由于ZnO压敏电阻具有非线性、响应快、无续流、通流容量大、限制过电压及吸收能量能力强等特点,以其为核心组成的限压型SPD被广泛用于电力系统和信息系统的电涌防护。近年来,由ZnO压敏电阻自身的热效应引起限压型电涌保护器短路起火的事件越来越多,为了保证配电系统的安全运行,有必要对SPD的散热特性进行研究。本文主要以8/20μs波形60kA/100kA级别的SPD为例,通过传热理论计算分析、热特性试验以及软件仿真相结合的方法来研究SPD模块的散热性能,主要结论如下:(1)通过传热理论计算结合工频热特性试验对SPD模块的传热过程进行了分析,发现在SPD模块的传热过程中,热传导与热对流起主导作用,比热辐射传递的热量要高出一个数量级;热传导传递的热量约为热对流传递的3-4倍,与电阻片和外壳的间距大小近似反比关系。以间距不等的SPD模块进行了进一步对比试验,结果表明:间距越小,SPD模块散热越快。(2)对双片并联(双片包封)、三片并联(单片)、三片并联(双片包封)3组内部结构不同SPD分别进行了单脉冲与多脉冲冲击试验,发现3组SPD均能很好耐受100kA单脉冲冲击,耐受次数约为2:1:3的关系,但在100kA多脉冲冲击下,仅有三片并联(双片包封)SPD具备承受多次冲击的能力。测量了SPD模块在最后一次冲击损坏时的ZnO压敏电阻温度,发现在多脉冲下最高温度达110℃,而在单脉冲下仅有52℃,说明SPD模块在单/多脉冲下的老化损坏机理有所不同,在多脉冲冲击下以热老化理论为主。(3)运用ANSYS有限元软件分别对裸露ZnO压敏电阻和间距设置为0-5mm的SPD模块进行仿真,在相同生热条件作用下,ZnO压敏电阻与外壳间距越大,ZnO温升越高,间距为5mm时的温升相较间距1mm时提升了85%、相较间距0mm时提升了171%。SPD模块在进行设计时可以通过减小电阻片与外壳间距来提高散热性能,结合裸露ZnO压敏电阻仿真结果,间距设置在0-1mm时效果最佳,间距越小,对外壳的阻燃性要求越高。将仿真结果与热特性试验结果进行了比对,发现二者基本吻合,验证了仿真结果的正确性。