王萬(wàn)里

摘 要：本文著重分析了用斷路器、 熔斷器兩種保護(hù)元件的不同特性。就SPD前端保護(hù)元件的選擇和保護(hù)整定問題進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：浪涌保護(hù)器；斷路器；熔斷器；過流保護(hù)

1 浪涌保護(hù)器（SPD）前為什么要加保護(hù)元件

（1）對(duì)于使用氧化鋅壓敏器件的SPD，當(dāng)浪涌電流通過壓敏電阻超過它的承受能力時(shí)，壓敏電壓下降，嚴(yán)重時(shí)將被擊穿。隨著放電次數(shù)的增加，性能逐漸下降，當(dāng)失效損壞時(shí)，往往是短路的形式。所以必須依靠熔斷器或斷路器切斷電源；

（2）對(duì)于間隙類SPD，一般沒有要求一定安裝過流保護(hù)裝置，但因放電間隙在放電過程中可能會(huì)存在續(xù)流，電弧無(wú)法熄滅的問題，因此通常也是安裝過流保護(hù)裝置的；

（3）方便維護(hù)，無(wú)過流保護(hù)裝置更換SPD時(shí)需停整個(gè)電路的電，但安裝了過流保護(hù)裝置則只須斷開過流保護(hù)裝置即可更換；

（4）同時(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在電涌保護(hù)器上串聯(lián)斷路裝置， 杜絕和減少因電涌保護(hù)器損壞而造成的用戶斷電事故。

2 SPD保護(hù)原件設(shè)計(jì)選用存在問題

（1）SPD參數(shù)均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的明確規(guī)定，但是關(guān)于SPD后備保護(hù)的參數(shù)選擇卻無(wú)明確說明，即使有也無(wú)法方便的指導(dǎo)設(shè)計(jì)人進(jìn)行選用；

（2）由于標(biāo)準(zhǔn)中并未明確指定上串聯(lián)斷路裝置的技術(shù)類別及參數(shù)， 所以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就可能出現(xiàn)“偏差和誤解”；

（3）出現(xiàn)雷擊時(shí)， 微型斷路器分?jǐn)啵?出現(xiàn)后續(xù)雷擊燒毀設(shè)備的事故。

3 SPD過流保護(hù)設(shè)置注意事項(xiàng)

3.1 SPD過流保護(hù)的特點(diǎn)

SPD的過流保護(hù)包括過負(fù)荷和短路保護(hù)。SPD過電流保護(hù)的目的，是保護(hù)電源系統(tǒng)，防止因SPD損壞導(dǎo)致整個(gè)電流系統(tǒng)故障，而不是為了保護(hù)SPD本身。因?yàn)槿羰潜Ｗo(hù)SPD，則電流整定值很小，而要在雷電流通過時(shí)不動(dòng)作，則電流整體值很大，兩者不易兼顧。

同時(shí)，SPD在雷電流通過時(shí)，保護(hù)元件不應(yīng)該動(dòng)作。故此時(shí)可不驗(yàn)證雷電流情況下的斷流能力，但需核算雷電流通過時(shí)的熱效應(yīng)。

3.2 過負(fù)荷保護(hù)

SPD前端加裝過負(fù)荷保護(hù)，是希望由于SPD的劣化導(dǎo)致漏電流大于整定值后，開關(guān)按反時(shí)限特性動(dòng)作，切斷電路。

3.3 短路保護(hù)

（1）斷路器作為短路保護(hù)：

通過SPD的雷電流通常時(shí)間很短，約幾十微秒到幾百微秒，電流從幾千安培幾十千安培，其動(dòng)作脫扣由瞬動(dòng)脫扣器實(shí)現(xiàn)。但瞬動(dòng)脫扣器的機(jī)械特性的動(dòng)作時(shí)間不小于5ms。也就是說，無(wú)論保護(hù)整定值大小，雷電流通過期間都不會(huì)脫扣。

所以，SPD的短路保護(hù)整定，是為防止非雷擊狀態(tài)，由于SPD損壞而引起的短路。其過電流整定值大于SPD漏電流1.5倍即可，瞬時(shí)整定值應(yīng)按該處短路電流校驗(yàn)。因SPD漏電流很小，而一般線路短路電流很大，這樣保護(hù)整定取值范圍將很寬，從幾安培到幾十安培甚至上百安培都可以。這樣就需要考慮斷路器的通流容量，斷路器通流容量通常是開斷容量的2.5倍。

（2）熔斷器作為短路保護(hù)：

熔斷器的作用原理為熱效應(yīng)直接熔斷，熔絲的熔斷時(shí)間與電流為反時(shí)限特性。因此為了避開雷電流引起的熱效應(yīng)，應(yīng)根據(jù)熔斷器的實(shí)際時(shí)間特性曲線進(jìn)行整定。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

（1）IEC 61643 12：2008要求：

浪涌保護(hù)器和過電流保護(hù)器配合時(shí)，在標(biāo)稱放電電流下，建議過電流保護(hù)器應(yīng)不動(dòng)作。當(dāng)電流比In大，可以動(dòng)作；對(duì)于可復(fù)位的過電流保護(hù)器如斷路器，不應(yīng)被這種電涌損壞。

（2）GB /T 21431-2008《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求：

浪涌保護(hù)器（SPD）的前端應(yīng)有后備保護(hù)裝置—過電流保器，如熔斷器等，SPD后備保護(hù)熔斷器的電流值應(yīng)與主電路的熔斷電流值相互配合。

（3）GB 18802.1-2011和IEC 61643 }：2005要求：

如果制造商給出了過電流保護(hù)裝置的最大額定值，那么過電流保護(hù)裝置需隨浪涌保護(hù)器進(jìn)（SPD）行以下試驗(yàn)：動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)、短路耐受能力試驗(yàn)等。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)浪涌保護(hù)器（SPD）后備保護(hù)裝置的要求不盡且存在不完整的方面，而一些制造商后備保護(hù)推薦方案不盡相同也不夠詳細(xì)。GB 18802.12-2014和GB 18802.1-2011中對(duì)于后備保護(hù)裝置沖擊耐受電流的要求也不盡相同，但對(duì)于后備保護(hù)裝置的基本要求：應(yīng)能承受相應(yīng)的沖擊電壓或沖擊電流且不誤動(dòng)作，同時(shí)能及時(shí)地切除當(dāng)SPD發(fā)生短路故障時(shí)的故障電流。

4 斷路器和熔斷器保護(hù)的對(duì)比分析

4.1 斷路器

斷路器可重復(fù)使用（當(dāng)保護(hù)斷路器因回路故障斷開后可簡(jiǎn)單復(fù)位而不需更換器件）、便于安裝、便于SPD的維護(hù)檢修等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)電涌電流流過回路時(shí)殘壓較高，對(duì)被保護(hù)負(fù)載構(gòu)成了一定威脅，且容易誤斷。

斷路器的動(dòng)作無(wú)論是短路瞬動(dòng)還是過負(fù)荷，均通過脫扣器來實(shí)現(xiàn)。SPD放電不足以引起斷路器誤動(dòng)，但不排除特殊情況下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的浪涌放電，引起動(dòng)作。

一般相同結(jié)構(gòu)的斷路器，當(dāng)額定電流增大，其沖擊耐受電流值也隨之增大，但由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同的斷路器在相同額定電流等級(jí)及脫扣特性下的電流耐受沖擊能力會(huì)有較大的差異，所以SPD廠商給出的保護(hù)裝置型號(hào)不應(yīng)簡(jiǎn)單地給出斷路器的脫扣特性和額定電流值，而應(yīng)明確產(chǎn)品的出具體型號(hào)以確認(rèn)保護(hù)裝置的詳細(xì)電氣特性。

4.2 熔斷器

熔斷器相對(duì)于斷路器可以耐受較大的雷電流沖擊，并且殘壓較低。同時(shí)熔斷器保護(hù)無(wú)死區(qū)，當(dāng)選型正確，可保證雷電流多次泄放不會(huì)熔斷，而當(dāng)線路出現(xiàn)過負(fù)荷或短路時(shí)又能起到保護(hù)作用，且價(jià)格便宜。但熔斷器作為后備保護(hù)裝置使用時(shí)，當(dāng)熔斷器動(dòng)作后必須進(jìn)行更換，不便于安裝和維修。

5 結(jié)語(yǔ)

浪涌保護(hù)器（SPD）前端的保護(hù)裝置斷路器及熔斷器各有利弊，從理論上說都是可行的。但斷路器在與SPD配合使用時(shí)， 受到很多局限，如果在沒有經(jīng)過任何標(biāo)定和檢測(cè)的情況下隨意使用，可能會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生， 因此采用斷路器作為SPD的后備保護(hù)裝置需十分慎重。而熔斷器電流覆蓋面較廣， 與微型斷路器相比具備許多優(yōu)點(diǎn)，在SPD前端安裝熔斷器是更為穩(wěn)妥的方法，但也必須建立檢測(cè)和標(biāo)定手段，不可以隨意使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙洋.電涌保護(hù)器（SPD）和后備保護(hù)斷路器的配合研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2011.

[2]吳正華，蔡振新.低壓配電系統(tǒng)用SPD后備保護(hù)的選擇與應(yīng)用.電氣工程應(yīng)用，2007（2）.

[3]GB18802.1.低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第1部分：性能要求和試驗(yàn)方法.

[4]GB50057.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.