1、中华人民共和国气象行业标准QXX200X电涌保护器（SPD）测试方法Testing methods of Surge protective device(征求意见稿)200X-XX-XX发布 200X-XX-XX实施中国气象局 发布1目 次前言1 总则1.1 适用范围1.2 规范性引用文件2 术语和定义3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法3.1 SPD的优选值3.2 一般要求3.3 用于低压配电系统的电涌保护器（SPD）型式试验4用于电信和信号网络的电涌保护器的测试方法4.1 测试条件4.2 测试方法附录A（规范性附录）用于电信和信号网络的电涌保护器的传输特性测试方法附录B（资料性附录）IT
2、 系统所涉及的传输特性2前 言本标准规定了连接至低压配电系统及电信和信号网络的电涌保护器（SPD）测试方法。制定本标准的目的在于规范我国电涌保护器的测试方法，同时为电涌保护器制造商设计、制造产品时提供相关技术依据。本标准以 GB18802.1-2002/IEC 61643-1：1998低压配电系统的电涌保护器（SPD） 第一部分：性能要求和测试方法及 GB/T18802.21-2004/IEC 61643-21：2000 低压电涌保护器 第 21 部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）性能要求和试验方法为基础，并结合实际测试中总结的经验，使得本标准有更好的实用性和可操作性。本标准的附录 A
3、 为规范性附录，本标准的附录 B 为资料性附录。本标准由中国气象局政策法规司提出。本标准由中国气象局归口。本标准起草单位：上海市防雷中心、北京雷电防护装置测试中心、OBO 科锦源、四川中光防雷科技有限责任公司。本标准主要起草人：本标准 2007 年首次发布。 3电涌保护器（SPD）测试方法1 总则1.1 适用范围本标准适用于低压电涌保护器（SPD）的测试。这些电涌保护器（SPD）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的低压电路及电信和信号网络的电子、电气设备。1.2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是
4、注明日期的引用文件，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文件，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB18802.1-2002/IEC 61643-1：1998 低压配电系统的电涌保护器（SPD）第一部分：性能要求和试验方法GB/T18802.21-2004/IEC 61643-21：2000 低压电涌保护器 第 21 部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD ）性能要求和试验方法GB/T 17627.11998 低压电器设备的高电压试验技术 第一部分：定义和试验要求GB42081993 外
5、壳防护等级（IP代码）GB/T16927.1-1997GB/T16896.1-1997GB/T 14733.7-1993 电信术语 振荡、信号和相关器件GB/T 18015.12004 数字通信用对绞或星绞多芯对称电缆 第1部分：总规范IEC60364-4-442：1993 建筑物的电气装置 第4部分：安全性保护 第44章：防过电压保护 第442节：防高压系统对地之间故障的低压装置保护IEC60364-5-53IEC60999-1: 1999 连接器件 铜导线 螺纹型和无螺纹型夹紧件的安全要求 第1部分：0.2mm2到（包括）35mm2导线用夹紧件的一般要求和特殊要求IEC61643-1：20
6、05 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IEEE C62.36-2000 使用在低压数据、通信和信号电路中的电涌保护器的测试方法IEEE C62.62-2002 连接至低压交流电路的电涌保护器测试规范 UL1449 第二版 瞬态电压电涌抑制器2 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。2.1电涌保护器（SPD） surge protective device用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包括一个非线性的元件。2.2电压开关型 SPD voltage switching type SPD没有电涌时具有高阻抗，有电涌时能立即转变成低阻抗的 SPD。
7、电压开关型 SPD 常用4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”。2.3电压限制型 SPD voltage limiting type SPD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。这类 SPD 有时也称作“箝位型SPD”。2.4复合型 SPD combination SPD由电压开关型和电压限制型元件组成的 SPD。其特性随所加电压的特性可表现为电压开关型、电压限制型或者两者皆有。2.5标称放电电流 nominal dischar
8、ge currentIn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。2.6冲击电流 impulse currentIimp它由电流峰值 Ipeak、电荷量 Q 和比能量 W/R 确定。其试验应根据动作负载试验的程序进行。这适用于 I 级试验的 SPD 分类试验。2.7II 级试验的最大放电电流 maximum discharge current for class II testImax流过 SPD，具有 8/20 波形电流的峰值，其值按 II 级分类试验的程序确定。Imax In。2.8最大持续工作电压
9、maximum continuous operating voltage Uc允许持久的施加在 SPD 上的最大交流电压有效值或直流电压。其值等于额定电压。对于用于电信和信号网络的 SPD 其指可连续施加在 SPD 端子上，且不致引起 SPD 传输特性降低的最大直流电压。2.9待机功耗 standby power consumptionPcSPD 按厂商的说明连接，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。2.10续流 follow currentIf冲击电流以后，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。2.11额定负载
10、电流 rated load currentIL5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的有效值或直流电流。2.12电压保护水平 protective voltage levelUP表征 SPD 限制接线端间电压的性能参数，其值可从优选值的列表中选择。该值应大于限制电压的最高值。2.13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。2.14残压 residual voltageUres放电电流流过 SPD 时，其端子间的电压峰值。2.15暂态过电压（TOV）特性 temporary ov
11、ervoltage (TOV) characteristicSPD 承受一个暂态过电压 UT 至规定持续时间 tT 时的工作状态。注：这特性或是能承受一个暂态过电压而不使特性或功能发生不可接受的变化，或是产生 5.6 所述故障。2.161.2/50 冲击电压 1.2/50 voltage impulse视在波前时间（从峰值的10%上升到90% 的时间）为1.2 s,半峰值时间为50s的冲击电压。2.178/20冲击电流 8/20 current impulse（另一种定义）视在波前时间为8 s,半峰值时间为20s的冲击电流。2.18复合波 combination wave复合波由冲击发生器产生
12、，开路时施加1.2 /50s的冲击电压，短路时施加 8/20s的冲击电流。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。2.19热崩溃 thermal runaway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。2.20热稳定 thermal stability在引起SPD温度上升的动作负载试验后，工频电压施加30min，在施加Uc 电压的最后15min，如果电流的阻性分量峰值或功耗稳定地降低，则
13、认为 SPD是热稳定的。2.21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。2.22耐受短路电流 short-circuit withstand6SPD能够承受的最大预期短路电流。SPD脱离器 SPD disconnector把SPD从电源系统断开所需要的装置（内部的和/或外部的）注：这种断开装置不需要具有隔离能力，它防止系统持续故障并用来给出SPD故障的指示。除了具有脱离器功能外，还具有其它功能，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或由几个装置来完成。2.23外壳防护等级（IP代码） degrees of protection
14、 provided by enclosure (IPcode)外壳提供的防止触及危险的部件、防止外界的固体异物和/或防止水进入壳内的防护程度。2.24型式试验 type tests一种新的SPD在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，但当设计改变以致影响其性能时，只需重复做相关项目试验。2.25常规试验 routine tests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。2.26验收试验 acceptance tests经供需双方协议，对定购的SPD或其典型样品所做的试验。2.27去耦网络 de
15、coupling network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” 。2.28 冲击试验的分类2.28.1I 级试验 class I test按 定义的标称放电电流In， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的I级试验的最大冲击电流Iimp 进行的试验。2.28.2II 级试验 class II test按 定义的标称放电电流In， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的II级试验的最大放电电流Imax 进行的试验。2.28.3III级试验 class III test按2.18定义的复合波（1.2/50 ，8/20 ）进行的试验。2.29过电流保护 ove
16、rcurrent protection位于SPD外部的前端，作为电器装置的一部份的过电流装置（如：断路器或熔断器）。2.30剩余电流装置（RCD） residual current device (RCD)在规定的条件下，当剩余电流和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。 72.31电压开关型SPD的放电电压 sparkover voltage of a voltage switching SPD在SPD的间隙电极之间，发生击穿放电前的最大电压值。2.32I 级试验的比能量 specific energy for class I testW/R冲击电流Iimp流过1单位电
17、阻时消耗的能量，它等于电流平方对时间的积分 dtiRW2/2.33供电电源的预期短路电流 prospective short-circuit current of a power supplyIp在电路中的给定位置，如果用一个阻抗可忽略的导体短路时可能流过的电流。2.34额定断开续流值 follow current interrupting rating IfiSPD本身能断开的预期短路电流。2.35残流 residual currentIresSPD按制造厂的说明连接，不带负载，始终施加最大持续工作电压（）时，流过PE端子的电流。2.36状态指示器 status indicator指示SPD
18、工作状态的装置。2.37暂态过电压（TOV）故障性能 temporary overvoltage （TOV）failure behavior连接在相/中线端子和接地端子之间的 SPD在IEC 60364-4-442规定的TOV（高压系统的接地故障影响低压系统）条件下的性能。注：暂态过电压可能超过SPD的暂态过电压耐受能力UT 。2.38系统的标称交流电压 nominal a.c. voltage of the systemUo系统标称的相对中性线的电压（交流电压的有效值）。2.39电源系统的最大持续工作电压UCSSPD在其使用位置可长期承受的最大交流有效值或直流电压。注：这里仅考虑电压调整率和
19、电压跌落和升高。它也被称做“实际最大系统电压”。2.40过载故障模式 overstressed fault mode模式1 在这种情况中， SPD的限压部分已断开，限压功能不再存在，但是线路仍可运行；模式2 在这种情况中，SPD的限压部分已被SPD 中一个很小的阻抗所短路，线路不可8运行，但是设备仍受到短路保护。模式3 在这种情况中， SPD的限压部分网络侧内部开路，线路不能运行，但是设备仍然受到开路保护。2.41盲点 blind spot高于最大持续运行电压UC，但可引起SPD 不完全动作的工作点。所谓 SPD的不完全动作是指一个多极SPD在冲击试验时不是所有各级都能动作。这可造成SPD中一
20、些元件遭受过载。2.42插入损耗 insertion loss由于在传输系统中插入一个SPD所引起的损耗。它是在SPD插入前传递到后面的系统部分的功率与SPD插入后传递到同一部份的功率之比。插入损耗通常用分贝（dB ）来表示。（GB/T 14733.2-1993中06-07 ，修改）。2.43回波损耗 return loss反射系数倒数的模。一般以分贝（dB）来表示。注：当阻抗可以确定时，回波损耗（单位：dB）由下式给出：20lgMOD（Z1+Z2 ）/ （Z1-Z2）式中： Z1不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗；Z2不连续处之后的阻抗或源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗（GB/T 1
21、4733.7-1993中07-25，修改） 2.44误码率（BER ） bit error ratio在给定时间内，误码数与所传递的总码数之比。2.45平衡/不平衡转换器 balun从平衡到不平衡的阻抗匹配用的变量器。（GB/T 18015.1-2004）2.46S 参数 S- parameters在矢量网络分析仪中描述器件或系统参数的量。S 参数为矢量。对于双端口器件 ：S11= 输入端反射系数（输出匹配）S22=输出端输出系数（输入匹配）S21=正向传输系数（增益差损）S12=反向传输系数（隔离）3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法3.1 SPD的优选值3.1.1 I 级试验的冲击电流I
22、imp优选值峰值Ipeak：1.0、2、5、10和20kA。电荷量Q：0.5、1、2.5、5和 10As。3.1.2 II 级试验的标称放电电流In 优选值0.05、0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、5.0、10、15和20kA。93.1.3 III 级试验的标称放电电压Uoc优选值0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、10和20kV 。3.1.4 电压保护水平Up的优选值0.08、0.09、0.10、0.12、0.15、0.22、0.33、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0、4.0、
23、5.0、6.0、8.0和10kV。3.1.5 交流有效值或直流的最大持续工作电压Uc的优选值52、63、75、95、110、130、150、175、220、230、240、250、260、275、280、320、420、440、460、510、530、600、630、690、800、900、1 000和1 500 V。3.2 一般要求每个试验项目用三个试品进行。如果所有的试品通过试验项目，那么该SPD对这个项目是合格的。如果有一个试品没有通过试验项目，应用三个新的试品重复进行试验，但这一次不允许有任何失败。如果SPD除了包含有电涌保护技术之外，其他方面与另外的国家标准所涉及的产品一样，对不受电
24、涌保护技术影响的产品特性，该国家标准的技术要求应适用。3.2.1 一般试验程序试验程序参考标准为 GB/T 17627.1。按照厂商所提供安装程序和电气连接对 SPD 进行安装。应不采用外部冷却或加热。除非另有规定，所有试验在大气环境中进行，环境温度为 2015。除非另有规定，对所有试验中要求的电源电压 UC，它的试验电压公差为 UC -5%。对于把电缆作为整体供货的 SPD，在测试时整个长度的线缆应作为测试 SPD 的一个部分。试验期间不得对被测试品进行维护或拆卸。如果制造商对 SPD 的参数有与规定不同的要求，可以根据其具体要求进行所有相关的试验程序。最终应在试验报告中注明对标准偏离的具体
25、情况。3.2.2 冲击测试波形3.2.2.1 I 级冲击电流试验冲击试验电流 Iimp 由其峰值 Ipeak 和电荷量 Q 和比能量 W/R 来确定。冲击试验电流的 Ipeak 应在 50s内达到，电荷量 Q 转移应在 10ms 内完成，比能量 W/R 应在 10ms 内释放。Ipeak（kA）、Q（As）和 W/R（kJ/ ）的关系为：其中 ；aIpeks4105其中 ；bRW2/ .2电流峰值 Ipeak、电荷量 Q 和比能量 W/R 的允许误差是：Ipeak ： 10%；Q ： 20%；W/R ： 35%；注：冲击试验符合上述参数的可能方法之一是IEC61312-1中的10/350波形。3.2.2.2 级和级标称放电电流实验标准电流波形是8/20。电流波形的允许误差如下：峰值： 10%；
