标准规范 | SPD新标准，IEC 61643-41:2025典型试验项目解析

SPD (Surge Protective Device，电涌保护器) 是一种在规定条件下，用来保护电源系统和设备免受如雷电电涌和操作电涌等各种过电压和过电流损坏的一种保护装置。过电压包括低频过电压和瞬态过电压，SPD是作为一种限制瞬态过电压的保护装置，可以限制的过电压类型包括缓波前过电压，快波前过电压，特快波前过电压。低频过电压包括持续过电压和暂态过电压，SPD对于这类低频过电压并不能提供相应的保护，在这类过电压下SPD应以某种方式失效或者可以耐受这类过电压，而不会产生一些不期望的结果，例如燃烧。

IEC 61643-41:2025 标准

SPD

由于直流电源的应用场景不断增多，如分布式发电和采用直流电供电的设施：风力发电、水力发电、PV 系统、地热能源、燃料电池、电动汽车充电和/或供电设施、电池及其他储能装置、分布式网络、多电机驱动的中间直流环节、直流/直流及交流/直流变流器、控制电路等。但在IEC 61643系列标准中尚无关于直流SPD的标准，为了更好的满足市场的需要和促进行业的健康发展，国际电工委员会 (IEC) 于2025年5月正式发布关于低压直流电源系统电涌保护器的性能要求和试验方法。本部分标准适用于对雷电的间接和直接效应或其他瞬态过电压的电涌进行保护的电涌保护器，这些SPD将被连接到额定电压不超过1500V的直流电路和设备。

IEC 61643-41:2025标准是在IEC 61643-01:2024的基础上，增加了部分适用于直流系统的试验项目，这些试验项目基于SPD将要被连接到线性直流电源系统中而设置，如SPD要被连接到其他形式的电源中，需要进行特别考虑。

典型试验项目解析

SPD

1

短路电流特性试验

SPD在失效时应不造成危险或能承受在SPD失效过程中可能出现的电源预期短路电流。当SPD的寿命终结时，可能会有短路电流流过，为确保短路电流传导过程中所耗散的能量不会引起火灾，需根据标准进行短路耐受能力试验，SPD本体和与其相连的脱离装置或过电流保护器一起能够耐受制造商声明的额定短路电流值，试验中SPD不应燃烧、烧焦或排出熔融物质，也不应在外壳上形成开孔。本项试验只适用于当SPD处于寿命终结时表现为开路失效模式的SPD， SPD应装有必要的脱离装置，脱离装置可以集成在SPD内部，也可以是SPD制造商声称的独立装置 (例如断路器、熔断器或SSD) ，外部脱离装置或过电流保护器应符合有关过流保护装置的相关标准。如果发生SPD故障，脱离装置动作，从而保护SPD，并维持供电的连续性。在直流电路中，时间常数τ=L/R是决定性因素。随着时间常数增加，预期短路电流增加，标准中对电源的时间常数和对应的电源预期短路电流有明确的要求，在试验过中需要特别注意。本项试验需要制造商准备特殊的试验样品，应将电压限制元件和电压开关元件替换成铜块，除此之外，SPD的内外部结构及材料等均不能改变。

对于声明的额定短路电流试验，试验需要在Utest和ISCCR下进行，根据被试品的不同类型有以下四种试验方式：

01

具有集成或者外接熔断器的SPDA，可以参考IEC 60269系列标准中不同标准的要求 (工业用、家用和类似场所用、电池和电池系统用、太阳能光伏系统用等不同的应用场景) ，确定SPDA的ISCCR 。

02

具有集成或者外接断路器的SPDA，可以参考IEC 60947-2 (工业用) ，IEC 60898系列标准 (家用和类似场所用) 中不同标准的要求，确定SPDA的ISCCR。

03

具有集成特定短路保护功能的SPD (无外部脱离器) 。

04

具有电涌保护功能和特定短路保护功能的SPDA (这种SPD的两种功能是组合在一起的，无论是在试验或者样品准备的时候都是不可分离的) 。

对于低短路电流试验，试验需要在Utest下进行，具体的预期短路电流值，需要根据被试品的不同类型具体选择：

01

如分类为SPD和熔断器的组合，即SPDA，短路电流可以根据熔断器的额定电流查表选择。

02

如分类为SPD和断路器的组合，即SPDA，使用的是基于IEC60898标准的断路器，要使用瞬时脱扣电流的上限值进行试验，如果使用的是基于IEC60947标准的断路器，要使用1.2倍的瞬时脱扣电流进行试验 (瞬时脱扣电流与断路器的额定电流有关) 。

03

如果分类为具有特定短路保护功能 (无外部脱离器) 的SPD和有复合功能的SPDA，被试品需要进行三个预期短路电流值 (Imin; Imin + 0.05 × (ISCCR − Imin); Imin + 0.1 × (ISCCR − Imin)) 的试验，这里要注意，对于这类的SPD，短路电流要在5s (+0.5/0) 内被断开。如果声称了ISCCRMIN，则Imin= ISCCRMIN，如没有声称，则Imin = 300A，当SPD应用在额定电流小于等于20A的电路中，Imin= 100A。

2

专用过载试验

本试验需要准备特殊的试验样品，如对于仅包含电压限制元件的保护模式，按照步骤1) 的方式准备试验样品，如对于电压限制元件和电压开关元件串联的保护模式，可依次按照步骤1)2)3)4) 的方式准备试验样品。如对于仅包含电压开关元件的保护模式，按照步骤3) 的方式准备试验样品，如果不可行 (例如空气间隙) ，则该试验不适用于这种保护模式。

步骤1

对于仅包含电压限制元件的保护模式，要替换电压限制元件，替换后的电压限制元件的U1mA值要降低到Uc值的90%及以下，样品准备完毕，进行过载试验。对于电压限制元件和电压开关元件串联的保护模式，在假定保护模式中的开关元件都已经短路的情况下，同样要替换电压限制元件，替换后的电压限制元件的U1mA值要降低到Uc值的90%及以下，样品准备完毕，进行过载试验。

步骤2

对于电压限制元件和电压开关元件串联的保护模式，可在过载试验的同时对SPD施加1.2/50的冲击电压波，如能使开关元件处于导通状态，样品准备完毕，进行过载试验。

步骤3

对于电压限制元件和电压开关元件串联的保护模式，如按照步骤1)2) 准备的样品在过载试验中没有使开关元件处于导通状态，则需要按照步骤3) 准备样品，替换电压开关元件，可使用同类型更低额定值的开关元件，样品准备完毕，进行过载试验。

步骤4

对于电压限制元件和电压开关元件串联的保护模式，如按照步骤1)2)3) 准备的样品在过载试验中没有使开关元件处于导通状态，则短路该保护模式中的开关元件，样品准备完毕，进行过载试验。

过载试验需要在UC下进行，电源的时间常数要满足标准要求，试验用电源要有足够的容量，能提供试验所需的ISCCR和低短路电流值，内部或外部脱离器必须要在规定的时间内中断试验电流，使试验样品处于OCM模式。如内部或外部脱离器的动作时间不能满足标准要求，则提高试验电压，使用新的样品进行试验。

3

暂时过电压 (TOV) 下的特性

试验程序取决于SPD制造商安装说明书中提供的在直流低压配电系统中的预期应用，标准中规定了四种暂时过电压的类型，分别是:

01

低压系统故障 (接地故障和短路故障) 引起的TOV。
在该TOV应力下，可接受的寿命终结方式是耐受模式。

02

低压系统故障 (失中点连接) 引起的TOV。

在该TOV应力下，可接受的寿命终结方式是耐受或可接受的安全失效模式。

03

中高压交流系统故障转移到直流系统 (该直流系统起源于TT-或IT-低压交流系统，并且是无隔离的)。

在该TOV应力下，可接受的寿命终结方式是耐受或可接受的安全失效模式，如SPD预期应用的直流系统与AC系统是电气隔离的，则该TOV应力不适用于该预期应用的场景。

04

中高压直流系统故障转移到TT-或IT-直流系统。

在该TOV应力下，可接受的寿命终结方式是耐受或可接受的安全失效模式，如SPD预期应用的直流系统与上游直流系统是电气隔离的，则该TOV应力不适用于该预期应用的场景。

IEC 61643-01:2024 标准的更新对全球范围内电涌保护器的设计、测试和认证产生重要影响。尤其针对相关设备的制造商和使用者，该标准不仅在技术要求上有所增强，并且其应用的范围更广，特别是在SPD自身安全性、与其他电气元件配合及产品类型等方面做出了更多详细规定。