电流曲线反方向交叉，说明了试品内阻在不断下降，此区域就形成了热失控区，此区域维持了约1小时。 

图6  以高温脱离或起火终止（不合格）

    热失控的试品温度一直上升，达到了159度。此时脱扣系统低温焊锡尚能正常工作使试品脱离，否则试验电源跌过Uc切换至Uref电源时将不再限制电流，MOV将会起火。

二、热脱离后的试验判定

标准变化，增加了Uc施加2h的合格判定流程。

图7 新标准验证脱离器断开流程

    实现热脱离靠低温脱扣系统，之所以标准里要验证脱离器断开，是因为下图所展示的SPD内部脱离系统脱离后的样子。一是低温焊锡熔化后，拉丝形成了微弱的导电通路；第二个是低温焊锡虽然熔化，但是脱扣系统机械结构却卡在一起无法脱离，这都造成了脱离不完全；三是，脱扣系统脱离瞬间使熔化的焊锡飞溅，残留表面形成爬电可能。

 图8 各种脱离不完全的隐患

    同时热稳定实验的合格判定里还有一项：脱离器如果动作要有清晰的指示。那么不清析或无法辨认的指示都是不合格的。问题大多出现在防老Obo结构和仿老老西戴尔结构中，反观仿老盾结构，就基本没有不清晰指示的问题。

图9 各种脱离器指示清晰与不清晰的区别

     橘红色“不合格”需引起大家的重视，我们在技术交流中外资企业与认证机构也同样给出了肯定的不合格研判。从设计制造角度分析，属于脱离器机械结构问题，绿板超宽。换个角度思考，做防雷产品、做检测的人都知道其实他脱扣翻牌了，但是用户不一定知道翻盘，是否会认为还有30%是绿的，就像手机电量，30%不用换等他全面红了再换，所以一定要跳出测试者和制造者的角度看问题。欢迎讨论！