SPD与线路保护装置的配合方式优化方案

（1）SPD与熔断器的配合关系

对于低压配电网来说，当SPD因为过热失效时相当于短路，因此在低压成套开关设备中一般使用过电流保护电器来切除失效的SPD。最常使用的过电流保护装置是熔断器，如图1-72所示。

图1-72 对失效的SPD用熔断器实施保护

图1-72a所示为TN-S接地系统，SPD接线属于全模保护模式。对于TN系统来说，无论SPD是共模接法还是差模接法，一旦SPD失效后都会造成系统中的短路故障，所以TN系统中可以用熔断器来切除失效的SPD。

由此可以得出结论：在TN系统中SPD与过电流保护装置之间可以实现协调的保护配合关系。

图1-72b所示为TT接地系统，SPD接线属于全模和“3+1”保护模式。图1-72b左侧是SPD的全模接线方式，我们看到，一旦SPD失效，系统中出现的是单相接地故障电流。由于TT系统中的单相接地故障电流很小，无法让熔断器的熔芯熔断。

为此，在TT系统中SPD接线应当采用图1-72b右侧的“3+1”模式。当TT系统“3+1”模式的某SPD失效后，我们看到失效的SPD产生的短路电流从N线返回电源。这样处理后，熔断器就能有效地切除失效的SPD。

由此也可以得出结论：在TT系统的SPD“3+1”接线模式下，SPD与过电流保护装置之间可以实现协调的保护配合关系。

需要注意的是

1）TT系统下的SPD“3+1”接线模式中，接在N线与PE线之间的SPD要求很高，此SPD必须满足同时流过三相涌流。所以，“3+1”模式中接在相线和N线间的SPD要采用限压型，而接在N线和PE线间的SPD要采用电压开关型。

2）当TT系统下的SPD“3+1”接线模式流过共模过电压时，SPD的放电电压和残压都比较高。

在图1-71的图3中我们看到所有SPD支路中都配了熔断器。如果我们将这些熔断器拆除，利用电源侧的熔断器来实施保护，则因为主回路中的熔断器其截断电流比较大，不能对失效的SPD执行切除操作。由此可见，SPD支路中最好单独配备熔断器。

（2）SPD与RCD之间的配合关系

我们来看图1-73。

图1-73 SPD与RCD的关系

在图1-73中，我们看到低压成套开关设备中有两处SPD，分别是位于低压进线断路器与变压器之间的SPD1，以及位于馈出回路出口处的SPD2。

我们先来看SPD1：SPD1的下方是低压进线断路器，我们看到低压进线断路器的保护为四段，其中单相接地故障保护G等效为RCD。于是，SPD1相对于RCD位于电能输送的上游，属于RCD之前的电涌保护装置。(www.xing528.com)

再看SPD2，它位于馈电回路RCD的下方即电能输送方向的下游，所以SPD2属于RCD之后的电涌保护装置。

SPD与RCD的配合关系有如下几个问题：其一是SPD的保护模式，其二是SPD与RCD的安装前后位置关系，其三是低压配电网的接地形式。

1）SPD位于RCD的上游电源侧。

①TN接地系统中SPD与RCD的关系：如果低压配电系统的接地形式是TN，见图1_-73，则位于低压进线断路器的G保护（类似于RCD）上游处的SPD可采用共模接法。对于低压进线的G保护来说，位于电源侧的SPD可以对电涌电压进行削幅，还能避免SPD保护动作时产生的电涌电流通过G保护测量系统。

同样的道理，对于馈电回路上的RCD来说，如果SPD接在RCD之前，则SPD会对母线上的电涌电压进行削幅，以此保护RCD。

②TT接地系统中SPD与RCD的关系：如果低压配电系统的接地形式是TT，则SPD要采用“3+1”接法。其中N和PE间的SPD为电压开关型。

设想10kV侧电源采用小电流接地系统，并且与低压侧共地。于是当变压器中压侧发生碰壳事故时，接地体上将会产生较高的电压，也即接地极上的电压U_d=I_dR_N≤1200V。此电压不会对低压成套开关设备的绝缘产生破坏，但却大于SPD的最高持续工作电压U_c，将导致SPD烧毁。

图1-74中的SPD采用“3+1”接线方式。其中N和PE之间的SPD采用电压开关型，其用途就是防止共地中压侧小电流接地系统输送的接地故障高电压使得相线SPD被击穿。当电压更高的雷电涌流到来时，N和PE之间的SPD才被击穿放电。

从图1-74中我们看到，任何一只相线与N线间的SPD击穿后都会发生相对地的短路，所以将SPD放在断路器G保护的前端，避免由此引起断路器单相接地故障跳闸。

我们看到SPD安装在G保护的前端，与TN系统类似，可以减小电涌电流对断路器G保护测量系统的冲击，还可降低G保护承受的电涌电压。

2）SPD位于RCD的下游负载侧。

当SPD位于RCD的下游负载侧，SPD泄放电涌电流时，电涌电流会成为剩余电流，使得RCD误动作。

图1-74 TT接地系统中的G保护与SPD的关系

在这种情况下，应当采用具有防止电涌流的RCD元件。一般地，应当让防止电涌流的RCD允许通过的电涌流略小于SPD泄放的电涌电流。由于RCD测得的是载流导体瞬间电流之和，因此能确保RCD在电涌电流通过时不误动。

安装在RCD负载侧的SPD可采用共模接线形式。当任何一只SPD失效时，故障电流成为剩余电流，RCD能立即动作予以保护。

对于TT接地系统，当任何一只SPD失效时，虽然故障电流比较小不足以驱动过电流保护装置，但驱动RCD却是足够的，RCD能够立即产生动作切除失效的SPD元件。