直流與交流浪涌保護器的行業(yè)選型指南

浪涌保護器（SPD）是電力系統(tǒng)和電子設備防護瞬態(tài)過電壓的核心裝置。隨著直流供電系統(tǒng)（如光伏、儲能、軌道交通）的快速發(fā)展，直流浪涌保護器（DC-SPD）與交流浪涌保護器（AC-SPD）在技術特性及行業(yè)應用上的差異日益顯著。地凱科技從工作原理、技術參數(shù)、選型邏輯、行業(yè)應用及國家標準層面，系統(tǒng)解析兩類SPD的核心區(qū)別，并提出多場景下的選型策略。

一、直流與交流浪涌保護器的技術差異

1. 工作原理與電路結構差異

直流SPD

直流系統(tǒng)無自然過零點，導致浪涌電流難以通過傳統(tǒng)滅弧技術切斷。因此，DC-SPD需采用雙向TVS（瞬態(tài)抑制二極管）或多級間隙滅弧技術，并需具備更低的殘壓（通?！?.5 kV）。典型結構包括：

多級MOV（金屬氧化物壓敏電阻）串聯(lián)：通過分級泄流降低殘壓。

主動關斷電路：在故障時強制斷開回路，避免續(xù)流風險。

交流SPD

交流系統(tǒng)存在周期性過零點，電弧可自然熄滅。AC-SPD主要采用MOV單級泄放或氣體放電管（GDT），結構上需兼容相線（L）、中性線（N）、地線（PE）的多模式保護，并內(nèi)置熱脫扣裝置以防止MOV劣化起火。

2. 失效模式差異

直流SPD：因直流電弧難以熄滅，劣化后易引發(fā)持續(xù)短路，需嚴格配置后備保護斷路器（如專用DC MCCB）。

交流SPD：失效后通常表現(xiàn)為漏電流增加，可通過熱脫扣裝置自動脫離系統(tǒng)。

二、地凱科技浪涌保護器行業(yè)需求導向的選型策略

1. 直流SPD的核心應用場景

光伏發(fā)電系統(tǒng)

選型要點：需匹配組件開路電壓（Voc）的1.2倍以上，并考慮PID效應（電勢誘導衰減）。例如，1000V系統(tǒng)需選擇1200V DC-SPD。

典型方案：直流側采用II類SPD（8/20μs波形，40kA通流），逆變器側增設III類（1kV/μs組合波）。

儲能系統(tǒng)與電動汽車充電樁

選型要點：電池組高壓化（如800V平臺）要求SPD耐壓等級≥1000V DC，且需耐受頻繁充放電沖擊。

軌道交通與通信基站

選型要點：48V/110V直流電源系統(tǒng)需配置低電壓DC-SPD（殘壓≤200V），并滿足EN 50155（軌道交通）或YD/T 1542（通信）標準。

2. 交流SPD的主流應用領域

建筑配電系統(tǒng)

選型要點：按IEC 60364-4-44分級防護，總配電柜采用I類（10/350μs波形，≥50kA），樓層配電箱選II類（20kA）。

工業(yè)控制系統(tǒng)

選型要點：PLC、DCS等設備需III類SPD（殘壓≤1kV），并關注VDE 0675-6標準中的插入損耗指標。

數(shù)據(jù)中心

選型要點：UPS輸入側配置II類SPD（40kA），IT負載側采用箝位電壓≤600V的III類SPD。

三、選型技術規(guī)范與國家標準

1. 直流SPD標準體系

GB/T 18802.31-2021：低壓電涌保護器 第31部分：光伏系統(tǒng)用直流SPD的特殊要求。

強制要求：需通過1000次循環(huán)沖擊測試（8/20μs，0.1J/次）。

IEC 61643-31：針對直流側短路耐受能力提出Isc（短路電流）測試要求。

2. 交流SPD標準體系

GB/T 18802.1-2020：低壓電涌保護器 第1部分：性能要求和試驗方法。

核心指標：Up（電壓保護水平）、In（標稱放電電流）。

GB 50343-2012：建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范，明確SPD分級配置原則。

3. 選型驗證流程

系統(tǒng)參數(shù)確認：直流系統(tǒng)需核算最大持續(xù)工作電壓（Uc）及極性；交流系統(tǒng)需區(qū)分TN-S/TT接地制式。

風險等級評估：按雷擊密度（Ng）及設備重要性確定SPD通流容量。

拓撲匹配：直流系統(tǒng)需避免多級SPD并聯(lián)導致的電位失衡；交流系統(tǒng)需保證前級SPD泄流量大于后級。

四、地凱科技典型行業(yè)解決方案

1. 光伏電站SPD配置方案

組件側：每串組串配置II類DC-SPD（Uc≥1.2×Voc_max）。

匯流箱：內(nèi)置帶遙信觸點的DC-SPD，聯(lián)動直流斷路器。

逆變器側：交流輸出端配置II類AC-SPD（In≥40kA）。

2. 數(shù)據(jù)中心SPD部署

市電輸入端：I類SPD（10/350μs，50kA）+ II類SPD（40kA）組合。

UPS輸出端：III類SPD（Up≤1.5kV）配合濾波電路。

3. 軌道交通直流牽引系統(tǒng)

1500V接觸網(wǎng)：采用硅膠封裝DC-SPD（Uc≥1800V），耐受振動及鹽霧腐蝕。

車載設備：DC 110V電源入口配置快速響應SPD（tr≤5ns）。

地凱科技直流與交流浪涌保護器的選型本質是對系統(tǒng)特性、風險等級及失效后果的綜合權衡。工程實踐中需跳出簡單“參數(shù)對標”思維，從拓撲適配性、標準符合性及全生命周期成本維度進行決策。隨著新型電力系統(tǒng)的演進，SPD技術將向高電壓、智能化、多物理場協(xié)同防護方向持續(xù)突破。