电涌保护器（SPD）测试方法
电涌保护器（spd）测试方法
中华人民共和国气象行业标准 qxx—200x 电涌保护器（spd）测试方法
testing methods of surge protective device（征求意见稿）* 发布
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雷电流冲击发生器，包括10/350波形、8/20波形以及1.2/50、8/20组合波；主要用于按照iec61643-1和gb18802.1-2002标准的要求，对spd及其中的非线性元件（压敏电阻器和气体放电器件等）进行试验和检测。
目 次
前言
1 总则
1.1 适用范围
1.2 规范性引用文件
2 术语和定义
3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法
3.1 spd的优选值
3.2 一般要求
3.3 用于低压配电系统的电涌保护器（spd）型式试验
4．用于电信和信号网络的电涌保护器的测试方法
4.1测试条件
4.2测试方法
附录a（规范性附录）用于电信和信号网络的电涌保护器的传输特性测试方法
附录b（资料性附录）it系统所涉及的传输特性
前 言
本标准规定了连接至低压配电系统及电信和信号网络的电涌保护器（spd）测试方法。制定本标准的目的在于规范我国电涌保护器的测试方法，同时为电涌保护器制造商设计、制造产品时提供相关技术依据。
本标准以gb18802.1-2002/iec 61643-1：1998《低压配电系统的电涌保护器（spd） *部分：性能要求和测试方法》及gb/t18802.21-2004/iec 61643-21：2000 《低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（spd）－性能要求和试验方法》为基础，并结合实际测试中总结的经验，使得本标准有更好的实用性和可操作性。
本标准的附录a为规范性附录，本标准的附录b为资料性附录。
本标准由*政策法规司提出。
本标准由*归口。
本标准起草单位：上海市防雷中心、北京雷电防护装置测试中心、obo科锦源、四川中光防雷科技有限责任公司。
本标准主要起草人：
本标准2007年发布。
电涌保护器（spd）测试方法
1 总则
1.1 适用范围
本标准适用于低压电涌保护器（spd）的测试。这些电涌保护器（spd）被组装后连接到交流额定电压不超过1000v（有效值）、50/60hz或直流电压不超过1500v的低压电路及电信和信号网络的电子、电气设备。
1.2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本文件，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的版本。凡是不注明日期的引用文件，其版本适用于本标准。
gb18802.1-2002/iec 61643-1：1998 低压配电系统的电涌保护器（spd）*部分：性能要求和试验方法
gb/t18802.21-2004/iec 61643-21：2000 低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（spd）－性能要求和试验方法
gb/t 17627.1—1998 低压电器设备的高电压试验技术 *部分：定义和试验要求
gb4208—1993 外壳防护等级（ip代码）
gb/t16927.1-1997
gb/t16896.1-1997
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gb/t 18015.1—2004 数字通信用对绞或星绞多芯对称电缆 第1部分：总规范
iec60364-4-442：1993 建筑物的电气装置 第4部分：安全性保护 第44章：防过电压保护 第442节：防高压系统对地之间故障的低压装置保护
iec60364-5-53
iec60999-1: 1999 连接器件 铜导线 螺纹型和无螺纹型夹紧件的安全要求 第1部分：0.2mm2到（包括）35mm2导线用夹紧件的一般要求和特殊要求
iec61643-1：2005 低压电涌保护器 第1部分：低压配电系统的电涌保护器-性能要求和试验方法
ieee c62.36-2000 使用在低压数据、通信和信号电路中的电涌保护器的测试方法
ieee c62.62-2002 连接至低压交流电路的电涌保护器测试规范
ul1449 第二版 瞬态电压电涌抑制器
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
2.1
电涌保护器（spd） surge protective device
用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包括一个非线性的元件。
2.2
电压开关型spd voltage switching type spd
没有电涌时具有高阻抗，有电涌时能立即转变成低阻抗的spd。电压开关型spd常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。这类spd有时也称作“短路型spd”。
2.3
电压限制型spd voltage limiting type spd
没有电涌时具有高阻抗，但是随着电涌电流和电压的上升，其阻抗将持续地减小的spd。常用的非线性元件是：压敏电阻和抑制二极管。这类spd有时也称作“箝位型spd”。
2.4
复合型spd combination spd
由电压开关型和电压限制型元件组成的spd。其特性随所加电压的特性可表现为电压开关型、电压限制型或者两者皆有。
2.5
标称放电电流 nominal discharge current
in
流过spd具有8/20波形的电流峰值，用于ii级试验的spd分级以及i级、ii级试验的spd的预处理试验。
2.6
冲击电流 impulse current
iimp
它由电流峰值ipeak、电荷量q和比能量w/r确定。其试验应根据动作负载试验的程序进行。这适用于i级试验的spd分类试验。
2.7
ii级试验的zui大放电电流 maximum discharge current for class ii test
imax
流过spd，具有8/20波形电流的峰值，其值按ii级分类试验的程序确定。imax＞ in。
2.8
zui大持续工作电压 maximum continuous operating voltage
uc
允许持久的施加在spd上的zui大交流电压有效值或直流电压。其值等于额定电压。
对于用于电信和信号网络的spd其指可连续施加在spd端子上，且不致引起spd传输特性降低的zui大直流电压。
2.9
待机功耗 standby power consumption
pc
spd按厂商的说明连接，施加平衡电压和平衡相角的zui大持续工作电压（uc）并且不带负载时spd所消耗的功率。
2.10
续流 follow current
if
冲击电流以后，由电源系统流入spd的电流。续流与持续工作电流ic有明显区别。
2.11
额定负载电流 rated load current
il
能对spd保护的输出端连接负载提供的zui大持续额定交流电流的有效值或直流电流。
2.12
电压保护水平 protective voltage level
up
表征spd限制接线端间电压的性能参数，其值可从优选值的列表中选择。该值应大于限制电压的zui高值。
2.13
限制电压 measured limiting voltage
施加规定波形和幅值的冲击电压时，在spd接线端子间测得的zui大电压峰值。
2.14
残压 residual voltage
ures
放电电流流过spd时，其端子间的电压峰值。
2.15
暂态过电压（tov）特性 temporary overvoltage （tov） characteristic
spd承受一个暂态过电压ut至规定持续时间tt时的工作状态。
注：这特性或是能承受一个暂态过电压而不使特性或功能发生不可接受的变化，或是产生5.6所述故障。
2.16
1.2/50冲击电压 1.2/50 voltage impulse
视在波前时间（从峰值的10%上升到90%的时间）为1.2 µs,半峰值时间为50µs的冲击电压。
2.17
8/20冲击电流 8/20 current impulse（另一种定义）
视在波前时间为8 µs,半峰值时间为20µs的冲击电流。
2.18
复合波 combination wave
复合波由冲击发生器产生，开路时施加1.2 /50µs的冲击电压，短路时施加8/20µs的冲击电流。提供给spd的电压，电流幅值及其波形由冲击发生器和受冲击作用的spd的阻抗而定。开路电压峰值和短路电流峰值之比为2ω；该比值定义为虚拟阻抗zf。短路电流用符号isc表示。开路电压用符号uoc表示。
2.19
热崩溃 thermal runaway
当spd承受的功率损耗超过外壳和连接件的散热能力，引起内部元件温度逐渐升高，zui终导致其损坏的过程。
2.20
热稳定 thermal stability
在引起spd温度上升的动作负载试验后，工频电压施加30min，在施加uc电压的zui后15min，如果电流的阻性分量峰值或功耗稳定地降低，则认为spd是热稳定的。
2.21
劣化 degradation
由于电涌、使用或不利环境的影响造成spd原始性能参数的变化。
2.22
耐受短路电流 short-circuit withstand
spd能够承受的zui大预期短路电流。
spd脱离器 spd disconnector
把spd从电源系统断开所需要的装置（内部的和/或外部的）
注：这种断开装置不需要具有隔离能力，它防止系统持续故障并用来给出spd故障的指示。除了具有脱离器功能外，还具有其它功能，例如过电流保护功能和热保护功能。这些功能可以组合在一个装置或由几个装置来完成。
2.23
外壳防护等级（ip代码） degrees of protection provided by enclosure （ipcode）
外壳提供的防止触及危险的部件、防止外界的固体异物和/或防止水进入壳内的防护程度。
2.24
型式试验 type tests
一种新的spd在设计开发完成时所进行的试验，通常用来确定典型性能，并用来证明它符合有关标准。试验完成后一般不需要再重复进行试验，但当设计改变以致影响其性能时，只需重复做相关项目试验。
2.25
常规试验 routine tests
按要求对每个spd或其部件和材料进行的试验，以保证产品符合设计规范。
2.26
验收试验 acceptance tests
经供需双方协议，对定购的spd或其典型样品所做的试验。
2.27
去耦网络 decoupling network
在spd通电试验时，用来防止电涌能量反馈到电网的装置。有时称“反向滤波器” 。
2.28 冲击试验的分类
2.28.1
i 级试验 class i test
按 定义的标称放电电流in， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的i级试验的zui大冲击电流iimp进行的试验。
2.28.2
ii 级试验 class ii test
按 定义的标称放电电流in， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的ii级试验的zui大放电电流imax进行的试验。
2.28.3
iii级试验 class iii test
按2.18定义的复合波（1.2/50，8/20）进行的试验。
2.29
过电流保护 overcurrent protection
位于spd外部的前端，作为电器装置的一部份的过电流装置（如：断路器或熔断器）。
2.30
剩余电流装置（rcd） residual current device （rcd）
在规定的条件下，当剩余电流和不平衡电流达到给定值时能使触头断开的机械开关电器或组合电器。
2.31
电压开关型spd的放电电压 sparkover voltage of a voltage switching spd
在spd的间隙电极之间，发生击穿放电前的zui大电压值。
2.32
i 级试验的比能量 specific energy for class i test
w/r
冲击电流iimp流过1ω单位电阻时消耗的能量，它等于电流平方对时间的积分
2.33
供电电源的预期短路电流 prospective short-circuit current of a power supply
ip
在电路中的给定位置，如果用一个阻抗可忽略的导体短路时可能流过的电流。
2.34
额定断开续流值 follow current interrupting rating
ifi
spd本身能断开的预期短路电流。
2.35
残流 residual current
ires
spd按制造厂的说明连接，不带负载，始终施加zui大持续工作电压（ｕｃ）时，流过pe端子的电流。
2.36
状态指示器 status indicator
指示spd工作状态的装置。
2.37
暂态过电压（tov）故障性能 temporary overvoltage （tov）failure behavior
连接在相/中线端子和接地端子之间的spd在iec 60364-4-442规定的tov（高压系统的接地故障影响低压系统）条件下的性能。
注：暂态过电压可能超过spd的暂态过电压耐受能力ut。
2.38
系统的标称交流电压 nominal a.c. voltage of the system
uo
系统标称的相对中性线的电压（交流电压的有效值）。
2.39
电源系统的zui大持续工作电压
ucs
spd在其使用位置可长期承受的zui大交流有效值或直流电压。
注：这里仅考虑电压调整率和电压跌落和升高。它也被称做“实际zui大系统电压”。
2.40
过载故障模式 overstressed fault mode
模式1 在这种情况中，spd的限压部分已断开，限压功能不再存在，但是线路仍可运行；
模式2 在这种情况中，spd的限压部分已被spd中一个很小的阻抗所短路，线路不可运行，但是设备仍受到短路保护。
模式3 在这种情况中，spd的限压部分网络侧内部开路，线路不能运行，但是设备仍然受到开路保护。
2.41
盲点 blind spot
高于zui大持续运行电压uc，但可引起spd不*动作的工作点。所谓spd的不*动作是指一个多极spd在冲击试验时不是所有各级都能动作。这可造成spd中一些元件遭受过载。
2.42
插入损耗 insertion loss
由于在传输系统中插入一个spd所引起的损耗。它是在spd插入前传递到后面的系统部分的功率与spd插入后传递到同一部份的功率之比。插入损耗通常用分贝（db）来表示。（gb/t 14733.2-1993中06-07，修改）。
2.43
回波损耗 return loss
反射系数倒数的模。一般以分贝（db）来表示。
注：当阻抗可以确定时，回波损耗（单位：db）由下式给出：
20lgmod[（z1+z2）/（z1-z2）]
式中：
z1—不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗；
z2—不连续处之后的阻抗或源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗（gb/t 14733.7-1993中07-25，修改）
2.44
误码率（ber） bit error ratio
在给定时间内，误码数与所传递的总码数之比。
2.45
平衡/不平衡转换器 balun
从平衡到不平衡的阻抗匹配用的变量器。（gb/t 18015.1-2004）
2.46
s参数 s- parameters
在矢量网络分析仪中描述器件或系统参数的量。s参数为矢量。对于双端口器件 ：s11=输入端反射系数（输出匹配）
s22=输出端输出系数（输入匹配）
s21=正向传输系数（增益／差损）
s12=反向传输系数（隔离）
3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法
3.1 spd的优选值
3.1.1 i 级试验的冲击电流iimp优选值
峰值ipeak：1.0、2、5、10和20ka。
电荷量q：0.5、1、2.5、5和10as。
3.1.2 ii 级试验的标称放电电流in优选值
0.05、0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、5.0、10、15和20ka。
3.1.3 iii 级试验的标称放电电压uoc优选值
0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、10和20kv。
3.1.4 电压保护水平up的优选值
0.08、0.09、0.10、0.12、0.15、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、4.0、5.0、6.0、8.0和10kv。
3.1.5 交流有效值或直流的zui大持续工作电压uc的优选值
52、63、75、95、110、130、150、175、220、230、240、250、260、275、280、320、420、440、460、510、530、600、630、690、800、900、1 000和1 500 v。
3.2 一般要求
每个试验项目用三个试品进行。
如果所有的试品通过试验项目，那么该spd对这个项目是合格的。
如果有一个试品没有通过试验项目，应用三个新的试品重复进行试验，但这一次不允许有任何失败。
如果spd除了包含有电涌保护技术之外，其他方面与另外的国家标准所涉及的产品一样，对不受电涌保护技术影响的产品特性，该国家标准的技术要求应适用。
3.2.1 一般试验程序
试验程序参考标准为gb/t 17627.1。
按照厂商所提供安装程序和电气连接对spd进行安装。应不采用外部冷却或加热。
除非另有规定，所有试验在大气环境中进行，环境温度为20℃±15℃。
除非另有规定，对所有试验中要求的电源电压uc，它的试验电压公差为uc -5%。
对于把电缆作为整体供货的spd，在测试时整个长度的线缆应作为测试spd的一个部分。
试验期间不得对被测试品进行维护或拆卸。
如果制造商对spd的参数有与规定不同的要求，可以根据其具体要求进行所有相关的试验程序。zui终应在试验报告中注明对标准偏离的具体情况。
3.2.2 冲击测试波形
3.2.2.1 i级冲击电流试验
冲击试验电流iimp由其峰值ipeak和电荷量q和比能量w/r来确定。冲击试验电流的ipeak应在50μs内达到，电荷量q转移应在10ms内完成，比能量w/r应在10ms内释放。
ipeak（ka）、q（as）和w/r（kj/ω）的关系为：
其中 ；
其中 ；
电流峰值ipeak、电荷量q和比能量w/r的允许误差是：
——ipeak ： ±10%；
——q ： ±20%；
——w/r ： ±35%；
注：冲击试验符合上述参数的可能方法之一是iec61312-1中的10/350波形。
3.2.2.2 ⅰ级和ⅱ级标称放电电流实验
标准电流波形是8/20。电流波形的允许误差如下：
——峰值： ±10%；
——波前时间： ±20%；
——半峰值时间：±20%。
测试过程中允许冲击波上有小过冲或振荡，但其幅值应不大于峰值的5%。在电流下降到零后的任何极性反向的电流值应不大于峰值的20%。
流过spd电流的测量精度要求为±3%。
3.2.2.3 i级和ii 级冲击电压试验
标准电压波形是1.2/50。电压波形的允许误差如下：
－ 峰值 ±3%
－ 波前时间 ±30%
－ 半峰值时间 ±20%
在冲击电压的峰值处可以发生振荡或过冲。如果振荡的频率大于 500 khz或过冲的持续时间小于1ms，应画出平均曲线，从测量的要求来讲，曲线的zui大幅值确定了试验电压的峰值。
冲击电压上升部分的振幅不允许超过峰值的3%。
在spd接线端子上测量电压的精度应为±3%。测量设备整个带宽至少应为 25 mhz，并且过冲应小于3%。试验发生器的短路电流应小于20%的标称放电电流in 。但对于电压开关型的spd在试验时应确保其导通。
3.2.2.4 ⅲ级复合波实验
复合波发生器的标准冲击波的特征用开路条件下的输出电压和短路条件下的输出电流来表示。开路电压的波前时间为1.2μs，至半峰时间为50μs。短路电流的波前时间为8μs，至半峰时间为20μs。
在发生器没有去耦网络时测量下列值。
开路uoc的允许误差如下：
——峰值： ±3%；
——波前时间： ±30%；
——半峰值时间：±20%。
只要单个波峰幅值小于峰值的5%，允许在临近峰值处有电压过冲或振荡。
短路电流允许的误差如下：
——峰值： ±10%；
——波前时间： ±20%；
——半峰值时间：±20%。
只要单个波峰幅值小于峰值的5%，允许在临近峰值处有电压过冲或振荡。在电流下降到零后的任何极性反向的电流应小于峰值的20%。
3.2.3 测量设备
3.2.3.1 示波器
3.2.3.1.1 峰值电压应当通过使用适当的存储型示波器来确定，其单脉冲带宽zui小应当为100mhz。如果是数字型的应能够完整显示spd对电涌的响应,其典型的采样率至少为10ms/s。另外，其各个通道应有1mohm输入阻抗（另有可选的50ohm）并且有能力进行差分测量。
3.2.3.1.2 所有的测量工作都应通过示波器进行差分测量。（例如：如果通道1被连接至相线端子同时通道2被连接至中性线端子，通道1应被设置为正常模式而通道2被设置为反向。差分模式将这两个通道相加来显示这两线之间的测量值。）
3.2.3.1.3 示波器的垂直通道应设置为dc耦合。
3.2.3.1.4 示波器外壳应通过电源插头或附加的插头进行接地。
3.2.3.1.5 示波器应被设置为显示真实的波形，而不是被设置为使用高频滤波或平滑模式来进行测量。
3.2.3.2 高电压探头
3.2.3.2.1 为了确定测量限制电压,应使用两个差分连接的电压探头。判断性能的原则为：
确定使用的探头的额定峰值输入电压为20kv，带宽10mhz，输入阻抗为100 mohm，输入电容为3 pf，衰减为1000:1。
3.2.3.2.2 每一个高压探头都应按照制造商的规范针对通道进行补偿。
3.2.3.2.3 探头的接地极应移除或者连接在一起，但是不要连至被测试品或者测试装置的其他部位。
3.2.3.2.4 连接被测spd和示波器的两根探头电缆应绞合来减小回路面积。
3.2.3.2.5 两个探头在被连接至被测试品后，放置位置应尽可能接近并垂直于电流方向。
3.2.3.2.6 不要对探头做其他额外修整，更不要通过导线将探头连接至被测试品。
3.2.3.3 电流监视器
3.2.3.3.1 应使用具有适当峰值和电流-时间特性的电流监视器来测量测试电流。
3.2.3.3.2 使用的电流探头上升时间不应超过800ns。
3.2.3.3.3 电流探头的凋萎（droop）系数应小于0.01 %/µs。
3.2.3.3.4 被使用的电流探头额定终端阻抗应是1mohm或50ohm。
3.2.3.3.5 电流探头不论使用还是不使用衰减器其zui大允许误差为±1%。
3.3 用于低压配电系统的电涌保护器（spd）型式试验
表1 型式试验要求
（内容确定后制作）
3.3.1 标识和标志
3.3.1.1 标识和标志的检验
3.3.1.1.1制造商应保证下列标识位于spd本体上。
a） 制造厂名或商标和型号；
b） zui大持续工作电压uc（每种保护模式有一个电压值）；
c） 制造厂声明的每种保护模式的试验类别和放电参数，并相互靠近打印这些参数；
－ i级试验：“i级试验”和“iimp”及以ka为单位数值，
或者“ t1 ”（在方框内的t1）和“iimp”及以ka为单位数值；
－ ii级试验：“ii级试验”和“imax”及以ka为单位数值，
或者“ t2 ”（在方框内t2）和“imax”及以ka为单位数值；；
－ iii级试验：“iii级试验”和“uoc”及以kv为单位数值，
或者“ t3 ”（在方框内t3）和“uoc”及以kv为单位数值；。
d） i级和ii级的标称放电电流in（每种保护模式有一个电流值）
e） 电压保护水平up（每种保护模式有一个电压值）；
f） 外壳防护等级（当ip>20时）；
g） 接线端的标志；
h） 电流类型：交流或直流，或二者都行；
3.3.1.1.2 制造商应在随spd的文件（例如使用说明）中注明下列标识。
a） 安装位置类别；
b） 端口数量；
c） 安装方法；
d） 额定负载电流 il（如果需要）；
e） 短路电流耐受能力；
f） 过电流保护推荐的zui大额定值（如果适用时）；
g） 脱离器动作指示（如果有的话）；
h） 正常使用的位置（如果重要时）；
i） 安装说明（例如：连接至低压系统、机械尺寸、导线长度等等）；
j） 仅用于i级试验的比能量 w/r；
k） 温度范围；
l） 额定断开续流值 （除电压限制型spd外）；
m） 外部spd脱离器的技术要求应由制造厂规定；
n） 残流ires （可选的）；
o） 暂态过电压 （tov） 特性
p） 过电流保护推荐的zui大额定值（如果适用时）；
3.3.2 标识和标志的耐久性试验
除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对位于spd本体上的所有形式的标志进行本试验。
试验时，用手拿一块浸湿水的棉花来回擦标识15s（不少于30次），接着再用一块浸湿脂族己烷溶剂（芳香剂的容积含量zui多为0.1%，贝壳松脂丁醇值为29，初沸点近似为65℃，比重为0.68g/m3）的棉花来回擦标识15s（不少于30次）。
试验后标识应清晰可见。
3.3.3接线端子和连接的机械性能试验
按gb/18802.1-2002第7.3章和iec60999对spd进行测试。为保证试品不过载损坏在使用扭力螺丝刀或扭力扳手时应优先使用过载打滑而不是过载报警型。
spd的接线端子除了满足上述要求外，其连接能力还应满足表2要求。
表2 各种spd所能连接导线zui小截面（mm2）
spd试验类型
连接导体的材质
铜
铁
铝
ⅰ级
ⅱ级
ⅲ级
6
3
1
8
6
3
16
14
8
注：如无相应规格的导线，zui小截面应大于表内的尺寸。铜导线系列优选值见qx10.1的表7。
3.3.4 确定限制电压
按表3和图4，对不同类型的spd进行试验，确定其限制电压。
表3 确定测量限制电压需进行的试验
i级
ii级
iii级
试验
√
√
√
试验
√
√
试验
√
试验时，采用下列特定试验条件：
a） 所有一端口的spd应不通电试验。所有二端口的spd是通电试验，其电源电压在uc时的标称电流至少，除非制造厂能证明在电涌保护器（spd）通电或不通电时，其限制电压值没有差别。
b） 对于具有端子的一端口spd，进行试验时不外接脱离器，并在端子上测量限制电压。对于具有连接导线的一端口spd，用150 mm长度的外接导线测量限制电压。对于二端口的spd和具有负载接线端子分开的一端口的spd，在spd的负载端口或负载接线端子测量限制电压。试验应包含所有和spd串联及与负载并联的辅助部件，如脱离器、灯、指示器、熔断器和spd制造厂说明的其他部件。
c） 试验时，制造厂规定的脱离器不应动作；试验后，脱离器应处在正常工作状态。试验后试品外壳不得有任何形式的损坏。
d） 限制电压是按表3和图4相应的试验级别进行试验的zui高电压值。
用1.2/50冲击电压测量放电电压的试验
用8/20冲击电流
测量残压的试验
用复合波测量限
制电压的试验
试验期间的
zui大电压值
试验完成
确定电压保护水平（up）
开始
属于
哪级试验？
是否有
开关元件？
否
是
i级、ii级实验
iii级实验
图4 确定电压保护水平up流程图
3.3.4.1 用1.2/50冲击电压测量放电电压
a. 冲击耐压（1.2/50µs），发生器开路输出电压设定为6kv。
b. 试验次数：正、负极性各5次，使试品冷却至环境温度。
c. 如果10次试验中有观察到没有放电，则将发生器开路输出电压设定为10kv，并重复试验步骤a、b。
d. 用示波器记录spd上的电压。
e. 限制电压是10次测量峰值（值）的平均值。
3.3.4.2 用8/20冲击电流测量残压
a． 依次施加峰值约为0.1；0.2；0.5；1.0的8/20 冲击电流。如果spd仅包含电压限制元件，仅在in下进行本试验。对于包含电压开关元件的spd的试验，发生器的输出电压上升速率宜控制在10kv/μs内。
b． 对spd施加一个正极性和一个负极性序列。
c． zui后，如果imax或ipeak大于in，则至少对spd施加一次imax或ipeak冲击电流，极性为前面试验中残压较大的极性。
d． 使试品冷却至环境温度。
e． 每次冲击应记录电流和电压示波图。对于电压开关型spd，应记录放电电流流过spd时，其端子间测得的zui大电压峰值。把冲击电流和电压的峰值（值）绘成放电电流与残压的关系曲线图。
f． 决定限制电压的残压由下列电流范围内相应曲线的zui高电压值来确定。
——i级：直到ipeak或in，取较大值。
——ii级：直到in。
3.3.4.3 用复合波测量限制电压
电路连接见图（5）。
a． 复合波施加在通电的spd上，其电源电压为uc。
b． 对用于交流电源系统的spd，在正弦电压的90°±10°相位处施加正极性冲击，在270°±10°相位处施加负极性冲击。
c． 对用于直流系统的spd，施加正、负极性冲击。spd应施加uc的直流电压。
d． 每次间隔5分钟使试品冷却。
e． 复合波发生器的电压为制造厂对spd规定uoc的0.1、0.2、0.5和1.0倍。 如果spd仅包含电压限制元件，仅在uoc下进行本试验。
f． 上述整定值，每种幅值对spd施加4次冲击，正负极性各两次。
g． 每次冲击时用示波器记录从发生器流入spd的电流和在spd输出端口的电压。
h． 限制电压是整个试验程序中记录的zui大峰值电压。
复合波发生器
参考地
去耦网络
图5 单项电源系统连接去耦网络的电路
3.3.5动作负载试验
这些试验仅适用于交流的spd，见动作负载试验的流程图（图6 ）。
3.3.5.1一般要求
本试验是通过对spd施加规定次数和规定波形的冲击来模拟其工作条件，试验时用符合3.3.5.3要求的交流电源对spd施加zui大持续工作电压uc。
试验应在三个未做过任何试验的新的试品上进行。
首先，应用3.3.4的试验确定限制电压。
为避免样品的过载，3.3.4.2的试验仅在in下进行，3.3.4.3的试验仅在uoc下进行。
3.3.5.2 确定续流大小的预备性试验
预备性试验是用来确定续流的峰值是大于还是小于500a。
如果知道spd的内部设计和续流的峰值，不需要进行预备性试验。
a） 试验应用另外一个试品进行。
b） 预期短路电流ip应大于等于1.5 ka，功率因数cos f=0.95 。
c） 试品被连接到一个具有正弦交流电压的工频电源。在接线端子间测量工频电压的zui大值，应等于持续zui大工作电压uc 0 -5%。交流电源的频率应符合spd的额定频率。
d） 应用8/20冲击电流或复合波触发续流。
e） 峰值应相当于imax或ipeak或uoc。
f） 冲击电流的起始位置是在工频电压峰值前60°。它的极性应与冲击电流产生时工频电压半波的极性相同。
g） 如果在此同步点没有续流，为了确定续流是否产生，则必须每滞后10°施加8/20冲击电流，以确定是否产生续流。
用于交流的动作负载试验
确定3.3.4的
限制电压
小于500a 大于500a
确定续流大小
3.3.5.3.1的 3.3.5.3.2的
电源特性 电源特性
三个新试品
i或ii级 iii级
是哪级试验？
3.3.5.4的
预备性试验
3.3.5.7的
动作负载试验
3.3.5.5的
动作负载试验
3.3.5.6的
合格判别标准
试验完成
图6 动作负载试验的流程图
3.3.5.3 预处理工频电源特性
3.3.5.3.1 续流小于500a的spd
样品应连接到工频电源。电源的阻抗应这样，在续流流过时，从spd的接线端子处测量的工频电压峰值的下降不能超过uc峰值的10%。
3.3.5.3.2 续流大于500a的spd
样品应与工频电压为uc的电路连接，试验电路的预期短路电流应等于制造厂规定的额定断开续流值、或500a，二者取较大值。
对于仅连接在中线和保护接地间的spd，预期短路电流至少为100a。
3.3.5.4 i级和ii级的预处理试验
对本试验，施加15次8/20正极性的冲击电流，分成3组，每组5次冲击。样品与5.3.3的电源连接。每次冲击应与电源频率同步。从0°角开始，同步角应以 30°±5°的间隔逐级增加。试验如图 7所示。
当spd按i级试验时，施加的冲击电流值等于ipeak或in，二者取较大值。
当spd按ii级试验时，施加的冲击电流值等于in。
图7 预处理和动作负载循环试验程序
两次冲击之间的间隔时间为50s~60s，两组之间的间隔时间为25min~30min。
两组冲击之间，试品无需施加电压。
每次冲击应记录电压和电流波形，电压和电流波形不应显示试品有击穿或闪络的迹象。
3.3.5.5 i级和ii级的动作负载试验
spd施加电压uc，电源的标称电流容量至少为。试验时，对spd通以冲击电流，逐级增加直至ipeak或imax。
为证明热稳定，每次冲击后工频电压保持30min：在施加uc电压的zui后15min，如果电流ic的阻性分量峰值或功耗稳定地降低，则认为spd是热稳定的。
对通电的试品，应按下列要求在相应于工频电压的正峰值时，施加正极性的冲击电流：
a） 用0.5ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
b） 用0.75ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
c） 用1.0ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
3.3.5.6 合格标准
如果每次动作负载试验冲击后任何续流能自熄并达到热稳定，则spd通过试验。电压和电流示波图及目测检查样品应没有击穿或闪络的现象，在试验过程中不应发生机械损坏。
用标称电流能力至少为的、电压为uc的电源供电，对spd应再施加一次in或uoc的冲击，在冲击后，保持uc 30min。spd应达到热稳定。
一旦达到热稳定，进行下列测试：
测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。 在这整个试验程序后以及试品冷却到接近环境温度以后，应重复试验程序开始时所进行的测量限制电压试验。如果试验前和试验后所测量的电压值小于或等于up，则spd通过试验。
3.3.5.7 iii级动作负载试验
对于iii级spd的动作负载试验，采用5.3.3的工频电源电压。
spd通过耦合电容器连接到复合波发生器。spd连接点处的参数应符合4.2.4所示的波形参数的误差。
按5.3.4的试验程序，对spd进行预处理试验。对本试验，标称放电电流用uoc值替代。
冲击电流应在对应半波的峰值时开始，并和工频电压相同极性。
按5.4.5用复合波发生器进行动作负载试验，发生器开路电压整定值如下：
a） 用0.50 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
b） 用0.75 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
c） 用1.0 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
如果满足5.4.6的合格标准，则spd已通过试验。
3.3.6 spd的脱离器和spd过载时的安全性能
这些试验仅适用于在交流电源系统使用的spd。
一般要求
这些试验应在每个spd上进行。对spd的每种保护模式进行试验，每次使用新的样品。
3.3.6.1 spd脱离器的耐受动作负载试验
在动作负载试验（见5.4）时试验spd脱离器。试验时，制造厂规定的脱离器不应动作；试验后，脱离器应处在正常工作状态。
3.3.6.2 spd的热稳定试验
见spd的热稳定试验的流程图（图8 ）。
3.3.6.2.1耐热试验
spd在环境温度为80°c±5k的加热箱中保持24h。试验时，spd的内部脱离器不应动作。
3.3.6.2.2热稳定试验
仅包含电压开关型元件的spd不进行本试验。
进行热稳定试验
是否仅包括电压限制元件
a） 没有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
b） 有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
预试验确定spd表面温度zui高点
施加2ma电流或相应于元件zui大功耗的电流
下一个等级的电流
是否达到热稳定
是否达到热稳定
.
.
.
施加1a电流
是否达到热稳定
脱离温度≤120k
5分钟后≤80k
施加2uc 1min，电流不超过0.5ma
合格
不合格
是
否
是
否
是
是
是
是
是
是否流过明显电流
否
否
否
是
否
否
否
图8 spd的热稳定试验的流程图
试验要求
本试验应在每个保护模式上进行，然后，如果某些保护模式具有相同的电路，可以在代表zui薄弱配置的保护模式上进行一个单独的试验。本试验程序有二种不同的设计：
－ 仅包括电压限制的元件的spd。在这种情况下，采用下列本条款项a）的试验程序；
－ spd包括电压限制的元件和电压开关元件。这种情况下列本条款项b）的试验程序适用。
样品准备
任何与电压限制元件串联连接的电压开路元件应采用一根铜线短路，铜线的直径应使其在试验时不熔化。
具有不同的非线性元件并联连接的spd，必须对spd的每个电流路径进行试验，试验时拆开/断开其余的电流路径。如果相同型式和参数的元件并联连接，它们应作为一个电流路径进行试验。
制造厂应提供按上述要求准备的样品。
a） 没有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
试验样品应连接到工频电源。
电源电压应足够高使spd有电流流过。对于该试验，电流调整到一个恒定值。试验电流的误差为±10%。试验从2 ma的有效值开始。
电流逐级增加：2，5，10，20，40，80，160，320，640，1000ma（有效值）。
如果已知，起始点可从2ma变化到相应于元件zui大功耗的电流。
每一步保持到达到热平衡状态（即10 min内温度变化小于2 k）。
通过预测试确定温度zui高点位置，为了方便操作测试时可以使用非接触式温度测量仪。预测是的时间可选为10min，电流可选为20ma。
使用0.05mm2铁和铜镍合金线组成的热电偶及电位计来连续监测spd的表面温度zui热点（仅对易触及的spd）。热电偶的结点及之后的电偶引线应被固定成可以很好的接触被测量的spd表面。大多数情况下，可以使用安全胶布或通过胶黏把热电偶固定在需要的位置。对于金属表面如果需要可以使用铜焊或锡焊。
如果所有的非线性元件断开，则试验终止。试验电压不应再增加，以避免任何脱离器故障。
试验时，如果spd端子间的电压跌到低于uc，则停止调节电流，电压调节回uc并保持15min。为此，不需要再进行连续的电流监测。电源应具有短路电流能力，在任何脱离器动作前它不会限制电流。zui大可达到的电流值不应超过制造声明的短路耐受能力。
b） 有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
spd采用电压为uc的工频电源供电，电源应具有短路电流能力，在任何脱离器动作前它不会限制电流。zui大可达到的电流值不应超过制造厂声明的短路耐受能力。
如果没有明显的电流流过，应接着进行a）试验程序。
注：“没有明显的电流”的含义是指spd没有进入导通转换的突变状态（即spd保持热稳定）。
合格判别标准
如果脱离器动作，spd应有明显的、有效和*断开的迹象。为了验证该要求，应采用等于uc的工频电压施加1min，流过的电流不应超过0.5ma（有效值）对于多个非线性原件并联，并且每一个原件都有一个独立脱离器的产品，应在所有脱离器都动作后进行验证。
户内型spd：
试验时表面温升应小于120 k。在脱离器动作5min后，表面温度不应超过周围环境温度80 k。
在试验过程中，应没有固体材料喷溅。
户外型spd：
应没有燃烧的迹象，并没有固体材料喷溅。
易触及的spd：
试后，对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加5n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
3.3.7短路耐受能力
本试验不适用于下列spd：
－ 分类为户外使用，并且安装在伸臂距离以外的spd；
－ 在tn- 和/或 tt-系统中仅用于连接n-pe的spd。
试验要求
工频电源特性：
由制造厂按表4给定spd接线端子上的预期短路电流和功率因数。试验电压调整到uc。
表4 预期短路电流和功率因数
ip +5 0 %
ka
cos j
ip £1.5
0.95
1.5< ip £3.0
0.9
3.0< ip £4.5
0.8
4.5< ip £6.0
0.7
6.0< ip £10.0
0.5
10.0< ip £20.0
0.3
20.0< ip £50.0
0.25
50.0< ip
0.2
注：恢复电压按iec 6947-1。
spd本身及其脱离器应放在一个立方体木盒内，木盒侧面离spd外表面（500±5） mm，spd摆放在盒的重心处。盒的内表面用薄纸或纱布覆盖。盒的一面（不是底面）保持打开，以便能按制造厂的说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
试验样品应按制造厂出版的说明书安装，并且连接5.2中相关内容规定的zui大截面积的导线，在盒内的电缆保留的zui大长度为每根0.5 m。
样品准备
具有并联连接的非线性元件并包含一个或多个2.2和2.3所述的非线性元件的spd，对每个电流路径应按下述的方式分别准备三个一组的样品。
在2.2和2.3中所述的的电压限制元件和电压开关元件应采用适当的铜块 （模拟替代物）来代替，以确保内部连接，连接的截面和周围的材料（例如，树脂）以及包装不变。
应由制造厂提供按上述要求准备的样品。
试验程序
本试验应对二个不同的试验配置进行试验，对每个配置a）和b）采用一组单独准备的样品。
a） 声明的短路耐受能力试验
样品连接至具有符合标称短路耐受能力的预期短路电流及符合表4的功率因数、电压为uc的工频电源。
在电压过零后的45°电角度和90°电角度处接通短路进行二次试验。如果可更换的或可重新设定的内部或外部的脱离器动作，每次应更换或重新设定相应的脱离器。如果脱离器不能更换或重新设定，则试验停止。
b） 低短路电流试验
应施加具有zui大过电流保护（如果制造厂声明）额定电流五倍的预期短路电流及符合表11功率因数的工频电源电压 uc 5 s±0.5 s。如果制造厂没有要求外部过电流保护，采用300 a的预期短路电流。在电压过零后45°电角度处接通短路进行一次试验。
合格判别标准
在上述二个短路试验期间，薄纸或纱布不应燃烧。
此外，在短路耐受能力试验时，电源短路电流应由制造厂所要求的一个脱离器（内部的或外部的）断开。
其它的iec标准不包括的内部的和/或的脱离器：
如果脱离器动作，应有明显的、有效的和*断开的迹象，为了验证该要求，应采用等于uc的工频电压施加1min，流过的电流不应超过0.5ma（有效值）。
易触及的spd：
试后，对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加一个5 n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件（spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分除外）。
3.3.7.1 ifi低于声明的短路耐受能力的spd的补充试验
重复3.3.7的试验，但电压开关元件不短路。用一个正向的浪涌电流（8/20或其它合适的波形）在正半波的电压过零后的30°至40°电角度处触发spd接通短路。浪涌电流应足够高以产生续流，但任何情况下均不应超过in。
为确保在触发浪涌下外部脱离器不动作，所有的外部脱离器应如图8所示与工频电源串联放置。
说明：
z1调节预期电流的阻抗（按表11）
d1外部spd脱离器
scg 带耦合装置的浪涌电流发生器
图9 ifi低于声明的短路耐受能力的spd的试验电路
3.3.8 在高（中）压系统的故障引起的暂态过电压（tov）下试验
应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装，样品连接至图9的试验电路或等效的电路。
样品被放置在如3.3.7所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
3.3.8.1 试验程序
在施加ucs %后，通过闭合s1在l1相的90°电角度处对试验样品施加ut %。在200 ms %后，s2自动闭合，通过短路tov-变压器（t2）的二次绕组把spd的pe-端子连接至中性线（经过限流电阻r2）。这将使保护tov变压器的熔断器f2动作。
电源ucs的预期短路电流应等于制造厂声明的zui大过电流保护的额定电流的五倍，如果没有声明zui大过电流保护，则为300a。电流允许误差为 %。
tov变压器输出的预期短路电流应通过r2调节至300a %。
中性线接地的spd例外，ucs施加到样品上保持15 min不断开，直至开关s1重新断开。
允许采用其它的试验电路，只要它们确保对spd有相同的应力。
3.3.8.2 合格判别标准
对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加一个5 n的力（见iec 60529）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
a） tov故障模式
如果制造厂声明tov故障模式，应满足下列附加的合格判别标准：
如果脱离器动作，spd上应有明显的、有效和*断开的迹象。为了检查这一要求，施加等于uc的工频电压1min，流过的电流不应超过0.5ma有效值。
b） tov耐受模式
如果制造厂声明tov耐受能力，应满足下列附加的合格判别标准：
注：这包括了对连接在iec 60364-5-53，534条的图b.2中位置4a的n和pe之间的spd的要求。
在施加ucs期间（在施加ut后），spd应保持热稳定。如果在施加电压ucs的全部时间内流过spd的电流或其功耗不再增加，则认为spd是热稳定状态。 然后把试品连接至uc，试验变压器至少应具有200 ma的短路电流能力。 测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。
试品冷却到接近环境温度后，用3.3.4规定的试验确定测量限制电压，以检查是否保持制造厂规定的电压保护水平。然后，仅在in下进行3.3.4.2的试验，以及仅在uoc下进行3.3.4.4和3.3.4.5的试验。辅助电路，如状态指示器，应处在正常工作状态。 从本标准的用途来讲，“正常工作状态”表示脱离器无可见的损坏，并且仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。
目测检查试品不应出现任何损坏的迹象。
说明：
s1主开关
s2定时开关－在主开关闭合200 ms后闭合
f1按制造厂的说明推荐的zui大过电流保护
f2tov变压器保护熔断器（需要耐受 300 a持续 200 ms）
t1二次绕组电压为ucs的电源变压器
t2tov变压器，一次绕组电压为ucs，二次绕组电压为1 200v
r1调节ucs电源的预期短路电流的限流电阻
r2调节tov电路的预期短路电流至300 a的限流电阻（约 4 ω）
dut 被试装置
图 10 在高（中）压系统故障引起的tov下试验spd时采用的电路示例
以及相应的spd端子上预期电压的时序图
3.3.9在低压系统故障引起的tov试验
应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装。
样品被放置3.3.6所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂的说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
试品应连接到ut 0 -5% 的工频电压，持续时间为tt=5s 0 -5%，电压ut如gb18802.1表b.1所示，或按制造厂声明的较高的tov-电压。该电压源应能输出一个足够高的电流，以确保在试验过程中spd端子上的电压不会跌落到ut –5% 以下，或能输出声明的spd的短路耐受能力，两者取较小值。
紧接着在施加ut后，应在试品上施加等于ucs 0 -5% 并具有同样电流能力的电压15 min。试验周期之间的时间间隔应尽可能短，并且在任何情况下不应超过100 ms。
说明：
t1=0
t2=5s 0 -5% } ut 按附录b的表b.1
t2≤t3＜（t2+100 ms）
t4＝15 min % } ucs 0 -5%
图11 在低压系统故障引起的tov下进行试验的电路示例及相应的时序图
3.3.91 合格判别标准
在试验过程中，薄纸或纱布不应着火。
对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加5n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
a） tov故障模式
如果制造厂声明tov故障模式，应满足下列附加的合格判别标准：
如果脱离器动作，spd上应有明显的、有效和*断开的迹象。为了检查这一要求，施加等于uc的工频电压1min，流过的电流不应超过0.5ma有效值。
b） tov耐受模式
如果制造厂声明tov耐受能力，应满足下列附加的合格判别标准：
注：这包括了对连接在iec 60364-5-53，534条的图b.2中位置4a的n和pe之间的spd的要求。
在施加ucs期间（在施加ut后），spd应保持热稳定。如果在施加电压ucs的全部时间内流过spd的电流或其功耗不再增加，则认为spd是热稳定状态。 然后把试品连接至uc，试验变压器至少应具有200 ma的短路电流能力。 测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。
试品冷却到接近环境温度后，用5.3规定的试验确定测量限制电压，以检查是否保持制造厂规定的电压保护水平。然后，仅在in下进行5.3.2的试验，以及仅在uoc下进行5.3.4和5.3.5的试验。辅助电路，如状态指示器，应处在正常工作状态。 从本标准的用途来讲，“正常工作状态”表示脱离器无可见的损坏，并且仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。
目测检查试品不应出现任何损坏的迹象。
3.3.10带有软电缆和电线的移动式spd及其连接
通过检查和使用弯曲装置进行弯曲试验来检查其是否符合要求。
试验使用新的试品。
试品固定在试验装置的摆动机构上。当它在中间位置时，进入试品处的软电缆或电线的轴线处于垂直位置；并通过摆动轴。
spd定位：调节摆动机构的固定部件与摆动轴之间的距离，使试验装置的摆动机构在整个摆动过程中横向移动zui小。
通过负载施加在电缆和电线的力为：
——20n，用于标称截面积超过0.75mm2的spd；
——10n，用于其他spd。
导线通过电流：
将导线与电缆弯曲测试仪上的电流源端子连接。电流设定为spd额定电流或下列电流较小值：
——16a，用于标称截面积超过0.75mm2的spd；
——10a，用于标称截面积为0.75mm2的spd；
——2.，用于标称截面积小于0.75mm2的spd。
导线间电压等于试品的额定电压。
摆动机构在90°的角度（垂直轴线两边各45°）内摆动，弯曲次数10 000次，弯曲速率60次/min。向前摆动一次和向后摆动一次均为一次弯曲。
在实验中：
——电流不得中断。
——导线之间不得短路。
如果电流达到spd的试验电流2倍时，则认为软电缆或电线导线之间发生了短路。
试品通以额定电流的试验电流时，每个触点与对应导线间的电压降不应超过10mv。
试验后，护套（如果有）不应与本体分开，电缆或电线的绝缘不应有磨损现象，导线的短线丝不应刺穿绝缘以至于变成易触及的。
3.3.11 机械强度试验
3.3.11.1 撞击试验
使用撞击试验装置对试品进行撞击试验。
嵌入式spd安装在一个铁树木制成的基座的凹槽内，再整个固定在层压板上。
螺钉固定的嵌入式spd，应用螺钉固定在嵌入基座的凸缘上。卡爪固定的嵌入式spd应用卡爪固定在基座上。
在撞击前用标准规定值2/3的扭矩把底座和盖子的固定螺钉拧紧。
试品安装应使撞击点位于通过转轴轴线的垂直平面上。
撞击元件的下落高度由标准规定。其中普通spd即按安装在垂直表面时防护等级为ipx0或ipx1的；其他spd指防护等级高于ipx1的spd。
下落高度取决于试品离安装表面zui突出部分，并施加在除a部分以外的试品所有部分。
试品受到的撞击应均匀分布在试品上。施加下列撞击：
——对于a部件，撞击5次；一次在中心。试品水平移动后：在中心和边缘间薄弱的点各1次；然后把试品绕它的垂直于层压板的轴线转过90°之后，在类似的点各一次。
——对于b，c和d部件，4次撞击；
在层压板转过60°后，在试品的一侧面撞击1次，保持层压板位置不变，试品绕它的垂直于层压板的轴线转过90°之后，在试品的另一侧面撞击1次。
把层压板往相反方向转过60°，对试品其他两侧面各撞击1次。
试验后试品无本标准含义内的损坏。尤其是带电部件应不易被标准试验指触及。对于外表的损坏以及不导致爬电距离或电器间隙减少的小的压痕和不会对防触电保护或防止水的有害进入产生不利影响的小碎片均可忽略不计。
3.3.11.2 滚筒跌落试验
用标准规定2/3的扭矩拧紧接线端子的螺钉和装配螺钉。
可拆线spd连接制造厂规定的软电缆或电线，自由长度约100mm。不可拆线spd按供货状态进行试验，软电缆或电线截至露出spd约100mm。
对试品秤重，确定试品的下落次数为：
——1 000，如果试品质量（不带电线或电缆）不超过100g；
——500，如果试品质量（不带电线或电缆）超过100g，但不超过200g。
——100，如果试品质量（不带电线或电缆）超过200g；
每次仅用一个试品进行试验。滚筒以5次/min的速率旋转，试品每分钟下落10次。
试后，试品应无损坏，尤其是：
——任何部件不应分离或松动。
——应不能触及带电部件，即使用标准试验指施加不超过10n的力也不应触及。
试后检查，只要电击保护不受影响，允许有小的碎片碎裂。
用3.3.4的试验确定限制电压。
3.3.4.2的试验仅在in下进行，3.3.4.4和3.3.4.5的试验仅在uoc下进行。
对3.3.4.3的试验，仅采用10次测量峰值的zui大值。
如果限制电压低于或等于up, 则试品通过试验。
再将试品连接至额定频率和zui大持续工作电压uc的电源，测量流过试品的电流，其阻性分量不应超过1ma。
3.3.12 耐热
3.3.12.1
将恒温恒湿仪的温度设定为100℃±2k的加热状态，将spd在其中保持1h。
内部组装的任何密封化合物不应流出。
冷却后，试品按正常使用条件安装，应不可能触及任何带电部件，即使用标准指施加一个不超过5n的力也不可触及。
如果spd的脱离器打开，也可认为spd通过试验。
3.3.12.2
绝缘材料制成的把载流部件和接地电路的部件保持在其位置上必须的外部零件，将微电脑恒温恒湿仪的温度设定为125℃±2k的加热状态进行试验。
绝缘材料制成的不是把载流部件和接地电路的部件保持在其位置上必须的外部零件，即使这些零件与它们相接触，将微电脑恒温恒湿仪的温度设定为70℃±2k的加热状态进行试验。
把试品适当地固定，使其表面处于水平位置，把一个直径5mm的钢球用20n的力压在此表面。
1h后，把钢球从试品上移开，然后把试品侵入冷水中使其在10s内冷却5分钟。
在显微镜下观察由钢球形成的压痕直径不应超过2mm。
3.3.13 耐非正常热和耐燃
灼热丝试验应按gb/t5169.11规定的方法在下列条件下进行：
－ 对于spd中用绝缘材料制成的把载流部件和保护电路的部件保持在位置上必须的外部零件，试验应在850°c ± 15 k温度下进行。
－ 对于所有由绝缘材料制成的其他零件，试验应在650°c ± 15 k温度下进行。
试验持续时间为30±1s。
就本试验而言，平面安装式spd的基座可看作是外部零件。
对陶瓷材料制成的部件不进行本试验。
如果绝缘件是由同一种材料制成，则仅对其中一个零件按相应的灼热丝试验温度进行试验。
灼热丝试验是用来保证电加热的试验丝在规定的试验条件下不会引燃绝缘部件，或保证在规定的条件下可能被加热的试验丝点燃的绝缘材料部件在一个有限的时间内燃烧，而不会由于火焰或燃烧的部件或从被试部件上落下的微粒而蔓延火焰。
试验在一台样品上进行。
在有疑问的情况下，可再用二台样品重复进行此项试验。
试验时，施加灼热丝一次。
试验期间，样品处于其规定使用的zui不利的位置（被试部件的表面处于垂直位置）。
考虑加热元件或灼热元件可能与试品接触的使用条件，灼热丝的顶端应施加在试品规定的表面上。
如果符合下列条件，试品可看作通过了灼热丝试验：
－ 没有可见的火焰和持续火光，或
－ 灼热丝移开后样品上的火焰和火光在30 s内自行熄灭。
不应点燃薄棉纸或烧焦松木板。
4．用于电信和信号网络的电涌保护器的测试方法
4.1测试条件
4.1.1 测试温度和测试湿度
当测试spd 某特性时，若事先已知某一特定器件的工艺使spd 对温度不敏感，则测试时可用的温度为23 ℃ 士2 ℃ ，相对湿度为45 % ~ 55 % 。在其他情况下，对温度敏感的spd 应在其所选用温度范围的极限温度处测试。
对于特定的spd 工艺，所选择温度范围中只有一个代表zui不利侧试条件的极限温度可能是预先知道的．在这种情况下只应在代表zui不利测试条件的极限温度下试验。对同样的spd 工艺，在进行下述的各种测试时，这个极限温度可能不同。
当要求在极限温度下测试时，spd 应有足够的时间逐渐地加热或冷却到极限温度，以免其受到热冲击。除非另有规定，zui少宜用lh 的时间。在试验前，应使spd 在规定的温度下保持足够的时间，以达到热平衡。除非另有规定，zui少宜用15min的时间。
4.1.2一般测试要求
在测试本部分所包括的spd 时，应使用这些spd 在现场安装时使用的连接器或接线端子。另外，宜在这些spd 的连接器或接线端子处进行测量。对于那些带有接线座或插头的spd。其接线座或插头应是测试的一部分。在用接线座试验时，宜尽量靠近spd 的端部测量．用于测量的示波器应遵照gb / t16896.1-1997 的规定。
4.1.3 波形允许误差
波形参数a/b的定义应遵守gb/t16927.1-1997的规定。表5列出了本部分所用的波形的允许误差。
表5 波形参数允许误差
波形参数
1.2/50或10/700开路电压
8/20或5/300短路电流
其他波形
峰值
±10%
±10%
±10%
波前时间
±30%
±20%
±30%
半峰值时间
±20%
±20%
±20%
4.2测试方法：
4.2.1．一般检查：
下列a）~n）各项所列出的数据应标记于spd本体或编入相关文件及标注在包装盒上。在说明书中应对所用的任何缩略语加以说明。
a ）制造商名称或商标：
b ）制造日期或产品系列号：
c ）型号
d ）使用条件；
e ）zui大持续运行电压uc。
f ）额定电流．
g ）电压保护水平up ;
h ）冲击复位时间（如适用时）.
i ）交流耐受能力；
j ）冲击耐受能力；
k ）过载故障模式：
1 ）传输特性；
n ）串联阻抗（如适用时）。
4.2.1.1 标志
对标志牌进行检查验证。至少应包括以下内容：a ）制造商名称或商标，b ）生产过程的可追溯标记，c ）型号和e ）zui大特续运行电压。标志的材料在正常使用时应耐磨损，耐溶蚀．除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对位于spd本体上的所有形式的标志进行本试验。试验时，参照3.x.x
试验后标志牌上内容应清晰可见。在编制的文件或包装盒上应包括有对任何特殊处理的说明．
4.2.2 绝缘电阻：
1．对每一对端子分别使用正负两种极性电压测量绝缘电阻。
2．试验电压为直流，幅值等于制造商给定的zui大持续工作电压uc。
3．测量流过被测端子间的电流，试验电压除以测量电流得到绝缘电阻。
合格标准：绝缘电阻值应等于或高于制造商给定的值。
4.2.3 冲击耐受试验
1．试验时所使用的冲击发生器应具有表6的开路电压和短路电流。
2．根据制造商声称的冲击耐受能力从表6中c类选取冲击电压施加在适当的端子上。一般施加在未保护侧的一对端子之间，如有需要才应施加在未保护侧的一个端子和地线之间。
3．试验次数要达到表 中规定，其中一半进行正极性另一半进行负极性。冲击之间应间隔1分钟以上，以防止热积累。
4．如果spd文件中列出其它冲击，可以从a1、b、c和d类中选取相应波形进行附加试验。
合格标准：完成规定次数的试验后重新测量绝缘电阻、电压保护水平（正、负极性各一次），测量结果应能满足制造商提供的相应要求。
表6冲击耐受试验和冲击限制电压试验用的电压波形和电流波形
类别
试验类型
开路电压
短路电流
试验次数
a1
a2
很慢的上升速率
ac
≥1kv
上升率
0.1kv/s~100kv/s
从gb/t18802.21表5中选择
10a
0.1a/μs~2a/μs
≥1000μs（持续时间）
n/a
单次
b1
b2
b3
慢的上升速率
1kv，
10/1000μs
1kv或4kv
10/700μs≥1kv
100v/μs
100a
10/1000μs
2或100a，5/300μs
10a、2或100a
10/1000μs
300
c1
c2
c3
快的上升速率
0.5kv或1kv，
1.2/50μs
2kv，4kv或10kv
1.2/50μs
≥1kv
1kv/μs
0.25ka或0.5ka
8/20μs
1ka、2ka或5ka
8/20μs
10a、2或100a
10/1000μs
300
10
300
d1
d2
高能量
≥1kv
≥1kv
0.5ka、1ka或0.5ka，
10/350μs
1ka或2.5ka，
10/250μs
2
5
4.2.4 冲击限制电压
1．试验时所使用的冲击发生器应具有表6的开路电压和短路电流。
2．根据冲击耐受试验确定的spd通流容量从表6中c类选取冲击电压施加在适当的端子上。一般施加在输入端的一对端子之间，如有需要才应施加在输入端的一个端子和地线之间。
3．如果spd文件中列出其它冲击，可以从a1、b、c和d类中选取相应波形进行附加试验。附加试验的通流通量由制造商。
4．试验次数正极性五次和负极性五次。当选用10/350μs波形时为正负各一次。冲击之间的间隔应根据不同spd的热特性做不同规定，但zui少为5分钟，以防止热积累。
5．在不带负载的情况下在对应的输出端测量每次冲击的限制电压。测量用的电压探头应尽可能接近连接端子处。
合格标准：测得的zui大电压不应超过制造商规定的电压保护水平up。
4.2.5 过载故障模式
1．对spd在冲击电流和交流电流的作用下的过载故障模式进行试验。对有接地端子的spd，应在每个输入端端子和地线之间进行实验。
2．进行冲击电流和交流电流试验应采用不同的试品。
3．冲击过电流试验。按图12接线。将冲击耐受试验确定的spd通流容量i按如下公式施加到spd上：
itest=i（1+0.5n），n∈[0，6]，对后续的每一个试验n增加1。
试验间隔为1分钟。每次试验后检查是否spd进入过载状态。如果在试验结束后spd没有进入过载状态，则应用交流电流进行下面的试验。
4．交流过电流试验。spd按图x 所示进行接线。交流过电流试验值由制造商规定。电流应施加15min。开路电压（50hz或60hz）的
合格标准：试验结束后检查spd有没有进入制造商提供可接受的过载状态。
冲击发生器
限压
元件
示波器
冲击发生器
限压
元件
示波器
示波器
图12过载故障模式接线
4.2.6盲点试验
为了确定在多级spd中是否存在盲点，应使用一个新的试品进行下列试验。
1． 选取确定ｕｐ时使用的冲击波形，施加冲击期间用示波器测量冲击限制电压和电压波形。
2． 把冲击发生器的开路电压降至第1步中使用的电压值的10%，同时用示波器监视施加到spd的正极性冲击限制电压。限制电压应与1中的不同，spd进入保护盲区。如果不是这样，则选择更低的电压进行试验，但该电压应始终高于zui大持续工作电
压ｕｃ。
3． 使用1中使用的电压值的20%、30%、45%、60%、75%和90%的正极性冲击，同时连续监视冲击限制电压的波形。
4． 在某一百分数的开路电压处，当冲击限制电压波形回到第1步中所确定的波形时，停止改变电压。
5． 把开路电压减少5%，再做试验。以后每次把开路电压减少5%，直到获得第2步中记录的波形。至此获得该spd保护盲区的边界点。
6． 用此开路电压值，施加正负极性各两次冲击。
合格标准：冲击后spd应能满足绝缘电阻测试的要求。
4.2.7 电容、电感
为消除由于测试电缆的串联阻抗所引起的电压降和接触电阻的影响等，设置独立的电压检测电缆是一种减少低阻抗零部件的测量误差的方法。需要考虑由于电缆之间的互电感（m）所产生的影响。应使用在一个夹子上有2个相互绝缘的电极的凯尔文夹子，进行4个端子的连接。连接图（13）：
图13 电容、电感测试接线示意图
4.2.7.1电容
1．使用lcr测试仪测试电容，设定频率为1mhz。
2．电压设置为1v恒压。
3．对lcr仪进行开路补偿校准。
4．对lcr仪进行短路补偿校准。
5．每次测量线对一对端子，所有不参加测试的端子在测试仪处接地或者开路悬空。
6．读取lcr测试仪的并联等效电容cp。
4.2.7.2 电感
1．使用lcr测试仪测试电感，设定频率为1mhz。
2．电流设置为1a恒流。
3．对lcr仪进行开路补偿校准。
4．对lcr仪进行短路补偿校准。
5．每次测量一对端子，所有不参加测试的端子在测试仪处接地或者开路悬空。
6．读取lcr测试仪的串联等效电感ls。
4.2.9插入损耗
插入损耗以db表示，它是利用长度zui长为1m，并具有匹配的特性阻抗的馈线来测量的。见spd的插入损耗试验的流程图（图14 ）
插入损耗测试
设定网络分析仪的起止频率，设定试验电平
平衡线类试品
非平衡线类试品
使用满足试品阻抗要求的平衡/不平衡转换器
调整网络分析仪阻抗至满足试品阻抗要求
将试品串联至测试回路
传输/反射型网络分析仪观察传输通道；s参数型网络分析仪观察s12及s21通道
输出结果、判断合格
图14 spd的插入损耗试验的流程图
利用图（15）的电路进行测量。先采用短路来代替spd，然后再插入spd分别进行测量，测量值用分贝表示。
被测件
输入
传输
传输特性
传输系数：
插入损耗（db）= -20logmod（t）=-20log
增益（db）=20logmod（t）=20log
参数的含义
表（7）列出了特性阻抗、频率范围和电缆的类型。更详细的与it系统有关的传输特性资料见附录a。使用的实验电平是－10dbm。
在spd预定使用的传输应用频率范围内测量和记录插入损耗。
在测试多端口的被测件时应使用平衡/不平衡转换器。
网络分析仪
spd
平衡/不平衡转换器
平衡/不平衡转换器
图15 插入损耗试验电路
在测试前应对网络分析仪进行校准，减小因平衡-不平衡转换器和测试引入线所导致的综合损耗。传输/反射型网络分析仪观察传输通道；s参数型网络分析仪观察s12及s21通道。
表（7）特性阻抗、频率范围和电缆的类型
频率范围
特性阻抗z0/ω
电缆类型
300hz-4khz
600
双绞线
4khz-300mhz
100或120或150
双绞线
≤1ghz
50或75
同轴电缆
＞1ghz
50
同轴电缆
2.9回波损耗
回波损耗以db表示，它是利用长度zui长为1m，并具有匹配的特性阻抗的引入导线来测量的。见spd的回波损耗试验的流程图（图16）。
插入损耗测试
设定网络分析仪的起止频率，设定试验电平
平衡线类试品
非平衡线类试品
使用满足试品阻抗要求的平衡/不平衡转换器
调整网络分析仪阻抗至满足试品阻抗要求
传输/反射型网络分析仪观察反射通道；s参数型网络分析仪观察s11及s22通道
输出结果、判断合格
图16 spd的回波损耗试验的流程图
利用图（17）的电路采用短接线来代替spd，然后再插入spd分别进行测量，测量值用分贝表示。表（7）列出了特性阻抗、频率范围和电缆的类型。使用的实验电平是－10dbm。
将信号施加到spd上，在施加信号的端子上测量由于阻抗不连续而被反射回来的反射信号。应在spd预定使用的传输应用频率范围内测量和记录回波损耗。
反射系数：
反射损耗=20lgmod[（z1+z2）/（z1-z2）]
式中：
z1—不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗；
z2—不连续处之后的阻抗或源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗（gb/t 14733.7-1993中07-25，修改）
反射系数是反射电压信号与入射电压信号的比值，反射系数为矢量，包含幅度和相位信息。分别反映反射信号与入射信号的幅度比值与相位差。
造成反射的根本原因为阻抗不匹配。反射损耗是反射信号与输入信号功率比值，为标量。
网络分析仪
反射电桥
平衡/不平衡转换器
平衡/不平衡转换器
spd
终端阻抗
图17 回波损耗试验电路
2.10 误码率（ber）
按照制造厂的说明书要求连接发送回路和接收回路。对于spd预定使用的数字传输应用中采用zui大的伪随机位模式进行试验。
首先测量在实验回路中带spd时的ber。再测不带spd时的ber。在每种情况下，从表（8）选取测试时间。ber测试仪的发送和接收阻抗应等于传输应用的特性阻抗。
应依据产品所附说明书上规定的通信速率对试品进行检测。图18为误码率测试的连接示意图。
平衡传输电路
不平衡传输电路
图18 误码率测试连接示意图。
表（8） ber试验的测试时间
伪随机位模式（r）
试验时间
r＜64kbit/s
1h
64 kbit/s≤r＜1554 kbit/s
30min
r≥1554 kbit/s
10min
附 录 a
（资料性附录）
it系统所涉及的传输特性
附录a提供了it系统相关的传输特性数据，这些数据在测试spd时应当被了解。
a.1 电信系统
表.1-电信系统接入网的传输特性
系统
比特率
kbit/s
带宽
khz
信道
标准
z
ω
zui大允许衰减
db at khz
备注
模拟
—
（0,025） 0,3
– 3,4 （16）
—
etsi ets 300001 [5],
tbr 21 [6],
tbr 38 [7]
zl
（复合）
变化的
pcm11
784
0 – > 600
11 x 64 kbit/s +
1 x 64 kbit/s
信号
etsi ts 101
135 [8]
135
31/150
对于此种传输系统还没有有效的标准。itu-t g.703 [9]是一个用户可自愿选择的技术要求
isdn pmxa
2048
0 – ~ 5 000
30 x 64 kbit/s
130
40/1 000
euro-isdn
在isdn-ba和euro-isdn之间没有物理层上的差别。但是在第2和3层上他们使用的是不同的协议
isdn-ba
160
0 – ~ 120
2 x 64 kbit/s +1 x 16 kbit/s
itu-t g.961 [10]
etsi ts 102 080 annex b[11]
150
32/40
两个系统都允许使用2b1q和4b3t线使用符合etsi 102080附录a和附录b[11]的编码
pcm2a
pcm4
160
192
~ 120
~ 80
pcm4:4 x 32 kbit/s
pcm2:2 x 64 kbit/s
itu-t g.961 [10]
etsi ts 102 080, annex b
annex a [11]
150
135
32/40
36/40
sdsl
192-2313
变化的，上限~ 800
变化的
etsi ts 101 524 [12]
135
变化的
hdsl
784，1568或2312
0 – >1 000
12-32 x64 kbit/s
etsi ts 101 135 [8]
135
31, 27 or
22/150
adsl
32-8192
138 –
1 104
变化的
etsi ts 101 388 [13];itu-t g.992.1
annex b [14]
100
变化的
vdsl
2-≈30000
138 （1 104）
– 12 000
变化的
etsi ts 101270-1 [15],etsi ts 101270-2 [16]
135
变化的
a .2信号，测量和控制系统
表2 用户前提的it系统的传输特性
系统
比特率
kbit/s
带宽
khz
信道
标准
z
ω
zui大允许衰减
db at khz
备注
千兆以太网
（1000 base t）
d（5e）
30,1@100 mhz
en 50173-1 [17]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
acr1） [db] 6,1@ 100 mhz
以太网
（100 base t）
100
mbit/s
d（5）
27,1@100
iso/iec 8802-5 [18]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
atm
155
mbit/s
d（5）
27,1@100
en 50173-1 [17]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
令牌环网
16
mbit/s
d（3）
19,3@16 mhz
iso/iec 8802-5 [18]
en 50173-1 [17]
150
14,9 @ 16 mhz
zui大长度100/150m
1）信道性能
更多的传输特性在在en 50173种描述，它们是：
插入损耗, psnext, psacr, elfext 和 pselfext7.2.2, 测量与控制。
a .3 有线电视系统
表d.3 有线电视系统得传输特性
系统
带宽
mhz
回波损耗
db
f＞50mhz
zui小插入损耗
db在50mhz
在系统出口（用户端）
标准
z
ω
zui大允许衰减
db /100m
在450mhz
（取决于线缆类型）
备注
宽带电视分布网
47-450
从≤24 db–1db/倍频程
从≤26 db–1db/倍频程
（取决于线缆类型）
≤20 db – 1,5
db/倍频程
national
（de）
75
2,9 db
4,1 db
6,2 db
12,2 db
系统载波信号水平
输出 min 47-77db max
宽带电视分布网
47-862
从≤24 db–1db/倍频程
从≤26 db–1db/倍频程
（取决于线缆类型）
待决定
national
en 50083-1[19]
75
2,9 db
4,1 db
6,2 db
12,2 db
附 录b
（规范性附录）
tov 值
试验程序与spd按制造厂规定的安装说明在低压电源设备系统中预期使用模式有关，见表b.1。
表b.1 tov 试验值
使用模式
tov试验值 ut
v
spd连接至
5 s（低压系统的特性）
200 ms （高压系统的故障）
tn-系统
连接至 l-（pe）n 或l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
连接至 l-l
tt-系统
连接至 l-pe
1.55ucs
1200+ ucs
连接至 l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
it-系统
连接至 l-pe
1200 + ucs
连接至 l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
tn, tt和it系统
连接至 l-pe
1.55ucs
1200 + ucs
连接至 l-（pe）n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
注1：本表满足iec 60364-5-53要求。对本用途，ucs＝1.1 u0
注2：带接地的中性线的单相三线系统和三相四线系统中的spd （北美设备系统中常用）的值正在考虑中。
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中华人民共和国气象行业标准 qxx—200x 电涌保护器（spd）测试方法
testing methods of surge protective device（征求意见稿）* 发布
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雷电流冲击发生器，包括10/350波形、8/20波形以及1.2/50、8/20组合波；主要用于按照iec61643-1和gb18802.1-2002标准的要求，对spd及其中的非线性元件（压敏电阻器和气体放电器件等）进行试验和检测。
目 次
前言
1 总则
1.1 适用范围
1.2 规范性引用文件
2 术语和定义
3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法
3.1 spd的优选值
3.2 一般要求
3.3 用于低压配电系统的电涌保护器（spd）型式试验
4．用于电信和信号网络的电涌保护器的测试方法
4.1测试条件
4.2测试方法
附录a（规范性附录）用于电信和信号网络的电涌保护器的传输特性测试方法
附录b（资料性附录）it系统所涉及的传输特性
前 言
本标准规定了连接至低压配电系统及电信和信号网络的电涌保护器（spd）测试方法。制定本标准的目的在于规范我国电涌保护器的测试方法，同时为电涌保护器制造商设计、制造产品时提供相关技术依据。
本标准以gb18802.1-2002/iec 61643-1：1998《低压配电系统的电涌保护器（spd） *部分：性能要求和测试方法》及gb/t18802.21-2004/iec 61643-21：2000 《低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（spd）－性能要求和试验方法》为基础，并结合实际测试中总结的经验，使得本标准有更好的实用性和可操作性。
本标准的附录a为规范性附录，本标准的附录b为资料性附录。
本标准由*政策法规司提出。
本标准由*归口。
本标准起草单位：上海市防雷中心、北京雷电防护装置测试中心、obo科锦源、四川中光防雷科技有限责任公司。
本标准主要起草人：
本标准2007年发布。
电涌保护器（spd）测试方法
1 总则
1.1 适用范围
本标准适用于低压电涌保护器（spd）的测试。这些电涌保护器（spd）被组装后连接到交流额定电压不超过1000v（有效值）、50/60hz或直流电压不超过1500v的低压电路及电信和信号网络的电子、电气设备。
1.2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本文件，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的版本。凡是不注明日期的引用文件，其版本适用于本标准。
gb18802.1-2002/iec 61643-1：1998 低压配电系统的电涌保护器（spd）*部分：性能要求和试验方法
gb/t18802.21-2004/iec 61643-21：2000 低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（spd）－性能要求和试验方法
gb/t 17627.1—1998 低压电器设备的高电压试验技术 *部分：定义和试验要求
gb4208—1993 外壳防护等级（ip代码）
gb/t16927.1-1997
gb/t16896.1-1997
gb/t 14733.7-1993 电信术语 振荡、信号和相关器件
gb/t 18015.1—2004 数字通信用对绞或星绞多芯对称电缆 第1部分：总规范
iec60364-4-442：1993 建筑物的电气装置 第4部分：安全性保护 第44章：防过电压保护 第442节：防高压系统对地之间故障的低压装置保护
iec60364-5-53
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iec61643-1：2005 低压电涌保护器 第1部分：低压配电系统的电涌保护器-性能要求和试验方法
ieee c62.36-2000 使用在低压数据、通信和信号电路中的电涌保护器的测试方法
ieee c62.62-2002 连接至低压交流电路的电涌保护器测试规范
ul1449 第二版 瞬态电压电涌抑制器
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
2.1
电涌保护器（spd） surge protective device
用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包括一个非线性的元件。
2.2
电压开关型spd voltage switching type spd
没有电涌时具有高阻抗，有电涌时能立即转变成低阻抗的spd。电压开关型spd常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。这类spd有时也称作“短路型spd”。
2.3
电压限制型spd voltage limiting type spd
没有电涌时具有高阻抗，但是随着电涌电流和电压的上升，其阻抗将持续地减小的spd。常用的非线性元件是：压敏电阻和抑制二极管。这类spd有时也称作“箝位型spd”。
2.4
复合型spd combination spd
由电压开关型和电压限制型元件组成的spd。其特性随所加电压的特性可表现为电压开关型、电压限制型或者两者皆有。
2.5
标称放电电流 nominal discharge current
in
流过spd具有8/20波形的电流峰值，用于ii级试验的spd分级以及i级、ii级试验的spd的预处理试验。
2.6
冲击电流 impulse current
iimp
它由电流峰值ipeak、电荷量q和比能量w/r确定。其试验应根据动作负载试验的程序进行。这适用于i级试验的spd分类试验。
2.7
ii级试验的zui大放电电流 maximum discharge current for class ii test
imax
流过spd，具有8/20波形电流的峰值，其值按ii级分类试验的程序确定。imax＞ in。
2.8
zui大持续工作电压 maximum continuous operating voltage
uc
允许持久的施加在spd上的zui大交流电压有效值或直流电压。其值等于额定电压。
对于用于电信和信号网络的spd其指可连续施加在spd端子上，且不致引起spd传输特性降低的zui大直流电压。
2.9
待机功耗 standby power consumption
pc
spd按厂商的说明连接，施加平衡电压和平衡相角的zui大持续工作电压（uc）并且不带负载时spd所消耗的功率。
2.10
续流 follow current
if
冲击电流以后，由电源系统流入spd的电流。续流与持续工作电流ic有明显区别。
2.11
额定负载电流 rated load current
il
能对spd保护的输出端连接负载提供的zui大持续额定交流电流的有效值或直流电流。
2.12
电压保护水平 protective voltage level
up
表征spd限制接线端间电压的性能参数，其值可从优选值的列表中选择。该值应大于限制电压的zui高值。
2.13
限制电压 measured limiting voltage
施加规定波形和幅值的冲击电压时，在spd接线端子间测得的zui大电压峰值。
2.14
残压 residual voltage
ures
放电电流流过spd时，其端子间的电压峰值。
2.15
暂态过电压（tov）特性 temporary overvoltage （tov） characteristic
spd承受一个暂态过电压ut至规定持续时间tt时的工作状态。
注：这特性或是能承受一个暂态过电压而不使特性或功能发生不可接受的变化，或是产生5.6所述故障。
2.16
1.2/50冲击电压 1.2/50 voltage impulse
视在波前时间（从峰值的10%上升到90%的时间）为1.2 µs,半峰值时间为50µs的冲击电压。
2.17
8/20冲击电流 8/20 current impulse（另一种定义）
视在波前时间为8 µs,半峰值时间为20µs的冲击电流。
2.18
复合波 combination wave
复合波由冲击发生器产生，开路时施加1.2 /50µs的冲击电压，短路时施加8/20µs的冲击电流。提供给spd的电压，电流幅值及其波形由冲击发生器和受冲击作用的spd的阻抗而定。开路电压峰值和短路电流峰值之比为2ω；该比值定义为虚拟阻抗zf。短路电流用符号isc表示。开路电压用符号uoc表示。
2.19
热崩溃 thermal runaway
当spd承受的功率损耗超过外壳和连接件的散热能力，引起内部元件温度逐渐升高，zui终导致其损坏的过程。
2.20
热稳定 thermal stability
在引起spd温度上升的动作负载试验后，工频电压施加30min，在施加uc电压的zui后15min，如果电流的阻性分量峰值或功耗稳定地降低，则认为spd是热稳定的。
2.21
劣化 degradation
由于电涌、使用或不利环境的影响造成spd原始性能参数的变化。
2.22
耐受短路电流 short-circuit withstand
spd能够承受的zui大预期短路电流。
spd脱离器 spd disconnector
把spd从电源系统断开所需要的装置（内部的和/或外部的）
注：这种断开装置不需要具有隔离能力，它防止系统持续故障并用来给出spd故障的指示。除了具有脱离器功能外，还具有其它功能，例如过电流保护功能和热保护功能。这些功能可以组合在一个装置或由几个装置来完成。
2.23
外壳防护等级（ip代码） degrees of protection provided by enclosure （ipcode）
外壳提供的防止触及危险的部件、防止外界的固体异物和/或防止水进入壳内的防护程度。
2.24
型式试验 type tests
一种新的spd在设计开发完成时所进行的试验，通常用来确定典型性能，并用来证明它符合有关标准。试验完成后一般不需要再重复进行试验，但当设计改变以致影响其性能时，只需重复做相关项目试验。
2.25
常规试验 routine tests
按要求对每个spd或其部件和材料进行的试验，以保证产品符合设计规范。
2.26
验收试验 acceptance tests
经供需双方协议，对定购的spd或其典型样品所做的试验。
2.27
去耦网络 decoupling network
在spd通电试验时，用来防止电涌能量反馈到电网的装置。有时称“反向滤波器” 。
2.28 冲击试验的分类
2.28.1
i 级试验 class i test
按 定义的标称放电电流in， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的i级试验的zui大冲击电流iimp进行的试验。
2.28.2
ii 级试验 class ii test
按 定义的标称放电电流in， 定义的1.2/50冲击电压和 定义的ii级试验的zui大放电电流imax进行的试验。
2.28.3
iii级试验 class iii test
按2.18定义的复合波（1.2/50，8/20）进行的试验。
2.29
过电流保护 overcurrent protection
位于spd外部的前端，作为电器装置的一部份的过电流装置（如：断路器或熔断器）。
2.30
剩余电流装置（rcd） residual current device （rcd）
在规定的条件下，当剩余电流和不平衡电流达到给定值时能使触头断开的机械开关电器或组合电器。
2.31
电压开关型spd的放电电压 sparkover voltage of a voltage switching spd
在spd的间隙电极之间，发生击穿放电前的zui大电压值。
2.32
i 级试验的比能量 specific energy for class i test
w/r
冲击电流iimp流过1ω单位电阻时消耗的能量，它等于电流平方对时间的积分
2.33
供电电源的预期短路电流 prospective short-circuit current of a power supply
ip
在电路中的给定位置，如果用一个阻抗可忽略的导体短路时可能流过的电流。
2.34
额定断开续流值 follow current interrupting rating
ifi
spd本身能断开的预期短路电流。
2.35
残流 residual current
ires
spd按制造厂的说明连接，不带负载，始终施加zui大持续工作电压（ｕｃ）时，流过pe端子的电流。
2.36
状态指示器 status indicator
指示spd工作状态的装置。
2.37
暂态过电压（tov）故障性能 temporary overvoltage （tov）failure behavior
连接在相/中线端子和接地端子之间的spd在iec 60364-4-442规定的tov（高压系统的接地故障影响低压系统）条件下的性能。
注：暂态过电压可能超过spd的暂态过电压耐受能力ut。
2.38
系统的标称交流电压 nominal a.c. voltage of the system
uo
系统标称的相对中性线的电压（交流电压的有效值）。
2.39
电源系统的zui大持续工作电压
ucs
spd在其使用位置可长期承受的zui大交流有效值或直流电压。
注：这里仅考虑电压调整率和电压跌落和升高。它也被称做“实际zui大系统电压”。
2.40
过载故障模式 overstressed fault mode
模式1 在这种情况中，spd的限压部分已断开，限压功能不再存在，但是线路仍可运行；
模式2 在这种情况中，spd的限压部分已被spd中一个很小的阻抗所短路，线路不可运行，但是设备仍受到短路保护。
模式3 在这种情况中，spd的限压部分网络侧内部开路，线路不能运行，但是设备仍然受到开路保护。
2.41
盲点 blind spot
高于zui大持续运行电压uc，但可引起spd不*动作的工作点。所谓spd的不*动作是指一个多极spd在冲击试验时不是所有各级都能动作。这可造成spd中一些元件遭受过载。
2.42
插入损耗 insertion loss
由于在传输系统中插入一个spd所引起的损耗。它是在spd插入前传递到后面的系统部分的功率与spd插入后传递到同一部份的功率之比。插入损耗通常用分贝（db）来表示。（gb/t 14733.2-1993中06-07，修改）。
2.43
回波损耗 return loss
反射系数倒数的模。一般以分贝（db）来表示。
注：当阻抗可以确定时，回波损耗（单位：db）由下式给出：
20lgmod[（z1+z2）/（z1-z2）]
式中：
z1—不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗；
z2—不连续处之后的阻抗或源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗（gb/t 14733.7-1993中07-25，修改）
2.44
误码率（ber） bit error ratio
在给定时间内，误码数与所传递的总码数之比。
2.45
平衡/不平衡转换器 balun
从平衡到不平衡的阻抗匹配用的变量器。（gb/t 18015.1-2004）
2.46
s参数 s- parameters
在矢量网络分析仪中描述器件或系统参数的量。s参数为矢量。对于双端口器件 ：s11=输入端反射系数（输出匹配）
s22=输出端输出系数（输入匹配）
s21=正向传输系数（增益／差损）
s12=反向传输系数（隔离）
3 低压配电系统的电涌保护器的测试方法
3.1 spd的优选值
3.1.1 i 级试验的冲击电流iimp优选值
峰值ipeak：1.0、2、5、10和20ka。
电荷量q：0.5、1、2.5、5和10as。
3.1.2 ii 级试验的标称放电电流in优选值
0.05、0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、5.0、10、15和20ka。
3.1.3 iii 级试验的标称放电电压uoc优选值
0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、10和20kv。
3.1.4 电压保护水平up的优选值
0.08、0.09、0.10、0.12、0.15、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、4.0、5.0、6.0、8.0和10kv。
3.1.5 交流有效值或直流的zui大持续工作电压uc的优选值
52、63、75、95、110、130、150、175、220、230、240、250、260、275、280、320、420、440、460、510、530、600、630、690、800、900、1 000和1 500 v。
3.2 一般要求
每个试验项目用三个试品进行。
如果所有的试品通过试验项目，那么该spd对这个项目是合格的。
如果有一个试品没有通过试验项目，应用三个新的试品重复进行试验，但这一次不允许有任何失败。
如果spd除了包含有电涌保护技术之外，其他方面与另外的国家标准所涉及的产品一样，对不受电涌保护技术影响的产品特性，该国家标准的技术要求应适用。
3.2.1 一般试验程序
试验程序参考标准为gb/t 17627.1。
按照厂商所提供安装程序和电气连接对spd进行安装。应不采用外部冷却或加热。
除非另有规定，所有试验在大气环境中进行，环境温度为20℃±15℃。
除非另有规定，对所有试验中要求的电源电压uc，它的试验电压公差为uc -5%。
对于把电缆作为整体供货的spd，在测试时整个长度的线缆应作为测试spd的一个部分。
试验期间不得对被测试品进行维护或拆卸。
如果制造商对spd的参数有与规定不同的要求，可以根据其具体要求进行所有相关的试验程序。zui终应在试验报告中注明对标准偏离的具体情况。
3.2.2 冲击测试波形
3.2.2.1 i级冲击电流试验
冲击试验电流iimp由其峰值ipeak和电荷量q和比能量w/r来确定。冲击试验电流的ipeak应在50μs内达到，电荷量q转移应在10ms内完成，比能量w/r应在10ms内释放。
ipeak（ka）、q（as）和w/r（kj/ω）的关系为：
其中 ；
其中 ；
电流峰值ipeak、电荷量q和比能量w/r的允许误差是：
——ipeak ： ±10%；
——q ： ±20%；
——w/r ： ±35%；
注：冲击试验符合上述参数的可能方法之一是iec61312-1中的10/350波形。
3.2.2.2 ⅰ级和ⅱ级标称放电电流实验
标准电流波形是8/20。电流波形的允许误差如下：
——峰值： ±10%；
——波前时间： ±20%；
——半峰值时间：±20%。
测试过程中允许冲击波上有小过冲或振荡，但其幅值应不大于峰值的5%。在电流下降到零后的任何极性反向的电流值应不大于峰值的20%。
流过spd电流的测量精度要求为±3%。
3.2.2.3 i级和ii 级冲击电压试验
标准电压波形是1.2/50。电压波形的允许误差如下：
－ 峰值 ±3%
－ 波前时间 ±30%
－ 半峰值时间 ±20%
在冲击电压的峰值处可以发生振荡或过冲。如果振荡的频率大于 500 khz或过冲的持续时间小于1ms，应画出平均曲线，从测量的要求来讲，曲线的zui大幅值确定了试验电压的峰值。
冲击电压上升部分的振幅不允许超过峰值的3%。
在spd接线端子上测量电压的精度应为±3%。测量设备整个带宽至少应为 25 mhz，并且过冲应小于3%。试验发生器的短路电流应小于20%的标称放电电流in 。但对于电压开关型的spd在试验时应确保其导通。
3.2.2.4 ⅲ级复合波实验
复合波发生器的标准冲击波的特征用开路条件下的输出电压和短路条件下的输出电流来表示。开路电压的波前时间为1.2μs，至半峰时间为50μs。短路电流的波前时间为8μs，至半峰时间为20μs。
在发生器没有去耦网络时测量下列值。
开路uoc的允许误差如下：
——峰值： ±3%；
——波前时间： ±30%；
——半峰值时间：±20%。
只要单个波峰幅值小于峰值的5%，允许在临近峰值处有电压过冲或振荡。
短路电流允许的误差如下：
——峰值： ±10%；
——波前时间： ±20%；
——半峰值时间：±20%。
只要单个波峰幅值小于峰值的5%，允许在临近峰值处有电压过冲或振荡。在电流下降到零后的任何极性反向的电流应小于峰值的20%。
3.2.3 测量设备
3.2.3.1 示波器
3.2.3.1.1 峰值电压应当通过使用适当的存储型示波器来确定，其单脉冲带宽zui小应当为100mhz。如果是数字型的应能够完整显示spd对电涌的响应,其典型的采样率至少为10ms/s。另外，其各个通道应有1mohm输入阻抗（另有可选的50ohm）并且有能力进行差分测量。
3.2.3.1.2 所有的测量工作都应通过示波器进行差分测量。（例如：如果通道1被连接至相线端子同时通道2被连接至中性线端子，通道1应被设置为正常模式而通道2被设置为反向。差分模式将这两个通道相加来显示这两线之间的测量值。）
3.2.3.1.3 示波器的垂直通道应设置为dc耦合。
3.2.3.1.4 示波器外壳应通过电源插头或附加的插头进行接地。
3.2.3.1.5 示波器应被设置为显示真实的波形，而不是被设置为使用高频滤波或平滑模式来进行测量。
3.2.3.2 高电压探头
3.2.3.2.1 为了确定测量限制电压,应使用两个差分连接的电压探头。判断性能的原则为：
确定使用的探头的额定峰值输入电压为20kv，带宽10mhz，输入阻抗为100 mohm，输入电容为3 pf，衰减为1000:1。
3.2.3.2.2 每一个高压探头都应按照制造商的规范针对通道进行补偿。
3.2.3.2.3 探头的接地极应移除或者连接在一起，但是不要连至被测试品或者测试装置的其他部位。
3.2.3.2.4 连接被测spd和示波器的两根探头电缆应绞合来减小回路面积。
3.2.3.2.5 两个探头在被连接至被测试品后，放置位置应尽可能接近并垂直于电流方向。
3.2.3.2.6 不要对探头做其他额外修整，更不要通过导线将探头连接至被测试品。
3.2.3.3 电流监视器
3.2.3.3.1 应使用具有适当峰值和电流-时间特性的电流监视器来测量测试电流。
3.2.3.3.2 使用的电流探头上升时间不应超过800ns。
3.2.3.3.3 电流探头的凋萎（droop）系数应小于0.01 %/µs。
3.2.3.3.4 被使用的电流探头额定终端阻抗应是1mohm或50ohm。
3.2.3.3.5 电流探头不论使用还是不使用衰减器其zui大允许误差为±1%。
3.3 用于低压配电系统的电涌保护器（spd）型式试验
表1 型式试验要求
（内容确定后制作）
3.3.1 标识和标志
3.3.1.1 标识和标志的检验
3.3.1.1.1制造商应保证下列标识位于spd本体上。
a） 制造厂名或商标和型号；
b） zui大持续工作电压uc（每种保护模式有一个电压值）；
c） 制造厂声明的每种保护模式的试验类别和放电参数，并相互靠近打印这些参数；
－ i级试验：“i级试验”和“iimp”及以ka为单位数值，
或者“ t1 ”（在方框内的t1）和“iimp”及以ka为单位数值；
－ ii级试验：“ii级试验”和“imax”及以ka为单位数值，
或者“ t2 ”（在方框内t2）和“imax”及以ka为单位数值；；
－ iii级试验：“iii级试验”和“uoc”及以kv为单位数值，
或者“ t3 ”（在方框内t3）和“uoc”及以kv为单位数值；。
d） i级和ii级的标称放电电流in（每种保护模式有一个电流值）
e） 电压保护水平up（每种保护模式有一个电压值）；
f） 外壳防护等级（当ip>20时）；
g） 接线端的标志；
h） 电流类型：交流或直流，或二者都行；
3.3.1.1.2 制造商应在随spd的文件（例如使用说明）中注明下列标识。
a） 安装位置类别；
b） 端口数量；
c） 安装方法；
d） 额定负载电流 il（如果需要）；
e） 短路电流耐受能力；
f） 过电流保护推荐的zui大额定值（如果适用时）；
g） 脱离器动作指示（如果有的话）；
h） 正常使用的位置（如果重要时）；
i） 安装说明（例如：连接至低压系统、机械尺寸、导线长度等等）；
j） 仅用于i级试验的比能量 w/r；
k） 温度范围；
l） 额定断开续流值 （除电压限制型spd外）；
m） 外部spd脱离器的技术要求应由制造厂规定；
n） 残流ires （可选的）；
o） 暂态过电压 （tov） 特性
p） 过电流保护推荐的zui大额定值（如果适用时）；
3.3.2 标识和标志的耐久性试验
除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对位于spd本体上的所有形式的标志进行本试验。
试验时，用手拿一块浸湿水的棉花来回擦标识15s（不少于30次），接着再用一块浸湿脂族己烷溶剂（芳香剂的容积含量zui多为0.1%，贝壳松脂丁醇值为29，初沸点近似为65℃，比重为0.68g/m3）的棉花来回擦标识15s（不少于30次）。
试验后标识应清晰可见。
3.3.3接线端子和连接的机械性能试验
按gb/18802.1-2002第7.3章和iec60999对spd进行测试。为保证试品不过载损坏在使用扭力螺丝刀或扭力扳手时应优先使用过载打滑而不是过载报警型。
spd的接线端子除了满足上述要求外，其连接能力还应满足表2要求。
表2 各种spd所能连接导线zui小截面（mm2）
spd试验类型
连接导体的材质
铜
铁
铝
ⅰ级
ⅱ级
ⅲ级
6
3
1
8
6
3
16
14
8
注：如无相应规格的导线，zui小截面应大于表内的尺寸。铜导线系列优选值见qx10.1的表7。
3.3.4 确定限制电压
按表3和图4，对不同类型的spd进行试验，确定其限制电压。
表3 确定测量限制电压需进行的试验
i级
ii级
iii级
试验
√
√
√
试验
√
√
试验
√
试验时，采用下列特定试验条件：
a） 所有一端口的spd应不通电试验。所有二端口的spd是通电试验，其电源电压在uc时的标称电流至少，除非制造厂能证明在电涌保护器（spd）通电或不通电时，其限制电压值没有差别。
b） 对于具有端子的一端口spd，进行试验时不外接脱离器，并在端子上测量限制电压。对于具有连接导线的一端口spd，用150 mm长度的外接导线测量限制电压。对于二端口的spd和具有负载接线端子分开的一端口的spd，在spd的负载端口或负载接线端子测量限制电压。试验应包含所有和spd串联及与负载并联的辅助部件，如脱离器、灯、指示器、熔断器和spd制造厂说明的其他部件。
c） 试验时，制造厂规定的脱离器不应动作；试验后，脱离器应处在正常工作状态。试验后试品外壳不得有任何形式的损坏。
d） 限制电压是按表3和图4相应的试验级别进行试验的zui高电压值。
用1.2/50冲击电压测量放电电压的试验
用8/20冲击电流
测量残压的试验
用复合波测量限
制电压的试验
试验期间的
zui大电压值
试验完成
确定电压保护水平（up）
开始
属于
哪级试验？
是否有
开关元件？
否
是
i级、ii级实验
iii级实验
图4 确定电压保护水平up流程图
3.3.4.1 用1.2/50冲击电压测量放电电压
a. 冲击耐压（1.2/50µs），发生器开路输出电压设定为6kv。
b. 试验次数：正、负极性各5次，使试品冷却至环境温度。
c. 如果10次试验中有观察到没有放电，则将发生器开路输出电压设定为10kv，并重复试验步骤a、b。
d. 用示波器记录spd上的电压。
e. 限制电压是10次测量峰值（值）的平均值。
3.3.4.2 用8/20冲击电流测量残压
a． 依次施加峰值约为0.1；0.2；0.5；1.0的8/20 冲击电流。如果spd仅包含电压限制元件，仅在in下进行本试验。对于包含电压开关元件的spd的试验，发生器的输出电压上升速率宜控制在10kv/μs内。
b． 对spd施加一个正极性和一个负极性序列。
c． zui后，如果imax或ipeak大于in，则至少对spd施加一次imax或ipeak冲击电流，极性为前面试验中残压较大的极性。
d． 使试品冷却至环境温度。
e． 每次冲击应记录电流和电压示波图。对于电压开关型spd，应记录放电电流流过spd时，其端子间测得的zui大电压峰值。把冲击电流和电压的峰值（值）绘成放电电流与残压的关系曲线图。
f． 决定限制电压的残压由下列电流范围内相应曲线的zui高电压值来确定。
——i级：直到ipeak或in，取较大值。
——ii级：直到in。
3.3.4.3 用复合波测量限制电压
电路连接见图（5）。
a． 复合波施加在通电的spd上，其电源电压为uc。
b． 对用于交流电源系统的spd，在正弦电压的90°±10°相位处施加正极性冲击，在270°±10°相位处施加负极性冲击。
c． 对用于直流系统的spd，施加正、负极性冲击。spd应施加uc的直流电压。
d． 每次间隔5分钟使试品冷却。
e． 复合波发生器的电压为制造厂对spd规定uoc的0.1、0.2、0.5和1.0倍。 如果spd仅包含电压限制元件，仅在uoc下进行本试验。
f． 上述整定值，每种幅值对spd施加4次冲击，正负极性各两次。
g． 每次冲击时用示波器记录从发生器流入spd的电流和在spd输出端口的电压。
h． 限制电压是整个试验程序中记录的zui大峰值电压。
复合波发生器
参考地
去耦网络
图5 单项电源系统连接去耦网络的电路
3.3.5动作负载试验
这些试验仅适用于交流的spd，见动作负载试验的流程图（图6 ）。
3.3.5.1一般要求
本试验是通过对spd施加规定次数和规定波形的冲击来模拟其工作条件，试验时用符合3.3.5.3要求的交流电源对spd施加zui大持续工作电压uc。
试验应在三个未做过任何试验的新的试品上进行。
首先，应用3.3.4的试验确定限制电压。
为避免样品的过载，3.3.4.2的试验仅在in下进行，3.3.4.3的试验仅在uoc下进行。
3.3.5.2 确定续流大小的预备性试验
预备性试验是用来确定续流的峰值是大于还是小于500a。
如果知道spd的内部设计和续流的峰值，不需要进行预备性试验。
a） 试验应用另外一个试品进行。
b） 预期短路电流ip应大于等于1.5 ka，功率因数cos f=0.95 。
c） 试品被连接到一个具有正弦交流电压的工频电源。在接线端子间测量工频电压的zui大值，应等于持续zui大工作电压uc 0 -5%。交流电源的频率应符合spd的额定频率。
d） 应用8/20冲击电流或复合波触发续流。
e） 峰值应相当于imax或ipeak或uoc。
f） 冲击电流的起始位置是在工频电压峰值前60°。它的极性应与冲击电流产生时工频电压半波的极性相同。
g） 如果在此同步点没有续流，为了确定续流是否产生，则必须每滞后10°施加8/20冲击电流，以确定是否产生续流。
用于交流的动作负载试验
确定3.3.4的
限制电压
小于500a 大于500a
确定续流大小
3.3.5.3.1的 3.3.5.3.2的
电源特性 电源特性
三个新试品
i或ii级 iii级
是哪级试验？
3.3.5.4的
预备性试验
3.3.5.7的
动作负载试验
3.3.5.5的
动作负载试验
3.3.5.6的
合格判别标准
试验完成
图6 动作负载试验的流程图
3.3.5.3 预处理工频电源特性
3.3.5.3.1 续流小于500a的spd
样品应连接到工频电源。电源的阻抗应这样，在续流流过时，从spd的接线端子处测量的工频电压峰值的下降不能超过uc峰值的10%。
3.3.5.3.2 续流大于500a的spd
样品应与工频电压为uc的电路连接，试验电路的预期短路电流应等于制造厂规定的额定断开续流值、或500a，二者取较大值。
对于仅连接在中线和保护接地间的spd，预期短路电流至少为100a。
3.3.5.4 i级和ii级的预处理试验
对本试验，施加15次8/20正极性的冲击电流，分成3组，每组5次冲击。样品与5.3.3的电源连接。每次冲击应与电源频率同步。从0°角开始，同步角应以 30°±5°的间隔逐级增加。试验如图 7所示。
当spd按i级试验时，施加的冲击电流值等于ipeak或in，二者取较大值。
当spd按ii级试验时，施加的冲击电流值等于in。
图7 预处理和动作负载循环试验程序
两次冲击之间的间隔时间为50s~60s，两组之间的间隔时间为25min~30min。
两组冲击之间，试品无需施加电压。
每次冲击应记录电压和电流波形，电压和电流波形不应显示试品有击穿或闪络的迹象。
3.3.5.5 i级和ii级的动作负载试验
spd施加电压uc，电源的标称电流容量至少为。试验时，对spd通以冲击电流，逐级增加直至ipeak或imax。
为证明热稳定，每次冲击后工频电压保持30min：在施加uc电压的zui后15min，如果电流ic的阻性分量峰值或功耗稳定地降低，则认为spd是热稳定的。
对通电的试品，应按下列要求在相应于工频电压的正峰值时，施加正极性的冲击电流：
a） 用0.5ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
b） 用0.75ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
c） 用1.0ipeak（或imax）电流冲击一次；检查热稳定性；冷却至环境温度。
3.3.5.6 合格标准
如果每次动作负载试验冲击后任何续流能自熄并达到热稳定，则spd通过试验。电压和电流示波图及目测检查样品应没有击穿或闪络的现象，在试验过程中不应发生机械损坏。
用标称电流能力至少为的、电压为uc的电源供电，对spd应再施加一次in或uoc的冲击，在冲击后，保持uc 30min。spd应达到热稳定。
一旦达到热稳定，进行下列测试：
测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。 在这整个试验程序后以及试品冷却到接近环境温度以后，应重复试验程序开始时所进行的测量限制电压试验。如果试验前和试验后所测量的电压值小于或等于up，则spd通过试验。
3.3.5.7 iii级动作负载试验
对于iii级spd的动作负载试验，采用5.3.3的工频电源电压。
spd通过耦合电容器连接到复合波发生器。spd连接点处的参数应符合4.2.4所示的波形参数的误差。
按5.3.4的试验程序，对spd进行预处理试验。对本试验，标称放电电流用uoc值替代。
冲击电流应在对应半波的峰值时开始，并和工频电压相同极性。
按5.4.5用复合波发生器进行动作负载试验，发生器开路电压整定值如下：
a） 用0.50 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
b） 用0.75 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
c） 用1.0 uoc进行一正一负的冲击；检查热稳定性；冷却至环境温度。
如果满足5.4.6的合格标准，则spd已通过试验。
3.3.6 spd的脱离器和spd过载时的安全性能
这些试验仅适用于在交流电源系统使用的spd。
一般要求
这些试验应在每个spd上进行。对spd的每种保护模式进行试验，每次使用新的样品。
3.3.6.1 spd脱离器的耐受动作负载试验
在动作负载试验（见5.4）时试验spd脱离器。试验时，制造厂规定的脱离器不应动作；试验后，脱离器应处在正常工作状态。
3.3.6.2 spd的热稳定试验
见spd的热稳定试验的流程图（图8 ）。
3.3.6.2.1耐热试验
spd在环境温度为80°c±5k的加热箱中保持24h。试验时，spd的内部脱离器不应动作。
3.3.6.2.2热稳定试验
仅包含电压开关型元件的spd不进行本试验。
进行热稳定试验
是否仅包括电压限制元件
a） 没有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
b） 有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
预试验确定spd表面温度zui高点
施加2ma电流或相应于元件zui大功耗的电流
下一个等级的电流
是否达到热稳定
是否达到热稳定
.
.
.
施加1a电流
是否达到热稳定
脱离温度≤120k
5分钟后≤80k
施加2uc 1min，电流不超过0.5ma
合格
不合格
是
否
是
否
是
是
是
是
是
是否流过明显电流
否
否
否
是
否
否
否
图8 spd的热稳定试验的流程图
试验要求
本试验应在每个保护模式上进行，然后，如果某些保护模式具有相同的电路，可以在代表zui薄弱配置的保护模式上进行一个单独的试验。本试验程序有二种不同的设计：
－ 仅包括电压限制的元件的spd。在这种情况下，采用下列本条款项a）的试验程序；
－ spd包括电压限制的元件和电压开关元件。这种情况下列本条款项b）的试验程序适用。
样品准备
任何与电压限制元件串联连接的电压开路元件应采用一根铜线短路，铜线的直径应使其在试验时不熔化。
具有不同的非线性元件并联连接的spd，必须对spd的每个电流路径进行试验，试验时拆开/断开其余的电流路径。如果相同型式和参数的元件并联连接，它们应作为一个电流路径进行试验。
制造厂应提供按上述要求准备的样品。
a） 没有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
试验样品应连接到工频电源。
电源电压应足够高使spd有电流流过。对于该试验，电流调整到一个恒定值。试验电流的误差为±10%。试验从2 ma的有效值开始。
电流逐级增加：2，5，10，20，40，80，160，320，640，1000ma（有效值）。
如果已知，起始点可从2ma变化到相应于元件zui大功耗的电流。
每一步保持到达到热平衡状态（即10 min内温度变化小于2 k）。
通过预测试确定温度zui高点位置，为了方便操作测试时可以使用非接触式温度测量仪。预测是的时间可选为10min，电流可选为20ma。
使用0.05mm2铁和铜镍合金线组成的热电偶及电位计来连续监测spd的表面温度zui热点（仅对易触及的spd）。热电偶的结点及之后的电偶引线应被固定成可以很好的接触被测量的spd表面。大多数情况下，可以使用安全胶布或通过胶黏把热电偶固定在需要的位置。对于金属表面如果需要可以使用铜焊或锡焊。
如果所有的非线性元件断开，则试验终止。试验电压不应再增加，以避免任何脱离器故障。
试验时，如果spd端子间的电压跌到低于uc，则停止调节电流，电压调节回uc并保持15min。为此，不需要再进行连续的电流监测。电源应具有短路电流能力，在任何脱离器动作前它不会限制电流。zui大可达到的电流值不应超过制造声明的短路耐受能力。
b） 有开关元件与其他元件串联的spd的试验程序
spd采用电压为uc的工频电源供电，电源应具有短路电流能力，在任何脱离器动作前它不会限制电流。zui大可达到的电流值不应超过制造厂声明的短路耐受能力。
如果没有明显的电流流过，应接着进行a）试验程序。
注：“没有明显的电流”的含义是指spd没有进入导通转换的突变状态（即spd保持热稳定）。
合格判别标准
如果脱离器动作，spd应有明显的、有效和*断开的迹象。为了验证该要求，应采用等于uc的工频电压施加1min，流过的电流不应超过0.5ma（有效值）对于多个非线性原件并联，并且每一个原件都有一个独立脱离器的产品，应在所有脱离器都动作后进行验证。
户内型spd：
试验时表面温升应小于120 k。在脱离器动作5min后，表面温度不应超过周围环境温度80 k。
在试验过程中，应没有固体材料喷溅。
户外型spd：
应没有燃烧的迹象，并没有固体材料喷溅。
易触及的spd：
试后，对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加5n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
3.3.7短路耐受能力
本试验不适用于下列spd：
－ 分类为户外使用，并且安装在伸臂距离以外的spd；
－ 在tn- 和/或 tt-系统中仅用于连接n-pe的spd。
试验要求
工频电源特性：
由制造厂按表4给定spd接线端子上的预期短路电流和功率因数。试验电压调整到uc。
表4 预期短路电流和功率因数
ip +5 0 %
ka
cos j
ip £1.5
0.95
1.5< ip £3.0
0.9
3.0< ip £4.5
0.8
4.5< ip £6.0
0.7
6.0< ip £10.0
0.5
10.0< ip £20.0
0.3
20.0< ip £50.0
0.25
50.0< ip
0.2
注：恢复电压按iec 6947-1。
spd本身及其脱离器应放在一个立方体木盒内，木盒侧面离spd外表面（500±5） mm，spd摆放在盒的重心处。盒的内表面用薄纸或纱布覆盖。盒的一面（不是底面）保持打开，以便能按制造厂的说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
试验样品应按制造厂出版的说明书安装，并且连接5.2中相关内容规定的zui大截面积的导线，在盒内的电缆保留的zui大长度为每根0.5 m。
样品准备
具有并联连接的非线性元件并包含一个或多个2.2和2.3所述的非线性元件的spd，对每个电流路径应按下述的方式分别准备三个一组的样品。
在2.2和2.3中所述的的电压限制元件和电压开关元件应采用适当的铜块 （模拟替代物）来代替，以确保内部连接，连接的截面和周围的材料（例如，树脂）以及包装不变。
应由制造厂提供按上述要求准备的样品。
试验程序
本试验应对二个不同的试验配置进行试验，对每个配置a）和b）采用一组单独准备的样品。
a） 声明的短路耐受能力试验
样品连接至具有符合标称短路耐受能力的预期短路电流及符合表4的功率因数、电压为uc的工频电源。
在电压过零后的45°电角度和90°电角度处接通短路进行二次试验。如果可更换的或可重新设定的内部或外部的脱离器动作，每次应更换或重新设定相应的脱离器。如果脱离器不能更换或重新设定，则试验停止。
b） 低短路电流试验
应施加具有zui大过电流保护（如果制造厂声明）额定电流五倍的预期短路电流及符合表11功率因数的工频电源电压 uc 5 s±0.5 s。如果制造厂没有要求外部过电流保护，采用300 a的预期短路电流。在电压过零后45°电角度处接通短路进行一次试验。
合格判别标准
在上述二个短路试验期间，薄纸或纱布不应燃烧。
此外，在短路耐受能力试验时，电源短路电流应由制造厂所要求的一个脱离器（内部的或外部的）断开。
其它的iec标准不包括的内部的和/或的脱离器：
如果脱离器动作，应有明显的、有效的和*断开的迹象，为了验证该要求，应采用等于uc的工频电压施加1min，流过的电流不应超过0.5ma（有效值）。
易触及的spd：
试后，对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加一个5 n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件（spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分除外）。
3.3.7.1 ifi低于声明的短路耐受能力的spd的补充试验
重复3.3.7的试验，但电压开关元件不短路。用一个正向的浪涌电流（8/20或其它合适的波形）在正半波的电压过零后的30°至40°电角度处触发spd接通短路。浪涌电流应足够高以产生续流，但任何情况下均不应超过in。
为确保在触发浪涌下外部脱离器不动作，所有的外部脱离器应如图8所示与工频电源串联放置。
说明：
z1调节预期电流的阻抗（按表11）
d1外部spd脱离器
scg 带耦合装置的浪涌电流发生器
图9 ifi低于声明的短路耐受能力的spd的试验电路
3.3.8 在高（中）压系统的故障引起的暂态过电压（tov）下试验
应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装，样品连接至图9的试验电路或等效的电路。
样品被放置在如3.3.7所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
3.3.8.1 试验程序
在施加ucs %后，通过闭合s1在l1相的90°电角度处对试验样品施加ut %。在200 ms %后，s2自动闭合，通过短路tov-变压器（t2）的二次绕组把spd的pe-端子连接至中性线（经过限流电阻r2）。这将使保护tov变压器的熔断器f2动作。
电源ucs的预期短路电流应等于制造厂声明的zui大过电流保护的额定电流的五倍，如果没有声明zui大过电流保护，则为300a。电流允许误差为 %。
tov变压器输出的预期短路电流应通过r2调节至300a %。
中性线接地的spd例外，ucs施加到样品上保持15 min不断开，直至开关s1重新断开。
允许采用其它的试验电路，只要它们确保对spd有相同的应力。
3.3.8.2 合格判别标准
对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加一个5 n的力（见iec 60529）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
a） tov故障模式
如果制造厂声明tov故障模式，应满足下列附加的合格判别标准：
如果脱离器动作，spd上应有明显的、有效和*断开的迹象。为了检查这一要求，施加等于uc的工频电压1min，流过的电流不应超过0.5ma有效值。
b） tov耐受模式
如果制造厂声明tov耐受能力，应满足下列附加的合格判别标准：
注：这包括了对连接在iec 60364-5-53，534条的图b.2中位置4a的n和pe之间的spd的要求。
在施加ucs期间（在施加ut后），spd应保持热稳定。如果在施加电压ucs的全部时间内流过spd的电流或其功耗不再增加，则认为spd是热稳定状态。 然后把试品连接至uc，试验变压器至少应具有200 ma的短路电流能力。 测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。
试品冷却到接近环境温度后，用3.3.4规定的试验确定测量限制电压，以检查是否保持制造厂规定的电压保护水平。然后，仅在in下进行3.3.4.2的试验，以及仅在uoc下进行3.3.4.4和3.3.4.5的试验。辅助电路，如状态指示器，应处在正常工作状态。 从本标准的用途来讲，“正常工作状态”表示脱离器无可见的损坏，并且仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。
目测检查试品不应出现任何损坏的迹象。
说明：
s1主开关
s2定时开关－在主开关闭合200 ms后闭合
f1按制造厂的说明推荐的zui大过电流保护
f2tov变压器保护熔断器（需要耐受 300 a持续 200 ms）
t1二次绕组电压为ucs的电源变压器
t2tov变压器，一次绕组电压为ucs，二次绕组电压为1 200v
r1调节ucs电源的预期短路电流的限流电阻
r2调节tov电路的预期短路电流至300 a的限流电阻（约 4 ω）
dut 被试装置
图 10 在高（中）压系统故障引起的tov下试验spd时采用的电路示例
以及相应的spd端子上预期电压的时序图
3.3.9在低压系统故障引起的tov试验
应采用新的样品并按制造厂说明的正常使用条件安装。
样品被放置3.3.6所述的正方形木盒内。盒的内表面覆盖薄纸或纱布。盒的一面（不是底面）应保持打开，以便按制造厂的说明连接电源电缆。
注1：薄纸：薄、软和有一定强度的纸，一般用于包裹易碎的物品，其重量在12 g/m2 和25 g/m2之间。
注2：纱布：重约 29 g/m2- 30 g/m2，并且每平方厘米有13´11条编织物。
试品应连接到ut 0 -5% 的工频电压，持续时间为tt=5s 0 -5%，电压ut如gb18802.1表b.1所示，或按制造厂声明的较高的tov-电压。该电压源应能输出一个足够高的电流，以确保在试验过程中spd端子上的电压不会跌落到ut –5% 以下，或能输出声明的spd的短路耐受能力，两者取较小值。
紧接着在施加ut后，应在试品上施加等于ucs 0 -5% 并具有同样电流能力的电压15 min。试验周期之间的时间间隔应尽可能短，并且在任何情况下不应超过100 ms。
说明：
t1=0
t2=5s 0 -5% } ut 按附录b的表b.1
t2≤t3＜（t2+100 ms）
t4＝15 min % } ucs 0 -5%
图11 在低压系统故障引起的tov下进行试验的电路示例及相应的时序图
3.3.91 合格判别标准
在试验过程中，薄纸或纱布不应着火。
对防护等级大于或等于ip20的spd，使用标准试指施加5n的力（见gb4208—1993）不应触及带电部件，除了spd按正常使用安装后在试验前已可触及的带电部分外。
a） tov故障模式
如果制造厂声明tov故障模式，应满足下列附加的合格判别标准：
如果脱离器动作，spd上应有明显的、有效和*断开的迹象。为了检查这一要求，施加等于uc的工频电压1min，流过的电流不应超过0.5ma有效值。
b） tov耐受模式
如果制造厂声明tov耐受能力，应满足下列附加的合格判别标准：
注：这包括了对连接在iec 60364-5-53，534条的图b.2中位置4a的n和pe之间的spd的要求。
在施加ucs期间（在施加ut后），spd应保持热稳定。如果在施加电压ucs的全部时间内流过spd的电流或其功耗不再增加，则认为spd是热稳定状态。 然后把试品连接至uc，试验变压器至少应具有200 ma的短路电流能力。 测量流过试品的电流，其阻性分量（在正弦波的峰值处测量）不应超过1 ma。
试品冷却到接近环境温度后，用5.3规定的试验确定测量限制电压，以检查是否保持制造厂规定的电压保护水平。然后，仅在in下进行5.3.2的试验，以及仅在uoc下进行5.3.4和5.3.5的试验。辅助电路，如状态指示器，应处在正常工作状态。 从本标准的用途来讲，“正常工作状态”表示脱离器无可见的损坏，并且仍能运行。可用手动方式（有可能时）或用单纯的电气试验来检查能否运行，由制造厂和实验室协商确定。
目测检查试品不应出现任何损坏的迹象。
3.3.10带有软电缆和电线的移动式spd及其连接
通过检查和使用弯曲装置进行弯曲试验来检查其是否符合要求。
试验使用新的试品。
试品固定在试验装置的摆动机构上。当它在中间位置时，进入试品处的软电缆或电线的轴线处于垂直位置；并通过摆动轴。
spd定位：调节摆动机构的固定部件与摆动轴之间的距离，使试验装置的摆动机构在整个摆动过程中横向移动zui小。
通过负载施加在电缆和电线的力为：
——20n，用于标称截面积超过0.75mm2的spd；
——10n，用于其他spd。
导线通过电流：
将导线与电缆弯曲测试仪上的电流源端子连接。电流设定为spd额定电流或下列电流较小值：
——16a，用于标称截面积超过0.75mm2的spd；
——10a，用于标称截面积为0.75mm2的spd；
——2.，用于标称截面积小于0.75mm2的spd。
导线间电压等于试品的额定电压。
摆动机构在90°的角度（垂直轴线两边各45°）内摆动，弯曲次数10 000次，弯曲速率60次/min。向前摆动一次和向后摆动一次均为一次弯曲。
在实验中：
——电流不得中断。
——导线之间不得短路。
如果电流达到spd的试验电流2倍时，则认为软电缆或电线导线之间发生了短路。
试品通以额定电流的试验电流时，每个触点与对应导线间的电压降不应超过10mv。
试验后，护套（如果有）不应与本体分开，电缆或电线的绝缘不应有磨损现象，导线的短线丝不应刺穿绝缘以至于变成易触及的。
3.3.11 机械强度试验
3.3.11.1 撞击试验
使用撞击试验装置对试品进行撞击试验。
嵌入式spd安装在一个铁树木制成的基座的凹槽内，再整个固定在层压板上。
螺钉固定的嵌入式spd，应用螺钉固定在嵌入基座的凸缘上。卡爪固定的嵌入式spd应用卡爪固定在基座上。
在撞击前用标准规定值2/3的扭矩把底座和盖子的固定螺钉拧紧。
试品安装应使撞击点位于通过转轴轴线的垂直平面上。
撞击元件的下落高度由标准规定。其中普通spd即按安装在垂直表面时防护等级为ipx0或ipx1的；其他spd指防护等级高于ipx1的spd。
下落高度取决于试品离安装表面zui突出部分，并施加在除a部分以外的试品所有部分。
试品受到的撞击应均匀分布在试品上。施加下列撞击：
——对于a部件，撞击5次；一次在中心。试品水平移动后：在中心和边缘间薄弱的点各1次；然后把试品绕它的垂直于层压板的轴线转过90°之后，在类似的点各一次。
——对于b，c和d部件，4次撞击；
在层压板转过60°后，在试品的一侧面撞击1次，保持层压板位置不变，试品绕它的垂直于层压板的轴线转过90°之后，在试品的另一侧面撞击1次。
把层压板往相反方向转过60°，对试品其他两侧面各撞击1次。
试验后试品无本标准含义内的损坏。尤其是带电部件应不易被标准试验指触及。对于外表的损坏以及不导致爬电距离或电器间隙减少的小的压痕和不会对防触电保护或防止水的有害进入产生不利影响的小碎片均可忽略不计。
3.3.11.2 滚筒跌落试验
用标准规定2/3的扭矩拧紧接线端子的螺钉和装配螺钉。
可拆线spd连接制造厂规定的软电缆或电线，自由长度约100mm。不可拆线spd按供货状态进行试验，软电缆或电线截至露出spd约100mm。
对试品秤重，确定试品的下落次数为：
——1 000，如果试品质量（不带电线或电缆）不超过100g；
——500，如果试品质量（不带电线或电缆）超过100g，但不超过200g。
——100，如果试品质量（不带电线或电缆）超过200g；
每次仅用一个试品进行试验。滚筒以5次/min的速率旋转，试品每分钟下落10次。
试后，试品应无损坏，尤其是：
——任何部件不应分离或松动。
——应不能触及带电部件，即使用标准试验指施加不超过10n的力也不应触及。
试后检查，只要电击保护不受影响，允许有小的碎片碎裂。
用3.3.4的试验确定限制电压。
3.3.4.2的试验仅在in下进行，3.3.4.4和3.3.4.5的试验仅在uoc下进行。
对3.3.4.3的试验，仅采用10次测量峰值的zui大值。
如果限制电压低于或等于up, 则试品通过试验。
再将试品连接至额定频率和zui大持续工作电压uc的电源，测量流过试品的电流，其阻性分量不应超过1ma。
3.3.12 耐热
3.3.12.1
将恒温恒湿仪的温度设定为100℃±2k的加热状态，将spd在其中保持1h。
内部组装的任何密封化合物不应流出。
冷却后，试品按正常使用条件安装，应不可能触及任何带电部件，即使用标准指施加一个不超过5n的力也不可触及。
如果spd的脱离器打开，也可认为spd通过试验。
3.3.12.2
绝缘材料制成的把载流部件和接地电路的部件保持在其位置上必须的外部零件，将微电脑恒温恒湿仪的温度设定为125℃±2k的加热状态进行试验。
绝缘材料制成的不是把载流部件和接地电路的部件保持在其位置上必须的外部零件，即使这些零件与它们相接触，将微电脑恒温恒湿仪的温度设定为70℃±2k的加热状态进行试验。
把试品适当地固定，使其表面处于水平位置，把一个直径5mm的钢球用20n的力压在此表面。
1h后，把钢球从试品上移开，然后把试品侵入冷水中使其在10s内冷却5分钟。
在显微镜下观察由钢球形成的压痕直径不应超过2mm。
3.3.13 耐非正常热和耐燃
灼热丝试验应按gb/t5169.11规定的方法在下列条件下进行：
－ 对于spd中用绝缘材料制成的把载流部件和保护电路的部件保持在位置上必须的外部零件，试验应在850°c ± 15 k温度下进行。
－ 对于所有由绝缘材料制成的其他零件，试验应在650°c ± 15 k温度下进行。
试验持续时间为30±1s。
就本试验而言，平面安装式spd的基座可看作是外部零件。
对陶瓷材料制成的部件不进行本试验。
如果绝缘件是由同一种材料制成，则仅对其中一个零件按相应的灼热丝试验温度进行试验。
灼热丝试验是用来保证电加热的试验丝在规定的试验条件下不会引燃绝缘部件，或保证在规定的条件下可能被加热的试验丝点燃的绝缘材料部件在一个有限的时间内燃烧，而不会由于火焰或燃烧的部件或从被试部件上落下的微粒而蔓延火焰。
试验在一台样品上进行。
在有疑问的情况下，可再用二台样品重复进行此项试验。
试验时，施加灼热丝一次。
试验期间，样品处于其规定使用的zui不利的位置（被试部件的表面处于垂直位置）。
考虑加热元件或灼热元件可能与试品接触的使用条件，灼热丝的顶端应施加在试品规定的表面上。
如果符合下列条件，试品可看作通过了灼热丝试验：
－ 没有可见的火焰和持续火光，或
－ 灼热丝移开后样品上的火焰和火光在30 s内自行熄灭。
不应点燃薄棉纸或烧焦松木板。
4．用于电信和信号网络的电涌保护器的测试方法
4.1测试条件
4.1.1 测试温度和测试湿度
当测试spd 某特性时，若事先已知某一特定器件的工艺使spd 对温度不敏感，则测试时可用的温度为23 ℃ 士2 ℃ ，相对湿度为45 % ~ 55 % 。在其他情况下，对温度敏感的spd 应在其所选用温度范围的极限温度处测试。
对于特定的spd 工艺，所选择温度范围中只有一个代表zui不利侧试条件的极限温度可能是预先知道的．在这种情况下只应在代表zui不利测试条件的极限温度下试验。对同样的spd 工艺，在进行下述的各种测试时，这个极限温度可能不同。
当要求在极限温度下测试时，spd 应有足够的时间逐渐地加热或冷却到极限温度，以免其受到热冲击。除非另有规定，zui少宜用lh 的时间。在试验前，应使spd 在规定的温度下保持足够的时间，以达到热平衡。除非另有规定，zui少宜用15min的时间。
4.1.2一般测试要求
在测试本部分所包括的spd 时，应使用这些spd 在现场安装时使用的连接器或接线端子。另外，宜在这些spd 的连接器或接线端子处进行测量。对于那些带有接线座或插头的spd。其接线座或插头应是测试的一部分。在用接线座试验时，宜尽量靠近spd 的端部测量．用于测量的示波器应遵照gb / t16896.1-1997 的规定。
4.1.3 波形允许误差
波形参数a/b的定义应遵守gb/t16927.1-1997的规定。表5列出了本部分所用的波形的允许误差。
表5 波形参数允许误差
波形参数
1.2/50或10/700开路电压
8/20或5/300短路电流
其他波形
峰值
±10%
±10%
±10%
波前时间
±30%
±20%
±30%
半峰值时间
±20%
±20%
±20%
4.2测试方法：
4.2.1．一般检查：
下列a）~n）各项所列出的数据应标记于spd本体或编入相关文件及标注在包装盒上。在说明书中应对所用的任何缩略语加以说明。
a ）制造商名称或商标：
b ）制造日期或产品系列号：
c ）型号
d ）使用条件；
e ）zui大持续运行电压uc。
f ）额定电流．
g ）电压保护水平up ;
h ）冲击复位时间（如适用时）.
i ）交流耐受能力；
j ）冲击耐受能力；
k ）过载故障模式：
1 ）传输特性；
n ）串联阻抗（如适用时）。
4.2.1.1 标志
对标志牌进行检查验证。至少应包括以下内容：a ）制造商名称或商标，b ）生产过程的可追溯标记，c ）型号和e ）zui大特续运行电压。标志的材料在正常使用时应耐磨损，耐溶蚀．除了用压印、模压和雕刻方法制造外，应对位于spd本体上的所有形式的标志进行本试验。试验时，参照3.x.x
试验后标志牌上内容应清晰可见。在编制的文件或包装盒上应包括有对任何特殊处理的说明．
4.2.2 绝缘电阻：
1．对每一对端子分别使用正负两种极性电压测量绝缘电阻。
2．试验电压为直流，幅值等于制造商给定的zui大持续工作电压uc。
3．测量流过被测端子间的电流，试验电压除以测量电流得到绝缘电阻。
合格标准：绝缘电阻值应等于或高于制造商给定的值。
4.2.3 冲击耐受试验
1．试验时所使用的冲击发生器应具有表6的开路电压和短路电流。
2．根据制造商声称的冲击耐受能力从表6中c类选取冲击电压施加在适当的端子上。一般施加在未保护侧的一对端子之间，如有需要才应施加在未保护侧的一个端子和地线之间。
3．试验次数要达到表 中规定，其中一半进行正极性另一半进行负极性。冲击之间应间隔1分钟以上，以防止热积累。
4．如果spd文件中列出其它冲击，可以从a1、b、c和d类中选取相应波形进行附加试验。
合格标准：完成规定次数的试验后重新测量绝缘电阻、电压保护水平（正、负极性各一次），测量结果应能满足制造商提供的相应要求。
表6冲击耐受试验和冲击限制电压试验用的电压波形和电流波形
类别
试验类型
开路电压
短路电流
试验次数
a1
a2
很慢的上升速率
ac
≥1kv
上升率
0.1kv/s~100kv/s
从gb/t18802.21表5中选择
10a
0.1a/μs~2a/μs
≥1000μs（持续时间）
n/a
单次
b1
b2
b3
慢的上升速率
1kv，
10/1000μs
1kv或4kv
10/700μs≥1kv
100v/μs
100a
10/1000μs
2或100a，5/300μs
10a、2或100a
10/1000μs
300
c1
c2
c3
快的上升速率
0.5kv或1kv，
1.2/50μs
2kv，4kv或10kv
1.2/50μs
≥1kv
1kv/μs
0.25ka或0.5ka
8/20μs
1ka、2ka或5ka
8/20μs
10a、2或100a
10/1000μs
300
10
300
d1
d2
高能量
≥1kv
≥1kv
0.5ka、1ka或0.5ka，
10/350μs
1ka或2.5ka，
10/250μs
2
5
4.2.4 冲击限制电压
1．试验时所使用的冲击发生器应具有表6的开路电压和短路电流。
2．根据冲击耐受试验确定的spd通流容量从表6中c类选取冲击电压施加在适当的端子上。一般施加在输入端的一对端子之间，如有需要才应施加在输入端的一个端子和地线之间。
3．如果spd文件中列出其它冲击，可以从a1、b、c和d类中选取相应波形进行附加试验。附加试验的通流通量由制造商。
4．试验次数正极性五次和负极性五次。当选用10/350μs波形时为正负各一次。冲击之间的间隔应根据不同spd的热特性做不同规定，但zui少为5分钟，以防止热积累。
5．在不带负载的情况下在对应的输出端测量每次冲击的限制电压。测量用的电压探头应尽可能接近连接端子处。
合格标准：测得的zui大电压不应超过制造商规定的电压保护水平up。
4.2.5 过载故障模式
1．对spd在冲击电流和交流电流的作用下的过载故障模式进行试验。对有接地端子的spd，应在每个输入端端子和地线之间进行实验。
2．进行冲击电流和交流电流试验应采用不同的试品。
3．冲击过电流试验。按图12接线。将冲击耐受试验确定的spd通流容量i按如下公式施加到spd上：
itest=i（1+0.5n），n∈[0，6]，对后续的每一个试验n增加1。
试验间隔为1分钟。每次试验后检查是否spd进入过载状态。如果在试验结束后spd没有进入过载状态，则应用交流电流进行下面的试验。
4．交流过电流试验。spd按图x 所示进行接线。交流过电流试验值由制造商规定。电流应施加15min。开路电压（50hz或60hz）的
合格标准：试验结束后检查spd有没有进入制造商提供可接受的过载状态。
冲击发生器
限压
元件
示波器
冲击发生器
限压
元件
示波器
示波器
图12过载故障模式接线
4.2.6盲点试验
为了确定在多级spd中是否存在盲点，应使用一个新的试品进行下列试验。
1． 选取确定ｕｐ时使用的冲击波形，施加冲击期间用示波器测量冲击限制电压和电压波形。
2． 把冲击发生器的开路电压降至第1步中使用的电压值的10%，同时用示波器监视施加到spd的正极性冲击限制电压。限制电压应与1中的不同，spd进入保护盲区。如果不是这样，则选择更低的电压进行试验，但该电压应始终高于zui大持续工作电
压ｕｃ。
3． 使用1中使用的电压值的20%、30%、45%、60%、75%和90%的正极性冲击，同时连续监视冲击限制电压的波形。
4． 在某一百分数的开路电压处，当冲击限制电压波形回到第1步中所确定的波形时，停止改变电压。
5． 把开路电压减少5%，再做试验。以后每次把开路电压减少5%，直到获得第2步中记录的波形。至此获得该spd保护盲区的边界点。
6． 用此开路电压值，施加正负极性各两次冲击。
合格标准：冲击后spd应能满足绝缘电阻测试的要求。
4.2.7 电容、电感
为消除由于测试电缆的串联阻抗所引起的电压降和接触电阻的影响等，设置独立的电压检测电缆是一种减少低阻抗零部件的测量误差的方法。需要考虑由于电缆之间的互电感（m）所产生的影响。应使用在一个夹子上有2个相互绝缘的电极的凯尔文夹子，进行4个端子的连接。连接图（13）：
图13 电容、电感测试接线示意图
4.2.7.1电容
1．使用lcr测试仪测试电容，设定频率为1mhz。
2．电压设置为1v恒压。
3．对lcr仪进行开路补偿校准。
4．对lcr仪进行短路补偿校准。
5．每次测量线对一对端子，所有不参加测试的端子在测试仪处接地或者开路悬空。
6．读取lcr测试仪的并联等效电容cp。
4.2.7.2 电感
1．使用lcr测试仪测试电感，设定频率为1mhz。
2．电流设置为1a恒流。
3．对lcr仪进行开路补偿校准。
4．对lcr仪进行短路补偿校准。
5．每次测量一对端子，所有不参加测试的端子在测试仪处接地或者开路悬空。
6．读取lcr测试仪的串联等效电感ls。
4.2.9插入损耗
插入损耗以db表示，它是利用长度zui长为1m，并具有匹配的特性阻抗的馈线来测量的。见spd的插入损耗试验的流程图（图14 ）
插入损耗测试
设定网络分析仪的起止频率，设定试验电平
平衡线类试品
非平衡线类试品
使用满足试品阻抗要求的平衡/不平衡转换器
调整网络分析仪阻抗至满足试品阻抗要求
将试品串联至测试回路
传输/反射型网络分析仪观察传输通道；s参数型网络分析仪观察s12及s21通道
输出结果、判断合格
图14 spd的插入损耗试验的流程图
利用图（15）的电路进行测量。先采用短路来代替spd，然后再插入spd分别进行测量，测量值用分贝表示。
被测件
输入
传输
传输特性
传输系数：
插入损耗（db）= -20logmod（t）=-20log
增益（db）=20logmod（t）=20log
参数的含义
表（7）列出了特性阻抗、频率范围和电缆的类型。更详细的与it系统有关的传输特性资料见附录a。使用的实验电平是－10dbm。
在spd预定使用的传输应用频率范围内测量和记录插入损耗。
在测试多端口的被测件时应使用平衡/不平衡转换器。
网络分析仪
spd
平衡/不平衡转换器
平衡/不平衡转换器
图15 插入损耗试验电路
在测试前应对网络分析仪进行校准，减小因平衡-不平衡转换器和测试引入线所导致的综合损耗。传输/反射型网络分析仪观察传输通道；s参数型网络分析仪观察s12及s21通道。
表（7）特性阻抗、频率范围和电缆的类型
频率范围
特性阻抗z0/ω
电缆类型
300hz-4khz
600
双绞线
4khz-300mhz
100或120或150
双绞线
≤1ghz
50或75
同轴电缆
＞1ghz
50
同轴电缆
2.9回波损耗
回波损耗以db表示，它是利用长度zui长为1m，并具有匹配的特性阻抗的引入导线来测量的。见spd的回波损耗试验的流程图（图16）。
插入损耗测试
设定网络分析仪的起止频率，设定试验电平
平衡线类试品
非平衡线类试品
使用满足试品阻抗要求的平衡/不平衡转换器
调整网络分析仪阻抗至满足试品阻抗要求
传输/反射型网络分析仪观察反射通道；s参数型网络分析仪观察s11及s22通道
输出结果、判断合格
图16 spd的回波损耗试验的流程图
利用图（17）的电路采用短接线来代替spd，然后再插入spd分别进行测量，测量值用分贝表示。表（7）列出了特性阻抗、频率范围和电缆的类型。使用的实验电平是－10dbm。
将信号施加到spd上，在施加信号的端子上测量由于阻抗不连续而被反射回来的反射信号。应在spd预定使用的传输应用频率范围内测量和记录回波损耗。
反射系数：
反射损耗=20lgmod[（z1+z2）/（z1-z2）]
式中：
z1—不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗；
z2—不连续处之后的阻抗或源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗（gb/t 14733.7-1993中07-25，修改）
反射系数是反射电压信号与入射电压信号的比值，反射系数为矢量，包含幅度和相位信息。分别反映反射信号与入射信号的幅度比值与相位差。
造成反射的根本原因为阻抗不匹配。反射损耗是反射信号与输入信号功率比值，为标量。
网络分析仪
反射电桥
平衡/不平衡转换器
平衡/不平衡转换器
spd
终端阻抗
图17 回波损耗试验电路
2.10 误码率（ber）
按照制造厂的说明书要求连接发送回路和接收回路。对于spd预定使用的数字传输应用中采用zui大的伪随机位模式进行试验。
首先测量在实验回路中带spd时的ber。再测不带spd时的ber。在每种情况下，从表（8）选取测试时间。ber测试仪的发送和接收阻抗应等于传输应用的特性阻抗。
应依据产品所附说明书上规定的通信速率对试品进行检测。图18为误码率测试的连接示意图。
平衡传输电路
不平衡传输电路
图18 误码率测试连接示意图。
表（8） ber试验的测试时间
伪随机位模式（r）
试验时间
r＜64kbit/s
1h
64 kbit/s≤r＜1554 kbit/s
30min
r≥1554 kbit/s
10min
附 录 a
（资料性附录）
it系统所涉及的传输特性
附录a提供了it系统相关的传输特性数据，这些数据在测试spd时应当被了解。
a.1 电信系统
表.1-电信系统接入网的传输特性
系统
比特率
kbit/s
带宽
khz
信道
标准
z
ω
zui大允许衰减
db at khz
备注
模拟
—
（0,025） 0,3
– 3,4 （16）
—
etsi ets 300001 [5],
tbr 21 [6],
tbr 38 [7]
zl
（复合）
变化的
pcm11
784
0 – > 600
11 x 64 kbit/s +
1 x 64 kbit/s
信号
etsi ts 101
135 [8]
135
31/150
对于此种传输系统还没有有效的标准。itu-t g.703 [9]是一个用户可自愿选择的技术要求
isdn pmxa
2048
0 – ~ 5 000
30 x 64 kbit/s
130
40/1 000
euro-isdn
在isdn-ba和euro-isdn之间没有物理层上的差别。但是在第2和3层上他们使用的是不同的协议
isdn-ba
160
0 – ~ 120
2 x 64 kbit/s +1 x 16 kbit/s
itu-t g.961 [10]
etsi ts 102 080 annex b[11]
150
32/40
两个系统都允许使用2b1q和4b3t线使用符合etsi 102080附录a和附录b[11]的编码
pcm2a
pcm4
160
192
~ 120
~ 80
pcm4:4 x 32 kbit/s
pcm2:2 x 64 kbit/s
itu-t g.961 [10]
etsi ts 102 080, annex b
annex a [11]
150
135
32/40
36/40
sdsl
192-2313
变化的，上限~ 800
变化的
etsi ts 101 524 [12]
135
变化的
hdsl
784，1568或2312
0 – >1 000
12-32 x64 kbit/s
etsi ts 101 135 [8]
135
31, 27 or
22/150
adsl
32-8192
138 –
1 104
变化的
etsi ts 101 388 [13];itu-t g.992.1
annex b [14]
100
变化的
vdsl
2-≈30000
138 （1 104）
– 12 000
变化的
etsi ts 101270-1 [15],etsi ts 101270-2 [16]
135
变化的
a .2信号，测量和控制系统
表2 用户前提的it系统的传输特性
系统
比特率
kbit/s
带宽
khz
信道
标准
z
ω
zui大允许衰减
db at khz
备注
千兆以太网
（1000 base t）
d（5e）
30,1@100 mhz
en 50173-1 [17]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
acr1） [db] 6,1@ 100 mhz
以太网
（100 base t）
100
mbit/s
d（5）
27,1@100
iso/iec 8802-5 [18]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
atm
155
mbit/s
d（5）
27,1@100
en 50173-1 [17]
100
24 @ 100 mhz
zui大长度100m
令牌环网
16
mbit/s
d（3）
19,3@16 mhz
iso/iec 8802-5 [18]
en 50173-1 [17]
150
14,9 @ 16 mhz
zui大长度100/150m
1）信道性能
更多的传输特性在在en 50173种描述，它们是：
插入损耗, psnext, psacr, elfext 和 pselfext7.2.2, 测量与控制。
a .3 有线电视系统
表d.3 有线电视系统得传输特性
系统
带宽
mhz
回波损耗
db
f＞50mhz
zui小插入损耗
db在50mhz
在系统出口（用户端）
标准
z
ω
zui大允许衰减
db /100m
在450mhz
（取决于线缆类型）
备注
宽带电视分布网
47-450
从≤24 db–1db/倍频程
从≤26 db–1db/倍频程
（取决于线缆类型）
≤20 db – 1,5
db/倍频程
national
（de）
75
2,9 db
4,1 db
6,2 db
12,2 db
系统载波信号水平
输出 min 47-77db max
宽带电视分布网
47-862
从≤24 db–1db/倍频程
从≤26 db–1db/倍频程
（取决于线缆类型）
待决定
national
en 50083-1[19]
75
2,9 db
4,1 db
6,2 db
12,2 db
附 录b
（规范性附录）
tov 值
试验程序与spd按制造厂规定的安装说明在低压电源设备系统中预期使用模式有关，见表b.1。
表b.1 tov 试验值
使用模式
tov试验值 ut
v
spd连接至
5 s（低压系统的特性）
200 ms （高压系统的故障）
tn-系统
连接至 l-（pe）n 或l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
连接至 l-l
tt-系统
连接至 l-pe
1.55ucs
1200+ ucs
连接至 l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
it-系统
连接至 l-pe
1200 + ucs
连接至 l-n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
tn, tt和it系统
连接至 l-pe
1.55ucs
1200 + ucs
连接至 l-（pe）n
1.32ucs
连接至 n-pe
1200
连接至 l-l
注1：本表满足iec 60364-5-53要求。对本用途，ucs＝1.1 u0
注2：带接地的中性线的单相三线系统和三相四线系统中的spd （北美设备系统中常用）的值正在考虑中。
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