在現代低壓配電系統中，浪涌保護器（Surge Protective Device，SPD）已成為必不可少的防雷與過電壓防護裝置。SPD主要用于泄放雷擊浪涌電流和開關操作過電壓，從而保護下游設備的安全。然而，SPD在遭受雷電流沖擊或工頻暫態過電流時，可能因過熱、短路或失效而導致火災和供電中斷風險。為確保SPD在失效時能夠安全退出系統，需在其前端或串聯端配置專用的后備保護器（Surge protective Backup device，SCB）。

低壓浪涌保護器與SCB后備保護器的合理配合，不僅能提升整體防護的可靠性，還能有效降低系統的安全隱患，滿足國家標準 GB/T 18802.1-2011（等同IEC 61643-11:2011） 和 GB 50057-2014《建筑物防雷設計規范》 的要求。

二、浪涌保護器與后備保護器的協同安全性分析

SPD的失效模式

熱擊穿：MOV（金屬氧化物壓敏電阻）因吸收過大能量導致持續導通。

短路失效：雷電流沖擊后MOV絕緣擊穿，SPD呈低阻態，持續吸收電源電流，造成系統短路。

開路失效：SPD內部熔絲熔斷或脫扣，保護功能失效。

SCB的作用

SCB本質上是一種專用于SPD的快速斷路保護裝置，能夠在SPD出現短路或工頻續流時迅速分斷，防止火災和母線故障擴散。與普通斷路器或熔斷器相比，SCB具有以下優勢：

高分斷能力：分斷電流一般 ≥50kA（AC 50Hz/60Hz），可覆蓋SPD最大工頻續流。

低殘壓配合：在斷開SPD時不會產生額外過電壓，保障下游設備。

快速動作時間：典型動作時間 <100μs，確保SPD失效不危及系統。

安全性提升對比

僅安裝SPD SPD短路時可能引發電弧或火災：中等

SPD+普通MCB斷路器，斷路器動作時間較慢，可能無法及時切除工頻續流：較高

SPD+SCB后備保護器 快速分斷、能量協調，SPD與電網全周期安全隔離：極高

結論：SPD搭配專用SCB后備保護器的低壓配電系統更安全、更可靠。

三、快捷低壓配電系統SCB后備保護器的選型原則

根據SPD額定放電電流（In）與最大放電電流（Imax）

SCB應滿足SPD在 Imax 沖擊后仍可安全分斷。

例如：SPD Imax=40kA（8/20μs），SCB分斷能力應≥50kA。

根據工頻續流能力（If）

SPD在失效時可能出現工頻電流續流，SCB必須能在 半周內分斷If。

標準要求 SCB分斷能力 If ≥ 3kA。

額定電壓（Un）與額定工作電壓（Uc）匹配

SCB的Un應不低于SPD的Uc。

例如：SPD Uc=385V（適用于AC 230/400V系統），SCB應選用 AC 400V 級別產品。

動作配合時間（ts）

SCB必須在 SPD 熱脫扣前完成切除，典型值：ts ≤100μs。

極數選擇

單相系統：1P+N/2P SCB

三相四線系統：3P+N SCB

三相三線系統：3P SCB

推薦選型表（參考值）

單相220V：Imax 20kA，275V，250V~275V，≥25kA，1P+N

三相380V：Imax 40kA，385V，400V，≥50kA，3P+N

工業大電流系統：Iimp 12.5kA (10/350μs)，385V，400V，≥60kA 3P+N

四、SCB后備保護器的接線方法

接線位置

SCB串聯安裝于SPD前端，連接在電源母線與SPD之間。

位置順序：電源進線 → SCB → SPD → 負載。

接線導體要求

接地線：≥16mm2 銅線

相線與中性線：≥6mm2 銅線（根據系統電流等級可提高至10~16mm2）

連接線盡量短直，長度 ≤0.5m，減少引線電感。

接線示意

三相四線制配電箱接線圖：

   L1 ──┐

        │

       [SCB]──[SPD]───→ 負載

   L2 ──┤

        │

       [SCB]──[SPD]───→ 負載

   L3 ──┤

        │

       [SCB]──[SPD]───→ 負載

   N  ──┘

        │

       [SCB]──[SPD]───→ 負載

   PE ────────────────→ SPD接地端子

保護配合原則

每個SPD均應配套一個SCB，避免共用。

若配電箱內有多級SPD（I級+II級），每一級SPD均需單獨SCB保護。

末端小負載可選用微型SCB與SPD組合式模塊。

五、低壓配電系統部署方案

建筑物主配電柜（一級防護）

SPD：I級試驗型，Iimp ≥ 12.5kA（10/350μs）

SCB：分斷能力 ≥60kA，極數3P+N

接地電阻要求：≤1Ω

樓層配電箱（二級防護）

SPD：II級，Imax ≥ 40kA（8/20μs），Uc=385V

SCB：分斷能力 ≥50kA，極數3P+N

接線：SCB至SPD距離 <0.5m

終端設備配電箱（三級防護）

SPD：III級，In ≥ 5kA，Uc=275V

SCB：微型SCB，分斷能力 ≥10kA

應用于機房、精密儀器等敏感負載

六、SCB后備保護器工程應用案例

以某數據中心低壓配電系統為例：

主配電室配置 I級SPD（Iimp=25kA/極，Uc=385V）+SCB（分斷能力=60kA，3P+N）。

樓層配電間配置 II級SPD（Imax=40kA，Uc=385V）+SCB（分斷能力=50kA，3P+N）。

機房終端機柜配置 III級SPD（In=5kA，Uc=275V）+SCB（分斷能力=10kA，1P+N）。

部署完成后，SPD在一次雷擊實驗中承受了Iimp=20kA沖擊，SCB保持正常；在SPD熱擊穿模擬實驗中，SCB在80μs內切斷電路，避免了火災風險。

SPD單獨使用存在安全隱患，而SPD+SCB的組合能實現快速分斷與能量協調，顯著提升低壓配電系統的安全性。

SCB選型需與SPD參數匹配，重點關注分斷能力、額定電壓、工頻續流能力和動作時間。

正確接線和部署至關重要，SCB應靠近SPD，導線短直，獨立配合，避免共用。

分級保護體系（主配電→樓層配電→終端設備）需逐級配置SPD與SCB，確保全方位雷電與過電壓防護。

因此，在現代建筑、工業、電力、通信及數據中心等場景中，低壓浪涌保護器搭配SCB后備保護器已成為標準化的防雷設計方案。