GBT 18802.331-2024 低压电涌保护器元件 第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法标准立项发展报告

低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Low-VoltageSurgeProtectiveDeviceComponents—Part331:PerformanceRequirementsandTestMethodsforMetal-OxideVaristors(MOV)摘要随着现代电力电子技术的迅猛发展及智能化电气设备的大规模普及，低压配电系统和信息系统中因雷电暂态过电压、操作过电压等引起的设备损坏问题日益突出，对电涌保护器的性能和质量提出了更高要求。金属氧化物压敏电阻（Metal-OxideVaristor，MOV）作为低压电涌保护器（SPD）的核心限压元件，其性能参数和试验方法的科学性与规范性直接关系到电涌保护系统的整体可靠性。GB/T18802.331-2024《低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法》在充分参考IEC61643-331:2020国际标准的基础上，结合我国低压电涌保护器产业的技术发展现状和工程应用需求制定发布，将于2024年9月1日正式实施。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则和主要技术内容，深入分析了标准的关键技术指标和试验方法要求，阐述了标准在促进产品质量提升、规范市场秩序和保障电力系统安全运行方面的重要意义，并对标准的实施应用前景进行了展望。该标准的发布实施将有效填补我国在低压电涌保护器元件领域专项标准体系的空白，为压敏电阻的设计、制造、检验和应用提供统一的技术依据。关键词：低压电涌保护器；金属氧化物压敏电阻；性能要求；试验方法；标准化；IEC61643-331Keywords:Low-voltagesurgeprotectivedevice;Metal-oxidevaristor;Performancerequirements;Testmethods;Standardization;IEC61643-331一、引言1.1研究背景雷电灾害是联合国公布的"最严重的十种自然灾害之一"。我国是世界上雷电灾害频发的国家之一，每年因雷电造成的经济损失高达数十亿元。随着信息化、智能化进程的深入推进，电力系统、通信系统、交通系统以及各类工业控制系统中大量采用高度集成化的电子设备，这些设备对暂态过电压的耐受能力普遍较弱，使得电涌防护技术成为保障设备安全运行的关键环节。金属氧化物压敏电阻（MOV）以其优异的非线性伏安特性、较大的通流容量、快速的响应时间和良好的电压限制能力，被广泛应用于低压电涌保护器中，作为限制过电压的核心元件。其工作原理是利用氧化锌（ZnO）陶瓷材料晶界层在临界电压处电阻率急剧变化的特性，在正常工作电压下呈高阻态（泄漏电流极小），当出现过电压时迅速转变为低阻态，将过电压能量泄放，从而将设备端电压限制在安全范围内。MOV的性能优劣直接决定了电涌保护器的保护水平和使用寿命。1.2标准立项的必要性第一，产业发展需要统一的技术规范。据统计，我国目前从事压敏电阻器研发和制造的企业已超过200家，年产量达数十亿只，已成为全球最大的MOV生产基地。但在市场快速发展的同时，由于缺乏统一的元件级性能要求和试验方法标准，不同企业的产品性能参数和试验结果缺乏可比性，一定程度上造成了市场的无序竞争。第二，国际标准转化需要。IEC61643-331已于2020年发布实施，作为IEC的正式成员国和低压电涌保护器的主要生产国，我国有必要及时将这一国际标准转化为国家标准，以保持我国在该领域标准体系与国际接轨，促进产品的国际贸易和技术交流。第三，质量监管需要技术支撑。市场监督管理总局在历年的产品质量国家监督抽查中发现，部分电涌保护器产品的压敏电阻存在耐压能力不足、能量耐受能力不达标、长期稳定性差等质量问题。建立专项标准可为产品质量监管和认证工作提供有力的技术依据。二、标准编制概况2.1标准基本信息-标准编号：GB/T18802.331-2024-标准名称：低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法-标准状态：现行-发布机构：国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会-ICS分类号：变电站、电涌放电器-发布日期：2024年5月28日-实施日期：2024年9月1日-标准性质：推荐性国家标准2.2编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）国际一致性原则。本标准修改采用IEC61643-331:2020《Componentsforlow-voltagesurgeprotectivedevices—Part331:Performancerequirementsandtestmethodsformetal-oxidevaristors(MOV)》，在技术内容和结构框架上与IEC标准保持高度一致，同时根据我国国情和产业实际情况进行了必要的编辑性修改和技术性调整。（2）科学性原则。标准中规定的各项性能要求和试验方法均建立在充分的试验验证和理论分析基础之上，确保标准的各项技术指标科学合理、可操作性强。（3）协调性原则。本标准与GB/T18802.1《低压电涌保护器（SPD）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》等系列标准保持衔接协调，形成了完整的标准体系。（4）适用性原则。充分考虑我国MOV产品技术水平和制造工艺的实际情况，确保标准的各项要求既能促进产品质量提升，又不脱离产业实际，具有良好的可实施性。2.3编制过程标准编制工作经历了前期研究、草案起草、征求意见、技术审查和报批发布等阶段。起草工作组在全面收集和分析国内外相关技术文献的基础上，对IEC61643-331:2020进行了逐条研读和对比分析，形成了标准草案。在征求意见阶段，广泛征求了生产企业、检测机构、科研院所和用户单位的意见，对标准文本进行了多次修改完善。三、标准主要技术内容3.1标准适用范围本标准规定了金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法，适用于在交流1000V或直流1500V及以下低压配电系统、电信系统和信号系统中使用的电涌保护器所用的MOV元件，包括带引线和不带引线的贴片式、圆片式和方片式等结构形式。3.2术语和定义标准界定了与MOV相关的关键术语和定义，包括但不限于：-压敏电阻（Varistor）：具有非线性伏安特性的电压依赖性电阻器，其电阻值随电压的变化而变化。-标称压敏电压（Varistorvoltage）：在规定条件下，通过规定测试电流（通常为1mA直流电流）时压敏电阻两端的电压。-最大持续工作电压（Maximumcontinuousoperatingvoltage）：可长期施加在MOV两端而不引起其性能退化的最大交流或直流电压有效值。-泄漏电流（Leakagecurrent）：在最大持续工作电压下流过MOV的电流。-通流容量（Withstandcurrentrating）：MOV在规定波形和规定次数的冲击电流作用下，其电气参数变化不超过规定限值的最大冲击电流峰值。-限制电压（Clampingvoltage）：在规定波形和幅值的冲击电流流过MOV时，其两端出现的最大电压峰值。3.3分类与标志3.4性能要求3.4.1压敏电压范围标准规定MOV的压敏电压应在制造商规定的标称值的±10%范围内。这一要求保证了MOV在电涌保护器中的电压匹配精度，确保电涌保护器在系统正常工作电压下不误动作，在过电压情况下能及时导通。3.4.2泄漏电流在最大持续工作电压（交流或直流）作用下，MOV的泄漏电流不应超过制造商规定值，通常不超过50μA（对于直径较小的元件）至100μA（对于大通流容量的元件）。泄漏电流的严格限制对于防止MOV在长期运行过程中的热老化、延长使用寿命具有关键意义。3.4.3限制电压标准规定了不同等级的冲击电流（如8/20μs波形）作用下MOV的限制电压要求。限制电压是衡量MOV限压性能的核心参数，直接影响到被保护设备的绝缘配合水平。3.4.4能量耐受能力标准规定了MOV在规定的脉冲电流波形（如8/20μs、10/350μs等）和试验条件下应能承受的规定次数冲击而不发生破裂、穿孔、起火等失效现象，且冲击后的压敏电压变化率不超过±10%，泄漏电流不超过规定限值。3.4.5耐温性能MOV应能在规定的温度范围内（通常为-40℃～+85℃）保持正常的电气性能。标准规定了高温负荷试验和低温试验的条件和要求，以验证MOV在不同温度环境下的性能稳定性。3.4.6耐湿性能在湿热环境下，MOV的绝缘性能和电气参数不应发生明显劣化。标准规定了恒定湿热试验和交变湿热试验的具体条件、持续时间和合格判据。3.4.7焊接耐热性对于带引线元件，标准规定了焊接耐热性试验，以验证元件在PCB组装焊接过程中能够承受规定温度和时间的热应力而不发生性能退化。3.4.8耐久性标准规定了加速老化试验方法，通过施加规定的交流或直流电压负荷和温度应力，评估MOV在长期工作条件下的性能稳定性。3.5试验方法标准对每项性能要求均规定了详细的试验方法，包括试验条件、试验设备、试验步骤和合格判据，主要试验项目和内容如下：|序号|试验项目|试验条件/方法要点|合格判据||------|---------|-------------------|----------||1|压敏电压试验|直流1mA测试电流，环境温度23℃±2℃|标称值±10%||2|泄漏电流试验|施加最大持续工作电压，测试时间不少于1min|不超过规定限值||3|限制电压试验|8/20μs冲击电流，幅值按分类要求|不超过规定限值||4|通流容量试验|规定波形冲击，规定次数，间隔时间符合要求|冲击后参数变化在规定范围内||5|耐高温试验|最高工作温度下持续规定时间|外观无异常，参数合格||6|耐低温试验|最低工作温度下持续规定时间|外观无异常，参数合格||7|湿热试验|40℃±2℃、93%±3%RH，持续规定时间|电气参数合格||8|焊接耐热试验|260℃±5℃，持续10s±1s|外观良好，参数合格|3.6与IEC61643-331:2020的一致性说明本标准在技术上修改采用IEC61643-331:2020，主要差异体现在以下几个方面：（1）根据我国标准编写规则和GB/T1.1-2020的要求，调整了标准的格式和结构；（2）结合我国电网特点和工程实际，对部分试验条件和参数进行了适当调整和补充说明；（3）增加了规范性引用文件的转化适用说明，确保标准在我国法律框架和标准体系下的协调一致；（4）根据我国气候条件和应用环境特点，对部分环境试验条件进行了适应性调整。四、标准实施的意义分析4.1提升产品质量水平标准的发布实施为MOV产品的设计、制造和检验提供了明确的技术依据。生产企业按照标准要求进行产品设计验证和质量控制，有助于从源头保障电涌保护器的质量和可靠性。尤其对于制约产品性能的关键指标——能量耐受能力和长期稳定性，标准的明确规定将促使企业加大材料配方、工艺技术方面的研发投入，提升产品档次。4.2规范市场秩序作为国家标准体系的重要组成部分，GB/T18802.331-2024为电涌保护器元件的质量评价、产品认证和市场监督提供了统一的技术标尺。检测机构和认证机构可依据本标准开展产品检测和认证工作，有利于消除低质低价的不正当竞争行为，培育优胜劣汰的市场环境。4.3促进国际技术交流与贸易通过等同或修改采用IEC国际标准，实现我国标准与国际标准的技术对接，有利于消除技术性贸易壁垒，促进我国MOV产品进入国际市场。同时，也为国外优质产品进入我国市场提供了清晰的技术准入要求，有利于双向贸易的良性发展。4.4保障电力系统安全运行五、主要起草单位介绍本标准的主要起草单位之一为四川中光防雷科技股份有限公司（以下简称"中光防雷"）。该公司成立于1994年，总部位于四川省成都市，是一家专业从事雷电防护产品研发、生产、销售和防雷工程设计与施工的国家级高新技术企业。中光防雷长期深耕防雷领域，拥有省级企业技术中心和博士后科研工作站，在金属氧化物压敏电阻材料配方、制造工艺和性能测试方面积累了深厚的技术底蕴。公司建有完善的压敏电阻全自动生产线和型式试验实验室，具备从粉末制备、成型烧结到性能检测的完整制造链条和测试能力。其主导产品包括各类压敏电阻器、电涌保护器、避雷针等雷电防护产品，广泛应用于电力、通信、轨道交通、石油化工、新能源等领域。作为全国避雷器标准化技术委员会（SAC/TC81）的委员单位，中光防雷长期积极参与国家和行业标准的制修订工作，先后主持或参与制定了多项雷电防护领域的国家标准和行业标准。在本标准的编制过程中，中光防雷充分发挥其在MOV材料研究、产品开发和测试验证方面的工程实践经验，为标准技术内容的确定提供了大量可靠的试验数据和工程案例支撑。此外，中光防雷的压敏电阻产品已通过UL、TÜV等国际认证，远销海外市场，其国际化的技术视野和实践经验也为标准的国际接轨做出了积极贡献。六、结论与展望GB/T18802.331-2024《低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）的性能要求和试验方法》作为我国低压电涌保护器元件领域的一项重要的基础性标准，其发布实施填补了我国在MOV元件专项性能要求和试验方法标准方面的空白，标志着我国低压电涌保护器标准化体系建设迈上了新台阶。展望未来，随着以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代宽禁带半导体材料技术的发展和新型电涌防护技术的不断涌现，电涌保护器元件技术将持续演进。标准体系应与时俱进，及时跟踪IEC国际标准化动态，结合国内产业发展需求，不断完善低压电涌保护器元件标准体系，适时开展包含新型元件（如瞬态电压抑制二