1 引言
后備保護一體化SPD集成了后備熔斷器模塊和限壓型防雷模塊。能有效區(qū)別巨大差異的雷擊電流和工頻續(xù)流，并對工頻續(xù)流進行檢測。當SPD劣化、工頻故障續(xù)流發(fā)生且超過安全范圍值時迅速實現熔斷保護，防止防雷器燃爆，實現防雷器的二次安全保護。該系列產品設計簡潔，安裝便捷，可實現遠程監(jiān)測報警。廣泛應用在各類TT/TN/IT供電系統的單相、三相配電中的防雷保護。
2 SCB對SPD的保護作用
后備保護器(SCB：Special Circuit Breaker)是用于電涌保護器SPD前端進行過電流保護的一種裝置。
2.1 傳統的SPD后備保護裝置
當SPD出現劣化現象，可能會進入短路失效狀態(tài)。傳統的SPD后備保護裝置多為微型斷路器和熔斷器，無法全面滿足對SPD的保護要求，原因如下：
(1)斷路器作為后備保護裝置在電涌的沖擊下，電涌耐受能力低，容易誤動作。微型斷路器分斷能力明顯不足，塑殼斷路器、熔斷器則無法及時反應。為了獲得更高的電涌耐受能力，選取的額定電流值會比較大，從而造成無法及時分斷低的短路電流。
(2)相同額定電流的熔斷器比斷路器的耐受能力更低，也存在選取額定電流會比較大的問題。IEC61643-12標準附錄中，斷路器和熔斷器的沖擊電流耐受能力表給出的數據證實了這一問題的存在。
(3)若沒有全面且強大的保護裝置，可能引發(fā)燃爆，造成跳閘或其它更大范圍的損失。
常見的過電流保護裝置熔斷器和斷路器主要作為工頻過電流的保護裝置 ，其電涌電流耐受能力并不是很理想。鑒于電涌電流的耐受能力和工頻過電流分斷能力之間的矛盾，熔斷器或斷路器不能作為 SPD 專用后備保護器。
2.2 后備保護專用脫離器SSD
浪涌保護器專用保護裝置(SSD)被稱作浪涌后備保護器(SCB)。針對后備保護專用脫離器SSD，如圖1所示，它與SPD串聯，當SPD失效時保護SPD針對低失效電流，過電流和短路電流的脫離裝置。它的電涌耐受能力應與被保護SPD的通流容量相配合;它的過電流和短路分斷能力應與上游的OCPD(過電流保護裝置)相配合;它的最小動作電流下的保護特性應與SPD的內部脫離器相配合。
圖1 后備保護器SSD(SCB)與SPD原理接線圖
2.3 SCB需要具備以下能力
SPD理想的后備保護器SCB需要具備以下能力：
(1)大電涌耐受能力
應有足夠高的電涌耐受能力，與SPD的標稱放電電流In或者沖擊放電電流Iimp相配合。
(2)低限制電壓
限制電壓應盡可能低，滿足被保護設備絕緣耐沖擊電壓的要求。
(3)低動作電流
應具有低動作電流，能和內部脫離器形成針對SPD全電流范圍的連續(xù)保護特性。
(4)與上游過電流保護裝置(OCPD)的時間-電流特性相配合
當SPD短路失效時，SCB應比OCPD先動作，以保證電力供應的連續(xù)性。
2.4 SPD專用后備保護器(SCB)
SPD+SCB這一種組合模式,SCB串聯在SPD回路上。
(1)區(qū)別雷電流和工頻續(xù)流
能有效區(qū)別雷電流和工頻續(xù)流。
(2)智能脫扣
在雷擊電流沖擊下不脫扣，在工頻小電流時能及時脫扣，防止SPD在工頻小電流狀態(tài)下起火燃爆。
圖2示出SPD專用后備保護器。
SPD專用后備保護器，利用雷電流與工頻電流的幅頻的特性不同，設計了兩個并聯的通路。工頻電流的一路是感性矢量模塊，而雷電流的一路是容性矢量模塊。
圖2 SPD專用后備保護器
SPD后備保護器(SCB)能減少因SPD的失效起火等造成的設備損壞和人員傷亡事故，為電器設備和線路提供安全保障，是滿足規(guī)范性要求(國家標準GB 51348-2019 11.9.11)的新的技術手段。
3 后備保護一體化SPD(SFB)
3.1 SFB集成了后備熔斷器模塊和限壓型防雷模塊
后備保護其實不是在SPD的“后備”，而是預備，隨時準備著保護SPD及其電路系統的安全。但其應用的方式并不只有SPD+SCB這一種組合模式。為方便用戶有更好的選擇，近年發(fā)展了“后備保護一體化電涌保護器(Surge Protective Device with Fuse Backup Protection，簡稱SFB)。
SFB集成了后備熔斷器模塊和限壓型防雷模塊，能有效區(qū)別巨大差異的雷擊電流和工頻續(xù)流，并對工頻續(xù)流進行監(jiān)測。當SPD劣化、工頻故障續(xù)流發(fā)生且超過安全范圍值時能迅速實現熔斷保護，防止防雷器燃爆，實現防雷器的二次安全保護。該系列產品設計簡潔，安裝便捷，可實現遠程監(jiān)測報警，已廣泛應用于各類TT/TN/IT供電系統的單相、三相配電中的防雷保護。
圖3示出后備保護一體化SPD組合方式。
圖3 后備保護一體化SPD組合方式
3.2 SFB與SPD+SCB優(yōu)勢比較
圖4示出SFB與SPD+SCB比較。
圖4 SFB與SPD+SCB比較
SFB與SPD+SCB優(yōu)勢比較:
(1)功能集成
雙保護功能。SFB—集電涌保護器(SPD)和SPD專用后備保護器(SCB)于一體。熔斷保護與MOV一體化完美結合。
(2)細分保護
SPD無需安裝后備保護器，有效區(qū)別雷電流和工頻故障續(xù)流。當有雷電流通過時，SFB有較大的雷電流泄放能力，內置的脫離器不會出現誤脫扣，使電氣設備始終處于防雷保護狀態(tài)。當電流大于3A以上時， SFB內置的后備保護裝置迅速斷開電路，防止燃爆火災事故的發(fā)生。 因SPD劣化產生的3～5A工頻故障電流或出現的暫態(tài)過電壓電路能及時脫扣保護。
(3)抑制暫態(tài)過電壓
持續(xù)工作電壓Uc : 385V, 460V, 690V 。耐受能力高達690V,消除電網故障引起的火災隱患。杜絕防雷器燃爆事故發(fā)生。
(4)低殘壓 Up
SPD與后備保護器一體化設計，遠低于SPD+SCB的總殘壓。殘壓低是其優(yōu)勢之一，解決了SPD的精細保護問題。
(5)智能監(jiān)測
雙狀態(tài)監(jiān)測。具備獨立劣化、故障遙信報警功能。集成雙重遙信開關、應用于智能防雷系統。
(6)產品體積小
SPD與后備保護裝置一體式設計，產品體積較小，節(jié)約了設備柜安裝空間。設計集成完美，新穎、獨特的模塊化設計，安裝簡潔，可插拔。節(jié)省安裝50%以上空間。
(7)標準配置
選型方便，省接線,安全可靠。規(guī)格齊全，滿足系統選型。
(8)專利技術
雷電防護+后備保護的新產品。
3.3 技術參數
(1)持續(xù)工作電壓Uc : 385V, 460V, 690V 。
(2)額定工頻絕緣電壓Ui : 800V。
(3)額定工頻工作電流: 1A 。
(4)工頻電流短延時脫扣值Is : 3A(<7s) 。
(5)標稱放電電流In : 10kA, 20kA, 30kA, 40kA 。
(6)最大放電電流Imax : 20kA, 40kA ,60kA, 80kA 。
(7)工頻短路電流分斷能力Isc : 15/35/50/100 kA 。
(8)遙信觸點規(guī)格: AC 240V , 0.8A 。
DC 120V , 0.15A 。
4 結語
SFB作為新一代的電涌保護器，能有效區(qū)別雷電流和工頻電流，既具有較大的雷電流泄放能力，又能在SPD劣化時迅速實現脫扣保護，并且內部集成了失效監(jiān)測模塊，與防雷智能在線監(jiān)測系統配套使用，能實現智能化運維監(jiān)管。
所以，穩(wěn)妥的線路防雷需要SPD及其后備保護，至于采用何種保護方式，SPD+SCB還是SFB，由用戶選擇。
參考文獻
1 https://www.163.com/dy/article/G82LUK7905348BNH.html.2021-04-21
2 https://www.163.com/dy/article/FUU2ODFP05348BNH.html.2020-12-28
3 https://www.sohu.com/a/229714530_487612
