低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法.docx

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低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法

KBTE-QB001-2012

湖南XXXXX电子科技有限公司发布

发布

低压配电系统的电涌保护器

——性能要求和试验方法

XXX公司企业标准

目次

1

2前言

本标准完全引用GB18802.1《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》。

本标准阐述了XXX公司电源类电涌保护器（或简称电源防雷器）的性能试验。

适用于XXX公司的所有电源类防雷产品，包括电源防雷箱、电源防雷模块、电源防雷器等的设计、生产和检验。

本标准由XXX公司提出并归口。

本标准由XXX公司技术部起草。

本标准主要起草人：

XXXXX。

本标准由XXX负责审核。

低压配电系统的电涌保护器

——性能要求和试验方法

21　总则

21.1　适用范围

本标准适用于对间接雷电和直接雷电效应或其他瞬态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1000V（有效值）、50/60Hz或直流电压不超过1500V的电路和设备。

本标准规定这些电器的特性、标准试验方法和额定值，这些电器至少包含一用来限制电压和泄放电涌电流的非线性的元件。

21.2　规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB18802的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB2099.1-2008家用和类似用途插头插座第1部分：

通用要求（MODIEC60884-1:

2006）

GB/T4207-2003固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方　　　　　　　　　　　　法（IDTIEC60112:

1979）

GB/T4208-1994外壳防护等级（IP代码）（EQVIEC60529:

1989）

GB/T5013（全部）额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆（IDTIEC60245）

GB/T5023（全部）额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆（IDTIEC60227）

GB/T5169.10-2006电工电子产品着火危险试验第10部分：

灼热丝/热丝基本试验方法灼热丝装置和通用试验方法（IDTIEC60695-2-10:

2000）

GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分：

总则（MODIEC60947-1:

2001）

GB14048.5-2001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（MODIEC60947-5-1:

2003）

GB/T16927.1-1997高电压试验技术第1部分：

一般试验要求（EQVIEC60060-1:

1989）

GB/T16935.1-2008低压系统内设备的绝缘配合－第1部分：

原理、要求和试验（IDTIEC60664-1:

1992）

GB16895.22-2004建筑物电气装置第5-53部分：

电气设备的选择和安装－隔离、开关和控制设备第534节：

过电压保护电器（idtIEC60364-5-53:

2001）

GB/T17627.1-1998低压电气设备的高电压试验技术第1部分：

定义和试验要求（eqvIEC61180-1:

1992）

GB/T18802.12-2006低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：

选择和使用导则（idtIEC61643-12:

2002）

IEC60999（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

22　使用条件

22.1　正常使用条件

频率：

电源的交流频率在48Hz和62Hz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2000m。

使用和储存温度：

1——正常范围：

-5C至+40C

2——极限范围：

-40C至+70C

湿度-相对湿度：

在室温下应在30%和90%之间。

22.2　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，并应提请本公司重视。

对置于日光或其他射线下的户外型SPD，可能需要附加技术要求。

23　定义

下列定义适用于本标准。

23.1　

电涌保护器（SPD）surgeprotectivedevice

用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包含一非线性的元件。

23.2　

一端口的SPDone-portSPD

SPD与被保护电路并联。

一端口可以具有分开的输入和输出端，在这些端子之间没有特殊的串联阻抗。

23.3　

二端口的SPDtwo-portSPD

有二组端口即输入和输出接线端子的SPD，在输入和输出端子之间有特殊的串联阻抗。

23.4　

电压开关型SPDvoltageswitchingtypeSPD

没有电涌时具有高阻抗，当电涌响应时能突变成低阻抗的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（可控硅整流器）和三端双向可控硅开关元件。

23.5　

电压限制型SPDvoltagelimitingtypeSPD

没有电涌时具有高阻抗，但是随着电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。

23.6　

复合型SPDcombinationSPD

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。

23.7　

保护模式modesofprotection

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。

23.8　

标称放电电流nominaldischargecurrent

In

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

23.9　

冲击电流impulsecurrent

Iimp

由三个参数来定义：

电流峰值Ipeak、电荷量Q和比能量W/R。

注：

用于I类试验的SPD分类

23.10　

II类试验的最大放电电流maximumdischargecurrentforclassIItest

Imax

流过SPD，具有8/20波形电流的峰值，其值按II类动作负载试验的程序确定。

Imax应大于In。

23.11　

最大持续工作电压maximumcontinuousoperatingvoltage

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。

23.12　

待机功耗standbypowerconsumption

Pc

SPD按本公司的说明连接，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。

23.13　

续流followcurrent

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。

23.14　

额定负载电流ratedloadcurrent

IL

能提供给连接到SPD保护输出端的负载的最大持续额定交流电流有效值或直流电流。

23.15　

电压保护水平voltageprotectionlevel

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。

23.16　

限制电压measuredlimitingvoltage

施加规定波形和幅值的冲击电流时，在SPD接线端子间测得的最大电压峰值。

23.17　

残压residualvoltage

Ures

放电电流流过SPD时，在其端子间产生的电压峰值。

23.18　

暂时过电压试验值temporaryovervoltagetestvalue

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条件下的应力。

23.19　

二端口SPD的负载端电涌耐受能力load-sidesurgewithstandcapabilityforatwo-portSPD

二端口SPD输出端子耐受其下游负载侧产生的电涌的能力。

23.20　

电压降（用百分数表示）（inpercent）voltagedrop

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。

23.21　

插入损耗insertionloss

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。

1注：

其要求和试验正在考虑中。

23.22　

1.2/50冲击电压1.2/50voltageimpulse

视在波前时间为1.2s，半峰值时间为50s的冲击电压。

其中

3——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。

4——半峰值时间指视在原点至下降沿中峰值的50％点之间的时间。

视在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。

23.23　

8/20冲击电流8/20currentimpulse

　　视在波前时间为8s，半峰值时间为20s的冲击电流。

其中

5——波前时间根据GB/T16927.1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。

6——半峰值时间指视在原点至下降沿中峰值的50％点的之间时间。

视在原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。

23.24　

复合波combinationwave

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。

23.25　

热崩溃thermalrunaway

当SPD承受的功率损耗超过外壳和连接件的散热能力，引起内部元件温度逐渐升高，最终导致其损坏的过程。

23.26　

热稳定thermalstability

在引起SPD温度上升的动作负载试验后，在规定的环境温度条件下，给SPD施加规定的最大持续工作电压，如果SPD的温度能随时间而下降，则认为SPD是热稳定的。

23.27　

劣化degradation

由于电涌、使用或不利环境的影响造成SPD原始性能参数的变化。

23.28　

短路电流耐受能力short-circuitwithstand

SPD能够承受的最大预期短路电流值。

23.29　

SPD的脱离器SPDdisconnector

把SPD从电源系统断开所需要的装置（内部的和/或外部的）

2注：

这种断开装置不要求具有隔离能力，它防止系统持续故障并可用来给出SPD故障的指示。

可具有多于一种的脱离器功能，例如过电流保护功能和热保护功能。

这些功能可以组合在一个装置中或由几个装置来完成。

23.30　

外壳防护等级（IP代码）degreesofprotectionprovidedbyenclosure（IPcode）

外壳提供的防止触及危险的部件、防止外界的固体异物进入和/或防止水的进入壳内的防护程度（见GB4208）。

23.31　

型式试验typetests

一种新的SPD设计开发完成时所进行的试验，通常用来确定典型性能，并用来证明它符合有关标准。

试验完成后一般不需要再重复进行试验，除非当设计改变以致影响其性能时，才需重新做相关项目试验。

23.32　

常规试验routinetests

按要求对每个SPD或其部件和材料进行的试验，以保证产品符合设计规范。

23.33　

验收试验acceptancetests

经供需双方协议，对订购的SPD或其典型试品所做的试验。

23.34　

去耦网络decouplingnetwork

在SPD通电试验时，用来防止电涌能量反馈到电网的装置。

有时称“反向滤波器”

23.35　冲击试验的分类

I类试验classItest

按3.8定义的标称放电电流In，3.22定义的1.2/50冲击电压和3.9定义的I类试验的最大冲击电流Iimp进行的试验。

II类试验classIItest

按3.8定义的标称放电电流In，3.22定义的1.2/50冲击电压和3.10定义的II类试验的最大放电电流Imax进行的试验。

III类试验classIIItest

按3.24定义的复合波（1.2/50,8/20）进行的试验。

23.36　

过电流保护overcurrentprotection

位于SPD外部的前端，作为电气装置的一部分的过电流器件（如：

断路器或熔断器）。

23.37　

剩余电流装置（RCD）residualcurrentdevice（RCD）

在规定的条件下，当剩余电流或不平衡电流达到给定值时能使触头断开的机械开关电器或组合电器。

23.38　

电压开关型SPD的放电电压sparkovervoltageofavoltageswitchingSPD

在SPD的间隙电极之间，发生击穿放电前的最大电压值。

23.39　

I类试验的比能量W/RspecificenergyW/RforclassItest

冲击电流Iimp流过1单位电阻时消耗的能量。

它等于电流平方对时间的积分W/R=∫i2dt

23.40　

供电电源的预期短路电流prospectiveshort-circuitcurrentofapowersupply

Ip

在电路中的给定位置，如果用一个阻抗可忽略的连接短路时可能流过的电流。

23.41　

额定断开续流值followcurrentinterruptingrating

Ifi

SPD本身能断开的预期短路电流。

23.42　

残流residualcurrent

IPE

SPD按本公司的说明连接，施加最大持续工作电压（Uc）时，流过PE接线端子的电流。

23.43　

状态指示器statusindicator

指示SPD工作状态的装置。

3注：

这些指示器可以是本体的可视和/或音响报警，和/或具有遥控信号装置和/或输出触头能力。

23.44　

输出触头outputcontact

包含在与主电路分开的电路里并与SPD脱离器或状态指示器连接的触头。

23.45　

系统的标称交流电压nominala.c.voltageofthesystem

U0

系统标称的相对中性线的电压（交流电压的有效值）。

23.46　

多极SPDmultipoleSPD

多于一种保护模式的SPD，或者电气上相互连接的作为一个单元供货的SPD组件。

23.47　

总放电电流totaldischargecurrent

ITotal

在总放电电流试验中，流过多极SPD的PE或PEN导线的电流。

1注1：

这个试验的目的是用来检查多极SPD的多种保护模式同时作用时发生的累积效应。

2注2：

ITotal与根据IEC62305系列标准用作雷电保护等电位连接的Ⅰ级试验SPD特别有关。

23.48　

电源系统的最大持续工作电压maximumcontinuousoperatingvoltageofthepowersystem

Ucs

SPD在其使用的位置上可能持续承受的最大交流有效值电压或直流电压。

4注：

这里已考虑了电网电压的调整和/或电网电压的正、负偏差。

它也被称为“系统电压实际最大值”并直接与U0有关。

24　分类

本公司应按照下列参数对SPD分类。

24.1　端口数

一端口

二端口

24.2　SPD的设计类型

电压开关型

电压限制型

复合型

24.3　SPD的I、II和III类试验

I、II和III类试验要求的试验项目见表1。

表1　I、II和III类试验

试验

试验项目

试验程序（见分条款）

I类

Iimp

7.1.1

II类

Imax

7.1.2

III类

Uoc

7.1.4

24.4　使用地点

户内

户外

注：

对仅按户外使用制造和分类的,并且安装在伸臂范围以外SPD，一般不需要满足与周围环境保护有关的所有技术要求。

24.5　易触及性

易触及的

不易触及的（碰不到的）

5注：

碰不到的是指不使用工具或其他设备不会碰到带电部件。

24.6　安装方式

固定的

移动的

24.7　SPD的脱离器

脱离器的位置

内部的

外部的

二者都有（一部分内部和一部分外部）

保护功能

热保护

泄漏电流保护

过电流保护

6注：

脱离器不是必需的。

24.8　过电流保护

规定的过电流保护

不规定的过电流保护

24.9　按GB4208的IP代码的外壳防护等级

24.10　温度范围

正常的温度范围

极限的温度范围

4.11　系统

4.11.1　交流，频率在48Hz～62Hz之间

4.11.2　直流

4.11.3交流和直流

4.12多极SPD

25　标准额定值

25.1　I类试验的冲击电流Iimp优选值

峰值I1.0、2、5、10和20kA

电荷量Q0.5、1、2.5、5和10As

25.2　II类试验的标称放电电流In优选值

0.050.10.250.51.01.52.02.53.05.0101520kA

25.3　III类试验的开路电压Uoc优选值

0.10.20.512345610和20kV

25.4　电压保护水平Up优选值

0.080.090.100.120.150.220.330.40.50.60.70.80.91.01.21.51.82.02.53.04.05.06.08.0和10kV

25.5　交流有效值或直流的最大持续工作电压Uc的优选值

526375951101301501752202302402502602752803204204404605105306006306908009001000和1500V

26　技术要求

26.1　一般要求

标识

本公司至少应提供下列信息。

试验按照条款7进行。

a）本公司名或商标和型号；

b）安装位置类别；

c）端口数量；

d）安装方法；

e）最大持续工作电压（每种保护模式有一个电压值）；

f）本公司声明的每种保护模式的试验类别和放电参数，并相互靠近打印这些参数；

7——I类试验：

“I类试验”和“Iimp”及以kA为单位数值，

或者“T1”（在方框内的T1）和“Iimp”及以kA为单位数值；

8——II类试验：

“II类试验”和“Imax”及以kA为单位数值，

或者“T2”（在方框内T2）和“Imax”及以kA为单位数值；；

9——III类试验：

“III类试验”和“Uoc”及以kV为单位数值，

或者“T3”（在方框内T3）和“Uoc”及以kV为单位数值；。

g）I类和II类的标称放电电流In（每种保护模式有一个电流值）

h）电压保护水平Up（每种保护模式有一个电压值）；

i）额定负载电流IL（如果需要）；

j）外壳防护等级（当IP20时）；

k）短路电流耐受能力；

l）过电流保护推荐的最大额定值（如果适用时）；

m）脱离器动作指示（如果有的话）；

n）正常使用的位置（如果重要时）；

o）接线端的标志（如果需要）；

p）安装说明（例如：

连接至低压系统、机械尺寸、导线长度等等）；

q）电流类型：

交流频率或直流，或二者都行；

r）仅用于I类试验的比能量W/R（根据7.1.1）；

s）温度范围；

t）额定断开续流值（除电压限制型SPD外）；

u）外部SPD脱离器的技术要求应由本公司规定；

v）残流IPE（可选的）；

w）承受暂时过电压（TOV）特性；

x）多极SPDs的总放电电流Itotal（如果本公司声明）

标志

6.1.1中的标识a）、e）、f）、g）、h）、j）、l）、o）和q）必须位于SPD的本体上，或持久地标贴在SPD本体上。

标志应不易磨灭且易识别的，不应标在螺钉和可拆卸的垫圈上。

通过7.2的试验来检验其是否符合要求。

7注：

如果受空间限制，本公司名称或商标和型号应标在电器上，其他标志可标在小包装上。

26.2　电气性能要求

电气连接

接线端子应设计成能连接本公司规定的最小和最大截面的电缆。

每项试验必须采用最严酷的配置（如按不同试验采用最大或最小截面（见条款7））。

SPD应具有接线端子，可以用螺钉、螺母、插头、插座或等效的方法进行电气连接。

按7.3进行检查。

电压保护水平Up

SPD的限制电压不应超过由本公司规定的电压保护水平。

通过7.5的试验来检验其是否符合要求。

I类冲击电流试验

当本公司声明满足I类试验要求时，SPD应按该要求进行试验。

通过7.6.5的试验来检验其是否符合要求。

II类标称放电电流试验

当本公司声明满足II类试验要求时，SPD应按该要求进行试验。

通过7.6.5的试验来检验其是否符合要求。

III类复合波试验

当本公司声明满足III类试验要求时，SPD应按该要求进行试验。

通过7.6.7的试验来检验其是否符合要求。

动作负载试验

在施加最大持续工作电压Uc时，SPD应能承受规定的放电电流而使其特性没有不可接受的变化。

通过7.6的试验检验其是否符合要求。

SPD的脱离器

SPD可带SPD脱离器（可以是内部或者外部的，或两者都有）。

它们的动作应有指示。

8注：

与SPD无关的安装要求，可能要求附加的和/或较低额定值的过电流保护装置。

在7.7和7.8.3的型式试验程序中SPD脱离器应与SPD一起试验，除了在7.7.1动作负载试验过程中不进行试验的RCD以外。

通过7.7和7.8.3的试验来检验其是否符合要求。

电气间隙和爬电距离

SPD应具有足够的电气间隙和爬电距离。

按7.9.5进行试验。

耐漏电起痕

使载流部件保持在其位置上所必需的绝缘材料应是非漏电起痕材料，或他们应有足够的尺寸。

按7.9.6.进行试验。

介电强度

考虑到绝缘损坏和防止直接接触，SPD的外壳应有足够的介电强度。

按7.9.8进行试验。

短路耐受能力

过载（短路）的SPD应能承受在运行中可能发生的电源短路电流。

按7.7.3试验。

状态指示器的动作

一般要求

在整个型式试验过程中，指示器所显示的状态应清晰地给出与指示器连接部分的状态的标志。

对带有规定的中间状态指示的SPD，不能认为中间状态是指示器的故障。

当有多于一种状态指示方式时，例如本机的和遥控的指