如何选型电源SPD后备保护器

时间：2023-03-27

作者：广西地凯科技有限公司

电源SPD后备保护器（SCB），应该满足以下几个基本要求:

1.在电涌冲击时不动作；

2.在SPD出现“短路”故障时及时可靠地动作；

3.应保证系统的供电连续性（通常情况下的要求），要求SPD后备保护能与主回路保护装置配合，即 SPD支路后备保护F2应先于主回路保护装置F1动作（如果在特殊情况下，选择保证SPD保护连续性的话，则对这一条不做要求）。

如下示意图，当SPD出现续流或者短路故障时，我们希望F2动作，而F1不动作，避免电力供应中断。

图1

也就是说，理想状态下，SPD支路熔断器既要实现与上级熔断器的匹配（不能太大），又要与SPD的放电能力匹配（不能太小）。实际应用中很难同时满足以上2个要求，这就需要设计人员根据实际情况来决定了。如因工艺等原因，停机造成的损失很大，通常不允许断电停机，那么就要选择保证供电连续性。如果设备贵重、受雷击风险高且断电停机损失相对较小，如风力发电机，应选择保证SPD保护连续性。

电源SPD常用的后备保护，有熔断器和断路器两种，该如何选择？

在此我们需要先来了解一下熔断器和断路器不同的工作原理，以及应用上的差别。

熔断器，俗称保险丝，是依靠能量的累积，熔丝到一定的温度时实现熔断，其熔断不光与电流大小有关，也和时间有关。断路器，则是靠电流流过线圈时产生的电磁力来吸附可动的触头实现动作，主要和电流（峰值）大小有关。

电涌冲击的电流峰值很大，这使得采用断路器时，冲击电流峰值越大（波形持续时间越长），断路器越容易动作，所以一般只是在冲击电流较小时，采用断路器（微型）。以下我们来详细比较一下熔断器和微型断路器的优缺点。

熔断器：

优点：

可实现主回路（F1）和支路（F2）匹配，满足F1：F2≥1.6：1即可，如F1=100A，F2=63A；

限流性好，分断能力强；

感抗小，经受电涌冲击时，不会额外提升被保护设备两端电压；

。

主要缺点：

不能在35mm导轨上安装；

熔断后需要更换熔芯；

熔断后指示性较差。

微型断路器：

优点：

安装方便；

故障断开后，如无特殊原因，手动复位即可；

断开后指示性好。

缺点：

不能保证F1和F2的匹配，即使F1额定值大于F2，也不能保证F2先于F1动作；

在电涌冲击时，容易跳闸，需要及时检查复位；

内部有线圈，感抗大，电涌冲击时，会在断路器上产生较高的电压，该电压和SPD的残压一起施加到被保护设备上，对保护效果不利；成本相对较高。

所以，熔断器更适合作为SPD的后备保护。

IEC61643.12-2008标准中，只对熔断器的使用做了推荐。对于断路器，有人进行过相关研究测试工作，但由于不同厂家、不同品牌、不同曲线的断路器实验结果上一致性差，无法给出推荐值。

地凯科技测试了国内几个常用品牌的熔断器（方形柱体），不同品牌之间测试的结果略有差异，但总体情况与标准推荐值比较吻合。

在F1≥1.6A的情况下，保证供电连续性和保证SPD保护连续性是可以同时满足的。

另补充说明：当所选F2＜A时，表示在极限情况的电涌冲击下（冲击电流接近或**过In值，或者系统承受过多次冲击），允许熔断器熔断。但即使熔断器熔断，SPD仍然会起到保护作用的，这是因为熔断器的熔断响应时间比SPD响应时间大几个数量级（熔断器响应是ms级，SPD响应是ns级，雷电流波形是us级），在实验室进行的测试中，导致熔断器断开的那一次电涌冲击波形都是采集到了的。只不过是在熔断器熔断之后，如果未及时维护更换，下一次电涌冲击时设备就可能因失去SPD的保护而损坏。

近几年，市场上在大力宣传推广一种电源SPD**的后备保护器（SSD），用来代替常规电源SPD后备保护熔断器（F2）。其理论基础是：普通的熔断器在作为电源SPD的后备保护时，其保护范围和电源SPD内部脱离器存在保护上的盲区。具体一点讲，就是：

电源SPD内部脱离器一般针对小的故障电流（漏电流，mA级至A级），而电源SPD（外部）后备保护脱离器针对的是大的故障电流（短路电流，数百、千A级），两个脱离器存在保护上的盲区，仍有起火隐患，而采用电源SPD**后备保护器，就可以这样的一个保护盲区。

3）哪些情况下，电源SPD会出现安培级故障电流？概率有多大？

如果是因为SPD在mA级故障电流下未能成功脱扣，导致漏电流增加至安培级，那么在这种情况下，在SSD动作之前，SPD大概率已经起火了。

所谓“解铃还须系铃人”，我们应首先从提高电源SPD自身的性的角度（可靠的脱扣装置和足够大的短路耐受能力）来解决SPD在应用中存在的隐患。而SSD虽然能解决目前存在的部分问题，但也可能引入新的问题，并增加成本压力。

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