对浪涌保护器（SPD）的后备保护装置的探讨

对浪涌保护器（SPD）的后备保护装置的探讨
发布时间：2021-07-21T08:29:18.319Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：牛金硕[导读] ：首先对有关浪涌保护器的后备保护装置的规范或标准要求进行列举，而后对目前作为浪涌保护器后备保护装置并大量使用的熔断器和断路器的原理和作用进行了简要分析，并给出了安装SPD时应考虑的因素及选用依据；比较了两者的优缺点，指出了两者存在的不足及造成这些不足的原因，而后介绍了近年刚上市的一种SPD专用外置脱扣器，最后提出了对未来浪涌保护器的设想。

牛金硕
南阳市气象局河南南阳 473003
摘要：首先对有关浪涌保护器的后备保护装置的规范或标准要求进行列举，而后对目前作为浪涌保护器后备保护装置并大量使用的熔断器和断路器的原理和作用进行了简要分析，并给出了安装SPD时应考虑的因素及选用依据；比较了两者的优缺点，指出了两者存在的不足及造成这些不足的原因，而后介绍了近年刚上市的一种SPD专用外置脱扣器，最后提出了对未来浪涌保护器的设想。

关键词：浪涌保护器;后备保护装置;熔断器;断路器;SCB
引言
浪涌保护器 Surge Protective Device（SPD）的作用是保护用电设备免遭雷电电磁脉冲或操作过电压的破坏。

随着防雷理论的不断完善，人们防雷意识的不断增强，SPD在石化、电力、通信等各个行业广泛应用。

但由于浪涌保护器自身的原因，它会出现金属性短路击穿（限压型SPD）或工频续流（开关型SPD）而造成主电源进线开关跳闸而导致扩大断电范围。

因此，《建筑物防雷设计规范》要求电源SPD 安装后备过流保护装置，旨在防止电源系统出现电压异常升高导致SPD启动流入工频电流起火， 1浪涌保护器后备保护装置的要求
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010附录J规定：电涌保护器（SPD）串联在电路上。

《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010中要求:当SPD内部未设计热脱扣装置时，对失效状态为短路型的SPD应在其前端安装熔丝、热熔线圈或断路器进行后备过电流保护。

同时该规范对SPD的安装也做了明确的规定。

《低压电涌保护器(SPD)第1部分低压配电系统的保护器性能要求和试验方法》GB 18802.1-2011规定SPD的脱离器，即把SPD从电源系统断开所需要的装置(内部的和/或外部的、或两者都有)。

同时GB 18802.12-2014中第12部分中引用国际电工委员会标准IEC61643-12连接于低压电力系统的电涌保护器---选型和应用原则。

并要求SPD要具备必要的脱离装置和SPD、RCD或过电流保护装置。

当SPD与过电流保护装置或RCD配合时，推荐在标称放电电流In下，该过电流保护装置或RCD不运行。

但是在高于In的电流下，通常允许过电流保护装置运行。

在有可复位的过电流保护装置的情况下，例如断路器，不应被电涌损坏。

在这种情况下，由于过电流保护装置有响应时间，全部电涌将流过SPD即使在过电流保护装置运行时。

这样SPD就应该有足够的能量承受能力。

这一现象所导致的RCD或过电流保护装置的运行不应被认为是SPD的故障，因为设备仍旧受到保护。

《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-2015中规定：安装在电路上的SPD,其前端宜有后备保护装置，如：使用熔断器，其值应与主电路上的熔断器电流值相配合，宜根据SPD过电流保护器的最大额定值，或设计要求选择。

在GB16895.5-2012规定保护电器应在流经回路导体中的过电流引起绝缘、接头、端子或导体周围的物料有损害的热效应或机械效应危险之前，分断任何过电流。

《建筑物低压电源电涌保护器选用、安装、验收及维护规程》规定：应在SPD的支路上串入后备过电流保护器（如断路器、熔断器）。

该过电流保护器不应在允许通过的最大雷电流下开断，但应能开断该点工频短路电流，并应与主电路的过电流保护器满足级间配合要求。

空气断路器应选延迟型、C脱扣曲线，并与主电路断路器配合。

《通信局站防雷与接地工程设计规范》GB50689-2011中要求：电源SPD的引接线上，应串接空开或保险丝，空开或保险丝的标称电流不宜大于前级供电线路空开或保险丝的1/1.6倍，当设备交流供电回路电流小于10A时，且已在回路中加空开，可不在防雷器前另加空开或保险丝。

2几种后备保护装置的比较
2.1断路器式SPD后备保护装置
断路器是分合开关的一种，它适用于控制电气回路的，因为灭弧介质的不同分为两种：一种称为空气断路器，另一种叫做六氟化硫断路器。

其作用是在电气系统发生故障时能与保护装置和自动装置相互配合，迅速切断故障电流，防止事故的继续扩大，从而保证系统的安全运行。

根据断路器按脱扣类型分为B\C\D三种，B型3-5倍额定电流脱扣，C型5-10倍，D型10-20倍。

但目前常用的63A和32A的空气保护开关，在通过较大雷电流后，有一部分会跳闸。

虽然雷电脉冲的持续时间大于开关的动作时间，跳闸不影响SPD对雷电的泄流，但是开关跳闸后造成SPD从供电线路中脱离，进而使系统对后续雷击失去保护。

在SPD前安装断路器主要有两个作用：一是避免因SPD内部防雷元件出现持续或工频短路故障时引起燃烧等火灾事故；二是降低因SPD 退化或终止后一般会产生的过电流或接地故障对信息系统设备运行的影响。

综上所述，同时考虑浪涌保护器防的是电压高、时间短的感应雷，而不是威力超大的直接雷击，还考虑断路器的脱扣类型以及分断能力，作为SPD后备保护装置的断路器应选用D型电磁式断路器。

2.2 熔断器式SPD后备保护装置
熔断器是一种过电流保护器，它根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化以断开电路。

其物理结构主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成，应将熔断器串联于被保护电路使用，一旦被保护电路的电流超过规定值，经过一定时间之后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，进而使电路断开。

根据《低压熔断器》GB 13539-2015熔断器熔断时间为弧前时间和燃弧时间之和，额定电压下熔断体的额定分断能力由制造厂规定。

普通的保险丝无法承受雷电流，因为雷电流的特性是一种脉冲电流或冲击电流也叫浪涌电流，其电流峰值很高，但出现的时间却极短。

这样的电路中若使用的是普通保险丝恐怕就无法正常工作了，若使用更大规格的保险丝，那么当电路过载时又得不到保护。

按熔断速度分为：特慢速保险丝（用TT表示）；慢速保险丝（用T表示）；中速保险丝（用M表示）；快速保险丝（用F表示）；特快速保险丝（用FF表示）。

根据雷电流的特殊性， SPD的后备保护装置应选用快速或特快速防雷型熔断器，杜绝安全事故的发生。

2.3 断路器与熔断器的对比分析
共同点是：都能实现短路保护。

熔断器的原理是利用电流流经导体会使导体发热，达到导体的熔点后导体融化进而断开电路以保护用电器和线路不被烧坏。

由于它是热量的一个累积，所以也可以实现过载保护。

断路器也能够实现线路的短路和过载保护，它是通过电流底磁效应（电磁脱扣器）实现断路保护，通过电流的热效应实现过载保护，不是熔断，多不用更换器件。

两者区别：一是断路器一旦实现电动操作可以实现远程遥控，而熔断器则需要人工更换熔丝；二是座装的熔断丝在受到8/20μs雷电过电压冲击的时候，可能会从底座中跳出来，使SPD无法完成雷电流泄流入地；三是断路器的最大未分断电流比较小，原则上限于50KA （80/20us）以下使用。

3结束语
由于国家没有制定浪涌保护器后备保护装置的相关规范，对于是否安装后备保护装置可参考相关标准或规范的要求。

对于安装类型和型号的选择要综合考虑用电线路和被保护物的现实情况以及工程实际等相关因素，进行选择。

参考文献
[1]千素兰. 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 [M]. 电气工程应用, 2011,(04):11-16.
[2]章程, 高云鹏, 张华斌. 气体充装站防雷(静电)检测探讨[C]// S11防雷减灾论坛. 2013.
[3]刘吉克等GB50689-2011通信局(站)防雷与接地工程设计规范[M]. 中国计划出版社, 2012.。