IEC 61643-012024 低压浪涌保护装置 第01部分一般要求和试验方法标准立项发展报告

低压浪涌保护装置第01部分：一般要求和试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part01:GeneralRequirementsandtestmethods摘要关键词：浪涌保护装置；低压电气装置；国际电工委员会；过电压保护；试验方法；标准修订；电磁兼容AbstractWiththeaccelerationofglobalpowersystemintelligenceandthelarge-scaleintegrationofrenewableenergy,therisksoflightningsurgesandswitchingovervoltagesonlow-voltagepowerdistributionsystemsandinformationandcommunicationequipmentarebecomingincreasinglysevere.Asacriticalinfrastructurecomponentensuringthesafeoperationofelectricalandelectronicequipment,thereliabilityandstandardizationlevelofsurgeprotectivedevices(SPDs)directlyaffecttheoperationalsafetyofpowersystems,railtransit,datacenters,industrialcontrol,andotherfields.TheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIEC61643-01:2024"Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part01:GeneralRequirementsandtestmethods"onDecember20,2024.ThisstandardsupersedesthefundamentalcontentsofmultiplerelatedstandardsincludingIEC61643-11:2011,servingasafoundationalgeneralstandardinthefieldoflow-voltageSPDs.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,compilationprocess,coretechnicalcontents,andimpactofthestandardonthegloballow-voltagelightningprotectionindustry,withemphasisonthetechnicalevolutioninSPDclassificationsystems,testmethods,performancerequirements,andsafetyindicators.Thereportalsodiscussestheindustryadaptationpathwaysandfuturestandardizationtrendsfollowingtheimplementationofthestandard.ItisconcludedthattheimplementationofIEC61643-01:2024willsignificantlyenhancethequalityconsistencyoflow-voltagesurgeprotectivedevices,promotethestandardization,internationalization,andhigh-qualitydevelopmentofthegloballightningprotectionindustry,anditisrecommendedthatrelevantenterprisesandinstitutionscarryoutstandardpromotionandtechnicalupgradingworkasearlyaspossible.Keywords:Surgeprotectivedevices;Low-voltageelectricalinstallations;IEC;Overvoltageprotection;Testmethods;Standardrevision;Electromagneticcompatibility一、引言1.1研究背景雷电是自然界中最为强烈的电磁干扰源之一，其对电力系统和电子设备造成的损害历来是电气安全领域关注的焦点。根据中国气象局雷电灾害公报统计数据，近年来我国每年因雷击造成的直接经济损失均超过数亿元人民币，间接损失更加难以估量。随着社会经济对电力和信息依赖程度的不断加深，各类精密电子设备广泛应用于生产生活的各个领域，其对浪涌干扰的敏感性也在持续增加。在这一背景下，低压浪涌保护装置作为防御雷电电磁脉冲和操作过电压的关键设备，其技术水平和质量可靠性受到越来越多的关注。IEC61643系列标准是国际上最具权威性的低压浪涌保护装置标准体系，由国际电工委员会雷电防护技术委员会（TC81）归口管理，涵盖SPD的分类、性能要求、试验方法、选择与应用等多个方面。其中，IEC61643-11:2011《低压浪涌保护装置第11部分：低压电力系统的浪涌保护装置——性能要求和试验方法》是此前最为核心的基础标准，规定了连接到低压配电系统的SPD的性能要求和试验方法。然而，随着SPD技术的快速发展——包括新型压敏电阻材料、气体放电管、半导体抑制器件以及多级复合保护技术的应用——以及安装应用场景的日益多元化，原有标准的结构体系已经不能完全适应技术发展的需要。1.2标准修订的必要性在IEC61643-11:2011实施十余年的过程中，标准使用者和制造商普遍反映存在以下几个方面的问题：其一，不同应用场景下的SPD（如电力系统用、电信信号用、光伏系统用）之间的共性和差异性未能得到清晰界定，导致标准适用范围存在模糊地带；其二，随着SPD内部保护元件技术的进步，部分原有的试验方法和性能指标已不能准确反映产品的实际保护能力；其三，IEC61643系列各分标准之间存在内容交叉重复或相互矛盾的情况，影响了标准体系的协调性和可操作性；其四，国际上关于SPD的安全性要求（如热稳定性、失效模式、防火性能等）日趋严格，需要在基础标准层面予以系统规定。在此背景下，IECTC81决定对IEC61643系列标准进行结构性调整。IEC61643-01:2024作为重组后的基础标准，将原先分散在IEC61643-11等标准中的通用性要求、术语定义、分类方法和基础试验原则提取出来，形成一个适用于所有低压浪涌保护装置的统一基础文件，为后续各专项标准（如电力系统用、信号网络用、光伏系统用等）的制修订奠定共同的技术基础。二、标准基本信息与编制概况2.1标准基本信息IEC61643-01:2024《低压浪涌保护装置第01部分：一般要求和试验方法》（Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part01:GeneralRequirementsandtestmethods）由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）于2024年12月20日正式发布。该标准归口于IEC第81技术委员会（TC81-LightningProtection），分类号为变电站、电涌放电器类，标准状态为现行有效。标准语言为英语和法语双语版本，采用电子版加密PDF格式发行。2.2编制历程IEC61643-01:2024的编制工作经历了严格的多阶段国际标准制定程序。其编制历程主要包括以下几个阶段：提案阶段（2018-2019年）：在IECTC81年度工作会议上，多国国家委员会提议对IEC61643系列标准体系进行结构性优化，建议将通用基础要求从各专项标准中剥离，形成独立的基础标准部分。2019年，IECTC81正式通过了新工作项目提案（NWIP），立项编号为61643-01。草案编制阶段（2020-2022年）：成立由德国、法国、中国、美国、日本等主要国家的专家组成的工作组（WG），在原有IEC61643-11等标准的基础上，系统梳理和提取通用性技术要求。工作组先后召开了多次国际研讨会议，就SPD分类体系、试验参数、性能判据等核心内容进行了充分讨论。期间经历了COVID-19疫情的影响，部分会议转为线上形式召开，但编制工作总体按计划推进。委员会草案（CD）阶段（2022年）：形成委员会草案后，分发给各成员国国家委员会征求意见。各成员国就标准的框架结构、术语定义、试验方法等技术内容提出了大量建设性修改意见。工作组对意见进行了逐条处理和回应。国际标准草案（DIS）阶段（2023年）：在委员会草案基础上修改完善形成DIS文件，再次进行国际范围内的投票表决和意见征集。该阶段重点关注了标准的技术先进性与产业适用性之间的平衡。最终国际标准草案（FDIS）阶段（2024年上半年）：DIS文件获得通过后，形成FDIS终稿，进行最终投票。投票结果获得绝大多数成员国的支持。正式发布（2024年12月）：经IEC中央办公室最终编辑和排版后，于2024年12月20日正式出版发布。2.3标准定位与作用IEC61643-01:2024在IEC61643系列标准体系中处于"基础标准"的定位。它规定了低压浪涌保护装置的一般性要求、术语和定义、分类方法、试验程序以及安全要求，是其他各分标准（如IEC61643-11电力系统用SPD、IEC61643-21电信和信号网络用SPD、IEC61643-31光伏系统用SPD等）共同遵循的基础文件。通过将通用性内容提取为独立的标准部分，有效避免了各分标准之间的内容重叠和潜在冲突，增强了整个标准体系的协调性和逻辑一致性。三、标准核心技术内容分析3.1标准的范围与适用对象IEC61643-01:2024规定了低压浪涌保护装置的一般要求和试验方法。标准适用于多个领域——包括低压电力系统、电信和信号网络、光伏发电系统等——中使用的浪涌保护装置。该标准不直接针对某一特定应用领域的具体技术和指标要求，而是关注SPD的通用性特性，如分类、电气特性、安全性能、试验方法等。标准的适用范围涵盖了标称电压不超过交流1000V或直流1500V的低压系统中的SPD。这一电压界限与IEC60038《标准电压》中低压系统的定义保持一致，确保了标准体系在电压等级划分上的统一性。3.2SPD分类体系的演进IEC61643-01:2024对SPD的分类体系进行了重要的调整和优化。在原有IEC61643-11:2011的基础上，新标准进一步明确了SPD按照试验类型（Type1、Type2、Type3）的分类原则，并将其作为SPD最基本的分类维度。具体而言：Type1试验（I级分类试验）：适用于承受直击雷电流或经由雷电防护系统传导的部分雷电流的SPD，其特征试验为10/350μs雷电流冲击试验。该类SPD通常安装在建筑物入口处或雷电防护系统的界面处。Type2试验（II级分类试验）：适用于承受由远处雷击或开关操作引起的过电压的SPD，其特征试验为8/20μs电流冲击试验。该类SPD通常安装在配电系统的下级配电柜或终端配电箱处。Type3试验（III级分类试验）：适用于安装在靠近受保护设备处、用于精细保护SPD，其试验波形为1.2/50μs电压冲击和8/20μs电流冲击的组合波。此外，新标准在原有分类的基础上，进一步细化了SPD按电压限制特性（电压开关型、电压限制型和组合型）、按安装位置（户外型、户内型、封闭型）以及按可插拔性（可插拔式和固定式）等维度的分类方法，为产品的选型和工程设计提供了更加清晰的指导。3.3一般性能要求IEC61643-01:2024对SPD的一般性能要求进行了系统规定，主要包括以下几个方面：额定值要求：规定了SPD的标称放电电流（In）、最大放电电流（Imax）、冲击电流（Iimp）、电压保护水平（Up）、最大持续运行电压（Uc）、暂态过电压（TOV）耐受能力等关键参数的定义和确定方法。电气特性要求：包括SPD在正常运行条件下的漏电流、参考电压（对于压敏电阻型SPD）、绝缘电阻等电气参数的限值要求，以及在额定条件下的温升限值要求。机械性能要求：规定了SPD外壳的防护等级（IP代码）、端子类型和紧固方式、标志和标识的耐久性等要求。环境适应性要求：包括SPD在规定温度范围（通常为-40℃至+70℃）、湿度条件、海拔高度等环境条件下的正常工作能力要求。3.4试验方法体系IEC61643-01:2024建立了系统的试验方法体系，核心试验项目涵盖以下几个方面：型式试验：包括动作负载试验、热稳定性试验、短路耐受试验、TOV试验（含TOV耐受试验和TOV失效试验）、电压保护水平测量、泄漏电流测量等。其中，动作负载试验用于验证SPD在规定条件下的持续工作能力，是衡量SPD老化特性的关键试验项目。例行试验：规定了制造商在出厂检验中必须开展的试验项目，主要用于验证产品与型式试验样品的一致性，通常包括外观检查、标称放电电流下的限制电压验证、泄漏电流测试等。抽样试验：规定了批量产品交付时的抽样方案和合格判定准则，参照IEC60410的相关规定实施。值得注意的是，新标准在试验方法方面引入了一些新的技术要求。例如，在动作负载试验中，更加强调了SPD在施加最大持续运行电压（Uc）条件下的长期工作稳定性考核；在TOV试验中，完善了不同TOV持续时间和幅值条件下的耐受能力判定准则；在热稳定性试验中，细化了SPD在不同失效模式下的温度监测方法和合格判据。3.5安全要求安全性是IEC61643-01:2024重点关注的内容。标准在原有基础上进一步强化了对SPD安全性能的要求：热安全：规定SPD在正常运行和故障条件下，其外壳温度不应超过规定的限值，以防止对周围可燃物造成引燃风险。引入了热稳定性试验中的温度监测点和温度变化速率的概念，使得对SPD热失控行为的评价更加科学。失效安全模式：规定了SPD在超出其耐受能力而失效时，应能安全地断开与系统的连接（即"失效脱扣"），避免造成对供电连续性的影响和安全隐患。针对不同的SPD类型和安装位置，给出了不同的失效安全模式要求。防火性能：对SPD外壳材料的阻燃等级提出了明确要求，通常要求达到UL94V-0级或GB/T5169.16中规定的相应等级。同时规定了SPD内部元件在异常过热情况下的阻燃要求。电气间隙和爬电距离：根据SPD安装位置和污染等级的不同，规定了相应的最小电气间隙和爬电距离要求，以保障SPD在预期使用环境下的电气安全。四、标准技术变化及国际影响分析4.1与IEC61643-11:2011等技术文件的对比分析IEC61643-01:2024的发布是IEC61643系列标准体系结构性调整的第一步。从技术内容来看，该标准与IEC61643-11:2011相比呈现以下几个方面的主要变化：体系结构的变化：IEC61643-01:2024将原IEC61643-11中的通用性内容（如术语和定义、分类、通用试验方法等）提取为独立的标准部分。后续IEC61643-11将修订为专注于低压电力系统用SPD的专项标准，与IEC61643-01形成"基础标准+专项标准"的层级结构。术语体系的统一：新标准对SPD领域的核心术语进行了重新梳理和定义，统一了"浪涌保护装置"、"电压保护水平"、"标称放电电流"等关键术语的内涵和表述，有助于消除不同标准之间的术语歧义。试验方法的优化：在试验方法层面，IEC61643-01在保留原有经典试验方法的基础上，对部分试验的细节进行了优化。例如，在动作负载试验中更加明确地规定了施加电压的时序、幅值和持续时间的具体参数；在电压保护水平测量中，引入了更精确的测量方法和要求。安全要求的强化：安全方面的要求更加系统化和严格化，特别是热安全、防火性能、失效模式等方面。这些变化反映了国际电工领域对低压电气设备安全性的持续关注和要求提升。4.2对全球防雷产业的影响IEC61643-01:2024作为低压浪涌保护领域的基础性国际标准，其发布将对全球防雷产业产生广泛而深远的影响。推动产业技术升级：新标准提高了对SPD性能和安全的总体要求，将促使制造商加大技术研发投入，改进产品设计和制造工艺，提升产品的质量水平和技术含量。特别是对于希望在國際市场上销售产品的SPD制造商而言，满足IEC61643-01:2024的要求是获取国际市场竞争优势的基本前提。促进标准体系的国际协调：IEC61643-01:2024的实施将推动各国在国家层面采用该标准作为本国的国家标准或行业标准基础，促进全球范围内低压SPD标准体系的协调和统一。这有助于降低国际贸易中的技术壁垒，促进全球防雷产品市