如何選型電源SPD后備保護(hù)器

電源SPD后備保護(hù)器（SCB），應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求:

1.在電涌沖擊時(shí)不動(dòng)作；

2.在SPD出現(xiàn)“短路”故障時(shí)及時(shí)可靠地動(dòng)作；

3.應(yīng)保證系統(tǒng)的供電連續(xù)性（通常情況下的要求），要求SPD后備保護(hù)能與主回路保護(hù)裝置配合，即 SPD支路后備保護(hù)F2應(yīng)先于主回路保護(hù)裝置F1動(dòng)作（如果在特殊情況下，選擇保證SPD保護(hù)連續(xù)性的話，則對(duì)這一條不做要求）。

如下示意圖，當(dāng)SPD出現(xiàn)續(xù)流或者短路故障時(shí)，我們希望F2動(dòng)作，而F1不動(dòng)作，避免電力供應(yīng)中斷。

也就是說(shuō)，理想狀態(tài)下，SPD支路熔斷器既要實(shí)現(xiàn)與上級(jí)熔斷器的匹配（不能太大），又要與SPD的放電能力匹配（不能太?。?。實(shí)際應(yīng)用中很難同時(shí)滿足以上2個(gè)要求，這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定了。如因工藝等原因，停機(jī)造成的損失很大，通常不允許斷電停機(jī)，那么就要選擇保證供電連續(xù)性。如果設(shè)備貴重、受雷擊風(fēng)險(xiǎn)高且斷電停機(jī)損失相對(duì)較小，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)，應(yīng)選擇保證SPD保護(hù)連續(xù)性。

電源SPD常用的后備保護(hù)，有熔斷器和斷路器兩種，該如何選擇？

在此我們需要先來(lái)了解一下熔斷器和斷路器不同的工作原理，以及應(yīng)用上的差別。

熔斷器，俗稱保險(xiǎn)絲，是依靠能量的累積，熔絲到一定的溫度時(shí)實(shí)現(xiàn)熔斷，其熔斷不光與電流大小有關(guān)，也和時(shí)間有關(guān)。斷路器，則是靠電流流過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生的電磁力來(lái)吸附可動(dòng)的觸頭實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，主要和電流（峰值）大小有關(guān)。

電涌沖擊的電流峰值很大，這使得采用斷路器時(shí)，沖擊電流峰值越大（波形持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)），斷路器越容易動(dòng)作，所以一般只是在沖擊電流較小時(shí)，采用斷路器（微型）。以下我們來(lái)詳細(xì)比較一下熔斷器和微型斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)。

后備保護(hù)器，SCB后備保護(hù)器

后備保護(hù)器，SCB后備保護(hù)器

熔斷器：

優(yōu)點(diǎn)：

可實(shí)現(xiàn)主回路（F1）和支路（F2）匹配，滿足F1：F2≥1.6：1即可，如F1=100A，F(xiàn)2=63A；

限流性好，分?jǐn)嗄芰?qiáng)；

感抗小，經(jīng)受電涌沖擊時(shí)，不會(huì)額外提升被保護(hù)設(shè)備兩端電壓；

成本低。

主要缺點(diǎn)：

不能在35mm導(dǎo)軌上安裝；

熔斷后需要更換熔芯；

熔斷后指示性較差。

微型斷路器：

優(yōu)點(diǎn)：

安裝方便；

故障斷開后，如無(wú)特殊原因，手動(dòng)復(fù)位即可；

斷開后指示性好。

缺點(diǎn)：

不能保證F1和F2的匹配，即使F1額定值大于F2，也不能保證F2先于F1動(dòng)作；

在電涌沖擊時(shí)，容易跳閘，需要及時(shí)檢查復(fù)位；

內(nèi)部有線圈，感抗大，電涌沖擊時(shí)，會(huì)在斷路器上產(chǎn)生較高的電壓，該電壓和SPD的殘壓一起施加到被保護(hù)設(shè)備上，對(duì)保護(hù)效果不利；成本相對(duì)較高。

后備保護(hù)器，SCB后備保護(hù)器

后備保護(hù)器，SCB后備保護(hù)器

所以，熔斷器更適合作為SPD的后備保護(hù)。

IEC61643.12-2008標(biāo)準(zhǔn)中，只對(duì)熔斷器的使用做了推薦。對(duì)于斷路器，有人進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究測(cè)試工作，但由于不同廠家、不同品牌、不同曲線的斷路器實(shí)驗(yàn)結(jié)果上一致性差，無(wú)法給出推薦值。

地凱科技測(cè)試了國(guó)內(nèi)幾個(gè)常用品牌的熔斷器（方形柱體），不同品牌之間測(cè)試的結(jié)果略有差異，但總體情況與標(biāo)準(zhǔn)推薦值比較吻合。

在F1≥1.6A的情況下，保證供電連續(xù)性和保證SPD保護(hù)連續(xù)性是可以同時(shí)滿足的。

另補(bǔ)充說(shuō)明：當(dāng)所選F2＜A時(shí)，表示在極限情況的電涌沖擊下（沖擊電流接近或超過(guò)In值，或者系統(tǒng)承受過(guò)多次沖擊），允許熔斷器熔斷。但即使熔斷器熔斷，SPD仍然會(huì)起到保護(hù)作用的，這是因?yàn)槿蹟嗥鞯娜蹟囗憫?yīng)時(shí)間比SPD響應(yīng)時(shí)間大幾個(gè)數(shù)量級(jí)（熔斷器響應(yīng)是ms級(jí)，SPD響應(yīng)是ns級(jí)，雷電流波形是us級(jí)），在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的測(cè)試中，導(dǎo)致熔斷器斷開的那一次電涌沖擊波形都是采集到了的。只不過(guò)是在熔斷器熔斷之后，如果未及時(shí)維護(hù)更換，下一次電涌沖擊時(shí)設(shè)備就可能因失去SPD的保護(hù)而損壞。

近幾年，市場(chǎng)上在大力宣傳推廣一種電源SPD專用的后備保護(hù)器（SSD），用來(lái)代替常規(guī)電源SPD后備保護(hù)熔斷器（F2）。其理論基礎(chǔ)是：普通的熔斷器在作為電源SPD的后備保護(hù)時(shí)，其保護(hù)范圍和電源SPD內(nèi)部脫離器存在保護(hù)上的盲區(qū)。具體一點(diǎn)講，就是：

電源SPD內(nèi)部脫離器一般針對(duì)小的故障電流（漏電流，mA級(jí)至A級(jí)），而電源SPD（外部）后備保護(hù)脫離器針對(duì)的是大的故障電流（短路電流，數(shù)百、千A級(jí)），兩個(gè)脫離器存在保護(hù)上的盲區(qū)，仍有起火隱患，而采用電源SPD專用后備保護(hù)器，就可以消除這樣的一個(gè)保護(hù)盲區(qū)。

3）哪些情況下，電源SPD會(huì)出現(xiàn)安培級(jí)故障電流？概率有多大？

如果是因?yàn)镾PD在mA級(jí)故障電流下未能成功脫扣，導(dǎo)致漏電流增加至安培級(jí)，那么在這種情況下，在SSD動(dòng)作之前，SPD大概率已經(jīng)起火了。

所謂“解鈴還須系鈴人”，我們應(yīng)首先從提高電源SPD自身的安全可靠性的角度（可靠的脫扣裝置和足夠大的短路耐受能力）來(lái)解決SPD在應(yīng)用中存在的隱患。而SSD雖然能解決目前存在的部分問題，但也可能引入新的問題，并增加成本壓力。

審核編輯黃宇