对于SPD后备保护器性能要求有三点。第一,分断 SPD 安装线路的预期短路电流;第二,耐受通过 SPD 的电涌电流不断开 ,第三,分断 SPD 内置热保护所不能断开的工频电流,引自GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》。
在电涌保护器的测试标准GB18802.11-2020中的8.4.3.2条款和8.4.4.4条款中,都有8/20波形冲击电流试验。在这些试验中,电涌保护器及其后备保护器需要耐受大小为Imax的8/20波形冲击电流的冲击。在试验过程中,要求后备保护器不能脱扣动作。为了寻求SPD和后备保护器的配合关系,需要寻找后备保护器的最大冲击电流耐受水平。
用I²t进行波形计算并且与后备保护器生产厂提供的I²t(1ms)比较,是推测熔断器单次电涌耐受能力的一种可能方法。通过冲击的峰值就能够估算出I²t,可见以下公式:
---对于10/350波:I²t=256.3×I²crest
---对于8/20波:I²t=14.01×I²crest
这里Icrest的单位为kA,I²t的单位为A²·s。
在GB18802.11-2020描述的试验方法中,后备保护器不仅要耐受单次冲击,还要耐受一个完整的序列(预处理试验和动作负载试验)。这些冲击能够降低后备保护器的性能,从而降低了它们相对于单次冲击下的耐受能力。为了能够通过上述试验,试验显示中要在单次冲击耐受值的基础上乘以0.5-0.9的降低系数。
虽然在GB18802.11-2020标准中给出了明确的后备保护器的选择依据,但在实际工况中,仍会出现SPD失效,后备保护器未动作,甚至SPD着火的情况发生。具体原因出在SPD与后备保护器的配合出现盲区所致。由于熔断器的熔断系数通常为1.5-2.0,这意味着电流越大,熔断速度越快,但在小电流下,熔断器是无法动作的。而经过我们的试验,在SPD内部器件失效情况下,5A的电流就可导致SPD着火。
基于以上问题,由能源局出版了SPD专用后备保护器的标准——NB/T42150,使后备保护器在选择上大大便捷,安徽金力自主开发一种带专用过电流保护功能的后备一体式电涌保护器,不但具有高雷电流泄放能力,并且能弥补传统后备保护装置的保护盲区。