在現代低壓配電系統中，浪涌保護器（Surge Protective Device, SPD）作為抵御雷擊感應、電網操作過電壓及暫態浪涌的重要裝置，已被各行各業廣泛采用。然而 SPD 在吸收和泄放浪涌電流時會承受極大能量沖擊，可能導致其內部熱失效或擊穿。為保證 SPD 的安全與系統供電連續性，通常需要在其前端串聯后備保護器（Backup Protector，簡稱 BP），實現短路保護、熱保護及分斷能力提升。這一組合已經成為 IEC 61643-11、GB/T 18802.1 等國際國內標準推薦的典型配置。

2. 低壓浪涌保護器（SPD）基礎與參數

低壓 SPD 主要用于 230/400V、380/660V 等低壓配電網絡，對由雷電、電網操作等引起的暫態過電壓進行泄放或鉗制。

最大持續工作電壓 Uc 275 V AC、320 V AC、385 V AC，根據系統相-地/相-相電壓選擇

標稱放電電流 In (8/20 μs)，5 kA、10 kA、20 kA，SPD 可長期承受的浪涌電流

最大放電電流 Imax (8/20 μs)，20 kA、40 kA、60 kA，SPD 能夠承受的最大一次浪涌

雷電沖擊電流 Iimp (10/350 μs)，12.5 kA、25 kA，I級 SPD 特有參數

電壓保護水平 Up，≤1.5 kV、≤2.0 kV，SPD 限制浪涌后的殘壓

按照 IEC/GB 標準，SPD 分為 I級（B級）、II級（C級）和III級（D級）。在低壓配電系統（如建筑物總配電箱、樓層配電箱、設備端口）通常至少配置 II級或 I+II 級 SPD。

3. 后備保護器（Backup Protector）的定義、工作機制與優勢

3.1 定義

后備保護器（BP）又稱為外部脫離器（External Disconnector），有時在產品上直接標記為SCB（Surge Circuit Breaker）。它本質上是一種專門為 SPD 設計的斷路保護裝置，既不同于普通熔斷器，也不同于標準斷路器。

3.2 工作機制

浪涌泄放狀態：當 SPD 正常工作或承受浪涌時，BP 不動作，允許 SPD 順利泄放浪涌電流。

短路或熱失效狀態：當 SPD 內部熱擊穿、短路或失效產生持續工頻電流時，BP 能迅速檢測到并切斷 SPD 支路，避免火災及母線電壓跌落。

分斷能力匹配：BP 具有比 SPD 更高的分斷能力，滿足 6 kA、10 kA 甚至 25 kA 的極端短路電流，確保在 SPD 失效時系統安全。

3.3 優勢

保護連續性：SPD 失效時 BP 自動斷開 SPD 支路，主回路繼續供電，負載不受影響。

分斷能力高：BP 針對 SPD 的失效模式優化，分斷能力遠大于普通斷路器。

選擇性與配合性：與 SPD 的 In、Imax、Iimp、Uc 完美匹配，不誤動作。

可視化與可重置：部分 BP 具備狀態指示、遙信輸出，可方便維護；有的可手動復位。

符合國標與 IEC 要求：GB/T 18802.11-2020 要求 SPD 必須配備適當的前級保護器。

4. SPD 與后備保護器的搭配設計原則

4.1 配合關系

SPD 和 BP 必須根據 SPD 的額定參數選擇相匹配的分斷能力、電流容量及動作特性。設計時需考慮：

額定電流 InA：BP 需≥SPD 通過浪涌后的泄流電流；

分斷能力 Icu/Ics：BP 需≥安裝點短路電流；

動作時間：BP 在浪涌脈沖時不動作，但在持續故障電流時快速動作。

4.2 典型參數選型表（常見低壓系統）

TN-S 230/400V 總配電箱（I級+II級SPD）：385 V，Iimp=25kA (10/350 μs) SCB 50A~125A，分斷能力≥25kA

TT 230/400V 樓層箱（II級SPD） 275 V：In=20kA、Imax=40kA SCB 32A~63A，分斷能力≥10kA

IT 400/690V 工業配電柜（II級SPD）：440 V，In=20kA，SCB 63A~125A，分斷能力≥25kA

光伏直流側 600VDC SPD：600 VDC，In=40kA，DC專用SCB 25A~63A，分斷能力≥10kA

（注：以上為典型推薦值，實際應根據短路電流、線徑和國標驗證。）

4.3 安裝接線方法

位置：BP 串聯在 SPD 進線端，與 SPD 并聯于母線上。

布線：盡量短直（≤0.5 m），相線、地線一致，減少引線電感。

接地：SPD 地線必須接至等電位接地端子，接地電阻≤4 Ω（建筑物）、≤1 Ω（機房）。

5. SPD+SCB 搭配的實際案例與效果

案例 1：城市軌道交通信號機房

背景：地鐵信號機房供電系統為 TN-S，短路電流高達 15 kA。

配置：在總電源進線安裝 I+II 級 SPD（Uc=385 V、Iimp=25 kA），前端串聯 SCB 63 A（分斷能力 25 kA）。

效果：2023 年 7-9 月多次雷暴天氣中 SPD 成功泄放浪涌，SCB 未動作；一次 SPD 熱擊穿時 SCB 迅速切斷 SPD 支路，信號設備供電未中斷。

案例 2：數據中心配電室

背景：IDC機房對供電連續性要求極高。

配置：II 級 SPD（Uc=275 V，In=20 kA）+ SCB 32 A（分斷能力 10 kA），并配備遙信模塊。

效果：一次外線操作過電壓引發 SPD 故障，SCB動作切斷 SPD 支路，主回路不中斷，UPS 繼續穩定供電。

案例 3：光伏電站直流匯流箱

背景：直流側 600 VDC SPD 防護組件，易受雷擊感應。

配置：DC SPD（Uc=600 VDC，In=40 kA）+ DC 專用 SCB 25 A（分斷能力 10 kA）。

效果：多次直擊雷感應浪涌下 SPD 安全工作；一旦 SPD失效，SCB 自動脫扣，避免火災。

6. 后備保護器行業應用方案

建筑/地產 總配電柜、樓層箱：I+II 級 SPD + SCB 50A~125A，提高消防安全與供電連續性

石化/化工 防爆區配電柜：防爆型 SPD + 防爆 SCB，分斷能力≥25kA，防止爆炸環境電弧

通信基站 機房配電箱：II 級 SPD + SCB 32A，遙信監控SPD狀態

醫院/數據中心：關鍵設備供電，SPD+SCB 雙重保護，保證 7×24h 不間斷供電

光伏/新能源：直流匯流箱、逆變器，DC SPD + DC SCB 專用型，避免直流拉弧火災

軌道交通/機場：信號與動力系統，高分斷能力 SCB 與高 In SPD 配合，保障雷雨季運行

7. 標準與規范參考

GB/T 18802.11-2020《低壓配電系統用浪涌保護器（SPD）第11部分：性能要求和試驗方法》

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

GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》

DL/T 937-2021《電力系統用浪涌保護器選用導則》

這些標準均要求 SPD 必須配合合適的過電流保護器或外部脫離器，以防 SPD 失效造成火災或供電中斷。

選用匹配的后備保護器、按照短接線原則施工，是低壓配電防雷安全的關鍵。