1 SPD浪涌保護(hù)器工作原理及分類

SPD保護(hù)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(dāng)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(huì)侵入或感應(yīng)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(shè)備。

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

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SPD浪涌保護(hù)器可分為以下三類。

1.1 電壓開關(guān)型電涌保護(hù)器

無電涌出現(xiàn)時(shí)為高阻狀態(tài)，當(dāng)電涌電壓達(dá)到一定值時(shí)SPD突變?yōu)榈妥杩?。通常采用放電間隙、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(hù)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(hù)。

1.2 限壓型電涌保護(hù)器

無電涌出現(xiàn)時(shí)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(hù)器的組件，也稱“箝壓型”電涌保護(hù)器。具有連續(xù)的電壓、電流特性。因其響應(yīng)時(shí)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(hù)區(qū)域內(nèi)的雷電電磁脈沖導(dǎo)致的過電壓或操作過電壓保護(hù)。

1.3 組合型電涌保護(hù)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(hù)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(huì)改變器件特性）。

2 SPD后備保護(hù)器地凱DK-T1SCB設(shè)置的必要性

根據(jù)SPD工作原理及元器件自身特點(diǎn)，SPD內(nèi)部防雷芯片在正常使用情況下會(huì)受到多次雷電流沖擊、操作過電壓、高溫、高濕等影響，導(dǎo)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(hù)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(dāng)漏電流增加到一定值時(shí)（通常單閥片不應(yīng)超過1mA），SPD開始升溫發(fā)熱，劣化速度變快，極易引起火災(zāi)。除此之外，在當(dāng)高能量電涌沖擊或線路工頻故障，SPD發(fā)生短路失效時(shí)，若無線路保護(hù)，不能將故障線路及時(shí)斷開，也將導(dǎo)致配電線路發(fā)生火災(zāi)，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(shè)置SPD后備保護(hù)的主要原因。

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3 SPD后備保護(hù)器SCB選擇要點(diǎn)

3.1 SPD浪涌保護(hù)器的內(nèi)部保護(hù)

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

市場有些產(chǎn)品初始漏電流很小，但使用后會(huì)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(hù)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(xiàng)非常重要的指標(biāo)。

漏電流變化率高的電涌保護(hù)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(hù)器使用的安全性和可靠性以及使用壽命越高。

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

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

3.2 SPD的外部保護(hù)

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

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

（1）電涌的耐受能力

SPD正常工作時(shí)，電涌電流不僅僅是流過SPD，也會(huì)流過線路上的其他所有設(shè)備，包括SPD后備保護(hù)裝置。為防止電涌電流正常流過時(shí)不發(fā)生后備保護(hù)設(shè)備的誤動(dòng)作，導(dǎo)致SPD防雷失效，應(yīng)合理選擇后備保護(hù)設(shè)備的耐受能力。下文就以熔斷器為例進(jìn)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(jì)算公式如下：

根據(jù)GB50057-2010要求，?、窦?jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器沖擊電流為12.5kA；Ⅱ級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器In≥5kA，（Imax取In的兩倍計(jì)算）。

根據(jù)以上公式計(jì)算：對(duì)于10/350波形：I2t=256.3x12.52=40047(A2·s)，對(duì)于8/20波形：I2t=14.01 x102=1401(A2·s)。由于受預(yù)處理和動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)影響，熔斷器的性能將降低，故實(shí)際使用時(shí)應(yīng)考慮0.5~0.9的降低系數(shù)。

（2）工頻過電流的短路保護(hù)

當(dāng)SPD自身的短路耐受能力或短路分?jǐn)嗄芰Υ笥诎惭b處的預(yù)期短路電流時(shí)，則認(rèn)為SPD已具備保護(hù)功能，此時(shí)可無需安裝外置的后備保護(hù)器；但普通SPD一般無法滿足目前供電系統(tǒng)的預(yù)期短路電流。因此在SPD短路失效并無法有效分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，SPD應(yīng)設(shè)置后備保護(hù)器并能分?jǐn)嘞鄳?yīng)的預(yù)期短路電流。

（3）與上級(jí)開關(guān)的保護(hù)配合

后備保護(hù)應(yīng)采用具有C型脫扣曲線的延時(shí)脫扣器，其額定電流根據(jù)SPD的最大放大電流Imax來選擇?；虿捎萌蹟嗥?，應(yīng)與上一級(jí)熔斷器實(shí)現(xiàn)選擇性配合（配合比為1/1.6）。當(dāng)上一級(jí)過電流保護(hù)器的額定值小于SPD引線回路里的過電流保護(hù)器的整定值時(shí)，SPD后備保護(hù)則不起作用，可省略或選擇小一級(jí)整定值。

審核編輯黃昊宇