低压浪涌保护器：搭配后备保护器的综合应用方案

在现代低压配电系统中，浪涌保护器（Surge Protective Device, SPD）作为抵御雷击感应、电网操作过电压及暂态浪涌的重要装置，已被各行各业广泛采用。然而 SPD 在吸收和泄放浪涌电流时会承受极大能量冲击，可能导致其内部热失效或击穿。为保证 SPD 的安全与系统供电连续性，通常需要在其前端串联后备保护器（Backup Protector，简称 BP），实现短路保护、热保护及分断能力提升。这一组合已经成为 IEC 61643-11、GB/T 18802.1 等国际国内标准推荐的典型配置。

2. 低压浪涌保护器（SPD）基础与参数

低压 SPD 主要用于 230/400V、380/660V 等低压配电网络，对由雷电、电网操作等引起的暂态过电压进行泄放或钳制。

最大持续工作电压 Uc 275 V AC、320 V AC、385 V AC，根据系统相-地/相-相电压选择

标称放电电流 In (8/20 μs)，5 kA、10 kA、20 kA，SPD 可长期承受的浪涌电流

最大放电电流 Imax (8/20 μs)，20 kA、40 kA、60 kA，SPD 能够承受的最大一次浪涌

雷电冲击电流 Iimp (10/350 μs)，12.5 kA、25 kA，I级 SPD 特有参数

电压保护水平 Up，≤1.5 kV、≤2.0 kV，SPD 限制浪涌后的残压

按照 IEC/GB 标准，SPD 分为 I级（B级）、II级（C级）和III级（D级）。在低压配电系统（如建筑物总配电箱、楼层配电箱、设备端口）通常至少配置 II级或 I+II 级 SPD。

3. 后备保护器（Backup Protector）的定义、工作机制与优势

3.1 定义

后备保护器（BP）又称为外部脱离器（External Disconnector），有时在产品上直接标记为SCB（Surge Circuit Breaker）。它本质上是一种专门为 SPD 设计的断路保护装置，既不同于普通熔断器，也不同于标准断路器。

3.2 工作机制

浪涌泄放状态：当 SPD 正常工作或承受浪涌时，BP 不动作，允许 SPD 顺利泄放浪涌电流。

短路或热失效状态：当 SPD 内部热击穿、短路或失效产生持续工频电流时，BP 能迅速检测到并切断 SPD 支路，避免火灾及母线电压跌落。

分断能力匹配：BP 具有比 SPD 更高的分断能力，满足 6 kA、10 kA 甚至 25 kA 的极端短路电流，确保在 SPD 失效时系统安全。

3.3 优势

保护连续性：SPD 失效时 BP 自动断开 SPD 支路，主回路继续供电，负载不受影响。

分断能力高：BP 针对 SPD 的失效模式优化，分断能力远大于普通断路器。

选择性与配合性：与 SPD 的 In、Imax、Iimp、Uc 完美匹配，不误动作。

可视化与可重置：部分 BP 具备状态指示、遥信输出，可方便维护；有的可手动复位。

符合国标与 IEC 要求：GB/T 18802.11-2020 要求 SPD 必须配备适当的前级保护器。

SCB后备保护器，SPD前置脱离器SCB后备保护器，SPD前置脱离器SCB后备保护器，SPD前置脱离器

4. 地凯科技SPD 与后备保护器的搭配设计原则

4.1 配合关系

SPD 和 BP 必须根据 SPD 的额定参数选择相匹配的分断能力、电流容量及动作特性。设计时需考虑：

额定电流 InA：BP 需≥SPD 通过浪涌后的泄流电流；

分断能力 Icu/Ics：BP 需≥安装点短路电流；

动作时间：BP 在浪涌脉冲时不动作，但在持续故障电流时快速动作。

4.2 典型参数选型表（常见低压系统）

TN-S 230/400V 总配电箱（I级+II级SPD）：385 V，Iimp=25kA (10/350 μs) SCB 50A~125A，分断能力≥25kA

TT 230/400V 楼层箱（II级SPD） 275 V：In=20kA、Imax=40kA SCB 32A~63A，分断能力≥10kA

IT 400/690V 工业配电柜（II级SPD）：440 V，In=20kA，SCB 63A~125A，分断能力≥25kA

光伏直流侧 600VDC SPD：600 VDC，In=40kA，DC专用SCB 25A~63A，分断能力≥10kA

（注：以上为典型推荐值，实际应根据短路电流、线径和国标验证。）

4.3 安装接线方法

位置：BP 串联在 SPD 进线端，与 SPD 并联于母线上。

布线：尽量短直（≤0.5 m），相线、地线一致，减少引线电感。

接地：SPD 地线必须接至等电位接地端子，接地电阻≤4 Ω（建筑物）、≤1 Ω（机房）。

5. SPD+SCB 搭配的实际案例与效果

案例 1：城市轨道交通信号机房

背景：地铁信号机房供电系统为 TN-S，短路电流高达 15 kA。

配置：在总电源进线安装 I+II 级 SPD（Uc=385 V、Iimp=25 kA），前端串联 SCB 63 A（分断能力 25 kA）。

效果：2023 年 7-9 月多次雷暴天气中 SPD 成功泄放浪涌，SCB 未动作；一次 SPD 热击穿时 SCB 迅速切断 SPD 支路，信号设备供电未中断。

案例 2：数据中心配电室

背景：IDC机房对供电连续性要求极高。

配置：II 级 SPD（Uc=275 V，In=20 kA）+ SCB 32 A（分断能力 10 kA），并配备遥信模块。

效果：一次外线操作过电压引发 SPD 故障，SCB动作切断 SPD 支路，主回路不中断，UPS 继续稳定供电。

案例 3：光伏电站直流汇流箱

背景：直流侧 600 VDC SPD 防护组件，易受雷击感应。

配置：DC SPD（Uc=600 VDC，In=40 kA）+ DC 专用 SCB 25 A（分断能力 10 kA）。

效果：多次直击雷感应浪涌下 SPD 安全工作；一旦 SPD失效，SCB 自动脱扣，避免火灾。

6. 地凯科技后备保护器行业应用方案

建筑/地产 总配电柜、楼层箱：I+II 级 SPD + SCB 50A~125A，提高消防安全与供电连续性

石化/化工 防爆区配电柜：防爆型 SPD + 防爆 SCB，分断能力≥25kA，防止爆炸环境电弧

通信基站 机房配电箱：II 级 SPD + SCB 32A，遥信监控SPD状态

医院/数据中心：关键设备供电，SPD+SCB 双重保护，保证 7×24h 不间断供电

光伏/新能源：直流汇流箱、逆变器，DC SPD + DC SCB 专用型，避免直流拉弧火灾

轨道交通/机场：信号与动力系统，高分断能力 SCB 与高 In SPD 配合，保障雷雨季运行

7. 标准与规范参考

GB/T 18802.11-2020《低压配电系统用浪涌保护器（SPD）第11部分：性能要求和试验方法》

IEC 61643-11:2020《Low-voltage surge protective devices – Part 11: Requirements and tests》

GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》

DL/T 937-2021《电力系统用浪涌保护器选用导则》

这些标准均要求 SPD 必须配合合适的过电流保护器或外部脱离器，以防 SPD 失效造成火灾或供电中断。

地凯科技SPD与地凯科技后备保护器配合是低压防雷系统的标准配置：SPD负责泄放浪涌，SCB负责在SPD失效时快速切断支路。后备保护器的工作机制：在浪涌时不动作，在持续故障电流时迅速分断，保护供电连续性和安全。正确选择 SPD 参数、选用匹配的后备保护器、按照短接线原则施工，是低压配电防雷安全的关键。

审核编辑 黄宇