[信号传感和变送] 低压浪涌保护器搭配后备保护器SCB的部署方案

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地凯科技 发表于 2025-8-21 15:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
在现代低压配电系统中,浪涌保护器(Surge Protective Device,SPD)已成为必不可少的防雷与过电压防护装置。SPD主要用于泄放雷击浪涌电流和开关操作过电压,从而保护下游设备的安全。然而,SPD在遭受雷电流冲击或工频暂态过电流时,可能因过热、短路或失效而导致火灾和供电中断风险。为确保SPD在失效时能够安全退出系统,需在其前端或串联端配置专用的后备保护器(Surge protective Backup device,SCB)。
地凯科技低压浪涌保护器与SCB后备保护器的合理配合,不仅能提升整体防护的可靠性,还能有效降低系统的安全隐患,满足国家标准 GB/T 18802.1-2011(等同IEC 61643-11:2011) 和 GB 50057-2014《建筑物防雷设计规范》 的要求。
二、浪涌保护器与后备保护器的协同安全性分析
SPD的失效模式
热击穿:MOV(金属氧化物压敏电阻)因吸收过大能量导致持续导通。
短路失效:雷电流冲击后MOV绝缘击穿,SPD呈低阻态,持续吸收电源电流,造成系统短路。
开路失效:SPD内部熔丝熔断或脱扣,保护功能失效。
SCB的作用
SCB本质上是一种专用于SPD的快速断路保护装置,能够在SPD出现短路或工频续流时迅速分断,防止火灾和母线故障扩散。与普通断路器或熔断器相比,SCB具有以下优势:
高分断能力:分断电流一般 ≥50kA(AC 50Hz/60Hz),可覆盖SPD最大工频续流。
低残压配合:在断开SPD时不会产生额外过电压,保障下游设备。
快速动作时间:典型动作时间 <100μs,确保SPD失效不危及系统。
安全性提升对比
仅安装SPD SPD短路时可能引发电弧或火灾:中等
SPD+普通MCB断路器,断路器动作时间较慢,可能无法及时切除工频续流:较高
SPD+SCB后备保护器 快速分断、能量协调,SPD与电网全周期安全隔离:极高
结论:SPD搭配专用SCB后备保护器的低压配电系统更安全、更可靠。
三、地凯快捷低压配电系统SCB后备保护器的选型原则
根据SPD额定放电电流(In)与最大放电电流(Imax)
SCB应满足SPD在 Imax 冲击后仍可安全分断。
例如:SPD Imax=40kA(8/20μs),SCB分断能力应≥50kA。
根据工频续流能力(If)
SPD在失效时可能出现工频电流续流,SCB必须能在 半周内分断If。
标准要求 SCB分断能力 If ≥ 3kA。
额定电压(Un)与额定工作电压(Uc)匹配
SCB的Un应不低于SPD的Uc。
例如:SPD Uc=385V(适用于AC 230/400V系统),SCB应选用 AC 400V 级别产品。
动作配合时间(ts)
SCB必须在 SPD 热脱扣前完成切除,典型值:ts ≤100μs。
极数选择
单相系统:1P+N/2P SCB
三相四线系统:3P+N SCB
三相三线系统:3P SCB
推荐选型表(参考值)
单相220V:Imax 20kA,275V,250V~275V,≥25kA,1P+N
三相380V:Imax 40kA,385V,400V,≥50kA,3P+N
工业大电流系统:Iimp 12.5kA (10/350μs),385V,400V,≥60kA 3P+N
四、SCB后备保护器的接线方法
接线位置
SCB串联安装于SPD前端,连接在电源母线与SPD之间。
位置顺序:电源进线 → SCB → SPD → 负载。
接线导体要求
接地线:≥16mm² 铜线
相线与中性线:≥6mm² 铜线(根据系统电流等级可提高至10~16mm²)
连接线尽量短直,长度 ≤0.5m,减少引线电感。
接线示意
三相四线制配电箱接线图:
   L1 ──┐
        
       [SCB]──[SPD]───→ 负载
   L2 ──┤
        
       [SCB]──[SPD]───→ 负载
   L3 ──┤
        
       [SCB]──[SPD]───→ 负载
   N  ──┘
        
       [SCB]──[SPD]───→ 负载
   PE ────────────────→ SPD接地端子
保护配合原则
每个SPD均应配套一个SCB,避免共用。
若配电箱内有多级SPD(I级+II级),每一级SPD均需单独SCB保护。
末端小负载可选用微型SCB与SPD组合式模块。
五、地凯科技低压配电系统部署方案
建筑物主配电柜(一级防护)
SPD:I级试验型,Iimp ≥ 12.5kA(10/350μs)
SCB:分断能力 ≥60kA,极数3P+N
接地电阻要求:≤1Ω
楼层配电箱(二级防护)
SPD:II级,Imax ≥ 40kA(8/20μs),Uc=385V
SCB:分断能力 ≥50kA,极数3P+N
接线:SCB至SPD距离 <0.5m
终端设备配电箱(三级防护)
SPD:III级,In ≥ 5kA,Uc=275V
SCB:微型SCB,分断能力 ≥10kA
应用于机房、精密仪器等敏感负载
六、地凯科技SCB后备保护器工程应用案例
以某数据中心低压配电系统为例:
主配电室配置 I级SPD(Iimp=25kA/极,Uc=385V)+SCB(分断能力=60kA,3P+N)。
楼层配电间配置 II级SPD(Imax=40kA,Uc=385V)+SCB(分断能力=50kA,3P+N)。
机房终端机柜配置 III级SPD(In=5kA,Uc=275V)+SCB(分断能力=10kA,1P+N)。
部署完成后,SPD在一次雷击实验中承受了Iimp=20kA冲击,SCB保持正常;在SPD热击穿模拟实验中,SCB在80μs内切断电路,避免了火灾风险。
SPD单独使用存在安全隐患,而SPD+SCB的组合能实现快速分断与能量协调,显著提升低压配电系统的安全性。
SCB选型需与SPD参数匹配,重点关注分断能力、额定电压、工频续流能力和动作时间。
正确接线和部署至关重要,SCB应靠近SPD,导线短直,独立配合,避免共用。
分级保护体系(主配电→楼层配电→终端设备)需逐级配置SPD与SCB,确保全方位雷电与过电压防护。
因此,在现代建筑、工业、电力、通信及数据中心等场景中,低压浪涌保护器搭配SCB后备保护器已成为标准化的防雷设计方案。

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