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摘 要：本文着重分析了用断路器、 熔断器两种保护元件的不同特性。就SPD前端保护元件的选择和保护整定问题进行了研究。
关键词：浪涌保护器；断路器；熔断器；过流保护
1 浪涌保护器（SPD）前为什么要加保护元件
（1）对于使用氧化锌压敏器件的SPD，当浪涌电流通过压敏电阻超过它的承受能力时，压敏电压下降，严重时将被击穿。随着放电次数的增加，性能逐渐下降，当失效损坏时，往往是短路的形式。所以必须依靠熔断器或断路器切断电源；
（2）对于间隙类SPD，一般没有要求一定安装过流保护装置，但因放电间隙在放电过程中可能会存在续流，电弧无法熄灭的问题，因此通常也是安装过流保护装置的；
（3）方便维护，无过流保护装置更换SPD时需停整个电路的电，但安装了过流保护装置则只须断开过流保护装置即可更换；
（4）同时相关标准要求在电涌保护器上串联断路装置， 杜绝和减少因电涌保护器损坏而造成的用户断电事故。
2 SPD保护原件设计选用存在问题
（1）SPD参数均有标准规范的明确规定，但是关于SPD后备保护的参数选择却无明确说明，即使有也无法方便的指导设计人进行选用；
（2）由于标准中并未明确指定上串联断路装置的技术类别及参数， 所以执行标准时就可能出现“偏差和误解”；
（3）出现雷击时， 微型断路器分断， 出现后续雷击烧毁设备的事故。
3 SPD过流保护设置注意事项
3.1 SPD过流保护的特点
SPD的过流保护包括过负荷和短路保护。SPD过电流保护的目的，是保护电源系统，防止因SPD损坏导致整个电流系统故障，而不是为了保护SPD本身。因为若是保护SPD，则电流整定值很小，而要在雷电流通过时不动作，则电流整体值很大，两者不易兼顾。
同时，SPD在雷电流通过时，保护元件不应该动作。故此时可不验证雷电流情况下的断流能力，但需核算雷电流通过时的热效应。
3.2 过负荷保护
SPD前端加装过负荷保护，是希望由于SPD的劣化导致漏电流大于整定值后，开关按反时限特性动作，切断电路。
3.3 短路保护
（1）断路器作为短路保护：
通过SPD的雷电流通常时间很短，约几十微秒到几百微秒，电流从几千安培几十千安培，其动作脱扣由瞬动脱扣器实现。但瞬动脱扣器的机械特性的动作时间不小于5ms。也就是说，无论保护整定值大小，雷电流通过期间都不会脱扣。
所以，SPD的短路保护整定，是为防止非雷击状态，由于SPD损坏而引起的短路。其过电流整定值大于SPD漏电流1.5倍即可，瞬时整定值应按该处短路电流校验。因SPD漏电流很小，而一般线路短路电流很大，这样保护整定取值范围将很宽，从几安培到几十安培甚至上百安培都可以。这样就需要考虑断路器的通流容量，断路器通流容量通常是开断容量的2.5倍。
（2）熔断器作为短路保护：
熔断器的作用原理为热效应直接熔断，熔丝的熔断时间与电流为反时限特性。因此为了避开雷电流引起的热效应，应根据熔断器的实际时间特性曲线进行整定。
3.4 標准规范要求
（1）IEC 61643 12：2008要求：
浪涌保护器和过电流保护器配合时，在标称放电电流下，建议过电流保护器应不动作。当电流比In大，可以动作；对于可复位的过电流保护器如断路器，不应被这种电涌损坏。
（2）GB /T 21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》要求：
浪涌保护器（SPD）的前端应有后备保护装置—过电流保器，如熔断器等，SPD后备保护熔断器的电流值应与主电路的熔断电流值相互配合。
（3）GB 18802.1-2011和IEC 61643 }：2005要求：
如果制造商给出了过电流保护装置的最大额定值，那么过电流保护装置需随浪涌保护器进（SPD）行以下试验：动作负载试验、短路耐受能力试验等。
现有标准中对浪涌保护器（SPD）后备保护装置的要求不尽且存在不完整的方面，而一些制造商后备保护推荐方案不尽相同也不够详细。GB 18802.12-2014和GB 18802.1-2011中对于后备保护装置冲击耐受电流的要求也不尽相同，但对于后备保护装置的基本要求：应能承受相应的冲击电压或冲击电流且不误动作，同时能及时地切除当SPD发生短路故障时的故障电流。
4 断路器和熔断器保护的对比分析
4.1 断路器
断路器可重复使用（当保护断路器因回路故障断开后可简单复位而不需更换器件）、便于安装、便于SPD的维护检修等优点。但当电涌电流流过回路时残压较高，对被保护负载构成了一定威胁，且容易误断。
断路器的动作无论是短路瞬动还是过负荷，均通过脱扣器来实现。SPD放电不足以引起断路器误动，但不排除特殊情况下持续时间长的浪涌放电，引起动作。
一般相同结构的断路器，当额定电流增大，其冲击耐受电流值也随之增大，但由于设计结构不同的断路器在相同额定电流等级及脱扣特性下的电流耐受冲击能力会有较大的差异，所以SPD厂商给出的保护装置型号不应简单地给出断路器的脱扣特性和额定电流值，而应明确产品的出具体型号以确认保护装置的详细电气特性。
4.2 熔断器
熔断器相对于断路器可以耐受较大的雷电流冲击，并且残压较低。同时熔断器保护无死区，当选型正确，可保证雷电流多次泄放不会熔断，而当线路出现过负荷或短路时又能起到保护作用，且价格便宜。但熔断器作为后备保护装置使用时，当熔断器动作后必须进行更换，不便于安装和维修。
5 结语
浪涌保护器（SPD）前端的保护装置断路器及熔断器各有利弊，从理论上说都是可行的。但断路器在与SPD配合使用时， 受到很多局限，如果在没有经过任何标定和检测的情况下随意使用，可能会导致事故的发生， 因此采用断路器作为SPD的后备保护装置需十分慎重。而熔断器电流覆盖面较广， 与微型断路器相比具备许多优点，在SPD前端安装熔断器是更为稳妥的方法，但也必须建立检测和标定手段，不可以随意使用。
参考文献：
[1]赵洋.电涌保护器（SPD）和后备保护断路器的配合研究[D].上海：上海交通大学，2011.
[2]吴正华，蔡振新.低压配电系统用SPD后备保护的选择与应用.电气工程应用，2007（2）.
[3]GB18802.1.低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法.
[4]GB50057.建筑物防雷设计规范.
关键词：浪涌保护器；断路器；熔断器；过流保护
1 浪涌保护器（SPD）前为什么要加保护元件
（1）对于使用氧化锌压敏器件的SPD，当浪涌电流通过压敏电阻超过它的承受能力时，压敏电压下降，严重时将被击穿。随着放电次数的增加，性能逐渐下降，当失效损坏时，往往是短路的形式。所以必须依靠熔断器或断路器切断电源；
（2）对于间隙类SPD，一般没有要求一定安装过流保护装置，但因放电间隙在放电过程中可能会存在续流，电弧无法熄灭的问题，因此通常也是安装过流保护装置的；
（3）方便维护，无过流保护装置更换SPD时需停整个电路的电，但安装了过流保护装置则只须断开过流保护装置即可更换；
（4）同时相关标准要求在电涌保护器上串联断路装置， 杜绝和减少因电涌保护器损坏而造成的用户断电事故。
2 SPD保护原件设计选用存在问题
（1）SPD参数均有标准规范的明确规定，但是关于SPD后备保护的参数选择却无明确说明，即使有也无法方便的指导设计人进行选用；
（2）由于标准中并未明确指定上串联断路装置的技术类别及参数， 所以执行标准时就可能出现“偏差和误解”；
（3）出现雷击时， 微型断路器分断， 出现后续雷击烧毁设备的事故。
3 SPD过流保护设置注意事项
3.1 SPD过流保护的特点
SPD的过流保护包括过负荷和短路保护。SPD过电流保护的目的，是保护电源系统，防止因SPD损坏导致整个电流系统故障，而不是为了保护SPD本身。因为若是保护SPD，则电流整定值很小，而要在雷电流通过时不动作，则电流整体值很大，两者不易兼顾。
同时，SPD在雷电流通过时，保护元件不应该动作。故此时可不验证雷电流情况下的断流能力，但需核算雷电流通过时的热效应。
3.2 过负荷保护
SPD前端加装过负荷保护，是希望由于SPD的劣化导致漏电流大于整定值后，开关按反时限特性动作，切断电路。
3.3 短路保护
（1）断路器作为短路保护：
通过SPD的雷电流通常时间很短，约几十微秒到几百微秒，电流从几千安培几十千安培，其动作脱扣由瞬动脱扣器实现。但瞬动脱扣器的机械特性的动作时间不小于5ms。也就是说，无论保护整定值大小，雷电流通过期间都不会脱扣。
所以，SPD的短路保护整定，是为防止非雷击状态，由于SPD损坏而引起的短路。其过电流整定值大于SPD漏电流1.5倍即可，瞬时整定值应按该处短路电流校验。因SPD漏电流很小，而一般线路短路电流很大，这样保护整定取值范围将很宽，从几安培到几十安培甚至上百安培都可以。这样就需要考虑断路器的通流容量，断路器通流容量通常是开断容量的2.5倍。
（2）熔断器作为短路保护：
熔断器的作用原理为热效应直接熔断，熔丝的熔断时间与电流为反时限特性。因此为了避开雷电流引起的热效应，应根据熔断器的实际时间特性曲线进行整定。
3.4 標准规范要求
（1）IEC 61643 12：2008要求：
浪涌保护器和过电流保护器配合时，在标称放电电流下，建议过电流保护器应不动作。当电流比In大，可以动作；对于可复位的过电流保护器如断路器，不应被这种电涌损坏。
（2）GB /T 21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》要求：
浪涌保护器（SPD）的前端应有后备保护装置—过电流保器，如熔断器等，SPD后备保护熔断器的电流值应与主电路的熔断电流值相互配合。
（3）GB 18802.1-2011和IEC 61643 }：2005要求：
如果制造商给出了过电流保护装置的最大额定值，那么过电流保护装置需随浪涌保护器进（SPD）行以下试验：动作负载试验、短路耐受能力试验等。
现有标准中对浪涌保护器（SPD）后备保护装置的要求不尽且存在不完整的方面，而一些制造商后备保护推荐方案不尽相同也不够详细。GB 18802.12-2014和GB 18802.1-2011中对于后备保护装置冲击耐受电流的要求也不尽相同，但对于后备保护装置的基本要求：应能承受相应的冲击电压或冲击电流且不误动作，同时能及时地切除当SPD发生短路故障时的故障电流。
4 断路器和熔断器保护的对比分析
4.1 断路器
断路器可重复使用（当保护断路器因回路故障断开后可简单复位而不需更换器件）、便于安装、便于SPD的维护检修等优点。但当电涌电流流过回路时残压较高，对被保护负载构成了一定威胁，且容易误断。
断路器的动作无论是短路瞬动还是过负荷，均通过脱扣器来实现。SPD放电不足以引起断路器误动，但不排除特殊情况下持续时间长的浪涌放电，引起动作。
一般相同结构的断路器，当额定电流增大，其冲击耐受电流值也随之增大，但由于设计结构不同的断路器在相同额定电流等级及脱扣特性下的电流耐受冲击能力会有较大的差异，所以SPD厂商给出的保护装置型号不应简单地给出断路器的脱扣特性和额定电流值，而应明确产品的出具体型号以确认保护装置的详细电气特性。
4.2 熔断器
熔断器相对于断路器可以耐受较大的雷电流冲击，并且残压较低。同时熔断器保护无死区，当选型正确，可保证雷电流多次泄放不会熔断，而当线路出现过负荷或短路时又能起到保护作用，且价格便宜。但熔断器作为后备保护装置使用时，当熔断器动作后必须进行更换，不便于安装和维修。
5 结语
浪涌保护器（SPD）前端的保护装置断路器及熔断器各有利弊，从理论上说都是可行的。但断路器在与SPD配合使用时， 受到很多局限，如果在没有经过任何标定和检测的情况下随意使用，可能会导致事故的发生， 因此采用断路器作为SPD的后备保护装置需十分慎重。而熔断器电流覆盖面较广， 与微型断路器相比具备许多优点，在SPD前端安装熔断器是更为稳妥的方法，但也必须建立检测和标定手段，不可以随意使用。
参考文献：
[1]赵洋.电涌保护器（SPD）和后备保护断路器的配合研究[D].上海：上海交通大学，2011.
[2]吴正华，蔡振新.低压配电系统用SPD后备保护的选择与应用.电气工程应用，2007（2）.
[3]GB18802.1.低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法.
[4]GB50057.建筑物防雷设计规范.