GB/Z 21713-2008低壓交流電源(不高于1 000 V)中的浪涌特性

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中華人民共和國國家標準化指導性技術文件

犌犅／犣２１７１３—２００８

低壓交流電源（不高于１０００犞）

中的浪涌特性

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２００８０４２４發布

中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局

發布

中國國家標準化管理委員會

書

犌犅／犣２１７１３—２００８

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅰ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅱ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３浪涌環境概要描述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４代表性浪涌的選擇過程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５

５標準浪涌測試波形的定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

６附加浪涌測試波形的定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

書

犌犅／犣２１７１３—２００８

前言

本指導性技術文件由全國雷電防護標準化技術委員會提出并歸口。

本指導性技術文件負責起草的單位：清華大學電機工程與應用電子技術系。

本指導性技術文件主要起草人：陳水明、何金良。

本指導性技術文件為首次發布。

Ⅰ

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引言

本指導性技術文件由六部分構成，第一部分規定了本指導性技術文件的范圍，第二部分列出了與本

指導性技術文件相關的參考文獻，第三部分概要介紹了浪涌環境，第四部分介紹如何從復雜的測量數據

中選擇一些代表性的波形作為推薦波形，第五部分介紹了兩個能包括各種測量數據的標準波形，第六部

分介紹適用特別場合的幾個附加測試波形，包括很少發生的直擊雷情況。

沒有特定的波形能代表所有的浪涌環境，因此需要把復雜的真實世界簡化為一些易于處理的標準

測試波形。為了達到這個目的，將浪涌環境進行分類，提供了浪涌電壓和電流的波形和幅值選擇，以便

適用于評估連接于低壓交流電源中的設備的不同耐受能力，而設備耐受能力與浪涌環境之間需要進行

適當配合。

本指導性技術文件的目的是給設備設計者和用戶提供標準和附加的浪涌測試波形以及相應的浪涌

環境等級。標準波形和環境等級的選取需要考慮設備設計者和用戶自由選擇的權利，本指導性技術文

件的推薦值是從大量的測量數據分析得到的簡化結果，這樣的簡化將使連接到低壓交流電源設備的耐

受浪涌的性能有一個可重復的、有效的規范。

在本指導性技術文件中沒有指定一個特定的要求，它所推薦的只是一個合理的、深思熟慮的方法來

認可需求的多樣性。對于一個特定的場合，設備設計者需要考慮的不僅是本指導性技術文件所描述的

波形和發生率，而且還要考察特定的電源環境以及需要被保護的設備特性。因此，無法將不同設備的特

定的性能要求包括在本指導性技術文件中，然而通過考慮下述的一些因素可以達到一個實用的浪涌耐

受能力。這些因素包括：

預期的防護措施；最嚴重或最典型的情況；硬件的完整性（沒有損壞）；設備運行過程的抗擾性（沒有

干擾）；特定設備的敏感性；電源環境（浪涌特性、其他的電力系統參數）；與通訊系統或其他系統的交互

影響；ＳＰＤ的性能（保護性能、耐久性以及損壞模式）；測試環境；總的和相對的費用。

上述問題的答案并不一定都存在。特別是有關設備的敏感度，設備設計者可能很難獲得。下文的

信息指導讀者進行參數確定、進一步尋求與實際狀況更為接近或量化確定一個測試方案。

預期的防護措施。預期的防護措施因應用場所和應用目的不同而不同。例如，在不涉及設備實時

性能的情況下，預期的保護措施只要求將硬件損壞的風險降低到某一水平。在另外的情況下，如數據處

理，重要的醫療過程或制造過程，任何的中斷和過程的干擾都是不可接受的。因此設計者必須區分硬件

損壞和過程干擾的情況來考慮預期的保護措施。另外是否需要考慮在直擊雷情況下ＳＰＤ能提供相應

的保護并保證本身不損壞。

設備的敏感性。特定設備的敏感性必須與上述目標相對應。設備硬件損壞和過程擾動的敏感度是

不一樣的，這些敏感度包括最大沖擊殘壓幅度、持續時間、波形和能量敏感度等。

電源環境———浪涌。本指導性技術文件推薦的測試波形必須根據位置類別和暴露等級，以及直擊

雷的情況來選取。

電源環境———電氣系統。電源電壓的均方根幅度，以及任何預期的波動都需要量化。在合理選取

ＳＰＤ時需要考慮偶爾發生的電源異常現象。根據這些情況來合理地選取限制電壓、動作電壓和最大連

續工作電壓等參數。

ＳＰＤ的性能。ＳＰＤ必須在浪涌和正常工作電壓下具有長期的壽命。同時，ＳＰＤ的殘壓與被保護設

備的耐受值之間必須有一定的裕度。這些參數需要同時考慮，例如，一個額定參數很接近系統額定電壓

的ＳＰＤ的殘壓很低可以提供很好的保護效果，但在出現異常電壓時由于低殘壓從而犧牲ＳＰＤ的耐久

性或總體性能，這是不可接受的。

Ⅱ

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測試環境。浪涌測試環境必須根據上述因素以及用戶認為重要的參數來確定。典型的測試環境包

括電壓和電流以及短路電流的定義。只規定開路電壓而不規定短路電流是沒有意義的。為了避免這個

缺陷，本指導性技術文件同時規定了電壓和電流。

費用。浪涌保護的費用與整個系統的費用和采用保護后得到的利益相比是比較少的。因此，可采

用性能更好的浪涌保護器作為保守的辦法以補償一些未知的參數變化。采用這種辦法可以在花費增加

不多的情況下為用戶獲得較好的利益。

本指導性技術文件中列出的測試波形幫助設計師，制造廠定義使用低壓交流電源的設備將來遇到

的浪涌環境。需要再次強調的是，這些環境的描述和波形的建議應作為實際成功應用的基礎，包含適當

的風險分析，不應盲目的當作規格使用。

本指導性技術文件中定義的情況１———沿線侵入室內和室內產生的浪涌情況，自從１９９１年ＩＥＥＥ

發布Ｓｔｄ５８７—１９８０作為推薦的操作指導以來，２０多年成功的經驗證實了其可靠性。這個情況包含應

用于三種位置類別的兩種標準波（１００ｋＨｚ振鈴波和組合波），以及兩種附加波（ＥＦＴ脈沖群及

１０／１０００μｓ長波）。

情況２考慮了很少發生的雷直擊建筑物情況。如果這種建筑有適當的防雷設計，或者雷電流有通

道流入接地系統，雷電會以雷電流形式影響電源進線側的ＳＰＤ。

防雷系統中的雷電流也會在室內線路中的感應暫態電壓。對一個沒有防雷系統的建筑物，或者一

個閃電擊中無意成為建筑物事實上的接閃器的情況，這很難估計。但是可認為它們沿著不受控制的雷

電流路徑引起了絕緣擊穿，也可能導致室內線路中的暫態電壓。雷擊緊鄰建筑物的大地也會導致一部

分雷電流進入接地系統，雷電流的散流類似于所有電流直接注入防雷系統（情況２特有）。但其幅值隨

著雷擊點與接地系統間距離的增加而減小。因為這種幅值減小效應源于傳播路徑的延伸，與當地大地

電導率及地電極狀況有關，很難精確確定其值。

情況２的有關能量和ＳＰＤ出口的機械應力與情況１相比有明顯的增加。但是，成功的現場經驗證

明情況１中基于標準波的定義是有效的。應用一些換算系數時，可以使用標準的８／２０μｓ或４／１０μｓ電

流試驗。

如果考慮到情況２可能發生的情況，為此情況進行ＳＰＤ設計前，必須進行適當的風險分析。應該

考慮下列因素（但不限于）：當地的雷電密度，建筑物的特征和方位，雷電流幅值統計，電流變化率，設施

的用途，ＳＰＤ失效后斷電的后果，對其他儀器可能造成的損壞等。

由于遠距離、附近或者直擊雷造成的室內電路暫態電壓感應現象是不可避免的。不管出于能量的

考慮還是引入線ＳＰＤ的選擇，都必須進行處理。出于實用目的，１００ｋＨｚ振鈴波表現出了這種效應，可

用來表征這種現象。

本指導性技術文件僅供參考，有關對本指導性技術文件的建議和意見，向國務院標準化行政主管部

門反映。

Ⅲ

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低壓交流電源（不高于１０００犞）中的浪涌特性

１范圍

本指導性技術文件描述低壓交流電源（≤１０００Ｖ）中的浪涌電壓、浪涌電流環境，不包括其他的電能質

量問題，如電壓跌落、電噪聲等。標準中所考慮的浪涌持續時間不超過半個工頻周期，這些浪涌可以是周

期性的，也可以是隨機事件，可以出現在火線、零線以及地線之間。一般通過浪涌保護器（ＳＰＤ）限制電壓和

電流的幅值來分流危險的浪涌能量，對于只會對設備造成干擾的浪涌一般采用其他方法消除。

２規范性引用文件

下列文件中的條款通過本指導性技術文件的引用而成為本指導性技術文件的條款。凡是注日期的

引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本指導性技術文件，然而，鼓

勵根據本指導性技術文件達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用

文件，其最新版本適用于本指導性技術文件。

ＩＥＥＥＣ６２．４１．１：２００２低壓交流電源（不高于１０００Ｖ）中的電涌環境指南

ＩＥＥＥＣ６２．４１．２：２００２低壓交流電源（不高于１０００Ｖ）中的電涌特性推薦準則

ＩＥＥＥＣ６２．４５：２００２連接到流電源（不高于１０００Ｖ）中的設備電涌測試推薦準則

ＩＥＥＥＳｔｄ４：１９９５高壓測試技術標準

ＩＥＣ６１３１２３：２０００防雷擊電磁脈沖第三部分：對