1 SPD浪涌保護器工作原理及分類

SPD保護功能主要用于限制瞬態(tài)過電壓和分泄電涌電流。瞬態(tài)過電壓一般包括大氣過電壓和操作過電壓。當雷電落在建筑物或者建筑物附近以及輸電線路或輸電線路附近，會侵入或感應出數(shù)十千伏的瞬態(tài)過電壓，并沿著線路侵入配電回路而損壞電氣電子設備。

為了保護電氣系統(tǒng)和重要的電氣電子設備免遭雷擊過電壓的損壞，配電系統(tǒng)和通信信號系統(tǒng)必須安裝電涌保護器。按照工作原理劃分，

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SPD浪涌保護器可分為以下三類。

1.1 電壓開關(guān)型電涌保護器

無電涌出現(xiàn)時為高阻狀態(tài)，當電涌電壓達到一定值時SPD突變?yōu)榈妥杩埂Ｍǔ２捎梅烹婇g隙、充氣放電管、硅可控整流器或三端雙向可控硅元件做電壓開關(guān)型電涌保護器的組件。具有不連續(xù)的電壓、電流特性，適用于LPZ0A區(qū)或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)界面處的雷電流浪涌保護。

1.2 限壓型電涌保護器

無電涌出現(xiàn)時為高阻狀態(tài)，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗連續(xù)變小。通常采用壓敏電阻、抑制二極管作限壓型電涌保護器的組件，也稱“箝壓型”電涌保護器。具有連續(xù)的電壓、電流特性。因其響應時間快、劣化情況易檢測、沒有續(xù)流、成本低，故常用于LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)及以上雷電防護區(qū)域內(nèi)的雷電電磁脈沖導致的過電壓或操作過電壓保護。

1.3 組合型電涌保護器

由電壓開關(guān)型元件和限壓型元件組合而成的電涌保護器，主要是利用開關(guān)器件的大放電電流，以及限壓元件的電壓限制特性，使得整體SPD參數(shù)更完美。其特性隨所加電壓的特性可以分為電壓開關(guān)型、限壓型或電壓開關(guān)型和限壓型皆有（測試波形不會改變器件特性）。

2 SPD后備保護器地凱DK-T1SCB設置的必要性

根據(jù)SPD工作原理及元器件自身特點，SPD內(nèi)部防雷芯片在正常使用情況下會受到多次雷電流沖擊、操作過電壓、高溫、高濕等影響，導致防雷芯片老化、劣化。

通常流過限壓型（采用壓敏電阻）SPD的初始漏電流一般≤４０μA，市場部分電涌保護器初始漏電流＜５μA，但承受額定通流放電后，漏電流開始逐步增大，并且隨著放電次數(shù)的增加，漏電流持續(xù)增大，當漏電流增加到一定值時（通常單閥片不應超過1mA），SPD開始升溫發(fā)熱，劣化速度變快，極易引起火災。除此之外，在當高能量電涌沖擊或線路工頻故障，SPD發(fā)生短路失效時，若無線路保護，不能將故障線路及時斷開，也將導致配電線路發(fā)生火災，甚至SPD爆炸。

綜上，切斷線路SPD內(nèi)部芯片的漏電流和線路工頻短路電流是設置SPD后備保護的主要原因。

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3 SPD后備保護器SCB選擇要點

3.1 SPD浪涌保護器的內(nèi)部保護

有效控制SPD內(nèi)部漏電流是SPD內(nèi)部保護的關(guān)鍵。

市場有些產(chǎn)品初始漏電流很小，但使用后會有很大增幅，變化率很高。與之相反的是，市場上另一些電涌保護器初始漏電流比較大（5～30μA），但經(jīng)受多次額定通流放電后，漏電流卻增幅很小，這是一項非常重要的指標。

漏電流變化率高的電涌保護器，安全性、可靠性及使用壽命都較低，漏電流變化率越低，電涌保護器使用的安全性和可靠性以及使用壽命越高。

當SPD內(nèi)部漏電流增大時，SPD內(nèi)部溫度升高至限值，內(nèi)部通過低溫焊錫或機械式金屬彈片等熱保護裝置脫扣（這里推薦使用地凱DK-T1 SCB后備保護器），迅速斷開與電源的連接，保障SPD安全。

因此也不應過分追求小的漏電流，而是應該更關(guān)注SPD使用過程中漏電流的變化率，通常應≤200%。

3.2 SPD的外部保護

當過載的能量電涌沖擊或線路工頻故障（短路／暫時過電壓（TOV））時，由于續(xù)流的存在或氣體膨脹產(chǎn)生巨大壓力，脫扣點不能保證是溫度最高的熔穿點，造成SPD對地短路，持續(xù)的短路電流導致SPD發(fā)熱、起火。

因此，當SPD前加裝后備保護裝置后，在SPD發(fā)生短路失效時，后備保護裝置斷開，線路得到保護。

（1）電涌的耐受能力

SPD正常工作時，電涌電流不僅僅是流過SPD，也會流過線路上的其他所有設備，包括SPD后備保護裝置。為防止電涌電流正常流過時不發(fā)生后備保護設備的誤動作，導致SPD防雷失效，應合理選擇后備保護設備的耐受能力。下文就以熔斷器為例進行分析（分析結(jié)果表明：相同額定電流的斷路器電涌耐受性能優(yōu)于熔斷器）。

熔斷器的耐受性主要取決于弧前值，即I2t，根據(jù)GB/T18802.12-2014附錄P，弧前值計算公式如下：

根據(jù)GB50057-2010要求，取Ⅰ級試驗電涌保護器沖擊電流為12.5kA；Ⅱ級試驗電涌保護器In≥5kA，（Imax取In的兩倍計算）。

根據(jù)以上公式計算：對于10/350波形：I2t=256.3x12.52=40047(A2·s)，對于8/20波形：I2t=14.01 x102=1401(A2·s)。由于受預處理和動作負載試驗影響，熔斷器的性能將降低，故實際使用時應考慮0.5~0.9的降低系數(shù)。

（2）工頻過電流的短路保護

當SPD自身的短路耐受能力或短路分斷能力大于安裝處的預期短路電流時，則認為SPD已具備保護功能，此時可無需安裝外置的后備保護器；但普通SPD一般無法滿足目前供電系統(tǒng)的預期短路電流。因此在SPD短路失效并無法有效分斷短路電流時，SPD應設置后備保護器并能分斷相應的預期短路電流。

（3）與上級開關(guān)的保護配合

后備保護應采用具有C型脫扣曲線的延時脫扣器，其額定電流根據(jù)SPD的最大放大電流Imax來選擇。或采用熔斷器，應與上一級熔斷器實現(xiàn)選擇性配合（配合比為1/1.6）。當上一級過電流保護器的額定值小于SPD引線回路里的過電流保護器的整定值時，SPD后備保護則不起作用，可省略或選擇小一級整定值。

審核編輯黃昊宇