SPD是Surge Protection Device，即浪涌保护器，有时候也称防雷器（上图）。

SPD的主要作用在于限制过电压和泄放电涌电流，

可有效减轻或消除雷电（浪涌）的危害，用于保护建筑配电系统和用电设备。

 

民用建筑常用SPD，核心元件为非线性元器件，

平时高阻状态，保持对地绝缘，

雷电（浪涌）到达时，在极短时间内降为低阻，对地泄放雷电（浪涌）电流，

从而保护配电系统和用电设备免受雷电（浪涌）损坏。

 

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kA到几十kA，

SPD由瞬动脱扣器实现脱扣，由于瞬动脱扣器的机械特性，其动作时间不小于5ms，

也就是说，无论保护值大小，雷电流通过期间，SPD都不会脱扣。

 

在经历一定次数的雷电（浪涌）放电之后，SPD的非线性元器件会逐渐老化、失效，

漏电电流会逐渐增大，甚至短路。

这样一来：

轻则会造成电源跳闸断电（原因是漏电），

重则会引发火灾事故（原因是短路）。

 

（上图来自网络，侵删。图文不相关。）

 

为了克服这种弊端，必须对SPD进行保护，

常用的做法有：

 

1、采用熔断器

熔断器串联于SPD之前，在瞬时大电流（浪涌）的作用下，

熔体的熔化过程可以看成一个绝热过程，即没有弧前熔断过程，因此在浪涌时不会熔断。

而当SPD漏电电流超过规定值，熔体发热熔断，使电路断开，起到保护作用。

 

一直以来，熔断器是常见的作后备保护方案，

其优点是熔断体作为易熔金属，呈电阻性，

而电感量很小，可以忽略，在电涌冲击时残压较低。

 

缺点也很明显：

1） 低短路分断能力差：作为SPD的后备保护，其低短路电流保护性能较差，容易引起SPD起火。

2） 电涌耐受能力小：小规格的熔断器，不耐受电涌冲击，大规格的熔断器虽然可以耐受大的电涌冲击，但尺寸过大，安装不方便。

 

要求熔断器既能躲过额定波形下额定幅值的雷电流作用，

又能在SPD短路情况下有效切断短路电流，同时小于上级主开关的整定电流，并保证一定的级差，以实现其选择性，

熔断器表示很难同时做到！

 

 

2、采用常规断路器

断路器可以分断限流，在SPD短路时迅速切断，

表面看，比起熔断器，作为后备保护非常合适。

（上图来自网络，侵删。）

但其实缺点也很明显：

1）断路器作后备保护时，因断路器线路中有双金属热敏元件和串联的电磁脱扣器，线路上的残压要高于用熔断器作后备保护的残压，太高则失去了SPD的意义。

2）由于断路器电感的存在，导致响应时间长，这是系统不希望的。

3）断路器在10/350μs冲击电流下的耐受能力很弱，即使是125A额定电流的断路器，也仅能耐受约4kA的10/350μs电流，基本无法和常用的T1类SPD配合使用。

4）断路器在8/20μs冲击电流下的耐受能力和熔断器类似，In为30kA的T2类SPD，需要配额定电流为100A或125A的断路器作为后备保护，但往往超过了上游相线过流保护装置的额定值。

5）由于断路器自身结构和设计初衷是作为配电使用的原因，其无法承载大通流的雷电流瞬间能量，当雷击发生时，容易造成器件炸裂，脱扣或触点粘连，造成SPD防雷失效。

6）在SPD发生失效或短路时，如果不能提供给断路器额定分断电流8至10倍的瞬态电流（如C32断路器需提供320A的瞬态电流）， 则SPD可能发生起火事故。

      原因是：当漏电流大于10A以上时，SPD发热起火燃烧速度快于散热传递速度，就是说热传递还没有达到脱扣温度时SPD就已经起火。

7）断路器的短路分断能力无法用在变压器进线处，发生短路事故，脱扣机构不起作用，无法切断。

 

结论：

1）无论是熔断器还是断路器，要想成为SPD合格的后备保护器，需要极高的电涌电流耐受能力。

2）目前常见的熔断器或断路器不适宜作为SPD专用后备保护器的矛盾点在于：电涌电流的耐受能力（要强大）和工频过电流分断能力（要低）之间的矛盾。

 

 

 

针对以上难题，浪涌后备保护器SCB是一种解决方案。

Surge Protecter Device Circuit Break，直译即：浪涌保护器的脱离器，

SCB也可以理解为：special circuit-breaker（直译：特殊脱离器、专用脱离器）。

 

其依据的原理是：雷电流和工频电流传输速度不同，对两者进行分流。

设置一个电涌电流耐受能力相对较高的元件，使电涌电流流过该元件，

而工频电流仍然流过熔断器或断路器，

实现对瞬态（电涌）电流和工频电流进行区分，通过不同的路径对其进行分流，

这样就提升了产品的整体电涌电流耐受能力，同时又能分断工频过电流。

 

其核心器件为：气体放电管（GDT），

在它未击穿前，由于阻抗非常大，对工频电流相当于开路；

而在电涌电流下会瞬间击穿（响应时间在ns级别），

击穿后相当于短路，会分流大部分的电涌电流。

 

其作为浪涌保护器的后备保护器装置，根据产品介绍，有以下几个特性：

1）雷电流冲击不断开，防雷保护持续有效，

在T1级使用的SCB能在大于等于30kA（10/350μs）的冲击电流冲击下不分断；

在T2级使用的SCB能在大于等于80kA（8/20μs） 的冲击电流冲击下不分断；

在T3级使用的SCB能在大于等于20kA（8/20μs） 的冲击电流冲击下不分断。

2）电网异常时，漏电工频电流只需3A即速断，确保SPD不起火；

3）残压低，等效于熔断器，保护设备更安全。

 在作为SPD后备保护方面，SCB明显更具优势。