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電涌保護(hù)器必須提供定義的保護(hù)功能和性能參數(shù)，以便適用于相應(yīng)的保護(hù)概念。 因此，它們根據(jù)自己的國(guó)際系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)、測(cè)試和分類。 然而，即使在后期使用期間，也必須定期檢查是否正常運(yùn)行并因此遵守保護(hù)功能，電氣裝置和電子系統(tǒng)中的其他安全相關(guān)組件也是如此。

3.1 符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) IEC 61643 的要求

電涌保護(hù)器/SPD一般按以下分類性能值，取決于防護(hù)等級(jí)和使用位置，并遵循產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) IEC 61643。其中包含電涌保護(hù)裝置的術(shù)語(yǔ)定義、一般要求和測(cè)試程序。 該標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分：

? IEC 61643-11：連接到低壓電力系統(tǒng)的電涌保護(hù)裝置——要求和測(cè)試方法 [6]

? IEC 61643-21：連接到電信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)裝置——性能要求和測(cè)試方法 [7]

? IEC 61643-31：連接到低壓電力系統(tǒng)的浪涌保護(hù)裝置——光伏裝置中使用的浪涌保護(hù)裝置的要求和測(cè)試方法 [8]

未來(lái)，本系列將通過(guò)以下內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展：

? IEC 61643-41：連接到低壓直流系統(tǒng)的電涌保護(hù)裝置——要求和測(cè)試方法。

圖 18：IEC 61643 – 浪涌保護(hù)裝置的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

3.2 電涌保護(hù)器的關(guān)鍵特性

標(biāo)稱電壓 (UN)

基于 SPD 預(yù)期用途的電流或信號(hào)電路電壓的標(biāo)稱值。規(guī)定的標(biāo)稱電壓SPD 對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)三相系統(tǒng)的典型 SPD 安裝地點(diǎn)的系統(tǒng)電壓，例如 230/400 V AC。 SPD 還可以保護(hù)較低的系統(tǒng)電壓。在系統(tǒng)電壓較高的情況下，必須根據(jù)具體情況決定是否可以使用 SPD 以及是否存在需要遵守的限制。

額定負(fù)載電流 (IL)

最大 r.m.s.額定電流值，允許連接的歐姆負(fù)載流向 SPD 的受保護(hù)輸出之一。該最大值由 SPD 內(nèi)承載工作電流的部件規(guī)定；這些必須能夠承受持續(xù)的熱電流負(fù)載。

短路耐受能力 (ISCCR)

電網(wǎng)的最大未受影響短路電流，SPD 與上游過(guò)電流保護(hù)裝置一起額定。短路耐受能力表明 SPD 在安裝位置可以使用的預(yù)期短路電流。確定該值的相應(yīng)測(cè)試與上游過(guò)電流保護(hù)裝置（或過(guò)電流保護(hù)裝置，OCPD）一起進(jìn)行。如果光伏系統(tǒng)的特殊浪涌保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)于 ISCPV 值，則這是 SPD 可以使用的系統(tǒng)的最大直流短路電流。

最大持續(xù)電壓 (Uc)

最大 r.m.s.可以連續(xù)施加到 SPD 保護(hù)模式的電壓值。最大連續(xù)電壓必須至少比標(biāo)稱電壓值高 10%。在電壓偏差較大的系統(tǒng)中，必須在 Uc 和 Un 之間表現(xiàn)出較大差異的地方使用 SPD。

電壓保護(hù)等級(jí)（Up）

負(fù)載具有特定電壓陡度的脈沖并負(fù)載具有特定幅度和波形的放電浪涌電流時(shí)，SPD 連接端子塊上可能出現(xiàn)的最大電壓。該值表征了 SPD 的浪涌電壓保護(hù)效果。如果出現(xiàn) SPD 性能參數(shù)范圍內(nèi)的浪涌電壓現(xiàn)象，則 SPD 受保護(hù)連接處的電壓將安全地限制在該值的最大值。脈沖放電電流 (Iimp) 流過(guò)具有脈沖形狀的 SPD 的電流峰值 (10/350 μs)。浪涌電流的脈沖波形 (10/350 μs) 是直接雷擊效應(yīng)的特征。脈沖放電電流值用于特殊的 SPD 測(cè)試，以證明對(duì)高能雷電流的承載能力。根據(jù)分配給避雷系統(tǒng)的避雷級(jí)別，SPD 必須具有與該值相對(duì)應(yīng)的最小值。

標(biāo)稱放電電流（In）

流經(jīng) SPD 的電流峰值，帶脈沖波形

（8/20 微秒）。浪涌電流的脈沖形狀 (8/20 μs) 是間接雷擊或開關(guān)操作影響的特征。標(biāo)稱放電電流值用于 SPD 的各種測(cè)試，包括用于確定電壓保護(hù)水平的測(cè)試。根據(jù)分配給避雷系統(tǒng)的避雷級(jí)別，SPD 必須具有與該值相對(duì)應(yīng)的最小值。

空載電壓（UOC）

SPD 端點(diǎn)處混合發(fā)電機(jī)的卸載電壓。混合發(fā)電機(jī)產(chǎn)生組合浪涌；例如，在卸載時(shí)，它提供具有定義脈沖形狀的電壓脈沖，通常為 (1.2/50 μs)，在短路中，提供具有定義脈沖形狀的電流脈沖，通常為 (8/20 μs)。組合浪涌是感應(yīng)浪涌電壓效應(yīng)的特征。根據(jù)分配給防雷系統(tǒng)的保護(hù)等級(jí)，SPD 必須具有與該值相對(duì)應(yīng)的最小值。

標(biāo)準(zhǔn)浪涌電流脈沖

SPD 的限壓功能使用脈沖形狀為 (8/20 μs)（圖 19）的浪涌電流進(jìn)行測(cè)試，即上升時(shí)間為 8 μs，衰減時(shí)間為 20 μs。 這種特別動(dòng)態(tài)的脈沖形狀還提供有關(guān) SPD 響應(yīng)行為的信息。 與該浪涌電流相關(guān)的電壓上升非常陡峭。 因此，必須在很短的時(shí)間內(nèi)應(yīng)用 SPD 的電壓限制功能。旨在防止直接雷擊電流的 SPD 還加載有脈沖波形為 (10/350 μs) 的浪涌電流（圖 20）。 最大振幅基于制造商指定的脈沖放電電流。 與 (8/20 μs) 脈沖形狀相比，該脈沖形狀包含數(shù)倍于相同幅度的電負(fù)載。 因此，它在能量方面對(duì) SPD 施加了相當(dāng)高的負(fù)載。

圖 19：（8/20 μs）脈沖的過(guò)程        圖 20：（10/350 μs）脈沖的過(guò)程

3.3 根據(jù) IEC 62305 進(jìn)行維護(hù)和測(cè)試

為了實(shí)現(xiàn)高系統(tǒng)可用性，系統(tǒng)操作員必須定期檢查和維護(hù)其電氣系統(tǒng)（表 1）。 這是由立法者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)協(xié)會(huì)根據(jù)各自的系統(tǒng)類型規(guī)定的。 作為避雷標(biāo)準(zhǔn) IEC 62305-3 [3] 的一部分，也在附錄 E.7 中要求對(duì)避雷系統(tǒng)（內(nèi)部和外部避雷）進(jìn)行定期測(cè)試和維護(hù)。 需要專業(yè)知識(shí)才能對(duì)防雷系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)測(cè)試。 因此，該測(cè)試必須由防雷專家進(jìn)行。 檢查 SPD 也是其中的一部分。 該標(biāo)準(zhǔn)還要求正確記錄維護(hù)。 以下三點(diǎn)特別需要注意：

表 1：根據(jù) IEC 62305 的測(cè)試間隔 

? “緊急情況下的綜合測(cè)試”涉及包含敏感系統(tǒng)或人員較多的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

? 防爆結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)每 6 個(gè)月進(jìn)行一次目視檢查。 裝置的電氣測(cè)試應(yīng)每年進(jìn)行一次。

? 例如，對(duì)于在安全技術(shù)方面有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)，立法者可以規(guī)定進(jìn)行全面檢查。 如果在相應(yīng)系統(tǒng)的特定半徑內(nèi)發(fā)生雷擊，這可能是必要的。

3.3.1 電氣測(cè)試

在這一點(diǎn)上，出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，即綜合測(cè)試究竟應(yīng)該涵蓋哪些內(nèi)容。 單獨(dú)的目視檢查通常無(wú)法可靠地提供 SPD 功能效率的概念。 但是，電氣測(cè)試可以清楚地顯示 SPD 的性能。 在進(jìn)行 SPD 的電氣測(cè)試時(shí)，選擇測(cè)試電壓以使 SPD 導(dǎo)電。 然后將測(cè)量結(jié)果與參考值進(jìn)行比較并進(jìn)行評(píng)估。

3.3.2 檢查大師 2（測(cè)試裝置）

CHECKMASTER 2（圖 21）是菲尼克斯電氣的一款便攜式、堅(jiān)固且安全的高壓測(cè)試設(shè)備，用于可插拔電涌保護(hù)設(shè)備。 它對(duì)可插拔 SPD 執(zhí)行自動(dòng)電氣測(cè)試。

好處：

模塊化設(shè)計(jì)的智能測(cè)試裝置配有操作屏、條碼掃描器、可編程序控制器以及可遠(yuǎn)程控制的限流高壓電源單元。由于使用了測(cè)試適配器，CHECKMASTER 2 可以很容易地適應(yīng)不同的浪涌保護(hù)設(shè)備。這些測(cè)試適配器無(wú)需工具即可輕松更換，無(wú)需關(guān)閉測(cè)試設(shè)備。

CHECKMASTER 2 不僅可以檢測(cè)有缺陷的電涌保護(hù)裝置。它還能夠檢測(cè)先前損壞的電涌保護(hù)設(shè)備，其中電氣參數(shù)處于定義的容差范圍內(nèi)。為了也能夠檢查未來(lái)將開發(fā)的電涌保護(hù)設(shè)備，可以通過(guò) USB 記憶棒進(jìn)行軟件更新。這些可用于組件數(shù)據(jù)庫(kù)、固件和操作語(yǔ)言。

帶有測(cè)試結(jié)果、安裝位置和字母數(shù)字值的測(cè)試記錄以故障安全方式存儲(chǔ)，并可通過(guò) USB 接口保存在 U 盤上。可以使用標(biāo)準(zhǔn)辦公軟件（MS Word、MS Excel 等）進(jìn)一步處理。

圖 21：CHECKMASTER 2 高壓測(cè)試裝置

3.4 脈沖和大電流測(cè)試技術(shù)

電涌保護(hù)裝置越精確地適應(yīng)您應(yīng)用領(lǐng)域的要求和特性，它們就越有效。因此，浪涌保護(hù)設(shè)備的開發(fā)需要對(duì)操作條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬——或者更具體地說(shuō)，電氣條件以及浪涌電壓事件。

真實(shí)模擬浪涌電壓事件

對(duì)于各類高性能SPD的基于測(cè)試的技術(shù)認(rèn)證，必須模擬高性能低壓電源系統(tǒng)。該模擬與浪涌電流發(fā)生器耦合以產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌電壓事件。只有使用這種類型的測(cè)試裝置才能確定保護(hù)裝置的性能，以及它們與不同電源系統(tǒng)的相互作用。 IEC 61643-11 [6] 標(biāo)準(zhǔn)在此上下文中描述了稱為工作測(cè)試的測(cè)試程序。在此測(cè)試期間，浪涌保護(hù)裝置會(huì)受到浪涌電流脈沖的影響，同時(shí)它會(huì)連接到特定參數(shù)化的電源系統(tǒng)。這種測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般由浪涌電流發(fā)生器、浪涌保護(hù)裝置和工頻電源系統(tǒng)組成，如圖 23 所示。

圖 23：模擬不同低壓供電系統(tǒng)的三相 50Hz 大電流測(cè)試系統(tǒng)

圖 22：測(cè)試變壓器高低壓側(cè)的電阻和電感 圖 24：大電流測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試站

雷擊浪涌電流模擬

浪涌電流發(fā)生器（圖26）是大電流實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵部件：它們有助于確定放電容量，測(cè)試外部防雷的部件，還展示了綜合浪涌電壓保護(hù)概念的功能。 它們模擬幅度高達(dá) 100 kA 的雷電浪涌電流和幅度為 200 kA 及以上的開關(guān)浪涌電流。在此上下文中使用的脈沖形狀指定為 (10/350 μs) 脈沖，并在 IEC 62305-1 [ 1]。

圖 25：根據(jù) IEC 61643-11確定浪涌保護(hù)裝置過(guò)載和故障行為的全自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

圖 26：雷電浪涌電流發(fā)生器

全自動(dòng)測(cè)試

根據(jù) IEC 61643-11 [6] 評(píng)估過(guò)載和故障行為的需求測(cè)試（圖 25）對(duì)浪涌保護(hù)設(shè)備的要求。模擬浪涌保護(hù)設(shè)備由于漏電流增加而老化的關(guān)鍵測(cè)試是熱穩(wěn)定性測(cè)試。此測(cè)試可能需要幾個(gè)小時(shí)。 IEC 61643-21 [7] 中為信號(hào)傳輸電路中使用的 SPD 定義了類似的時(shí)間密集型和資源密集型測(cè)試序列。

根據(jù) DIN EN ISO / IEC 17025 進(jìn)行認(rèn)證

重要的不僅是檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)設(shè)備：還包括員工的技術(shù)專長(zhǎng)、管理體系在質(zhì)量保證方面的有效性，以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立性和公正性。 DIN EN ISO/IEC 17025 中描述了測(cè)試和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室專業(yè)知識(shí)方面的基本要求。例如，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和遵守情況可以由德國(guó)認(rèn)證機(jī)構(gòu) DAkkS 進(jìn)行檢查和確認(rèn)。

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