一、直流的SPD是否需要加裝SCB后備保護(hù)器？

在直流系統(tǒng)中，浪涌保護(hù)器（SPD）的上級(jí)是否需要加裝后備保護(hù)器（SCB），取決于系統(tǒng)對(duì)安全性和可靠性的要求。答案是肯定的。直流電源系統(tǒng)與交流系統(tǒng)的核心區(qū)別在于：直流故障電流不存在自然過(guò)零點(diǎn)，一旦SPD因過(guò)載或老化發(fā)生短路故障，故障電流會(huì)持續(xù)存在且難以通過(guò)傳統(tǒng)斷路器切斷，可能引發(fā)火災(zāi)或設(shè)備損毀。因此，在直流SPD前端加裝SCB（Surge Protective Device Circuit Breaker）后備保護(hù)器具有以下必要性：

故障電流的不可控性

直流系統(tǒng)中，短路電流的幅值和持續(xù)時(shí)間由電源容量決定。例如，光伏系統(tǒng)中的直流母線電壓可達(dá)1500V，短路電流可能超過(guò)10kA。若SPD失效后無(wú)后備保護(hù)，電弧可能持續(xù)燃燒，導(dǎo)致設(shè)備起火。

SPD失效模式的特殊性

SPD在遭受多次浪涌沖擊后，內(nèi)部壓敏電阻（MOV）可能因熱崩潰而短路。若此時(shí)無(wú)后備保護(hù)，短路電流將直接流經(jīng)失效的SPD，引發(fā)高溫熔融甚至爆炸。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC 61643-11）和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18802.11）均明確要求：SPD必須配備后備保護(hù)裝置，以確保在SPD失效時(shí)快速切斷電路。

二、地凱科技后備保護(hù)器（SCB）的工作原理與保護(hù)機(jī)制

1. SCB的核心功能

SCB是一種專為SPD設(shè)計(jì)的限流保護(hù)裝置，其核心功能包括：

過(guò)電流保護(hù)：監(jiān)測(cè)SPD支路的工頻電流，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)（如20A或63A），觸發(fā)脫扣動(dòng)作。

熱保護(hù)：通過(guò)內(nèi)置雙金屬片或熔斷機(jī)制，感知SPD因漏流增大導(dǎo)致的溫升，防止熱失控。

滅弧能力：針對(duì)直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高分?jǐn)嗄芰Γㄈ?0kA@1500V DC），確保可靠切斷故障電流。

2. SCB的保護(hù)邏輯

SCB與SPD的協(xié)同工作機(jī)制可分為三個(gè)階段：

正常狀態(tài)

SPD處于高阻態(tài)，SCB僅承載系統(tǒng)正常漏電流（通常＜1mA），保持閉合狀態(tài)。

浪涌沖擊狀態(tài)

當(dāng)雷擊或操作過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，SPD導(dǎo)通泄放浪涌電流（納秒級(jí)），SCB的快速響應(yīng)特性（μs級(jí)）不會(huì)誤動(dòng)作。

SPD失效狀態(tài)

若SPD短路失效，工頻故障電流迅速升高。SCB通過(guò)電磁脫扣或熱熔斷機(jī)制，在20ms內(nèi)切斷電路（見(jiàn)圖1）。

SCB動(dòng)作時(shí)序圖

3. SCB與普通斷路器的區(qū)別

傳統(tǒng)斷路器（如MCB）的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保護(hù)線路過(guò)載，而SCB針對(duì)SPD的特殊需求優(yōu)化：

動(dòng)作速度：SCB的脫扣時(shí)間需遠(yuǎn)快于SPD的熱崩潰時(shí)間（通常＜100ms）。

分?jǐn)嗄芰Γ褐绷鱏CB需滿足高分?jǐn)嗄芰Γㄈ鏤L 489B標(biāo)準(zhǔn)要求分?jǐn)嗄芰Α?0kA）。

協(xié)調(diào)性：SCB與SPD的伏安特性需匹配，避免浪涌泄放時(shí)誤動(dòng)作。

后備保護(hù)器，SCB，SPD前置脫離器

后備保護(hù)器，SCB，SPD前置脫離器

三、地凱科技SCB后備保護(hù)器的行業(yè)應(yīng)用解決方案

1. 光伏發(fā)電系統(tǒng)

在光伏直流側(cè)（DC 1000V~1500V），SPD需承受來(lái)自組串的直擊雷和感應(yīng)雷沖擊。典型配置方案如下：

組串級(jí)保護(hù)：每2~3個(gè)組串配置1套SPD+SCB組合，SCB額定電流20A，分?jǐn)嗄芰Α?5kA。

集中式保護(hù)：在逆變器直流輸入端安裝Type 2 SPD，搭配63A SCB，通過(guò)I2t特性曲線與上游熔斷器協(xié)調(diào)。

2. 電動(dòng)汽車充電樁

直流快充樁（DC 500V~1000V）需防范操作過(guò)電壓和電池反灌電流。推薦方案：

雙重保護(hù)架構(gòu)：在充電模塊輸入端安裝SPD（In≥20kA），后端串聯(lián)SCB（額定電流32A，分?jǐn)嗄芰Α?0kA）。

智能監(jiān)測(cè)：集成SCB狀態(tài)指示觸點(diǎn)，通過(guò)CAN總線上傳故障信號(hào)至充電樁管理系統(tǒng)。

3. 通信基站電源

48V直流電源系統(tǒng)需應(yīng)對(duì)電力線感應(yīng)雷擊。優(yōu)化措施包括：

多級(jí)協(xié)調(diào)：在直流屏進(jìn)線端安裝Type 1 SPD（In≥50kA），搭配63A SCB；設(shè)備前端采用Type 3 SPD（In≥5kA）和16A SCB。

熱插拔設(shè)計(jì)：模塊化SCB支持在線更換，避免基站停電維護(hù)。

4. 工業(yè)直流母線

針對(duì)軌道交通（如1500V接觸網(wǎng)）和儲(chǔ)能系統(tǒng)（如1000V電池簇），需采用定制化方案：

高分?jǐn)郤CB：選擇分?jǐn)嗄芰Α?5kA的直流專用SCB，滿足IEC 60947-2標(biāo)準(zhǔn)。

選擇性保護(hù)：通過(guò)時(shí)間-電流曲線分級(jí)，確保SCB與上游直流斷路器（如DC MCCB）的選擇性配合。

后備保護(hù)器，SCB，SPD前置脫離器

后備保護(hù)器，SCB，SPD前置脫離器

四、SCB后備保護(hù)器選型與安裝的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

參數(shù)匹配原則

SCB的額定電流應(yīng)大于SPD的標(biāo)稱放電電流（In）的1.15倍。

分?jǐn)嗄芰π韪哂诎惭b點(diǎn)預(yù)期短路電流（需進(jìn)行短路電流計(jì)算）。

安裝規(guī)范

SCB與SPD的接線長(zhǎng)度≤0.5m，采用低感布線（如平行雙絞線）。

在直流系統(tǒng)中，需標(biāo)注SCB的極性方向（部分型號(hào)不支持反向安裝）。

維護(hù)與測(cè)試

定期（每6個(gè)月）測(cè)試SCB的脫扣功能，可通過(guò)專用測(cè)試儀模擬過(guò)流觸發(fā)。

更換SPD時(shí)，必須同步檢查SCB后備保護(hù)器的觸頭磨損情況。

在直流系統(tǒng)中，單純依賴SPD進(jìn)行浪涌保護(hù)已無(wú)法滿足當(dāng)前系統(tǒng)對(duì)高可靠性、高安全性和易維護(hù)性的多重需求。通過(guò)在SPD前級(jí)加裝SCB后備保護(hù)器，不僅能在SPD本體出現(xiàn)短路、過(guò)載或漏電等故障時(shí)實(shí)現(xiàn)快速隔離，保護(hù)母線及下級(jí)設(shè)備，還可優(yōu)化選擇性配合，提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)維效率。

審核編輯 黃宇