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StandardizationDevelopmentReport:Low-voltagesurgeprotectivedevices-Part41:SurgeprotectivedevicesconnectedtoDClow-voltagepowersystems–Requirementsandtestmethods摘要随着光伏发电、储能系统、电动汽车充电设施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与操作过电压防护需求日益迫切。国际电工委员会（IEC）于2025年5月23日正式发布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》，填补了直流侧浪涌保护装置（SPD）国际标准的空白。本标准由IEC第37技术委员会（TC37"变电站、电涌放电器"）归口管理，规定了连接到直流低压电力系统的SPD的分类、性能要求、试验方法及安全要求，涵盖额定电压不超过1500V直流的光伏系统、储能系统、电动汽车充电设施及直流配电网络等典型应用场景。标准的发布标志着直流浪涌保护技术从"借用交流标准"走向"专属标准"的新阶段，对提升直流系统运行可靠性、保障人身与设备安全、促进新能源产业健康发展具有重要的引领作用。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术架构、核心内容及行业影响，并介绍了主要参与单位的技术贡献，为相关企业和技术人员提供参考。关键词：浪涌保护装置；直流低压电力系统；IEC61643-41；光伏系统；过电压防护；试验方法Keywords:Surgeprotectivedevices;DClow-voltagepowersystems;IEC61643-41;Photovoltaicsystems;Overvoltageprotection;Testmethods1引言1.1标准立项背景近年来，全球能源转型加速推进，直流电力系统的应用场景迅速扩展。光伏发电系统装机容量持续攀升，电化学储能电站大规模建设，电动汽车充电基础设施全面铺开，数据中心和通信基站普遍采用高压直流（HVDC）供电方式——这些新型直流应用对电力系统的安全性和可靠性提出了更高要求。与交流电力系统相比，直流低压电力系统在浪涌过电压的产生机理、传播特性及防护策略上存在显著差异。直流系统中无自然过零点，电弧熄灭困难；光伏方阵暴露于室外开阔场地，雷电感应过电压特征复杂；系统绝缘配合要求更高。然而，长期以来国际上缺乏专门针对直流低压系统浪涌保护装置的标准，工程实践不得不参考交流系统的IEC61643-11标准，在参数匹配、试验方法和安全要求等方面存在明显的不适应性。随着直流应用规模的不断扩大，制定专属的直流浪涌保护装置国际标准已成为行业共识和迫切需求。1.2标准制定历程IEC于2019年启动直流低压系统浪涌保护装置标准的预研工作，由IECTC37（负责浪涌保护装置、电涌放电器及相关技术的标准化工作）下设的37A分技术委员会WG5工作组牵头起草。经过WD（工作草案）、CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）和FDIS（最终国际标准草案）等多个阶段的反复讨论和投票，工作组先后解决了直流电弧特性模拟、多模式试验电路设计、光伏特有应力条件复现等多项关键技术难题。最终，标准于2025年5月23日正式出版发布，标准编号为IEC61643-41:2025。2标准范围与核心内容2.1适用范围IEC61643-41:2025规定了连接到直流低压电力系统的浪涌保护装置（SPD）的要求和试验方法，适用于：-光伏发电系统：涵盖户用分布式光伏、地面集中式光伏电站的直流侧防护；-储能系统：电化学储能电站的直流侧保护，及电池簇之间的直流回路防护；-电动汽车充电设施：直流充电桩、充电堆的输出侧防护；-直流配电系统：数据中心高压直流供电、直流微电网、通信基站直流配电等应用；-其他直流应用场景：轨道交通直流牵引系统辅助回路、船舶直流电网等。标准的电压适用范围涵盖额定电压不超过1500V直流的系统。这一范围已覆盖目前工程实践中绝大多数低压直流应用场景。2.2标准的核心技术架构IEC61643-41:2025在技术框架上继承了IEC61643家族标准的总体架构，但针对直流系统的特殊性进行了大量创新性规定。2.2.1分类与测试分组标准依据SPD的测试类别将其划分为Type1（ClassI，用于直击雷防护）、Type2（ClassII，用于感应雷防护）和Type3（ClassIII，用于末端精细防护）三个类别，与交流侧分类方式保持一致。同时，标准充分考虑了直流SPD特有的电压依赖型（压敏电阻型）和电流依赖型（气体放电管型）器件特性差异，分别给出了相应的试验要求和判定准则。2.2.2直流系统特殊环境适应性要求直流系统的运行环境极其严苛，光伏组件安装在户外环境中，长期承受高温、高湿、强紫外辐射；储能系统内部温度变化剧烈；充电设施可能面临频繁的电压波动和负载变化。为此，标准在温度循环试验、交变湿热试验、中性盐雾试验、紫外老化试验、长期稳定性试验等方面，对温度范围、湿度条件、试验周期和判定准则均进行了系统的适应性修订，确保SPD在直流场景下具有良好的环境耐候性和长期可靠性。2.2.3试验方法的关键技术突破直流SPD试验方法的核心难点在于：（1）直流电弧的熄灭特性：直流系统无自然过零点，SPD内部故障或劣化时产生的电弧难以自行熄灭，可能导致设备烧毁甚至引发火灾。标准引入了专用的直流短路试验和电弧耐受试验方法，要求在规定的直流短路电流条件下验证SPD的熄弧能力和安全性。（2）无极性/有极性SPD的差异化考核：直流系统中SPD可能接入正极对地、负极对地或正负之间等不同位置，且部分SPD内部采用双极性串并联结构。标准区分了无极性SPD和有极性SPD，分别规定了冲击试验的极性施加方式与试验次数要求。（3）直流叠加条件下的局部放电试验：直流电场下的局部放电特性与交流存在本质差异，标准规定了直流电压下的局部放电测试方法及允许水平。（4）TOV（暂时过电压）特性的特殊考量：考虑到直流系统与交流系统的故障特征不同，标准给出了适用于直流系统的TOV试验曲线和耐受判据。2.2.4安全要求标准对SPD的绝缘配合、爬电距离、电气间隙、保护接地、失效指示（热脱扣）以及阻燃性能（UL94V-0级）作出了严格规定，并要求产品在正常使用条件下的表面温度满足相关安全限值要求。此外，标准还对SPD的标识、铭牌及安装说明提出了明确要求。3标准创新点与技术特点3.1首次建立直流专属试验体系IEC61643-41:2025是国际上首部专门针对直流低压系统浪涌保护装置的标准。标准所建立的直流专属试验体系，在多项关键指标上突破了传统IEC61643-11等交流标准的框架，充分体现了直流系统的电气特性和工程需求。3.2统一了试验程序与参数选择标准对直流SPD的标称放电电流（In）、最大放电电流（Imax）、电压保护水平（Up）、持续工作电压（Ucpv）等关键参数给出了明确的含义界定和选取导则，并规定了相应的试验程序与判定准则。这为制造商的产品设计提供了清晰的技术依据。3.3完善的系统协调性考量标准体现了与现代直流系统绝缘配合理念的一致性。通过对SPD的能量协调配合、多级SPD之间的退耦设计、SPD与直流断路器/熔断器的配合等方面提出要求，标准为实现直流系统整体的过电压防护协调提供了技术支撑。4主要参与单位介绍4.1国际电工委员会IECTC37IEC61643-41:2025由国际电工委员会（IEC）第37技术委员会（TC37，即"变电站、电涌放电器"）归口管理，具体由IECTC37下属的SC37A分技术委员会（低压浪涌保护装置）负责制定。TC37的秘书处设在意大利，主席和秘书长均由国际知名的过电压防护领域资深专家担任。TC37下辖多个工作组（WG），SC37A中的WG5（低压SPD试验方法）、WG3（SPD应用导则）等为IEC61643-41标准的核心起草工作组，成员来自全球主要SPD制造商、电力公司、检测认证机构和科研院所，具有广泛的代表性和技术权威性。4.2主要参与企业（示例）在本标准的制定过程中，全球多家领先的SPD制造商和技术机构积极参与了标准草案的讨论与验证工作，包括（以下为示例性列举）：-菲尼克斯电气（PhoenixContact，德国）：作为全球电涌保护领域的技术领导者，深度参与了直流SPD试验电路设计和TOV特性研究。-DEHN（德国）：在光伏直流侧雷电防护领域拥有丰富的工程数据积累，为标准的分类与选型提供了重要支撑。-施耐德电气（SchneiderElectric，法国）：为标准的系统协调性条款和绝缘配合方案提供了设计依据。-上陶莱格（OBOBettermann，德国）：在直流电弧试验方法和安全要求方面作出了突出贡献。-中国电科院、上海电器科学研究院：代表中国在光伏直流SPD试验方法方面提出了建设性意见，推动了中国企业在标准制定中的实质性参与。5标准制定意义与行业影响5.1填补直流SPD国际标准空白直流SPD是光伏系统、储能系统、充电设施安全运行的重要保障器件。IEC61643-41:2025的实施，将有效提升直流系统的防雷抗灾能力和运行可靠性，降低因浪涌过电压导致的设备损坏和系统停运风险，从而有力支撑全球新能源产业的健康可持续发展。5.3促进国际贸易与产业升级作为国际通用的技术标准，IEC61643-41:2025将促进各国直流SPD产品在统一技术框架下开展检测与认证，降低贸易壁垒，促进国际市场的公平竞争和互联互通。对国内企业而言，积极跟踪和采用该标准，将有助于提升产品国际竞争力，实现从"对标达标"到"标准引领"的跨越。5.4推动直流系统整体防护理念升级该标准不仅规范了SPD产品本身，还对SPD在直流系统中的安装位置、配合方式、状态指示和维护要求提出了系统性建议，推动了从"单一器件防护"向"系统整体防护"的理念升级，对直流系统的全生命周期安全管理具有深远影响。6结论与展望6.1主要结论（1）IEC61643-41:2025是国际上首部针对直流低压系统浪涌保护装置的通用标准，具有里程碑式的意义。（2）标准在试验方法、安全要求和环境适应性等方面充分考虑了直流系统的特殊性，形成了完整、科学、可操作的技术体系。（3）标准的发布将有力支撑光伏、储能、充电设施等直流应用场景的过电压防护技术发展，对新能源产业的安全可靠运行具有重要意义。（4）标准的实施将进一步推动全球直流SPD产品的规范化、标准化和国际化发展。6.2未来展望随着直流技术的持续演进和应用场景的进一步拓展，IEC61643-41标准预计将在以下方向持续演化：-更高电压等级：随着直流系统向更高电压等级（如1500V以上）发展，标准适用范围可能进一步延伸；-智能化和状态监测：集成智能监测功能的SPD产品将催生新的标准需求；-与数字化运维的融合：SPD的运行状态数据接入直流系统的数字化管理平台，需要配套的数据接口和通信协议标准；-与其他标准的协同：与IEC62305（雷电防护）、IEC60364（低压电气装置）等标准的协调互动将持续深化。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]IEC62305-1~4:2010,Protectionagainstlightning[S].Geneva: