浅谈低压配电系统中浪涌保护器(SPD)后备保护器的选择
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3.后备保护器的选择
目前被普遍采用的的后备保护器有熔断器（FUSE）、微型断路器（MCB）以及近些年来流行的后备保护专用脱扣器（SCB）。基于以上三种SPD后备保护器，下面将展开讨论：
1）以电压保护水平（Up）分析：
根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》6.4.6条：
①对限压型电涌保护器：UP／f=UP+△U
②对电压开关型电涌保护器，应取下列公式中的较大值：UP／f=UP或UP／f=△U，式中UP／f----电涌保护器的有效电压保护水平（kV）
UP-----电涌保护器的电压保护水平（kV）
△U-----电涌保护器两端引线的感应电压降，即L×（di/dt），户外线路进入建筑物处可按1kV/m计算，在其后的可按△U=0.2UP计算，仅是感应电涌时可略去不计。
2.后备保护器的定义以及功能
SPD的后备保护是指过位于SPD前端的、作为电气装置一部分的过电流保护装置，该装置应能满足如下功能流时，使SPD避免过热和损坏。
2）电网异常SPD工频续流起火时速断保护，此时电流很小。
3）通过雷电流不失效能力，即SPD在正常标称放电电流（冲击电流）下，过电流保护器不应动作；而当大于标称放电电流时，保护电器应可靠动作。
2）以工频续流起火角度分析：
熔断器作后备保护时，根据通过的电流能量产生的焦耳热熔断，我们选取一个满足40kA（8/20μs）的雷电流通过不断、直流电阻为1m的熔断器，产生的电压降为40，能量为E1，等同于同等能量40A电网电流能量为E2：E1=∫V（t）×I（t）dt=kVIτ=0.5VI8×10-6+1.4VI（20-8）×10-6=33.28J，计算式中：0.5为波头系数，1.4为波尾系数。由于冲击电流持续时间在微秒级，熔体能量集中在熔体内，近似为绝热过程；熔断器通过工频电流40A产生等同能量的时间为：E1（绝热过程）=E2（热平衡过程）=I2Rt=402×1×10-3×t=33.28J，得出t=20.8s，当产热大于散热时，达到燃弧前时间继续延长，当产热等于散热仍未达到燃弧温度时将不会熔断，而SPD在40A工频电流在20秒内已起火燃烧。
且后备保护专用脱扣器SCB具有熔断器一样的UP值，详见下图
4.结论
③为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平，应选用有较小电压保护水平值的电涌保护器，并应采用合理的接线，同时应缩短连接电涌保护器的导体长度。
熔断器作后备保护时，因其呈电阻性，电阻为R，电感可以忽略，当雷电流（10/350μs或?8/20us）冲击时，在线路两端的限制电压为：U熔断器=R×i+L×（di/dt），L为连接导线电感，限制电压主要由L×（di/dt）决定，R上压降较小；同理，当采用断路器作为后备保护时，因断路器部件电流走向经过双金属片、电磁铁、动触头壁、软铜编织线一路弯曲，电感份量大，假设电感为L'，则U断路器=R×i+L×（di/dt）+L'×（di/dt）。一般情况L'>L，附加电压要大于连接导线上的压降，另R×i<<L'×（di/dt），所以U熔断器<U断路器，因此，熔断器作为SPD后备保护器能获得更小的电压保护水平，能更好的发挥SPD的保护效果。
浅谈低压配电系统中浪涌保护器（SPD）后备保护器的选择
摘要：以电压保护水平（Up）以及工频续流起火角度简要分析低压配电系统中SPD的后备保护器的选择。
关键词：浪涌保护器SPD；熔断器FUSE；微型断路器MCB；后备保护专用脱扣器SCB
1.引言
随着现代社会的发展，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，这些电气设备普遍存在着对瞬态或暂态过电压、过电流耐受能力弱的缺点，因此在民用建筑中SPD被大量使用，但是由于老化以及使用条件恶劣等原因，保护器元件在暂态抑制过程结束后并不能有效的切断泄放电流，在被保护的工频电压的作用下原先处与导通状态的保护器元件可能不会灭弧，SPD失效。因此，GB/T 18802.12-2014《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用导则》中5.2条中作了如下规定：在短路模式下，失效的SPD严重影响系统，系统中短路电流通过失效的SPD，短路电流导通时使能量过渡释放可能引起火灾，IEC61643-1短路电流耐受能力试验就涵盖了该问题，如果被保护系统没有合适的装置将失效的SPD从系统中脱离，则使用具有短路失效模式的SPD需配备一个合适的脱离器。另外，GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中也有相关要求：附录J（电涌保护器）J-1.2附图J-1.2-1、J-1.2-2、J-1.2-3、J-1.2-4定义，串接在SPD中的F2是：电涌保护器制造厂要求装设的过电流保护电器。以上所描述的脱离器、过电流保护器均指本文所讨论的SPD后备保护器。
断路器作为后备保护时，MCB特性：
由此看出：SPD在不同暂态过电压下，导通电阻不同，工频续流多数情况下小于MCB速断脱扣电流，此时SPD必然起火！
当采用后备保护专用脱扣器SCB时：SCB的核心器件是一个具有时延效应的步进电磁铁，这个电磁铁具有滞后、选项动作特性，当交流电流通过时，电磁铁经过脉冲个数步进，毫秒级延时后速动（能达到<3A速断脱扣，实验证明控制小于3A边界条件，SPD没有起火危险），脱扣机构切断交流通路；当雷电流通过时，电磁铁还没有完成脉冲个数步进，没有进入到延时阶段雷电流就结束了，电磁铁处于稳定状态，SCB不脱扣。SPD专用脱扣器解决了防雷行业多年的防火安全问题，在对不同厂家生产的Uc=275V、Uc=320V、Uc=385V的20D、25D圆片，34×34mm、18×34mm方片进行的TOV故障短路试验、TOV故障加载试验、800V/150A、100A短路与加载试验，400V短路试验，多数在半个周波内脱扣，SPD电性能仍然完好，达到了安全脱扣要求，均能实现SPD防火保护，特别是在易燃易爆场所更能突显优异的安全保护性能，在北京防雷装置检测中心极限试验达到了100kA不脱扣能力，详见下图：
目前被普遍采用的的后备保护器有熔断器（FUSE）、微型断路器（MCB）以及近些年来流行的后备保护专用脱扣器（SCB）。基于以上三种SPD后备保护器，下面将展开讨论：
1）以电压保护水平（Up）分析：
根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》6.4.6条：
①对限压型电涌保护器：UP／f=UP+△U
②对电压开关型电涌保护器，应取下列公式中的较大值：UP／f=UP或UP／f=△U，式中UP／f----电涌保护器的有效电压保护水平（kV）
UP-----电涌保护器的电压保护水平（kV）
△U-----电涌保护器两端引线的感应电压降，即L×（di/dt），户外线路进入建筑物处可按1kV/m计算，在其后的可按△U=0.2UP计算，仅是感应电涌时可略去不计。
2.后备保护器的定义以及功能
SPD的后备保护是指过位于SPD前端的、作为电气装置一部分的过电流保护装置，该装置应能满足如下功能流时，使SPD避免过热和损坏。
2）电网异常SPD工频续流起火时速断保护，此时电流很小。
3）通过雷电流不失效能力，即SPD在正常标称放电电流（冲击电流）下，过电流保护器不应动作；而当大于标称放电电流时，保护电器应可靠动作。
2）以工频续流起火角度分析：
熔断器作后备保护时，根据通过的电流能量产生的焦耳热熔断，我们选取一个满足40kA（8/20μs）的雷电流通过不断、直流电阻为1m的熔断器，产生的电压降为40，能量为E1，等同于同等能量40A电网电流能量为E2：E1=∫V（t）×I（t）dt=kVIτ=0.5VI8×10-6+1.4VI（20-8）×10-6=33.28J，计算式中：0.5为波头系数，1.4为波尾系数。由于冲击电流持续时间在微秒级，熔体能量集中在熔体内，近似为绝热过程；熔断器通过工频电流40A产生等同能量的时间为：E1（绝热过程）=E2（热平衡过程）=I2Rt=402×1×10-3×t=33.28J，得出t=20.8s，当产热大于散热时，达到燃弧前时间继续延长，当产热等于散热仍未达到燃弧温度时将不会熔断，而SPD在40A工频电流在20秒内已起火燃烧。
且后备保护专用脱扣器SCB具有熔断器一样的UP值，详见下图
4.结论
③为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平，应选用有较小电压保护水平值的电涌保护器，并应采用合理的接线，同时应缩短连接电涌保护器的导体长度。
熔断器作后备保护时，因其呈电阻性，电阻为R，电感可以忽略，当雷电流（10/350μs或?8/20us）冲击时，在线路两端的限制电压为：U熔断器=R×i+L×（di/dt），L为连接导线电感，限制电压主要由L×（di/dt）决定，R上压降较小；同理，当采用断路器作为后备保护时，因断路器部件电流走向经过双金属片、电磁铁、动触头壁、软铜编织线一路弯曲，电感份量大，假设电感为L'，则U断路器=R×i+L×（di/dt）+L'×（di/dt）。一般情况L'>L，附加电压要大于连接导线上的压降，另R×i<<L'×（di/dt），所以U熔断器<U断路器，因此，熔断器作为SPD后备保护器能获得更小的电压保护水平，能更好的发挥SPD的保护效果。
浅谈低压配电系统中浪涌保护器（SPD）后备保护器的选择
摘要：以电压保护水平（Up）以及工频续流起火角度简要分析低压配电系统中SPD的后备保护器的选择。
关键词：浪涌保护器SPD；熔断器FUSE；微型断路器MCB；后备保护专用脱扣器SCB
1.引言
随着现代社会的发展，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，这些电气设备普遍存在着对瞬态或暂态过电压、过电流耐受能力弱的缺点，因此在民用建筑中SPD被大量使用，但是由于老化以及使用条件恶劣等原因，保护器元件在暂态抑制过程结束后并不能有效的切断泄放电流，在被保护的工频电压的作用下原先处与导通状态的保护器元件可能不会灭弧，SPD失效。因此，GB/T 18802.12-2014《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用导则》中5.2条中作了如下规定：在短路模式下，失效的SPD严重影响系统，系统中短路电流通过失效的SPD，短路电流导通时使能量过渡释放可能引起火灾，IEC61643-1短路电流耐受能力试验就涵盖了该问题，如果被保护系统没有合适的装置将失效的SPD从系统中脱离，则使用具有短路失效模式的SPD需配备一个合适的脱离器。另外，GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中也有相关要求：附录J（电涌保护器）J-1.2附图J-1.2-1、J-1.2-2、J-1.2-3、J-1.2-4定义，串接在SPD中的F2是：电涌保护器制造厂要求装设的过电流保护电器。以上所描述的脱离器、过电流保护器均指本文所讨论的SPD后备保护器。
断路器作为后备保护时，MCB特性：
由此看出：SPD在不同暂态过电压下，导通电阻不同，工频续流多数情况下小于MCB速断脱扣电流，此时SPD必然起火！
当采用后备保护专用脱扣器SCB时：SCB的核心器件是一个具有时延效应的步进电磁铁，这个电磁铁具有滞后、选项动作特性，当交流电流通过时，电磁铁经过脉冲个数步进，毫秒级延时后速动（能达到<3A速断脱扣，实验证明控制小于3A边界条件，SPD没有起火危险），脱扣机构切断交流通路；当雷电流通过时，电磁铁还没有完成脉冲个数步进，没有进入到延时阶段雷电流就结束了，电磁铁处于稳定状态，SCB不脱扣。SPD专用脱扣器解决了防雷行业多年的防火安全问题，在对不同厂家生产的Uc=275V、Uc=320V、Uc=385V的20D、25D圆片，34×34mm、18×34mm方片进行的TOV故障短路试验、TOV故障加载试验、800V/150A、100A短路与加载试验，400V短路试验，多数在半个周波内脱扣，SPD电性能仍然完好，达到了安全脱扣要求，均能实现SPD防火保护，特别是在易燃易爆场所更能突显优异的安全保护性能，在北京防雷装置检测中心极限试验达到了100kA不脱扣能力，详见下图：