摘 要： 将国内外标准的有关规定、我国通信局（站）的实际条件、以及各种电源
SPD 的使用现状相融合，对国际电工委员会标准 IEC 61643-1 相关内容进行了发展与完善，形成了适合我国通信局（站）现状及发展趋势的低压系统用电涌保护器的技术要求，并对其中的主要问题进行了阐述。
关键词： 低压系统、防雷、电涌保护器、技术要求
Abstract ： Based on domestic
industry specifications and many international
standards, and incorporated the present engineering
environments of Chinese telecommunication stations/sites
and the application of SPD to low-voltage system,
this paper expands the relative parts of IEC
61643-1 standard more perfect, and deals with
the performance requirements of SPD used in low-voltage
system for telecommunication stations/sites in
China.
Keywords ： low-voltage
system ， lightning protection ， surge protective
device ， performance requirements
1 引言
关于低压系统用电涌保护器（以下简称 SPD ）的技术要求，在国内和国外都已有一些标准分别从不同角度进行了某些规定。总体来讲，这些标准可以分为三类：一类是面向实际应用，依据通信系统的需要而对
SPD 提出相关要求，规定 SPD 选用原则，这类标准以 YD/T 5098-2001 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》为代表。另一类则是面向
SPD 本身，与电工元件基础标准相似，这类标准以 IEC 61643-1 “ Surge
protective devices connected to low-voltage distribution
systems — Part 1: Performance requirements and
testing methods ”为代表。还有一类是纯粹关心 SPD 的安全性问题，而对
SPD 的防雷或电涌抑制性能几乎不做评定，这类标准以 UL1449 “ Standard
for transient voltage surge suppressors, 2 nd
edition ”为代表。
由于上述三类标准都是从某一角度来规定 SPD 的技术要求，难免有其局限性或相互矛盾之处。在这种情况下，盲目照搬某一标准特别是国际标准是很不恰当的，这也为实践所证明。大家知道，
IEC 61643-1 基本上是由一些发达国家特别是以少数欧洲国家为主起草的。在这些国家，低压系统的运行质量、既有的防雷及电涌保护措施、通信系统接地情况等等，同我国现实情况有明显的不同。此外，就是在国内，通信局（站）的实际条件也千差万别，并处于不断变化之中，例如在供电和对
SPD 功能要求等方面，接入网点或移动基站就同交换局有很大区别。
充分意识到我国通信局（站）的实际特点，并结合国内外各种 SPD 产品的应用情况，在对国际标准进行深入分析与研究的基础上，形成适合我国通信行业现状及发展趋势的
SPD 技术要求规范是一件必要、紧迫和艰巨的工作。本文将对此做简单介绍，包括五个 部分：①防雷及电涌抑制性能；②安全要求；③二端口
SPD 附加要求；④外观、标志与包装要求；⑤使用环境条件。
2 防雷及电涌抑制性能
2.1 优选值系列
依据 IEC 61643-1 和 YD/T 5098-2001 ， SPD 主要参数值宜在以下优选值系列中选取。
2.1.1 第Ⅰ类试验中冲击电流 I peak 优选值系列为： 10 ， 20 ， 25kA
。 I peak 的波形为 
。
2.1.2 第Ⅱ类试验中最大放电电流（或冲击通流容量） I max 优选值系列为： 5
， 10 ， 15 ， 20 ， 30 ， 40 ， 50 ， 60 ， 80 ， 100
， 120 ， 150 ， 200kA 。 I max 的波形为 
。
2.1.3 第Ⅰ / Ⅱ类试验中标称放电电流 I n 优选值系列为： 2 ， 3 ， 5
， 10 ， 15 ， 20 ， 30 ， 40 ， 50 ， 60 ， 80kA 。 I
n 的波形为 。
2.1.4 第Ⅲ类试验中混合波开路电压 U oc 优选值系列为： 6 ， 10 ， 20kV
。混合波的虚拟内阻为 2 Ω 。
2.1.5 电压保护水平 U p 优选值系列为： 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 ， 3.2 ， 4.0 ， 4.8kV 。
2.1.6 最大持续运行电压 U c 优选值系列为： 45 ， 52 ， 75 ， 85
， 150 ， 175 ， 275 ， 320 ， 385 ， 420 ， 460 ， 510
， 600V 。其中， 45V 及 52V 对应 24V 直流系统， 75V 及 85V
对应 48V 直流系统， 150V 及 175V 对应 110V 交流系统， 275V 及以上值对应
220/380V 交流系统。
2.2 最大持续运行电压
SPD 应能在最大持续运行电压 U c 下长期稳定工作。测试要点为： ① 测量 SPD
的限制电压和点火电压； ② 将 SPD 放置在温度试验箱中，对其施加 U c （± 0.2
％），同时将试验箱内温度上升到 70 ℃（± 3 ℃），持续时间 48 小时； ③ 将 SPD
从试验箱内取出，在正常试验大气条件下放置 2 小时后，测量 SPD 的限制电压和点火电压。合格判据为：
① 试验前后的限制电压和点火电压均应小于制造商规定的电压保护水平 U p ，且限制电压的变化率在±
5 ％以内； ② SPD 的脱扣装置在试验过程中不应动作。
另外，为了缩短试验时间，也可以采用温度加速试验方法。根据半导体器件“寿命 - 温度” 模型的阿列尼乌斯公式
可得加速系数的计算公式为
上述两式中： L 为寿命， E a 为激活能， k 为玻尔兹曼常数， T 为绝对温度，
A 为常数， T N 为正常试验温度， T H 为实际试验温度（在允许范围之内）， Δ T=T
H -T N 。将 T N =343K ， Δ T =5K 及 SPD 典型值 E a =1.0eV
代入上式，可得 β =0.6 。
因此，在进行最大持续运行电压试验时，允许采用“温度每增高 5 ℃，试验时间减至 0.6
倍”的加速试验方法，但最高温度不得超过 115 ℃。
2.3 等级限制电压
等级限制电压 U B 是指同一等级 SPD 在同一规定冲击电流下的限制电压，它用以评价标称放电电流相同的各
SPD 、或虽然标称放电电流不同但仍属于同一等级的各 SPD 的防雷及电涌抑制性能。等级限制电压不应超过规定水平。
测量等级限制电压用的规定冲击电流的波形为 ，峰值应符合表
1 的规定。
表 1 等级限制电压测试用冲击电流（ ）
| SPD
等级 |
特高（
T 型） |
高（
H 型） |
中（
M 型） |
低（
L 型） |
| 冲击电流峰值，
kA |
60 |
40 |
15 |
5 |
2.4 电压保护水平
SPD 的实测限制电压和点火电压均应小于制造商规定的电压保护水平 U p 。
2.5 动作负载试验
本项试验要求 SPD 在最大持续运行电压下承受规定波形和次数的冲击电流，以评价 SPD
的冲击耐受特性。
动作负载试验要点为： ①预备性试验。 SPD 在最大持续运行电压下承受如图 1 所示的
15 次正极性冲击（对于第Ⅰ类或第Ⅱ类试验而言为 I n ，对于第 Ⅲ 类试验而言为 U
oc ）。 15 次冲击分为 3 个阶段进行，每阶段冲击 5 次。两次冲击间的时间间隔为
50 ～ 60s ，每两阶段的时间间隔为 25 ～ 30min 。 ②负载试验。按照试验类别，冲击序列为
I max 或 I peak 或 U oc 的 0.1 ， 0.25 ， 0.5 ， 0.75
， 1.0 倍。
合格判据为：① 在预备性试验和负载试验的每次冲击后， SPD 都应能达到热平衡； ② SPD
应能自行遮断在试验中产生的任何续流； ③ 在试验中 SPD 应无击穿、闪络或机械故障发生；
④ SPD 的所有告警或脱扣装置在试验过程中不应动作； ⑤ 试验前后的限制电压和点火电压均应小于制造商规定的电压保护水平
U p 。
2.6 保护模式
保护模式用于描述在低压线路中 SPD 的配置情况。在交流系统中分为相线与相线之间（ L-L
）、相线与中性线之间（ L-N ）、相线与地线之间（ L-PE ）或中性线与地线（ N-PE
）之间等四种基本保护模式。 在直流系统中分为正极与负极之间（ V + -V - ）、正极与地线之间（
V + -PE ）和负极与地线之间（ V - -PE ）等三种保护模式。
交流 SPD 必须具备 N-PE 、 L-PE 或 L-N-PE 保护模式，直流 SPD
必须具备 V + -V - 保护模式。交流 SPD 宜具备 L-N 保护模式，直流 SPD
宜具备 V + -PE 或 V - -PE 保护模式。
3 安全要求
3.1 外壳防护等级
SPD 的外壳防护等级（ IP 代码）应符合 GB4942.2 中规定的 IP2X 。
3.2 保护接地
SPD 的外露可导电部分必须与保护接地端子可靠连接。保护接地端子应采用字母符号 PE 或图形符号
〨 加以标识。
3.3 电气间隙和爬电距离
SPD 应有足够的电气间隙和爬电距离，具体要求见表 2 。
表 2 电气间隙和爬电距离
| 检查部位 |
①
不同带电导体之间； ② 带电导体与固定 SPD 的金属螺钉、外壳、机箱、面盖或其它金属工件之间 |
| SPD 的最大持续运行电压
U c |
∠ 100V |
100~200V |
200~450V |
450~600V |
| 电气间隙和爬电距离，
mm |
≥ 2 |
≥ 4 |
≥ 6 |
≥ 11 |
3.4 着火危险性
SPD 的绝缘部件必须有足够的阻燃能力，在表 3 规定的试验条件下，应满足如下要求： ①
不应点燃薄绵纸或烧焦松木板； ② 没有可见的火焰或持续火光，或试品上的火焰或火光在灼热丝移开后
30s 内自行熄灭。
表 3 绝缘材料的灼热丝试验条件
| 试验绝缘零件 |
灼热丝顶端温度， ℃ |
试验持续时间， s |
| 固定载流导体或保护电路零件的外部绝缘零件 |
850 ± 15 |
30 ± 1 |
| 其它外部绝缘零件 |
650 ± 10 |
30 ± 1 |
| 注：
1) 本试验中，平面安装式 SPD 的基座应看作是外部零件。 2) 对陶瓷材料制成的部件不进行本试验。 3) 如果绝缘零件由同一种材料制成，仅对其中一个零件按相应的灼热丝试验温度进行试验。 |
3.5 暂时过电压下失效的安全性
本项试验仅适用于安装在 L-PE 或 N-PE 间的 SPD 。
将 SPD 置于立方体的木盒子中，木盒子的内侧面与 SPD 的外表面相距 50 ± 5cm
。木盒子的内表面覆盖薄绵纸或粗棉布，木盒子的一侧（不是底部）开口，将电源线引入，并按照使用说明书的要求进行连接。
将 SPD 的 L 、 N 接线端子短接在一起后，在它们与 PE 端子间施加符合下述规定的暂时过电压：幅值为
1200V rms ，持续时间不小于 200ms ，电流不超过 300A rms 。
若在试验过程中未点燃薄绵纸或粗棉布，则认为该 SPD 通过了本项试验。
3.6 暂时过电压耐受特性
本项试验仅适用于安装在 L-PE 或 L-N 间的 SPD 。
将 SPD 置于立方体的木盒子中，木盒子的内侧面与 SPD 的外表面相距 50 ± 5cm
。木盒子的内表面覆盖薄绵纸或粗棉布，木盒子的一侧（不是底部）开口，将电源线引入，并按照使用说明书的要求进行连接。
将 SPD 的 L 接线端子短接在一起后，在它们与 PE 端子间施加幅值为 380V rms
的暂时过电压，在它们与 N 端子间施加幅值为 320V rms 的暂时过电压，其持续时间均应不小于
120min 。在断开暂时过电压后，对 SPD 立即施加 U c ，持续时间 30min
。
将试品从木盒子中取出，冷却至环境温度，再进行限制电压和点火电压试验。
合格判据为： ① 试验后， SPD 应能达到热平衡。如果在施加 U c 的最后 15min
内， SPD 表面温度或流过电流的阻性分量能稳定降低，就认为 SPD 具有热平衡性； ②
试验后， SPD 的限制电压和点火电压均应小于 U p ； ③ 试品应没有任何损坏的迹象；
④ 附加电路如状态指示灯等，应能正常工作。
3.7 SPD 热稳定性
将 SPD 试品与供电电源相连。供电电源的输出电压和功率应足够高，以使得 SPD 中能有下列电流持续流过：
5000 ， 2500 ， 1000 ， 320 ， 80 ， 20mA rms ，容许偏差为±
10 ％。
每一电流值应持续一段时间，直到 SPD 达到热稳定，即在 10min 内温度变化值小于
2 ℃。 如果 SPD 脱扣装置动作，就中止该电流值的试验。
更新试品并继续进行余下电流值试验。
在试验过程中，不断监测 SPD 的表面温度和 SPD 中流过的电流。
合格判据为： ① 在试验过程中， SPD 的最高表面温度应低于 120 ℃。在脱扣装置动作
5min 后，表面温度应低于 80 ℃； ② 如果 SPD 的脱扣装置动作，则应对该 SPD
施加 2 倍 U c ，时长为 1min ，此时 SPD 中应没有超过 0.5mA rms
的电流流过。
3.8 SPD 脱扣装置
SPD 必须具有脱扣装置，其状态应有正确的指示，其动作情况应满足上述相关的 SPD 技术要求。对
SPD 的脱扣装置，不必进行单独试验。
3.9 告警
SPD 正常或故障时，应有能正确表示其状态的标志或指示灯。 SPD 宜具备告警遥信接口。
4 二端口 SPD 的附加要求
4.1 二端口 SPD 的电压降
二端口 SPD 在额定负载电流下的电压降应不大于 7.5V 。
4.2 二端口 SPD 负载侧电涌耐受能力
SPD 负载侧应能耐受制造商规定的电涌。
5 外观、标志与包装要求
5.1 外观质量
SPD 的表面应平整、光洁、无划伤、无裂痕及无变形，紧固件应牢固，颜色应均匀无明显差异。
SPD 的标志应完整清晰、耐久可靠，内容符合第 5.2 节的要求，且铭牌不应出现移动和任何翘曲现象。
5.2 标志
以下标志必须永久性附在 SPD 的壳体上。标志应当清晰而且不可擦掉，标志不应附在螺钉或垫圈上。
• 制造厂名称或商标，产品型号以及生产批号；
• 最大持续运行电压 U c ；
• 试验类别以及相应的每线放电参数，如第Ⅰ类试验的 I imp 和
I n ；第Ⅱ类试验的 I max 和 I n ，第Ⅲ类试验的 U oc ；
• 电压保护水平 U p ；
• 接线端子标识；
• 适用供电系统：交流、直流或交直流均可；
• 二端口或有独立输入 - 输出端子的一端口 SPD 的额定负载电流
I R 。
5.3 包装
SPD 在出厂时，应具有防潮、防震的外包装，以保证在正常运输过程中不受损坏。
包装箱内应附有装箱单、产品质量合格证以及使用说明书。说明书应至少提供如下主要信息：
• 第 5.2 节中的各项内容；
• 安装指导（如接线关系、线径、引线长度、是否需要外置脱扣装置等）；
• 外壳防护等级；
• 脱扣动作指示；
• 短路耐受能力；
• 额定负载电流（如果需要的话）。
包装箱上的标志应清楚整齐，保证不因贮存和运输后模糊不清，内容应包括：
• 制造厂名称和商标；
• 产品名称和型号；
• 装箱数量和生产批号。
此外，包装箱上还应标有“小心轻放”、“怕湿”等标志。
6 使用环境条件
SPD 应在以下环境条件下可靠工作：
环境温度： -40 ℃～ +70 ℃。
相对湿度：不大于 95 ％（在室温条件下）。
电压：长期施加在 SPD 上的电压不超过 SPD 的最大持续运行电压。
交流电源频率： 48Hz ～ 62Hz 。
海拔高度：不超过 2000m 。
SPD 的环境试验内容应包括：低温试验、高温试验、交变湿热试验和振动试验。试验方法按 GB
2423 相关规定进行。合格判据为：试验前后的限制电压和点火电压值均应小于制造商规定的电压保护水平
U p ，外观质量应符合第 4.1 节的要求。
参考文献：
• YD/T 5098-2001 ， 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范
• IEC 61643-1:1998 ， Surge protective
devices connected to low-voltage distribution
systems—Part 1: Performance requirements and
testing methods
• UL1449 ， Standard for transient
voltage surge suppressors ， 2 nd edition
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