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质者见质|新增交流系统试验项目!解读IEC 61643-11:2025
2025-08-18 14:20:56 | 质者见质 | 阅读:46

SPD专题回顾

       

SPD新标准,IEC 61643-1:2025典型试验项目解析

     
       

电涌保护器 IEC 61643-01:2024 标准改版,带来哪些重要影响?

     

本期质者见质,我们将继续深入探讨电涌保护器(SPD)的新标准,介绍并解析IEC 61643-11:2025的典型试验项目。

SPD 简介

SPD

SPD (Surge Protective Device,电涌保护器) 是一种在规定条件下,用来保护电源系统和设备免受如雷电电涌和操作电涌等各种过电压和过电流损坏的一种保护装置。

     

过电压包括低频过电压和瞬态过电压,SPD是作为一种限制瞬态过电压的保护装置,可以限制的过电压类型包括缓波前过电压,快波前过电压,特快波前过电压。低频过电压包括持续过电压和暂态过电压,SPD对于这类低频过电压并不能提供相应的保护,在这类过电压下SPD应以某种方式失效或者可以耐受这类过电压,而不会产生一些不期望的结果,例如燃烧。

 IEC 61643-11:2025 标准介绍

SPD

国际电工委员会 (IEC) 于2025年6月正式发布关于低压交流电源系统电涌保护器的性能要求和试验方法。IEC 61643-11:2025与IEC 61643-01:2024一起使用于对雷电的间接和直接效应或其他瞬态过电压的电涌进行保护的电涌保护器(SPD),这些SPD将被连接到额定电压不超过1000V的交流电路和设备,本文件中考虑的首选频率为50/60Hz,其他频率不排除在外。IEC 61643-11:2025是在IEC 61643-01:2024的基础上,增加了部分适用于交流系统的试验项目,这些试验项目是基于SPD将要被连接到由具有线性电压电流特性的电源供电的交流电源电路中而设置的,如SPD要被连接到其他形式或不同频率的电源中,需要进行特别考虑。

标准试验项目介绍

SPD

1

附录G :关于具有短路保护和电涌保护功能(不可分离)的SPD的测试程序

附录G所介绍的SPD由两部分串联组成,一部分是具有电涌保护功能和短路保护功能的复合体(该复合体是一个整体,无论在测试还是样品准备过程中,其在物理形态上都不能被分离),另一部分是电涌保护元件(SPC),通常包括电压限制元件或者电压开关元件。具有复合保护功能的SPD需要进行特定的短路试验和过载试验,这两项试验都需要准备特殊的试验样品。

1) 短路试验

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需要准备3个“A型”和3个“B型”的样品,每个被试样品都要单独进行试验,可以使用交流或直流电源,具体连接哪种电源取决于在该电源下更容易使试验电流通过被试样品,电流幅值为1A-20A,由制造商声称,电源电压在开路条件下不能小于1200V,电源电压应足够高,使得通过被试样品的电流值能保持稳定。

对“A型”样品进行过载试验, 在被试样品两端施加试验电压,通过调节试验电路中的电阻值使得要求的电流值通过被试样品,直到被试样品表现为故障模式,故障模式可以是短路或者电流中断(开路),记录试验的持续时间,另外两个“A型”样品也需按照同样的试验程序进行,并记录持续时间,以三个样品中最长的持续时间做为基准,来确定“B型”样品进行过载试验所需要的时间。“A型”样品试验完成后,按照同样的试验程序对“B型”样品进行试验,区别是试验的持续时间不同,具体为“A型”样品最长持续时间+0.5s。

试验后,对于“B型”样品仍应具有短路保护功能,并按照如下方法进行验证:

  1. 当Uc≤440V时,冲击电压的幅值为2.5kV或者120%Up(选二者的较高值);

  2. 当440V<Uc≤800V,冲击电压的幅值为4.0kV或者120%Up(选二者的较高值);

  3. 当Uc>800V时,冲击电压的幅值为6.0kV或者120%Up(选二者的较高值)。

冲击电压的幅值要考虑实验室所处的海拔,进行海拔修正。在使用1.2/50波形进行冲击的过程中,不应产生放电、击穿等现象。

2) 过载试验

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由于在整个寿命周期内,SPD将会传导冲击电流有可能会对其短路保护能力产生不利影响,为了验证SPD的综合性能,需要在短路试验前对所有准备的样品进行附加的预处理试验(动作负载试验)。需要准备6个“A型”和6个“B型”的样品,对于“A型”样品,SPD中复合了电涌保护功能和短路保护功能的部分应由适当的铜块代替,内部连接、横截面、周围材料(如树脂)和包装应保持不变。对于“B型”样品,与复合保护功能串联连接的电涌保护功能的部分(SPC)应由适当的铜块代替,内部连接、横截面、周围材料(如树脂)和包装应保持不变。将准备的“A型”样品和“B型”样品串联连接后进行预处理试验(动作负载试验)。使用经过预处理的“B型”样品进行短路试验,三个样品进行声称的额定短路电流试验(ISCCR);另外三个样品进行低短路电流试验,试验电流值是Imin/Imin + 0.05 ×(ISCCR − Imin )/Imin + 0.1 ×(ISCCR − Imin ),每个样品进行一个电流值的试验。由于“B型”样品具有复合保护功能,在施加Utest进行短路试验时,不一定有短路电流流过“B型”样品,所以需要根据不同的样品分类施加冲击电流或者复合波来触发短路电流,对于T1, T2类样品应施加3 kA或幅值等于Iimp的8/20电流或In(以较低值为准)触发短路电流。对于T3类样品,应施加6 kV或Uoc(以较低值为准)的复合波来触发短路电流。如果使用上述冲击电流或复合波无法触发短路电流,则相应的冲击幅值可以增加到Iimp、In或Uoc

试验后除了要符合短路试验后的判定要求外,还要满足附加的要求,即当脱离器动作后,使用1.2/50波形对样品进行冲击:

  1. 在Uc下测量的绝缘电阻值不能超过2MΩ或者与试验前测量的绝缘电阻值相比,下降值不能超过初始值的20%。

  2. 如果不满足该绝缘电阻的要求,则要进行声称的额定短路电流(ISCCR)试验,需要满足短路电流试验后的判定要求。

2

专用过载试验

本试验不需要准备特殊的试验样品,但需要在样品的每个保护模式上进行试验,根据保护模式不同的Uc值,对该保护模式施加预处理电压,预处理电压具体的分级如下:

1. 当Uc≤180V时,施加的预处理电压有以下两种情况:

  1. 对于电压开关和复合保护模式,预处理电压为600V,在此电压下电压开关元件要能够导通。

  2. 对于其他保护模式,预处理电压为1200V。

2. 当180V<Uc≤440V,施加的预处理电压为1200V。

3. 当Uc>440V,施加的预处理电压为3倍Uc

预处理电压施加5s,在此期间通过被试样品的预期短路电流为1A-20A,具体由制造商声称,在预处理电压之后施加Utest电压,时间为5min或者在预处理期间样品的内部或者外部脱离器动作,施加Utest电压的时间变更为脱离器动作后至少0.5s。施加Utest期间,被试样品通过的预期短路电流分别为100A,500A,1000A或ISCCR,并不是每个电流值都需要进行试验,需要根据实际情况进行选择。

如果第一组被试样品(100A 试验设置下)的所有测量值满足以下要求,则不需要进行下一步的试验。

  1. 在施加预处理电压的5s内显示脱离;

  2. 在预处理电压之后施加Utest过程中流过被试样品的电流不超过1mA;

  3. 在预处理电压之后施加Utest过程中流过被试样品的电流增加值不超过试验前在Utest下确定的初始值的20%。

试验后的判定要求会根据样品有没有发生脱离有不同的要求。

3

串联连接的保护模式的简化测试程序

该简化程序可以适用于3P+NPE或1P+NPE的被测样品,上述样品会存在多种保护模式,例如L-N,N-PE,L-PE,L-L,由于L-PE这种保护模式是基于L-N和N-PE两种保护模式串联组成的,按照标准的要求,L-PE,L-N,N-PE这些保护模式都需要进行单独的全部项目的试验,这样对于L-PE保护模式就有可能进行了重复试验,所以标准中对于串联连接的保护模式(例如L-PE)的试验程序进行了特别规定。

当串联连接的保护模式(例如L-PE)同时满足以下要求时,可对该模式采用简化试验程序进行试验。

  1. SPD仅安装在TN-或TT-系统;

  2. 声明了该保护模式(例如L-PE)是通过其他保护模式(例如L-N和N-PE)串联组成的;

  3. 串联连接的保护模式(例如L-PE)的Uc值不超过组成该保护模式的各个保护模式中较高的Uc值(例如L-N: Uc=275V,N-PE: Uc=255V,则L-PE: Uc≤275V);

  4. 串联连接的保护模式(例如L-PE)的冲击参数值(Iimp, In or UOC)不超过组成该保护模式的各个保护模式的冲击参数值。

持续电流 Ic

测量限制电压

电压升高率du/dt 的测量,如制造商声称

短路型SPD,如制造商声称

简化试验程序