IEC 61643-1 - 2005译文

IEC 61643-1:2005(第2版) 2005-03

《低压电涌保护器 – 第1部分：低压配电系统的电涌保护器

– 性能要求和试验方法》

目 次

前言 引言 1 总则

1.1 适用范围规范性引用文件 1.2 规范性引用文件 2 使用条件

2.1 正常使用条件 2.2 异常使用条件 3 定义 4 分类

4.1 端口数 4.2 SPD的设计类型

4.3 SPD的I、II和III级试验 4.4 使用地点 4.5 易触及性 4.6 安装方式 4.7 SPD的脱离器 4.8 过电流保护

4.9 按IEC 60529的IP代码的外壳防护等级 4.10 温度范围 5 标准的额定值

5.1 I级试验的冲击电流Iimp优选值 5.2 II级试验的标称放电电流In优选值 5.3 III级试验的开路电压Uoc优选值 5.4 电压保护水平Up优选值

5.5 交流有效值或直流的最大持续工作电压Uc的优选值 6 技术要求

6.1 一般要求

6.2 电气性能要求 6.3 机械性能要求 6.4

环境要求

6.5 安全要求

I

6.6 对二端口和输入/输出分开的一端口的SPD的附加试验要求 7 型式试验

7.1 一般试验程序 7.2 标识和标志 7.3 接线端子和连接 7.4 直接接触防护试验 7.5 确定测量限制电压 7.6 动作负载试验

7.7 SPD的脱离器和SPD过载时的安全性能

7.8 二端口和输入/输出端子分开的一端口的SPD试验 7.9 附加试验 8 常规和验收试验

8.1 常规试验 8.2 验收试验

附录A（资料性附录） 应用I级试验时对SPD的考虑 附录B（规范性附录） TOV 值

参考文献

图1- 用于单相电源去耦网络的示例 图2 – 用于三相电源去耦网络的示例 图3 – 确定电压保护水平Up的流程图 图4 – 测量限制电压的替代试验 图5 – 动作负载试验的流程图

图6 – 预处理和动作负载循环试验程序

图6 a– Ifi低于声明的短路耐受能力的SPD的试验电路

图7– 在低压系统故障引起的TOV下试验的试验电路示例和相应的时间程序图 图8– 电缆保持力的试验装置 图9– 弯曲试验装置 图10a– 试验装置 图10– 撞击试验装置 图11– 滚筒 图12a– 球压试验装置 图12b– 球压试验的载荷杆 图A.1 – 一般雷电流的分布

表1 – I、II和III级试验 表2 – 适用于SPD的型式试验要求 表3 – I级试验参数

II

表4 – III级试验波形参数的允许误差 表5 – 螺钉的螺纹直径和施加的扭矩

表6 – 螺钉型端子或无螺纹端子能连接的铜导体截面积 表7 – 拉力（螺钉型端子） 表8 – 导体尺寸

表9 – 拉力（无螺纹端子）

表10 – 确定测量限制电压需进行的试验 表11 – 预期短路电流和功率因数 表12 – 夹紧螺钉的紧固要求 表13 – 用于撞击要求的落下距离

表14 – 户外型SPD的电气间隙和爬电距离 表15 – 户内型SPD的电气间隙和爬电距离 表16 – 介电强度

表17 – 过载状况的电流系数k 表18 – 均衡浪涌电流的误差 表B.1 – TOV 试验值

III

国际电工委员会 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

低压电涌保护器 –

第1部分：低压配电系统的电涌保护器 – 性能要求和试验方法

前 言

1) IEC（国际电工委员会）是一个由各国家电工委员会（IEC国家委员会）组成的国际性标准化组织。IEC的目的是促进电气和电子领域所有涉及标准化问题的国际合作。为此目的及有利于其他方面的一些工作，技术规范、技术报告、公共使用的标准(PAS)和导则(以下称为IEC出版物)。IEC出版国际标准、IEC出版物的编制工作委托技术委员会负责，任何对所涉及的项目有兴趣的IEC国家委员会均可参加出版物的编制工作。与IEC有联系的国际性组织、政府组织和非政府性组织也可参加IEC出版物的编制工作。IEC和国际标准化组织(ISO)根据双方协议所规定的要求建立了密切的合作关系。

2) 因为每个技术委员会有所有感兴趣的国家委员会的代表，所以IEC有关技术问题的正式决议或协议尽可能地表达国际上对相关问题的一致观点。

3) IEC出版物以推荐的形式供国际上使用，并在此意义上被各国家委员会认可。IEC进行了所有合理的努力以确保IEC出版物技术内容的正确性，但IEC不能对IEC出版物的使用方法或任何最终使用者对出版物的任何误解负责。

4) 为了促进国际上的统一，IEC国家委员会应负责尽最大可能地在他们的国家和地区出版物中直接采用IEC出版物。IEC出版物与相应的国家或地区出版物之间的任何不一致处，应明确地在国家和地区出版物中指出。

5) IEC不提供任何表示其认可的标志程序，也不对任何宣布符合其某一IEC出版物的设备负责。 6) 所有使用者应确保他们有本出版物的最新版本。

7) IEC或IEC的理事、雇员、服务人员或代理，包括其技术委员会的专家和成员个人以及IEC国家委员会不应对任何因使用或依赖本IEC出版物或任何其它IEC出版物而产生的任何直接的或间接的人员伤害、财产损失或无论任何其它种类的损失，或成本(包括律师费)和费用负责。

8) 应注意本出版物所引用的规范性引用文件，引用出版物的使用对正确应用本出版物是必不可少的。 9) 应注意，本出版物的某些部分可能涉及专利权问题，IEC没有责任鉴别任何或所有这样的专利权。 IEC 61643-1国际标准由IEC技术委员会TC37：“浪涌抑制器”的37A分委员会：“低压电涌保护器”制定。

IEC 61643-1的第2版取消并替代1998年出版的第1版、修订件1（2001年）和勘误表1（2003年）。本版本合编了修订件2。由于修改的数量及页数的原因，修订件2没有单独出版。

作为修订件2请各国家委员会传阅的37A/???/FDIS文件导致了本标准的出版。 本标准的内容以IEC 61643-1及其修订件1、勘误表1和下列文件为基础：

IV

最终国际标准草案 (FDIS) 37A / ××× / FDIS 表决报告 37A / ××× / RVD 关于批准本标准表决的全部信息可从上表所列的表决报告中得到。 本出版物根据ISO/IEC 指令，第2部分起草。 页边的垂直线表示基础出版物已经被修订件2修改。

IEC TC 37, SC 37A, SC 37B已经对这些委员会编写的IEC出版物采用了新的编号方案。 在该方案中，IEC 61643系列出版物包括了SC 37A和SC 37B按下表总标题：低压电涌保护器出版的所有出版物。 出版物编号 IEC 61643 IEC 61643-11 IEC 61643-12 IEC 61643-21 IEC 61643-22 IEC 61643-301 IEC 61643-302 IEC 61643-303 IEC 61643-311 IEC 61643-312 IEC 61643-313 IEC 61643-321 IEC 61643-322 IEC 61643-323 IEC 61643-331 IEC 61643-332 IEC 61643-333 低压电涌保护器 低压电涌保护器－第11部分：低压配电系统的电涌保护器－性能要求和试验方法 低压电涌保护器－第12部分：低压配电系统的电涌保护器－选择和使用原则 低压电涌保护器－第21部分：电信和信号网络的电涌保护器－性能要求和试验方法 低压电涌保护器－第22部分：电信和信号网络的电涌保护器－选择和使用原则 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第301部分：一般试验规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第302部分：一般性能规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第303部分：一般选择和使用原则 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第311部分：气体放电管（GDT）试验规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第312部分：气体放电管（GDT）性能规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第313部分：气体放电管（GDT）的选择和应用原则 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第321部分：雪崩二极管（ABD）试验规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第322部分：雪崩二极管（ABD）性能规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第323部分：雪崩二极管（ABD）的选择和应用原则 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）试验规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第332部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）性能规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第333部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的选择和应用原则 IEC 61643-341 IEC 61643-342 IEC 61643-343 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第341部分：晶闸管浪涌抑制器（TSS）试验规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第342部分：晶闸管浪涌抑制器（TSS）性能规范 低压电涌保护器－电涌保护器元件－第343部分：晶闸管浪涌抑制器（TSS）的选择和应用原则 IEC 61643-341 标题 现有文件 － IEC 61643-1 IEC 61643-1 IEC 61643-21 37A/157/FDIS IEC 61643-311 IEC 61643-321 IEC 61643-331 委员会已决定本出版物的内容在IEC网页“http://webstore.iec.ch”上与特定出版物有关的资料中指出的维护结束日期1前保持不变。到时，出版物将：

? ? ? ?

1

重新确认； 撤消；

用修订版代替； 修订。

要求各国家委员会注意，本出版物的维护结束日期是2007年。

V

引 言

本标准阐述了电涌保护器（SPD）的性能试验。

有三种级别的试验。

I级试验用于模拟部分导入雷电流的冲击。符合I级试验方法的SPD通常推荐用于高暴露地点，例如：由雷电防护系统保护的建筑物的电缆入口。

II级或III级试验方法试验的SPD承受持续时间较短的冲击。这些SPD通常推荐用于较少暴露的地点。 所有SPD的试验应建立在基本模式上。试验包含制造厂为采用最为合适的试验方法所使用的评估技术。

VI

低压配电系统的电涌保护器（SPD） 第1部分：性能要求和试验方法

1 总则 1.1 适用范围

本标准适用于对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过电压的电涌进行保护的电器。这些电器被组装后连接到交流额定电压不超过 1 000 V（有效值）、50/60 Hz或直流电压不超过 1 500 V的电路和设备。本标准规定这些电器的性能特性、标准试验方法和额定值，这些电器至少包含一用来限制浪涌电压和泄放浪涌电流的非线性的元件。

1.2 规范性引用文件

下列引用文件对本文件的使用是不可缺少的。凡是注日期的引用文件，仅是引用的版本适用。凡是不注日期的引用文件，其最新版本的引用文件（包括任何修正件）适用。 IEC 60060-1:1989 高压试验技术－第1部分：一般定义和试验要求 IEC 60112:2003

固体绝缘材料在潮湿条件下相比漏电起痕指数和耐漏电起痕指数的测定方

法

IEC 60227（全部） 额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 IEC 60245（全部） 额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆

IEC 60364-5-53:2001 建筑物的电气装置－第5-53部分：电气设备的选择和安装－隔离、开关和

控制 IEC 60529:1989 外壳防护等级（IP代码）

IEC 60664-1:1992 低压系统内设备的绝缘配合－第1部分：原理、要求和试验

IEC 60695-2-1/1:1994 着火危险试验－第2-1/1部分：试验方法－第1节：最终产品灼热丝试验和 导则

IEC 60884-1:2002 家用和类似用途插头插座－第1部分：通用要求 IEC 60947-1:1996 低压开关设备和控制设备 总则

IEC 60947-5-1:2003 低压开关设备和控制设备－第5-1部分：控制电路电器和开关元件－机电式 控制电路电器

IEC 60999（全部） 连接器件－用于电气铜导体－螺钉型和无螺钉型夹紧件的安全要求 IEC 61180-1:1992 低压电气设备的高电压试验技术－第1部分：定义、试验和程序要求

IEC61643-12:2002 低压电涌保护器 第12部分：低压配电系统的电涌保护器－选择和使用原 则 2 使用条件 2.1 正常使用条件 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4

频率：电源的交流频率在48 Hz和 62 Hz之间。

电压：持续施加在SPD的接线端子间的电压不应超过其最大持续工作的电压。 海拔：海拔不应超过2 000 m。 使用和储存温度：

1

－ 正常范围：-5?C 至 +40?C － 极限范围：-40?C 至 +70?C

2.1.5 湿度-相对湿度：在室温下应在30%和90%之间。 2.2 异常使用条件

对置于异常使用条件下的SPD，在设计和使用中可能需要作特殊考虑，并应引起制造厂重视。 对置于日光或其他射线下的户外型SPD，可能必须附加技术要求。 3 定义

下列定义适用于本标准。 3.1

电涌保护器（SPD） surge protective device

用于限制瞬时过电压和泄放浪涌电流的电器，它至少包含一非线性的元件。 3.2

一端口的SPD one-port SPD

SPD与被保护电路并联。一端口能分开输入和输出端，在这些端子之间没有特殊的串联阻抗。 3.3

二端口的SPD two-port SPD

有二组输入和输出接线端子的SPD，在这些端子之间有特殊的串联阻抗。 3.4

电压开关型SPD voltage switching type SPD

没有电涌时具有高阻抗，有浪涌电压时能立即转变成低阻抗的SPD。电压开关型SPD常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。这类SPD有时也称作“短路型SPD”。 3.5

电压限制型SPD voltage limiting type SPD

没有电涌时具有高阻抗，但是随着浪涌电流和电压的上升，其阻抗将持续地减小的SPD。常用的非线性元件是：压敏电阻和抑制二极管。这类SPD有时也称作“箝位型SPD”。 3.6

复合型SPD combination SPD

由电压开关型元件和电压限制型元件组成的SPD。其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。 3.7

保护模式 modes of protection

SPD保护元件可以连接在相对相、相对地、相对中线、中线对地及其组合。这些连接方式称作保护模式。 3.8

标称放电电流nominal discharge current

In

流过SPD具有8/20波形的电流峰值，用于II 级试验的SPD分级以及I级、II级试验的SPD的预处理试验。

2

3.9

冲击电流impulse current

Iimp

由三个参数定义：电流峰值 Ipeak、电荷量 Q和比能量W/R。 这是用于I级试验的SPD类别。 3.10

II级试验的最大放电电流maximum discharge current for class II test

Imax

流过SPD，具有 8/20波形电流的峰值，其值按II级动作负载的程序确定。Imax大于In。 3.11

最大持续工作电压maximum continuous operating voltage

Uc

可连续地施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。 3.12

待机功耗 standby power consumption

Pc

SPD按制造厂的说明连接，施加平衡电压和平衡相角的最大持续工作电压（Uc）并且不带负载时SPD所消耗的功率。 3.13

续流follow current

If

冲击放电电流以后，由电源系统流入SPD的电流。续流与持续工作电流Ic有明显区别。 3.14

额定负载电流 rated load current

IL

能对SPD保护的输出端连接负载提供的最大持续额定交流电流有效值或直流电流。 3.15

电压保护水平voltage protection level

Up

表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优先值的列表中选择。该值应大于限制电压的最高值。 3.16

限制电压 measured limiting voltage

施加规定波形和幅值的冲击电压时，在SPD接线端子间测得的最大电压峰值。 3.17

残压residual voltage

Ures

3

放电电流流过SPD时，在其端子间的电压峰值。 3.18

暂态过电压试验值 temporary overvoltage test value

UT

施加在SPD上并持续一个规定时间的试验电压，以模拟在TOV条件下应力。 3.19

二端口SPD的负载端电涌耐受能力 load-side surge withstand capability for a two-port SPD 二端口SPD对负载侧输出接线端子产生电涌的耐受能力。 3.20

电压降（用百分数表示）(in percent)voltage drop

?U=[(U输入-U输出)/U输入]?100%

式中：

U输入是输入电压，U输出是同一时刻在连接额定阻性负载条件下测量的输出电压，该参数仅适用于二端口SPD。 3.21

插入损耗 insertion loss

在给定频率下，连接到给定电源系统的SPD的插入损耗定义为：电源线上紧靠SPD接入点之后，在被试SPD接入前后的电压比，结果用分贝表示。

注： 其要求和试验正在考虑中。

3.22

1.2/50冲击电压 1.2/50 voltage impulse

视在波前时间 为1.2?s，半峰值时间为50?s的冲击电压。其中 － 波前时间根据IEC60060-1的定义为1.67×（t90- t30），其中t90和t30指波形上升沿中峰值的90％和30％的点。

－ 半峰值时间指虚拟原点至下降沿中峰值的50％点之间的时间。虚拟原点指波形的上升沿中经过峰值的30％和90％二点画的直线与U=0直线的交点。 3.23

8/20冲击电流 8/20 current impulse

视在波前时间为8?s，半峰值时间为20?s的冲击电流。其中

－ 波前时间根据IEC60060-1的定义为1.25×（t90- t10），t90和t10指波形上升沿中峰值的90％和10％的点。

－ 半峰值时间指虚拟原点至下降沿中峰值的50％点的之间时间。虚拟点指波形上升沿中经过峰值的10％和90％二点画的直线后与I=0直线的交点。 3.24

复合波 combination wave

复合波由冲击发生器产生，开路时施加1.2/50冲击电压，短路时施加8/20冲击电流。提供给SPD的电压、电流幅值及其波形由冲击发生器和受冲击作用的SPD的阻抗而定。开路电压峰值和短路电流峰值之比为2?；该比值定义为虚拟阻抗Zf。短路电流用符号Isc表示。开路电压用符号Uoc表示。 3.25

热崩溃 thermal runaway

4

图9 弯曲试验装置

试验在新的样品上进行。

样品固定在试验装置的摆动机构上。当它在中间位置时，进入试品处的软电缆或电线的轴线处于垂直位置；并通过摆动轴。

SPD应这样定位，通过调节摆动机构的固定部件与摆动轴之间的距离，使试验装置的摆动机构在整个摆动过程中电线所作的横向移动最小。

为了通过实验易于找出在试验时电线横向移动最小的安装位置，弯曲装置的构造应能使安装在摆动机构上SPD的各种不同支架易于调节。

电缆或电线加重物作负载，使所加的力为：

40

－ 20 N，用于电缆或电线的标称截面积超过0.75 mm的SPD； － 10 N，用于其它SPD。

导体通以SPD额定电流或下列电流，两者中取较小者：

－ 16A，用于电缆或电线的标称截面超过 0.75 mm2的SPD； － 10A，用于电线的标称截面积为0.75 mm的SPD； － 2.5A，用于电线的标称截面小于0.75 mm2的SPD。 导线间的电压等于试品的额定电压。

摆动机构在90°的角度（垂直轴线两边各45°）内摆动，弯曲的次数是10 000次，弯曲的速率是每分钟60次。

向前摆动一次或向后摆动一次均为一次弯曲。

带圆截面电缆或电线的样品弯曲5 000次后，在摆动机构内转过 90°，带扁平电线的样品仅在与包含导体轴线的平面垂直的方向进行弯曲。 在弯曲试验时：

－ 电流不得中断,

－ 导体之间不得短路。

如果电流达到SPD的试验电流2倍时，则认为软电缆或电线导体之间发生了短路。 样品通以额定电流的试验电流时，每个触点与对应导体间的电压降不应超过10mV。

试验后，护套（如有的话）不应与本体分开，电缆或电线的绝缘不应有磨损现象，导体的断线丝不应刺穿绝缘以致于变成易触及的。 7.9.2 机械强度

7.9.2.1 SPD应具有足够的机械强度，以使其能承受安装和使用过程中遭受的机械应力。 通过下列试验来检验其是否符合要求：

用图10所示的撞击试验装置对样品进行撞击试验。

撞击元件有一个半径为10 mm的半圆形球面，它是由洛氏硬度为HR100的聚酰胺材料制成，质量为150 g ?1 g。

它被刚性地固定在一根外径为9 mm，壁厚为0.5 mm的钢管下端，钢管上端可在转轴上转动，使它只能在一个垂直平面上摆动。

转轴的轴线是在撞击元件轴线上方1 000mm ? 1 mm处。

用一个直径为12.7 00mm ? 0.0025 mm 的球；100 N? 2 N的起始载荷及500 N ? 2.5 N的过载荷来确定撞击元件头部的洛氏硬度。

注：关于确定塑料洛氏硬度的补充资料见ISO 2039-2。

2

2

试验装置应这样设计：必须在撞击元件表面上施加1.9N~2.0N之间的力，才能将钢管保持在水平位置。 将样品安装在一块8 mm厚，长宽均约为175 mm的层压板上，层压板上下两边固定在刚性托架上。 移动式SPD的试验像固定式SPD一样，但用辅助装置把它固定在层压板上。 安装支架的质量应为10 kg ? 1 kg，它应安装在一个刚性框架上。

安装支架应设计为：

－ 样品能这样放置，使撞击点位于通过枢轴轴线的垂直平面上。

－ 样品能够在水平方向移动，并且能绕着一根与层压板表面垂直的轴线转动。

－ 层压板能绕着一根垂直轴线转动。

嵌入式SPD安装在一个铁树木或类似机械特性的材料制成的基座的凹槽内，再整个固定在层压板上（SPD不在其相应的安装盒中试验）。

如果使用木板，则木板纤维的方向应垂直于撞击的方向。

螺钉固定的嵌入式SPD，应用螺钉固定在嵌入基座的凸缘上。卡爪固定的嵌入式SPD应用卡爪固定在基座上。

41

在撞击实施前，应用表12规定值三分之二的扭矩把底座和盖子的固定螺钉拧紧。 样品应这样安装使得撞击点位于通过枢轴轴线的垂直平面上。 使撞击元件从表13规定的高度落下。

单位：mm 说明：

① 摆； ② 框架； ③ 下落高度； ④ 样品； ⑤ 安装架。

图10a 试验装置

42

单位：mm 部件的材料： ①－聚酰胺

②，③，④，⑤－Fe360 钢

图10b 摆锤的撞击元件

图10 撞击试验装置

表13 用于撞击要求的落下距离

下落高度 mm 100 150 200 普通SPD a A 和 B C D 受撞击的外壳部件 其他SPD A 和 B C D A－前面部件，包括凹进部分。 B－正常安装后，从安装表面突出小于15mm（从墙算起的距离）的部件，除了上面的部分A。 C－正常安装后，从安装表面突出大于15 mm而小于25 mm（从墙算起的距离）的部件，除了上面的部分A。 D－正常安装后，从安装表面突出大于25mm（从墙算起的距离）的部件，除了上面的部分A。

下落高度取决于样品离安装表面最突出部分，并施加在样品的所有部分，除A部分以外。 下落高度是摆释放时测试点位置与撞击瞬间测试点位置之间的垂直距离。测试点是标志在撞击元件表面上的一点，该点是通过钢管摆的轴线和撞击元件的轴线的交点并垂直于该两轴线构成的平面的直线与撞击元件表面的交点。

样品受到的撞击是均匀的分布在试品上。敲落孔不施加撞击。

施加下列撞击：

－ 对于A部件，撞击5次：1次在中心。样品水平移动后：在中心和边缘间薄弱的点各1次；然后把样品绕它的垂直于层压板的轴线转过90?之后，在类似的点各1次。

43

－ 对于B（适用时），C和D部件，4次撞击： 没有内部脱离器动作 ?

在层压板转过60?后，在样品的一侧面撞击1次，保持层压板的位置不变，样品绕它的垂直于层压板的轴线转过90?之后，在样品的另一侧面撞击1次；

? 把层压板往相反方向转过60?，对样品的其他两侧面各撞击1次。

试验后，样品应无本标准含义内的损坏。尤其是带电部件应不易被标准试验指触及。

对于外表的损坏以及不导致爬电距离或电气间隙减少的小的压痕和不会对防触电保护或防止水的有害进入产生不利影响的小碎片均可忽略不计。

用正常或校正视力，不采用附加的放大手段不可见的裂缝，玻璃纤维增强模塑件及类似材料表面裂缝可以忽略。

7.9.2.2 移动式SPD在图 11所示滚筒中试验。

可拆线SPD连接制造厂规定的软电缆或电线，自由长度大约为 100 mm。 用表12规定值三分之二的扭矩拧紧接线端子的螺钉和装配螺钉。

不可拆线的SPD按供货状态进行试验，软电缆或电线截短至露出SPD约100 mm长。 样品从500 mm高度下落至3 mm厚的钢板上，落下次数为：

－ 1 000，如果样品质量（不带电缆或电线）不超过100g；

－ 500，如果样品质量（不带电缆或电线）超过100g，但不超过 200 g； － 100，如果样品质量（不带电缆或电线）超过200g。

滚筒以每分钟5次的速率旋转，使样品每分钟下落10次。每次仅一个样品在滚筒里进行试验。 试后，样品应没有损坏，尤其是：

－ 任何部件不应分离或松动。

－ 应不可能触及任何带电部件，即使用标准试验指施加不超过10 N的力也不应触及。

在试后检查中，对软电缆或电线的连接应特别注意。只要电击保护不受影响，允许有小的碎片碎裂。 不减小爬电距离或电气间隙的外观损害和小的凹痕可忽略不计。 用7.5的试验确定测量限制电压。

仅在In下进行7.5.2的试验，仅在Uoc下进行7.5.4和7.5.5的试验。 对7.5.3的试验，应采用10次测量峰值的最大值。

如果测量限制电压低于或等于UP，则样品通过试验。 然后，样品连接至额定频率和最大持续工作电压Uc的电源，试验变压器至少应具有200mA的短路电流能力，除非制造厂提出另外的电流值。 施加该电源时：

? 流过样品电流的阻性分量 (在正弦波峰值处测量) 不应超过1mA。 ? 或待机功耗增加不应超过7.7.5测量值的20%。

44

表2 适用于SPD的型式试验要求 试验 系列 试验项目 分条款 固定式 易触及 移动式 试验级别 Ⅰ 1 标识和标志 接线端子和连接 防直接接触试验 待机功耗和残流 2 保护水平 确定开关元件存在 残压 放电电压 用复合波测限制电压 确定续流大小 3 动作负载试验 予处理试验 Ⅰ级和Ⅱ级动作负载试验 Ⅲ级动作负载试验 4 5 6* 7* Ⅰ级和Ⅱ级总放电电流 热稳定性试验 短路电流耐受能力试验 TOV试验 TOV试验 8 软电缆和电线其连接 机械强度 机械强度 绝缘电阻 介电性能 环境，IP等级 耐热试验 电气间隙和爬电距离 耐非正常热和火 耐漏电起痕 6.1.1/6.1.2/7.2 6.2.1/6.3/7.3 7.4/7.4.1/7.4.2 6.5.3/6.5.4/7.7.5 6.2.2/7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4/7.5.5 7.6.2 6.2.6/7.6 7.6.4/7.7.1 6.2.3/6.2.4/7.6.5/7.6.6/7.7.7 6.2.5/7.6.7/7.7.1 6.5.6/7.9.10 6.2.7/7.7.2 6.2.7/6.2.11/7.7.3 6.2.7/6.5.5/7.7.6 6.2.7/6.5.5/7.7.4 7.9.1 6.3/6.5.1.1/7.9.2.1 6.3/6.5.1.1/7.9.2.2 6.5.1/7.9.7 6.2.10/7.9.8 6.4/6.5.1/7.9.9 6.5.1.2/7.9.3 6.2.8/7.9.5.1 6.5.2/7.9.4 6.2.9/7.9.6 Y Y -- N Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y Y Y -- N Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y ---- -- Y -- Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y Y Y -- N Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y N Y Y -- N N Y Y -- N N -- -- Y N N Y Y -- N Y Y Y Y Ⅱ Y Y Y Y Ⅲ Y Y Y Y Ⅰ Y Y Y Y Ⅱ Y Y Y Y N Y Y -- N Y Y -- N Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y -- -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y -- N Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y Y Y -- N Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y -- -- Y -- Y Y Y Y -- Y -- Y Y Y Y Y Y Y N -- -- Y N N Y Y -- N N Y Y -- N N -- -- Y N Ⅲ Y Y Y Y Ⅰ Y Y -- Y Ⅱ Y Y -- Y Ⅲ Y Y -- Y 不易触及 固定式

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表2（完） 试验 系列 试验项目 分条款 固定式 易触及 移动式 试验级别 Ⅰ 9 电压降百分比 额定负载电流 负载侧的电涌耐受能力 过载特性 负载侧短路耐受能力试验 10 状态指示器动作 分开电路之间的隔离 Y:应试验;N:不是强制性试验;--:不适用 * 本试验系列需要的试品可能多于一套. 6.2.12 6.2.13 Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不易触及 固定式

二端口SPD及输入/输出端分开一端口SPD的附加试验 6.6.1/7.8.1 6.6.2/7.8.2 6.6.3/7.8.4 6.6.4/7.8.5 6.2.7/7.8.3 Y Y N N Y Y Y N N Y Y Y N N Y Y Y N N Y Y Y N N Y Y Y N N Y Y Y N N N Y Y N N N Y Y N N N 附加检查和试验 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 表3 Ⅰ级试验参数

Ipeak 在50μs内 kA 20 10 5 2 1 Q 在10ms内 As 10 5 2.5 1 0.5 W/R 在10ms内 kJ/Ω 100 25 6.25 1 0.25 注：冲击试验符合上述参数的可能方法之一是IEC61312-1中规定的10/350波形。

电流峰值Ipeak和电荷量Q的允差是： － Ipeak ?10% － Q ?20% － W/R ?35% 7.1.2 I级和II 级标称放电电流试验

标准电流波形是8/20。电流波形的允许误差如下：

－ 峰值 － 波前时间 － 半峰值时间

?10% ?10% ?10%

允许冲击波上有小过冲或振荡，但其幅值应不大于峰值的5%。在电流下降到零后的任何极性反向的电流值应不大于峰值的20%。

对于二端口电器，反向电流的幅值应小于5%，使它不至于影响限制电压。 流过SPD电流的测量精度应为±3%。 7.1.3 I级和II 级冲击电压试验

标准电压波形是1.2/50。电压波形的允许误差如下：

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－ 峰值 － 波前时间

?3% ?30%

－ 半峰值时间 ?20%

在冲击电压的峰值处可以发生振荡或过冲。如果振荡的频率大于 500 kHz或过冲的持续时间小于1?s，应画出平均曲线，从测量的要求来讲，曲线的最大幅值确定了试验电压的峰值。

冲击电压上升部分的振幅不允许超过峰值的3%。

在SPD接线端子上测量电压的精度应为±3%。测量设备整个带宽至少应为 25 MHz，并且过冲应小于3%。

试验发生器的短路电流应小于20%的标称放电电流In 。但对于电压开关型的SPD在试验时应确保其导通。 7.1.4 III 级复合波试验

复合波发生器的标准冲击波的特征用开路条件下的输出电压和短路条件下的输出电流来表示。开路电压的波前时间为1.2?s，至半峰值时间为50?s。短路电流的波前时间为8?s，至半峰值时间为20?s。

注： 为进一步了解本条款，可见 IEEE C62.45。

在发生器没有反向滤波器时测量下列值。 开路电压Uoc的允许误差如下： － 峰值 － 波前时间

?3% ?30%

－ 半峰值时间 ?20%

只要单个波峰幅值小于峰值的5%，允许在邻近峰值处有电压过冲或振荡。通常使用的冲击发生器电路中，在电压不超过峰值的90%的波的前沿部分振荡一般不会影响试验结果，因此可以被忽略。电压波形应基本上是单向的。

短路电流的允许误差如下：

－ 峰值 － 波前时间

?10% ?10%

－ 半峰值时间 ?10%

只要波峰处单个波峰的幅值小于峰值的5%，电流过冲或振荡是允许的。在电流下降到零后的任何极性反向的电流应小于峰值的20%。

对于二端口电器，反向电流幅值应小于5%，不至于使它影响限制电压。

发生器的虚拟阻抗标称值为2?，虚拟阻抗定义为开路电压Uoc的峰值和短路电流Isc的峰值之比。 开路电压的峰值和短路电流的峰值的最大值分别为20 kV和 10 kA。在这些值（20 kV /10 kA）以上，应进行II级试验。

按图1或图2，插入去耦网络（反向滤波器）。此电路配置仅用于确定SPD的限制电压。

表 4所示的波形参数的允许误差，应和连接SPD的端口接触，其电路见图 1和2。在确认波形时，把L、N和 PE导体连接在一起模拟线路阻抗。

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图1 用于单相电源去耦网络的示例

图2 用于三相电源去耦网络的举例

在SPD接入的端口处，应符合表4所示的波形参数的允许误差，试验电路如图1和图2所示。在验证波形时，将L、N和PE导线连接在一起模拟电源的阻抗。

表4 III级试验波形参数的允许误差

峰值 波前时间 半峰值时间

7.1.5 户外型和安装在伸臂距离以外的SPD试验

对于户外型和安装在伸臂距离以外的SPD，仅在7.7和7.8的试验时要求使用覆盖薄纸或纱布的立方体形的木盒，如果制造厂声明符合这些条款。

相关资料应在试验报告中说明 7.2 标识和标志

7.2.1 标识和标志的检验

标识和标记的检验应分别通过检查来校核6.1.1和 6.1.2的技术要求。 7.2.2 标志的耐久性试验

除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对所有型式的标志进行本试验。

试验时，用手拿一块浸湿水的棉花来回擦15s，接着再用一块浸湿脂族已烷溶剂（芳香剂的容积含量最多为0.1%，贝壳松脂丁醇值为29，初沸点近似为65 ?C，比重为0.68 g/m）的棉花擦15s。 试验后，标志应清晰可见。 7.3 接线端子和连接

接线端子和它们的一致性的验证应符合7.3.1的要求。 7.3.1 一般试验程序

18

3

开路电压Uoc ? 3% 1.2 ? 30% 50 ? 20% 短路电流Isc Uoc /2? ? 10% 8 ? 10% 20 ? 10% 注：本表包括去耦网络的作用（反向滤波器）。

按制造厂推荐的要求安装SPD，并且防止外部过度的加热或冷却。

除非另有规定，SPD的接线端子（每种结构用3个试品）应按下列要求连接导体： —— 二端口元件和输入/输出接线端子分开的一端口元件按表6； —— 其他的一端口元件按制造厂说明。

并且固定在一块厚度约20 mm，涂有无光泽黑漆的木板上。安装方式应符合制造厂推荐的有关安装方式的任何要求。

按I级试验的SPD和按II 级试验的标称放电电流?5 kA的一端口的SPD至少应能夹紧截面为 4 mm2及以下的导体。

试验期间不允许对试品进行维护或拆卸。 7.3.2 螺钉接线端子

7.3.2.1 螺钉、载流部件和连接的可靠性试验

通过直观检查其是否符合要求，但对SPD接线所使用的螺钉，还需进行下列试验： 拧紧和拧松螺钉：

—— 10次（对于与绝缘材料螺纹啮合的螺钉）； —— 5次（所有其他情况）。

与绝缘材料螺纹啮合的螺钉或螺母，每次应完全旋出然后再旋入，除非螺钉的结构阻止螺钉旋出。 应采用合适的螺丝起子或扳手施加表5所示的扭矩进行此试验。

表5 螺钉的螺纹直径和施加的扭矩

标称螺纹直径 mm d?2.8 2.8? d?3.0 3.0? d?3.2 3.2? d?3.6 3.6? d?4.1 4.1? d?4.7 4.7? d?5.3 5.3? d?6.0 6.0? d?8.0 8.0? d?10.0 拧紧螺钉不能采用冲击力。

I 0.2 0.25 0.3 0.4 0.7 0.8 0.8 1.2 2.5 ? 扭矩 Nm II 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2 1.8 2.0 2.5 3.5 4.0 III 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2 1.8 2.0 3.0 6.0 10.0 每次拧松螺钉时，要移动导体。

第I栏数值适用于螺钉拧紧时，不露出孔外的无头螺钉和其他不能用刀口宽于螺钉直径的螺丝刀拧紧的螺钉。

第II栏数值适用于用螺丝刀拧紧的其他螺钉。

第III栏数值适用于除用螺丝刀之外的工具来拧紧的螺钉和螺母。

如果六角头螺钉带有可用螺丝刀来紧固的槽口，以及第II和III栏的数值不同时，应做二次试验，第一次对六角头施加第III栏规定的扭矩，然后对另一个试品用螺丝刀施加第II栏规定的扭矩。如果第II栏和第III栏的数值相同，则仅用螺丝刀进行此试验。

在试验过程中，螺钉拧紧的连接不应松动，并且不应有妨碍SPD继续使用的损坏，诸如螺钉断裂或螺钉头上的槽、螺纹、垫圈或螺钉夹头损坏。

此外，直观检查外壳和盖不应损坏。

7.3.2.2 连接外部导体的接线端子的可靠性试验

通过直观检查和7.3.2.2.1、7.3.2.2.2和7.3.2.2.3的试验来检验其是否符合要求。

19

－ 在TN- 和/或 TT-系统中仅用于连接N-PE的SPD。 试验要求 工频电源特性：

由制造厂按表11给定SPD接线端子上的预期短路电流和功率因数。试验电压调整到Uc。

表11 预期短路电流和功率因数 +5Ip 0 % kA Ip ?1.5 1.5? Ip ?3.0 3.0? Ip ?4.5 4.5? Ip ?6.0 6.0? Ip ?10.0 10.0? Ip ?20.0 20.0? Ip ?50.0 50.0? Ip 注：恢复电压按IEC 6947-1。 Cos ? 0?0.05

0.95 0.9 0.8 0.7 0.5 0.3 0.25 0.2 SPD本身及其脱离器应放在一个正方形木盒内，木盒侧面离SPD外表面(500±5) mm。盒的内表面用薄纸或纱布覆盖。盒的一面（不是底面）保持打开，以便能按制造厂的说明连接电源电缆。

注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。 注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13?11条编织物。

试验样品应按制造厂出版的说明书安装，并且连接7.3.1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

具有并联连接的非线性元件并包含一个或多个3.4和3.5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。

在3.4和3.5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。

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 Uc 5 s±0.5 s。如果制造厂没有要求外部过电流保护，采用300 A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。

合格判别标准

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在上述二个短路试验期间，薄纸或纱布不应燃烧。

此外，在短路耐受能力试验时，电源短路电流应由制造厂所要求的一个脱离器（内部的或外部的）断开。

其它的IEC标准不包括的内部的和/或专用的脱离器：

如果脱离器动作，应有明显的、有效的和永久断开的迹象，为了验证该要求，应采用等于Uc的工频电压施加1min，流过的电流不应超过0.5mA（有效值）。 易触及的SPD：

试后，对防护等级大于或等于IP20的SPD，使用标准试指施加一个5 N的力（见IEC 60529）不应触及带电部件，除了SPD按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。 7.7.3.1 Ifi低于声明的短路耐受能力的SPD的补充试验

重复7.7.3的试验，但电压开关元件不短路。用一个正向的浪涌电流（8/20或其它合适的波形）在正半波的电压过零后的30°至40°电角度处触发SPD接通短路。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6a所示与工频电源串联放置。

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

图6a Ifi低于声明的短路耐受能力的SPD的试验电路

7.7.4 在高（中）压系统的故障引起的暂态过电压（TOV）下试验

应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装，样品连接至图13的试验电路或等效的电路。

样品被放置在如7.7.3所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂说明连接电源电缆。

注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。 注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13?11条编织物。

7.7.4.1 试验程序

在施加Ucs ?5%后，通过闭合S1在L1相的90°电角度处对试验样品施加UT ?5%。在200 ms000?10%

后，S2自动闭合，通过短路TOV-变压器（T2）的二次绕组把SPD的PE-端子连接至中性线（经过限流电阻R2）。这将使保护TOV变压器的熔断器F2动作。

电源Ucs的预期短路电流应等于制造厂声明的最大过电流保护的额定电流的五倍，如果没有声明最

31

?10大过电流保护，则为300A。电流允许误差为0%。

?10TOV变压器输出的预期短路电流应通过R2调节至300A0%。

中性线接地的SPD例外，Ucs施加到样品上保持15 min不断开，直至开关S1重新断开。 允许采用其它的试验电路，只要它们确保对SPD有相同的应力。 7.7.4.2 合格判别标准

对防护等级大于或等于IP20的SPD，使用标准试指施加一个5 N的力（见IEC 60529）不应触及带电部件，除了SPD按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。

a) TOV故障模式

如果制造厂声明TOV故障模式，应满足下列附加的合格判别标准：

如果脱离器动作，SPD上应有明显的、有效和永久断开的迹象。为了检查这一要求，施加等于Uc

的工频电压1min，流过的电流不应超过0.5mA有效值。

b) TOV耐受模式

如果制造厂声明TOV耐受能力，应满足下列附加的合格判别标准：

注：这包括了对连接在IEC 60364-5-53，534条的图B.2中位置4a的N和PE之间的SPD的要求。

? 在施加Ucs期间（在施加UT后），SPD应保持热稳定。如果在施加电压Ucs的全部时间内流过

SPD的电流或其功耗不再增加，则认为SPD是热稳定状态。 ?

然后把试品连接至Uc，试验变压器至少应具有200 mA的短路电流能力。

测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 mA。

或待机功耗增加不应超过7.7.5测量值的20%。

试品冷却到接近环境温度后，用7.5规定的试验确定测量限制电压，以检查是否保持制造厂规定的电压保护水平。然后，仅在In下进行7.5.2的试验，以及仅在Uoc下进行7.5.4和7.5.5的试验。辅助电路，如状态指示器，应处在正常工作状态。

从本标准的用途来讲，“正常工作状态”表示脱离器无可见的损坏，并且仍能运行。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。 目测检查试品不应出现任何损坏的迹象。

?

?

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说明：

S1 主开关

S2 定时开关－在主开关闭合200 mS后闭合 F1 按制造厂的说明推荐的最大过电流保护

F2 TOV变压器保护熔断器（需要耐受 300 A持续 200 ms） T1 二次绕组电压为Ucs的电源变压器

T2 TOV变压器，一次绕组电压为Ucs，二次绕组电压为1 200V R1 调节Ucs电源的预期短路电流的限流电阻

R2 调节TOV电路的预期短路电流至300 A的限流电阻（约 4 Ω） DUT 被试装置

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图 13 在高（中）压系统故障引起的TOV下试验SPD时采用的电路示例

以及相应的SPD端子上预期电压的时序图

7.7.5 待机功耗和残流试验

SPD按制造厂的说明连接到最大持续工作电压(Uc)的电源，测量SPD消耗的视在功率(伏安)，测量流过PE端子的残流。

注：

1 如果制造厂允许SPD安装有几种配置，本试验应对每种配置进行。 2 应测量真有效值电流。

7.7.6 在低压系统故障引起的TOV下试验

应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装。

样品被放置在如7.7.3所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂的说明连接电源电缆。

注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。 注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13?11条编织物。 34

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