介绍浪涌保护器及其后备过电流保护装置的时间质量，重点分析金属氧化物压敏电阻型浪涌保护器、熔断器、断路器以及专用断路器的可靠性特征量失效率和系统失效率，并进行比较。指出选择高可靠性（低失效率）SPD 是提高系统可靠性的根本措施，降额设计是提高 SPD 可靠性的主要方法之一，熔断器是后备过电流保护装置中失效率最低的器件。

      主要器件 SPD 的接入提高了被保护设备的环境可靠性，但也降低了被保护设备的固有可靠性，这是因为增加了一个器件就增加了一个故障点；辅助器件OCPD2 串联接入 SPDA 支路，SPD 正常时，OCPD2为冗余器件；只有在 SPD 短路失效时，OCPD2 断开工频短路电流，保障供电正常和安全。

      当不安装 OCPD2 时，SPD 失效，无论是短路失效还是开路失效，SPD 都会失去抑制浪涌的功能，其中 SPD 开路失效，不影响供电系统，SPD 短路失效时使工频电流短路到地，启动 OCPD1 动作中断供电。

      当安装 OCPD2 时，在 SPD 短路失效，OCPD2 也失效 （断不开工频电路） 时，同样会启动 OCPD1 动作中断供电。OCPD2 的接入又增加了一个故障点，进一步降低了被保护设备的固有可靠性。虽然 SPD、OCPD2 的失效率很低，但仍然存在发生失效的概率。

      目前，国内外规范中低压系统使用熔断器或断路器作为 SPD 的后备过电流保护装置 （OCPD2），近年来国内众多厂商推出多种 SPD 专用断路器 （SCB、iSCB 等）， IEC SC37A / B AHG9 工作组专家研究SSD （SPD specific disconnector），认为“目前的保护方案可能存在盲区”。因该课题与 IEC TC23E 家用断路器和类似设备委员会、IEC TC32 熔断器委员会任务范围交叉，怎样进行课题研究还在探讨中，目前SCB 尚无国际标准支撑。

      产品的更新换代是行业发展规律，人们通常关注产品的性能质量，往往忽略产品的时间质量，即可靠性。任何新产品的推出应给用户提供产品的性能质量、时间质量和经济指标。目前推出的 SCB 等产品只给出了性能参数，没有任何一家提供可靠性指标。

       本文仅对熔断器、断路器和 SCB 的可靠性进行简单分析，供工程人员参考。

      SPD、过电流保护装置与被保护设备的连接关系如图 1 所示。

      图 1 中有两个过电流保护装置，OCPD1 是被保护设备供电回路的过电流保护装置，实现短路过载保护；OCPD2 是浪涌保护器支路 （SPDA） 的后备过电流保护装置，用于当 SPD 短路时分断支路短路电流。SPD 与 OCPD2 的工作状态可以分成以下几种情况。

1. 1 SPD 可靠

       无浪涌时，SPD + OCPD2 支路呈高阻状态，供电回路正常供电；浪涌到达时，SPD 呈低阻状态，SPD + OCPD2 支路导通，限制了浪涌过电压，分流泄放浪涌电流。在这个过程中 OCPD2 只是浪涌电流的通道，在浪涌保护状态下 OCPD2 应承受通过 SPD的预期浪涌的冲击。SPD + OCPD2 支路保护了设备免受浪涌冲击，浪涌过后 SPD 恢复为高阻状态。

       浪涌到达时，若 OCPD2 不能承受预期浪涌冲击发生开路失效，则 SPD + OCPD2 支路呈开路状态失去浪涌保护功能，但供电回路仍能正常供电。

1. 2 SPD 短路失效，OCPD2 断开

        OCPD2 应分断预期工频短路电流 ，使SPD+ OCPD2 支路呈开路状态，保障正常供电，但分断后系统失去对后续的浪涌防护功能。

1. 3 SPD 短路失效，OCPD2 也失效 （未断开）

      SPD + OCPD2 支路将电源短路，迫使 OCPD1 切断供电线路。这既失去浪涌保护功能，又无法正常供电。

       需要特别说明的是：① 金属氧化物压敏电阻（MOV）型、气体放电管 （GDT） 型 SPD 的主要失效模式为短路失效模式；② OCPD2 断开虽然能保证正常供电，但下一次浪涌到来时，SPD+OCPD2 支路不再对被保护设备提供浪涌保护；③ OCPD1、OCPD2 （fuse、MCB、SCB） 对工频电流通常都是单次性 （准单次性） 的工作模式，但要承受通过 SPD预期浪涌电流的多次冲击。

      按照上面工作状态的分析可知，从浪涌保护功能方面看，只要 SPD 短路失效，无论 OCPD2 是否失效，SPD 与 OCPD2 的串联支路都失效；从对供电的后备保护方面看，当 SPD 和 OCPD2 都失效，SPDA串联系统才失效。

      下文称 SPD 的失效率为 λ1，称 OCPD2 的失效率为 λ2，OCPD2 包括熔断器、断路器、专用断路器（SCB）。

2. 1 MOV 型 SPD 失效率

2. 2 熔断器的失效率

2. 3 断路器的失效率

2. 4 SPD 专用断路器 （SCB） 的失效率

2. 5 OCPD2 各元器件失效率的比较

2. 6 SPD + OCPD2 完成浪涌保护功能时的可靠性分析

2. 7 SPD + OCPD2 完成保障供电正常功能时的可靠性分析

2. 8 SPDA 支路系统失效率 λS

2. 9 小结

      SPD 是浪涌防护的主要器件，只要 SPD 可靠，系统才可靠；SPD 失效了，系统就失去主要的浪涌防护功能，OCPD2 可靠时能断开工频电流，但不能提供浪涌防护能力。所以选择高可靠性的 SPD 才是保持系统可靠性的根本方法。

      SPD 专用断路器 （SCB） 的失效率大于 SPD 的失效率，因此 SPD 专用断路器 （SCB） 先于 SPD 损坏是大概率事件。

      提高 SPD 可靠性的主要方法包括：

      a. 生产厂商改进 MOV 芯片设计，采用新材料和改进工艺，生产出低失效率的产品，提高固有的可靠性。

      b. 提供良好环境如合适的温度、湿度、气压，保持环境可靠性。

      c. 对 SPD 进行筛选、老化，缩短早期的失效期。

      d. 视情况或定期更换劣化的 SPD。

      e. 选用能够进行寿命预警的智能型SPD 及监控系统。

      f. 降额设计是提高 SPD 可靠性的主要方法。

      低压系统通常选用 MOV 型 SPD，MOV的伏安特性如图 2 所示。

      降额设计就是降低 SPD 承受的电应力 （浪涌），合理的降额可大幅度地降低SPD 的失效率。