电涌保护器（SPD）前端为何要加断路器以及选取要求

在现实生活中经常会有人问到，断路器也是过压保护，如果有雷电流通过的话也会出现跳闸等现象，这样就会造成电涌保护器不能正常运行。那么，为什么还要在配电系统中的电涌保护器前端加装断路器呢？

首先，我们要认识到，在配电系统中安装的电涌保护器是并联在电源线路当中的，在其前端应串联后备保护装置（断路器或熔断器），其主要目的有两个：一个是当电涌保护器发挥作用失效时，将电涌保护器与电路断开，防止或避免接地短路故障电流损坏设备；另一个是为了电涌保护器的维护方便。其次，电涌保护器与断路器在响应速度上也不是一个等级的，电涌保护器是纳秒级，断路器是秒级。

1、电涌保护器前端加装后备保护装置(断路器或熔断器)的作用

限压型电涌保护器无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连续变小。限压型电涌保护器通常采用压敏电阻、抑制二极管作限制型电涌保护器的组件。

压敏电阻电涌保护器生产厂家设计时在其内部均会考虑一个热脱扣装置，目的是当电涌保护器因使用时间过长老化或过载导致其内部温度升高后能将电涌保护器从主电路中脱离出来，避免发生烧坏等进一步的安全事故。

在《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010电涌保护器的接线形式中，要求在电涌保护器前端串联一个过电流保护器(可为空气开关或熔断器) 。防止电涌保护器失效短路引起的各种不良后果。

图中的F₂即为电涌保护器推荐的断路器或熔断器，其作用为当电涌保护器自身的热脱扣装置动作失效时通过F₂将电涌保护器与供电系统断开，防止线路中的工作电流持续短路对供电系统造成影响，甚至引起燃烧等火灾危险。因此也称F₂为后备保护器。同时，在后期维护时只要将后备保护器断开就可以进行一系列的电涌保护器维护操作。在没有后备器时，如需要对电涌保护器接线和更换维护等操作，则需将供电电路总开关断开，如此则造成供电系统断电。

2、电涌保护器前端加装后备保护器(断路器或熔断器)的必要性

在供电系统中，设计者往往都是根据后端设备用电量的大小来选择供电系统中开关的容量，此时也就对电涌保护器的后备保护器 (断路器或熔断器)的容量大小提出了要求。如果电涌保护器后备保护器 (断路器或熔断器)选择过大则出现：当电涌保护器因雷电流过大发生短路损坏时，此时由于前一级保护开关比电涌保护器的后备保护器的容量小而先动作，这样就导致前一级保护开关供电系统受到影响。如果电涌保护器后备保护器(断路器或熔断器)选择过小则可能出现发生雷击时经常使断路器开路(或熔断器熔断)，给维护人员造成很多麻烦。

从上面内容可知：当电涌保护器前端(外部)装保护熔断器(或断路器)时，可根据供电系统中的开关容量来选择合适标称电流的保护熔断器(或断路器)；而采用短路保护集成于电涌保护器内部时，保护熔丝的标称电流就只能取决于电涌保护器本身，不具有灵活变换选择的余地。

3、加载在电涌保护器后端被保护设备的残压

电涌保护器动作后加载在后端设备的残压主要包括电涌保护器本身的压降与电涌保护器连接线路上感应出的压降之和。为使得电涌保护器连接线路上的压降尽可能减小，《建筑物电气装置》IEC60364中规定，电涌保护器的连接线的长度总和不超过0.5m。

当电涌保护器连接时前端增加后备保护器(断路器或熔断器)时，加载在后端设备的残压还应包括后备保护器上的残压，因此最后一级的电涌保护器的残压加上外部导线和后备保护器的压降应小于被保护设备的耐压。

4、电涌保护器前端加装后备保护断路器的选型

电涌保护器和过电流保护设备(如熔断器或断路器)间的电涌配合：当电涌保护器和过电流保护设备配合时，在标称放电电流I_n（冲击电流I_imp）下，过电流保护设备不动作，然而当电流比标称放电电流I_n（冲击电流I_imp）大时，过流保护设备动作一般是正常的，对于可复位过流保护器，例如断路器，不应被这种电涌损坏。在这种情况下，由于这种过流保护器的时间响应比电涌保护器的时间相应要慢的特性，即使过流保护器动作，全部电涌将流过电涌保护器，因此电涌保护器必须有足够的能量耐受能力，由于这种现象引起的过流保护器的动作被认为不是电涌保护器的失效。

根据GB50689-2011规范中第9.2.6条规定：在电源电涌保护器的引接线上，应串接空开或保险丝。空开或保险丝的标称电流不宜大于前级供电线路空开或保险丝的1/1.6倍。当设备交流供电回路电流小于10A时，且已在回路中加空开，可不在电涌保护器前另加空开或保险丝。

同时，国家电网公司发布的《电力系统二次设备SPD防雷技术规范》Q/GDW413-2010中第6.2.3条SPD外串联空气断路器的基本要求：所有用于电源与SPD之间串联的空气断路器（空气开关）的选配原则是SPD在标称放电电流下不跳闸或损坏，且当SPD短路时能迅速跳闸。

武汉大学高电压实验室用冲击电流发生器对几种空气断路器（空气开关）进行冲击(电流波形8/20μs)试验，试验详细数据见下表：

综合上面叙述以及附表(空气断路器耐冲击电流能力)内容：建议T1类电涌保护器后备保护器容量选择为63A-125A，T2类电涌保护器的后备保护器容量选择为32A-63A，C类电涌保护器的后备保护器容量选择为20A-32A。

5、后期维护方便性

在不断开主电路空开的情况下，通过断开前级空开，可以方便地进行产品的安装和维护，但是使用“熔断组合型电涌保护器”就完全做不到，安装和更换它都必须要断开主电路。

采用短路保护集成于SPD内部时，当雷电流过大使得保护熔丝熔断或发生损坏，此时SPD内部的压敏电阻等防雷元器件并未损坏，但仍然要更换整个SPD，成本大大增加。而采用电涌保护器前端(外部)加装后备保护器 (熔丝或断路器))时，此时发生损坏的只是后备保护器，在SPD内部的压敏电阻等防雷元器件未发生损坏的情况下只需更换后备保护器或将前端空开重新合上，成本大大减少。

6、结论

1）SPD内部有保护熔丝的情况下SPD外部同样要安装后备保护熔丝(或断路器)；

2）基于电气安全原因，任何并联安装在两端电压较大的电路的电气元件，为防止故障短路，必须在该电气元件前安装短路保护器件，如保险熔丝或空气开关。