IEC 61643-412025 低压浪涌保护装置 第41部分连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置 要求和试验方法标准立项发展报告

低压浪涌保护装置第41部分：连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置要求和试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part41:SurgeprotectivedevicesconnectedtoDClow-voltagepowersystems–Requirementsandtestmethods摘要随着光伏发电、储能系统、直流充电桩及数据中心等直流应用场景的爆发式增长，直流低压电力系统的雷电浪涌防护已成为行业亟需解决的关键技术问题。IEC61643-41:2025《低压浪涌保护装置第41部分：连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置要求和试验方法》由国际电工委员会（IEC）正式发布，填补了直流低压系统浪涌保护装置（SPD）国际标准体系的空白。本报告对该标准的立项背景、技术框架、适用范围、关键试验方法及行业影响进行系统阐述，重点分析了标准在直流系统特有的单极接地故障、多级协调配合及持续工作电压特性等方面的技术突破，并对其承载的IEC标准化组织架构进行了介绍。该标准的实施将为直流低压系统的防雷设计提供统一的技术依据，对提升新能源基础设施安全运行水平具有重要指导意义。关键词低压浪涌保护装置；直流低压电力系统；IEC61643-41；试验方法；光伏系统防雷；标准化Keywords:Low-voltagesurgeprotectivedevices;DClow-voltagepowersystems;IEC61643-41;Testmethods;Photovoltaicsystemlightningprotection;Standardization一、标准立项背景与行业需求分析1.1直流低压系统的快速发展与防护挑战近年来，全球能源结构正在经历深刻变革。以光伏发电、风力发电为代表的可再生能源装机容量持续攀升，电化学储能系统大规模部署，直流充电桩在新能源汽车领域加速普及，数据中心也纷纷采用直流供电架构以提升能效。根据国际能源署（IEA）发布的数据，全球光伏累计装机容量在2023年已超过1.4太瓦（TW），而直流微电网和直流配电技术正在成为智能电网发展的重要方向。这一趋势带来了一个显著的行业痛点——直流低压电力系统的雷电浪涌防护标准长期缺位。长期以来，浪涌保护装置的国际标准体系主要围绕交流低压系统构建，如IEC61643-11（交流系统的SPD要求）和IEC61643-31（光伏系统SPD的特定要求）。然而，直流系统在运行特性、故障模式和保护需求方面与交流系统存在本质差异：1.持续工作电压特性不同：直流系统不存在交流系统的过零点，电弧熄灭更加困难，SPD在动作后承受的持续电压形态不同；2.接地故障模式差异：直流系统发生单极接地故障时，另一极对地电压可能升高至系统额定电压的两倍，要求SPD具有更高的耐受能力；3.多极协调配合复杂：直流系统通常采用正负极对地或正负极之间的保护方式，SPD内部的多个限压元件之间及其与外部的协调配合比交流系统更为复杂；4.特殊应用场景：光伏方阵直流侧、储能直流母线、直流充电桩等场景具有不同的浪涌来源和传播路径。1.2标准体系缺位带来的问题在IEC61643-41发布之前，直流低压系统的SPD选型、测试和验收面临多重困境。制造商缺乏统一的测试依据，产品性能无法进行横向比较；设计单位只能参照交流系统标准进行推定，难以准确匹配直流系统的实际防护需求；用户和第三方检测机构缺乏权威的判定准则。这些问题的存在不仅制约了SPD产品的技术进步和市场规范，也为直流系统的安全可靠运行埋下了隐患。在此背景下，IECSC37A（浪涌保护装置分技术委员会）经过充分论证和多年工作，正式发布了IEC61643-41:2025。该标准的出台是国际低压防雷标准体系向直流领域延伸的重要里程碑。二、标准主要内容与技术框架2.1标准适用范围与定位IEC61643-41:2025适用于连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置，涵盖额定电压不超过直流1500V的系统。这一电压范围覆盖了光伏系统直流侧（通常为600V至1500V）、储能系统直流母线（常见为750V至1500V）、直流充电桩输出端（200V至1000V）以及直流微电网等典型应用场景。在标准体系中，IEC61643-41与以下标准形成互补关系：-IEC61643-11：适用于交流50/60Hz低压系统的SPD；-IEC61643-31：针对光伏系统SPD的特殊要求（涵盖交直流两侧）；-IEC61643-41：面向所有直流低压系统的通用要求和试验方法，应用范围更广。2.2标准的核心技术要求该标准对连接到直流低压系统的SPD提出了系统全面的技术要求，主要包括：（1）分类与标识标准将直流系统SPD按照试验类别（ClassI、ClassII、ClassIII）进行分类，分别对应直击雷电流防护、感应雷及操作过电压防护、以及精细保护等不同防护层级。对于每一类别，标准规定了对应的试验电流波形和能量参数。SPD的标识要求包括最大持续工作电压（Ucpv）、标称放电电流（In）、最大放电电流（Imax）等关键参数的标注规范。（2）电气性能要求在电气性能方面，标准着重规定了以下核心指标：-最大持续工作电压（Ucpv）：考虑直流系统电压波动及故障工况下电压升高的因素，要求SPD能在该电压下长期稳定运行。特别是对于光伏系统，需考虑组件开路电压的温度修正系数；-电压保护水平（Up）：规定SPD在标称放电电流下的残压上限，确保其与被保护设备的耐冲击电压水平相配合；-泄漏电流：在最大持续工作电压下，SPD的泄漏电流需控制在限定范围内，以降低正常运行时的能量损耗。（3）直流系统特有试验方法针对直流系统的技术特点，该标准在试验方法上进行了多项创新。其中，直流短路耐受试验模拟SPD在直流系统发生短路故障时的应力状态，考察其分断能力和失效安全性；单极接地故障模拟试验检验当直流系统一极接地时，SPD在另一极电压升高情况下的工作性能；多极SPD的附加试验则验证正负极之间的保护特性及其内部的协调配合。（4）机械性能与环境适应性标准同时规定了SPD的外壳防护等级、阻燃性能、接线端子可靠性等机械性能要求，以及在不同环境温度、湿度条件下的性能稳定性要求，确保SPD在户外光伏电站等严苛环境下可靠运行。2.3标准的技术创新与突破IEC61643-41:2025在技术层面实现了多项突破。首先，它首次在IECSPD标准体系中系统性地建立了直流系统特有的试验方法体系，涵盖了直流短路、单极接地等关键故障场景。其次，标准引入了基于直流系统实际运行工况的持续工作电压确定方法，充分考虑光伏组件温度特性和储能系统电压波动范围。此外，标准对SPD与直流系统绝缘配合的指导原则进行了明确阐述，为系统级的防雷协调设计提供了标准化依据。三、标准参与单位介绍3.1国际电工委员会SC37A分技术委员会IEC61643-41:2025由国际电工委员会（IEC）第37技术委员会（TC37：避雷器）下属的SC37A分技术委员会（浪涌保护装置）归口管理并负责制定。IEC是全球成立最早、最具权威性的国际电工标准化机构，成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦。TC37负责避雷器及相关领域的标准化工作，其工作范围涵盖应用于交流、直流及通信系统的各类过电压保护装置。SC37A作为TC37的核心分技术委员会，专门从事浪涌保护装置（SPD）的标准化工作，秘书处由法国承担。SC37A的工作网络覆盖全球主要工业化国家，各成员国通过国家委员会（NationalCommittee）参与标准制定。中国作为IEC的积极成员，通过全国避雷器标准化技术委员会（SAC/TC81）对口参与SC37A的工作，在直流SPD标准制定中提出了多项基于中国光伏和储能应用实践的技术建议。中国专家在直流系统SPD的测试方法验证和典型应用场景数据积累方面作出了重要贡献。SC37A在制定IEC61643-41的过程中，广泛吸纳了来自制造商、检测认证机构、科研院所、电力运营商及最终用户等多方利益相关方的意见，历经委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）等多个阶段，最终于2025年5月23日正式发布。3.2标准制定的参与机制IEC标准的制定遵循公开、透明、协商一致的原则。IEC61643-41在制定过程中，主要经历了以下阶段：1.预备工作阶段（PWI）：识别直流低压系统SPD标准化的需求，形成工作建议；2.新工作项目提案（NP）：在SC37A内部提出新工作项目，经成员国投票通过后正式立项；3.委员会草案阶段（CD）：成立工作组（WG）起草标准文本，在成员国间征求意见；4.国际标准草案阶段（DIS）：形成较为成熟的草案版本，进行正式投票；5.最终国际标准草案阶段（FDIS）：对最终草案进行投票表决；6.正式发布：通过后由IEC中央办公室统一出版发行。四、标准实施的意义与影响4.1对行业的引领作用IEC61643-41:2025的发布对直流低压浪涌保护领域具有里程碑式的意义。对于制造商而言，该标准为直流SPD产品的设计开发和型式试验提供了统一的技术基准，有利于规范市场竞争、促进产品质量提升。对于工程设计单位而言，标准的发布填补了直流系统防雷设计选型依据的空白，使得光伏电站直流侧、储能系统、直流充电设施等场景的SPD选配更加科学合理。对于检测认证机构和监管机构而言，标准的实施为产品检测认证和市场监管提供了明确的判定依据。4.2对新能源产业发展的支撑在当前全球能源转型加速的大背景下，IEC61643-41的发布恰逢其时。光伏发电、电化学储能、电动汽车直流充电等战略性新兴产业正处于规模化发展的关键阶段，这些场景均以直流低压系统为核心。IEC61643-41作为直流SPD领域的基础性标准，将在保障直流系统安全运行、降低雷击损失、提升供电可靠性等方面发挥重要作用。标准的实施也有助于推动中国新能源装备制造业融入国际标准体系，促进产品出口和国际互认。4.3标准应用的配套要求需要指出的是，IEC61643-41作为国际标准，在我国的实施需要与国内标准体系进行衔接。下一步，全国避雷器标准化技术委员会将适时推动该标准的转化工作，结合国内直流系统的应用特点，制定对应的国家标准或行业标准。同时，相关的检测实验室能力建设、认证制度配套等工作也需要同步推进，以确保标准在实际应用中发挥应有的技术引领作用。五、结论与展望IEC61643-41:2025《低压浪涌保护装置第41部分：连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置要求和试验方法》的正式发布，标志着国际低压浪涌保护标准体系实现了从交流领域向直流领域的系统性拓展。该标准立足于光伏发电、储能系统、直流充电等快速发展的应用场景需求，首次建立了专门面向直流低压系统的SPD技术要求和试验方法体系，解决了长期以来直流SPD标准缺位的突出问题。从技术角度看，该标准充分考虑了直流系统在持续工作电压、故障模式、保护配合等方面区别于交流系统的特殊性，在试验方法上实现了多项针对性创新。从行业影响看，标准的发布统一了直流SPD产品的技术评价准则，为工程设计、产品认证和市场监管提供了权威技术依据。展望未来，随着直流应用场景的进一步拓展和技术的持续进步，IEC61643-41所确立的技术框架将为后续直流SPD相关标准的制定和完善奠定坚实基础。伴随新能源产业的持续快速发展，该标准必将在全球范围内的直流系统防雷保护实践中发挥日益重要的作用。建议国内相关标准化技术组织积极推进该标准的转化应用，同步开展宣贯培训和验证测试工作，使标准的技术成果更好地服务于我国直流电力系统的安全稳定运行。参考文献[1]IEC61643-41:2025,Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part41:SurgeprotectivedevicesconnectedtoDClow-voltagepowersystems–Requirementsandtestmethods[S].Geneva:IEC,2025.[2]IEC61643-11:2011,Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part11:Surgeprotectivedevicesconnectedtolow-voltagepowersystems-Requirementsandtestmethods[S].Geneva:IEC,2011.[3]IEC61643-31:2018,Low-volt