1、IEC61643-11-2011 低压电涌保护器 第11部分 低压配电系统的电涌保护器-要求和试验方法 1 范围 2 参考标准 3 条款定义和缩写 3.1.7 短路型SPD SPD 通过级试验，当 SPD 的电涌电流超过其标称放电电流时，SPD 内部转变为短路连接。 3.1.23 开路电压Uoc 3.1.24 短路电流Icw 3.1.27 额定短路电流值ISccR SPD电源最大的预期短路电流，指定的脱离器，额定值。 3.1.38 供电电源的预期短路电流 Ip 3.1.39 额定断开续流值Ifi SPD不需要脱离器就能断开的语气短路电流值。 3.1.43 多极SPD 多于一种保护模式的 SPD
2、，或者电气上相互连接的作为一个单元供货的SPD组件。 3.1.44 总放电电流 ITotal 在总放电电流试验中，流过多极SPD的PE或PEN导线的电流。 3.1.45 参考电压UREF 试验用的交流电压的有效值，它取决于SPD的保护模式，额定电压，系统配置和系统调节电压。 3.1.46 短路型SPD的转变的电涌电流额定值 超过标称放电电流并致使短路型SPD过度为短路状态的的8/20冲击电流 3.1.47 最大限制电压Umax 3.1.48 最大放电电流Imax 4使用条件 频率：47Hz和63Hz之间 电压：最大持续工作电压Uc以下 海拔：-500米至2000米 温度：正常温度-5C- +4
3、0C 极限温度-40C -+70C 湿度：正常湿度5%-95% 极限湿度5%-100% 5分类 5.1 端口数 5.1.1 一端口 5.1.2 二端口 5.2 SPD 的设计类型 5.2.1 电压开关型 5.2.2 电压限制型 5.2.3 复合型 5.3 SPD 的I、II和 III 级试验 I、 II和III级试验要求的试验项目见表1。 表 1 I、II和 III 级试验 试验 试验项目 试验程序（见分条款） I 级 Iimp 8.1.1、8.1.2、8.1.3 II 级 Imax 8.1.2、8.1.3 III 级 Uoc 8.1.4、8.1.4.1 5.4 使用地点 5.4.1 户内 5
4、.4.2 户外 5.5易触及性 5.5.1 易触及的 5.5.2 不易触及的 5.6 安装方式 5.6.1 固定的 5.6.2 移动的 5.7 SPD 的脱离器 5.7.1 脱离器的位置 5.7.1.1 内部的 5.7.1.2 外部的 5.7.1.3 二者都有（一部分内部和一部分外部） 5.7.2 保护功能 5.7.2.1 热保护 5.7.2.2 泄漏电流保护 5.7.2.3 过电流保护 5.8 按 IEC60529 的IP 代码的外壳防护等级 5.9 温度范围 5.9.1 正常的温度范围 5.9.2 扩展的温度范围 5.10 电源系统 5.10.1 交流，频率在 47Hz63Hz 之间 5.
5、10.2 交流，超出频率47Hz63Hz 5.11 多极SPD 5.12 SPD故障模式 5.12.1开路故障（一般类型SPD） 5.12.2 短路故障（短路型SPD） 6 SPD的额定值 7 技术要求 8 型式试验 8.1 试验的一般要求 如果要求使用薄纸 固定式 SPD：薄纸应固定在 SPD 所有方向上，安装面除外，距离为 100mm20mm； 便携式SPD：薄纸应松散包围在SPD的所有边上，包括底面。 如果使用金属网：应该以最小距离（在7.1.1b13中制定）邻近SPD所有边。 细节：包括金属网的距离应在试验报告中指出，金属网的特点如下： 结构：金属丝编织网；多空或展开的金属；空面积/总
6、面积比值为0.45-0.46 孔直径不超过30mm;裸露或电镀 电阻：金属网最远点与连接点的最大电阻，应足够低，不应限制金属网电路的短路电流。金属网应和SPD末端通过6A保险丝连接（图1），在短路试验后连接应改在SPD另外一端。 表3 IEC61643-11-2011型式试验要求 试验系列 试验型式 条款 外部链接的断路器a 薄纸 金属网 级试验 级试验 级试验 标志与标识 7.1.1/7.1.2/8.2 A A A 底座 7.3.1 A A A 接线端子和连接 7.3.2/7.3.3/8.4.2 A A A 防直接接触试验 7.2.1/8.3.1 A A A 环境、IP等级 7.4.1/8.
7、5.1 A A A 残流 7.2.2/8.3.2 A A A 动作负载试验 7.2.4/8.3.4a 、级动作负载 试验 8.3.4.2/8.3.4.3 8.3.4.5 A A A A 级负载补充试验 8.3.4.4 A A 热稳定 7.2.5.2/8.3.5.2 A A A A 电气间隙和爬电距离 7.3.4/8.4.3 A A A 球压试验 7.4.2/8.5.3 A A A 耐非正常热和耐燃 7.4.3/8.5.4 A A A 1 耐漏电起痕 7.4.4/8.5.5 A A A 电压保护水平 7.2.3/8.3.3 残压 8.3.3.1 A A 放电电压 8.3.3.2 A A 2 复合
8、波测量限制电压 8.3.3.3 A 2a 见下面-如果适用 2b 见下面-如果适用 绝缘电阻 7.2.6/8.3.6 A A A 3 介电强度 7.2.7/8.3.7 A A A 3a 见下面-如果适用 机械强度 7.3.5/8.4.4 A A A 耐热试验 7.2.5/8.3.5.1b A A A 3bc 见下面-如果适用 3c 见下面-如果适用 耐热 7.4.2/8.5.2 A A A TOV试验 7.2.8/8.3.8 低压系统TOV试验 7.2.8.1/8.3.8.1b A A A A A 4c1 高中压系统TOV试验 7.2.8.2/8.3.8.2b A A A A A 5c1 短路
9、能力试验 7.2.5.3/8.3.5.3 A A A A A 表3 IEC61643-11-2011型式试验要求（续） 特殊设计的SPD的补充试验 试验系列 试验型式 条款 外部链接的断路器a 薄纸 金属网 级试验 级试验 级试验 两端口和输入/输出端子分开的一端口的SPD的试验 额定负载电流 7.5.1.1/8.6.1.1 A A A A 3cc 过载性能 7.5.1.2/8.6.1.2 A A A 2b 负载侧短路电流试验 7.5.1.3/8.6.1.3 A A A A 如果制造商声明的补充试验 3b 确定电压降 7.6.2.1/8.7.2 A A A 2a 负载侧电涌耐受能力 7.6.2
10、.2/8.8.3 A A A A 6 多级SPD的总放电电流 7.6.1.1/8.7.1 A A 户外型SPD的补充试验 7 户外型SPD试验 7.5.2/8.6.2 O A A 具有单独隔离电路的SPD的补充试验 3a 隔离电路 7.5.3/8.3.6/8.3.7 A A A 短路型SPD的补充试验 特性变化过程（预处理到短路状态） 7.5.4/8.6.4 A 电涌耐受能力试验（在短路状态） 7.5.4/8.6.4 A 8 短路电流能力（在短路状态） 7.5.4/8.6.4 A A A A=applicable 适用的 -=not applicable 不适用 O=optional 非必须的
11、 a 除了在短路电流能力试验时的 RCD，所有的外部连接在 SPD 的型式试验期间，必须按照脱离器厂家要求进行试验。 b这些试验通过表4初步测量了泄漏电流，并且需通过标准E； c此试验需要一组以上的样品。 AVSPDd 金属网 6A保险丝工频电源d为金属网到SPD距离图1 金属网连接 表4 型式试验合格标准 A SPD 达到热稳定。在施加Uc期间，SPD是热稳定的，如果在施加Uc最后15分钟流过电阻元件的电流峰值或功耗降低或不增加，则认为SPD是热稳定的。 B 电压和电流的记录与观察应显示未发生击穿或闪络。 C 在测试过程中没有可见的损伤，试验后，对出现的不损害直接接触安全的小裂缝等可不做考虑
12、，但破坏了SPD的IP等级除外。试验后SPD无燃烧的迹象。 D 限制电压的测量值，应不大于电压保护水品。限制电压的测量应确定，使用的方法见8.3.3，但是，仅在级或级试验的8/20冲击电流的峰值下进行8.3.3.1试验，或在级试验的Uoc下进行8.3.3.3试验。 E 试验后，不应有过多的漏电流流过。 SPD应按照制造厂的安装程序安装，并与电压为Uuref的电源连接，测量流过每个终端的电流。测量流过试品的电流，阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1mA ,或待机功耗增加不应超过开始测量值的20%。 任何可复位脱离器应能手动关闭，如果使用，用2倍Uc或交流1000V检查耐压，二者取较大值。试
13、验期间，不发生闪络，无绝缘击穿，无论是外部或内部都无迹象表明有波坏性的放电发生。 对于N-PE保护模式的SPD，应测量仅流过PE端的电流，连接至电压为Uc的电源，测量流过试品的电流，阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1mA ,或待机功耗增加不应超过开始测量值的20%。如果有多个正常使用的连接装置，应对所有连接进行检查。 F 制造商指定的外部脱离器在试验期间不应发生动作，并且在试验后仍应正常工作。从本标准的用途来讲，“正常的工作状态”是指脱离器无可见的损坏，并仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。 G 制造商指定的内部脱离器在试验期间
14、不应发生动作，并且在试验后仍应正常工作。从本标准的用途来讲，“正常的工作状态”是指脱离器无可见的损坏，并仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。 H 必须有一个或多个内部或外部的脱离器断开SPD，并检查脱离器正常的位置。 I 试验采用标准试指施加5N的力不应触及带电部件，除了SPD按照正常安装使用后试验前就能触及的带电部件外。 J 如果试验过程中脱离器动作，SPD应有明显的断开迹象。如果内部脱离器动作，测试样品应继续施加正常的额定频率电压Uc一分钟。 电流通过并联或其他方式连接的保护元件（例如指示器电路），只要他们不导致电流通过有关保护组件
15、，则可忽略，另外，流过PE末端的电流包括并联或其他电路（例如指示器电路）如果有，则不应超过1mA。如果有多个正常使用的连接装置，应对所有连接进行检查。 K 如果有的话，电源的短路电流应在5s内由一个或多个内部或外部脱离器断开。 L 不应引起着火。 M 不得有爆炸危险，并危及到人员或设施。 N 试验期间，金属网不得发生闪络，连接金属网的6A的保险丝不应动作。 O 完成测试后，样品在连接电源Uc2小时内应恢复室温，测试的漏电流不应超过试验前测试的10%。 表5 各试验所需通过的合格标准 合格 标准 条款 A B C D E F G H I J K L M N O 8.3.3.4 A A A A 8
16、.3.4.6 A A A A A A A A 8.3.5.1 A A 8.3.5.2 A A A A A A 8.3.5.3a A A A A A A 8.3.5.3b A C A C C A A 8.3.5.3.1 A A A A A A A 8.3.5.3.2 A C A C A A 8.3.8.1a A A A A A A A 8.3.8.1b A A A A A A A A A A 8.3.8.2a A A A A A A A 8.3.8.2b A A A A A A A A A A 8.5.2 A A 8.6.1.1 A A A 8.6.1.2a A A A A A 8.6.1.2b
17、 A A A A 8.6.1.3a A A A A A A A A 8.6.1.3b A A A A A A A A A 8.6.4.2 A A A 8.6.4.3 A A A A A A A 8.7.1 A A A A A A A 8.7.3 A A A A A A A A=适用 C=有条件的适用 8.3.3 测量限制电压 8.3.3.1 用8/20冲击电流测量残压 a）级试验：施加峰值为0.1；0.2；0.5；1.0倍的Iimp8/20冲击电流； 级试验：施加峰值为0.1；0.2；0.5；1.0倍的In8/20冲击电流； 如果SPD只包含电压限制元件，级试验仅在Iimp下试验；级试验仅在I
18、n下试验。 当制造商指定了试验最大8/20冲击电流Imax时，应用此峰值进行试验，并记录试验残压值。 b) 对SPD施加一个正极性和一个负极性序列。 c) 每次冲击的间隔时间应足以使试品冷却到环境温度。 d) 每次冲击应记录电流和电压示波图。把冲击电流和电压的峰值（绝对值）绘成放电电流与残压的关系曲线图，应画出最吻合数据点的曲线。曲线上应有足够的点，以确保直至In 或Iimp 的曲线没有明显的偏差。 e) 决定限制电压的残压由下列电流范围内相应曲线的最高电压值来确定： I 级：直到Iimp II 级：直到In 。 f）Umax值由试验冲击In、Iimp或Imax峰值电流时的测量的残压确定，它取
19、决于试验类别。 8.3.3.2 测量波前放电电压的试验步骤 使用1.2/50冲击电压，发生器开路输出电压设定为 6kV。 a) 对 SPD 施加 10 次冲击，正负极性各5 次。 b) 每次冲击的间隔时间应足以使试品冷却到环境温度。 c) 如果对波前施加的任何 10 次冲击中没有观察到放电，然后把发生器的开路输出电压设定为10kV重复上述a)和b)的试验。 必须在试验报告中指出。 d) 用示波器记录 SPD 上的电压。 e) 测得的限制电压和Umax是整个试验程序中的最大放电电压。 8.3.3.3 用符合波测量限制 a) 每次冲击的间隔时间应足以使试品冷却到环境温度。 b) 设定复合波发生器的
20、电压，使输出的开路电压为制造厂对SPD规定U oc 的 0.1；0.2；0.5和1.0倍。 如果SPD仅包括电压限制元件，仅需要在U oc 下进行本试验。 c) 用上述这些发生器的整定值，每种幅值对SPD施加4次冲击，正负极性各2次。 d) 每次冲击时，应用示波器记录从发生器流入SPD的电流和在SPD输出端口的电压。 e) 测量限制电压和Umax是在整个试验程序中记录的最大峰值电压。 8.3.3.4 测量限制电压试验的合格标准 试验必须通过表4中的B、C、I和M项。 8.3.4 动作负载试验 8.3.4.1一般要求 本试验是通过对SPD施加规定次数和规定波形的冲击来模拟其工作条件，试验时用符合
21、8.3.3要求的交流电源对SPD施加最大持续工作电压Uc。 测试应按照图7中给出的电路图进行连接。 应用7.5的试验确定限制电压。 为避免试品的过载，8.3.3.1的级试验仅在Iimp下进行，级试验仅在In下进行。8.3.3.3的级试验仅在Uoc下进行。 施加一个正极性和一个负极性的序列。 DDUT(SPD)Uc图7 动作负载试验连接图 说明： Uc 最大持续运行电压 D SPD脱离器，由制造商制指定 DUT 被试验装置 （SPD） Surge 8.3.4.3级和级动作负载试验的8/20冲击电流 8.3.4.4补充的动作负载试验的冲击试验电流Iimp 8.3.4.5级动作负载试验的符合波 8.
22、3.4.2 动作负载试验的工频电源特性 8.3.4.2.1 续流小于 500A 的SPD 样品应连接到工频电源。电源的阻抗应这样，在续流流过时，从 SPD 的接线端子处测量的工频电压 峰值的下降不能超过Uc 峰值的10%。 8.3.4.2.2 续流大于 500A 的SPD 样品应与工频电压为U c 的电路连接，试验电路的预期短路电流应等于 制造厂按表11规定的额定断开续流值Ifi 或500A 二者取较大值。对于仅连接在TT或TN系统中线和保护地线之间的SPD，预期短路电流至少为100A。 8.3.4.3 I 级和II 级的动作负载试验 对本试验，施加 15 次 8/20 正极性的冲击电流，分成
23、 3 组，每组 5 次冲击。样品与7.6.3 的电源连接。每次冲击应与电源频率同步。从 0角开始，同步角应以 30 5的间隔逐级增加。试验如图8所示。 电涌电流图 8 I级和II级动作负载时序图 SPD 施加电压 Uc，每组冲击时，电源的预期短路电流应按照 8.3.4.2 的规定，在每组冲击试验和续流中断以后，SPD 应继续通电一分钟来检查重燃。在最后一组冲击试验后和一分钟之内，SPD 无论是应用或者不应用少于 30s 内，施加Uc最后15min，检查SPD的稳定性，电源的标称电流容量至少为5A。 当SPD 按I 级试验时，施加的冲击电流值等于Iimp。 当SPD按II级试验时，施加的冲击电流
24、值等于In 。 两次冲击之间的间隔时间为50s60s，两组之间的间隔时间为25min30min。 两组冲击之间，试品无需施加电压。 每次冲击应记录电流波形，电流波形不应显示试品有击穿或闪络的迹象。 8.3.4.4 级动作负载试验的补充试验 SPD 施加电压 Uc，在冲击试验期间电源的预期短路电流为 5A，在冲击试验和续流中断以后，SPD应继续通电一分钟来检查重燃。在少于30s内SPD无论是保持或重新应用，施加 Uc 最后 15min，检查 SPD 的稳定性。电源的短路能力仍然为5A。对通电的试品，应按下列公式在相应于工频电压的正峰值时，施加正极性的冲击电流： a) 用0.1Iimp 电流冲击一
25、次；检查热稳定性；冷却至环境温度。 b) 用0.25 Iimp电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。 c) 用0.5 Iimp电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。 d) 用0.75 Iimp电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。 e) 用1 Iimp电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。 时序图如图9。 1.0Iimp0.75Iimp0.5Iimp0.25Iimp0.1Iimp图9 级动作负载试验的补充试验时序图 8.3.4.5级的动作负载试验 SPD施加三组Uoc： 在正峰值（5）处进行五次冲击； 在负峰值（5）处进行五次冲击； 在正峰值（5）处进行五次冲击； 时序
26、图如图十。 图10 级的动作负载试验时序图 8.3.4.6 动作负载试验合格标准和I级动作负载试验补充试验的合格标准 试验必须通过表4中的A、B、C、D、E、F、G和M项。 8.3.5 SPD的脱离器和过载安全性能试验 8.3.5.1 耐热试验 8.3.5.2 热稳定 8.3.5.3短路电流性能试验 本试验不适用于下列 SPD： 分类为户外使用，并且安装在伸臂距离以外的 SPD，或 在 TN- 和/或 TT-系统中仅用于连接 N-PE 的SPD。 试验要求 试验样品应按制造厂出版的说明书安装，并且连接 8.4.2 的最大截面积的导线，在盒内的电缆保留的最大长度为每根 0.5 m。 样品准备 具
27、有并联连接的非线性元件并包含一个或多个 3.1.4 和 3.1.5 所述的非线性元件的 SPD，对每个电流路径应按下述的方式分别准备三个一组的样品。 电流路径包括电压开关元件并结合脱离器功能，在正常操作条件下，有一个冲击耐受电压值，大于6kV或者能耐受2500V/50Hz 1min。试验前不做任何处理，或者仅按照下面描述方式准备，在 3.1.4 和3.1.5 中所述的的电压限制元件和电压开关元件应采用适当的铜块 (模拟替代物)来代替，以确保内部连接，连接的截面和周围的材料(例如，树脂)以及包装不变。 应由制造厂提供按上述要求准备的样品。 试验程序 本试验应对二个不同的试验配置进行试验，对每个配
28、置 a)和 b)采用一组单独准备的样品。 a) 声明的短路耐受能力试验 样品连接至具有符合标称短路耐受能力的预期短路电流及符合表11的功率因数、电压为Uc的工频电源。 在电压过零后的45电角度和90电角度处接通短路进行二次试验。如果可更换的或可重新设定的内部或外部的脱离器动作，每次应更换或重新设定相应的脱离器。如果脱离器不能更换或重新设定，则试验停止。 合格标准 通过表4中的C、H、I、J、K、M和N项。 b) 低短路电流试验 应施加具有最大过电流保护（如果制造厂声明）额定电流五倍的预期短路电流及符合表11功率因数的工频电源电压Uc5s0.5s。如果制造厂没有要求外部过电流保护，采用 300A
29、 的预期短路电流。在电压过零后 45电角度处接通短路进行一次试验。 合格标准 通过表4中C、I、M和N项。如果试验期间脱离器断开，必须同时满足表4中的H、J和K项。 8.3.5.3.1 Ifi低于声明的短路电流能力的SPD的补充试验 重复8.3.5.3a）的试验，但不按照8.3.5.3准备的样品。 用一个正向的浪涌电流（8/20或其它波形）在正半波的电压过零后的355电角度处触发SPD的电压开关元件。浪涌电流应足够高以产生续流，但任何情况下均不应超过 In。为确保在触发浪涌下外部脱离器不动作，所有的外部脱离器应如图11所示与工频电源串联放置。 Uc图11 Ifi低于声明的短路电流能力的SPD的
30、补充试验实验电路 说明： Z1 调节预期电流的阻抗（按表 11） D1 外部 SPD 脱离器 SCG 带耦合装置的浪涌电流发生器 合格标准 通过表4中的C、H、I、J、K、M和N项。 8.3.5.3.2 SPD模拟故障模式补充试验 样品准备 对此试验任何电子指示器电路可以断开。 试验样品应按制造厂出版的说明书安装，并且连接 8.4.2 的最大截面积的导线，在盒内的电缆保留的最大长度为每根 0.5 m。如果制造商推荐外部脱离器，那么试验时应使用。 试验程序 试验样品连接的工频电源电压按照以下调节： -如果SPD的Uc低于440V，则电压取1200Vrms %50 -如果SPD的Uc高于440V，
31、则电压取3倍Uc %50 。 调节电压的持续时间为 505 %S,工频电源的预期电流的应调节在到 1A 至20Arms %50 之间，由制造商通过 7.1.1d5 指定。调节的电压值应等于 Uref %05 ，短路电流能力如下，提供电流5min %50 或者内部或外部脱离器切断电流后5s. 在调节电压和Uref之间转换时，电压不应中断。应测量流过SPD的电流，测量电路和时序图见图12和图13,。 电源的功率因数由表8指定。 U DUTZ2Sw2Sw1Z1UREF说明：U 调节电压 Z1 调节预处理发生器预期短路电流的阻抗 Z2 调节Uref电源预期短路电流的阻抗 DUT 试验装置（SPD+脱离
32、器，如果适用） 图12 SPD模拟故障模式补充试验的试验电路 CCOOSw1Sw2t4t3t2t10说明：o=open c=closed t1=0 5s+5%t3t25s-0% t4=5s %50 或者切断电流后0.5s 图13 模拟故障模式补充试验的时序图 试验应使用一套新的三个预处理的样品，在一个短路电流为 100A、500A 和1000A，除非这些值超过SPD的预期短路电流。 试验预期短路电流应等于制造商声明的短路电流，调节电压测试完成到施加Uref电压之间的时间应尽可能短，应不超过100ms. 如果第一组所有的测试波形图（100A 设置电流）显示，SPD 在调节电压 5s 内断开，那么不应继续试验。 合格标准 通过表4中的C、I、M和N项。 8.3.8 暂态过电压试验 8.3.8.1 在低压系统故障引起的TOV下试验 合格标准 a)TOV故障模式 通过表4中的C、H、I、J、K、L和M项。 b)TOV耐受模式 通过表4中的A、B、C、D、E、F、G、I、L和M 项。 8.3.8.2 在高（中）压系统故障引起的TOV下试验 合格标准 a)TOV故障模式 通过表4中的C、H、I、J、K、L和M项。 b)TOV耐受模式 通过表4中的A、B、C、D、E、G、I、K、L和M 项。
