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| 标准编号 | GB/T 18802.31-2021 (GB/T18802.31-2021) | | 中文名称 | 低压电涌保护器 第31部分：用于光伏系统的电涌保护器 性能要求和试验方法 | | 英文名称 | Low-voltage surge protective devices -- Part 31: Surge protective devices connected to photovoltaic installations -- Requirements and test methods | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K30 | | 国际标准分类 | 29.240.10 | | 字数估计 | 46,469 | | 发布日期 | 2021-03-09 | | 实施日期 | 2021-10-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 18802.31-2016 | | 起草单位 | 上海市气象灾害防御技术中心(上海市防雷中心)、上海大学、西安高压电器研究院有限责任公司、施耐德万高(天津)电气设备有限公司、四川中光防雷科技股份有限公司、菲尼克斯亚太电气(南京)有限公司、厦门大恒科技有限公司、德和盛电气(上海)有限公司、上海西岱尔电子有限公司、北京ABB低压电器有限公司、上海电科臻和智能科技有限公司、西安神电电器有限公司、德凯质量认证(上海)有限公司、厦门赛尔特电子有限公司、苏州雷凯浦保护设备有限公司、宁波职业技术学院机电工程学院 | | 归口单位 | 全国避雷器标准化技术委员会(SAC/TC 81) | | 标准依据 | 国家标准公告2021年第3号 | | 提出机构 | 中国电器工业协会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 18802.31-2021
Low-voltage surge protective devices -- Part 31: Surge protective devices connected to photovoltaic installations -- Requirements and test methods
ICS 29.240.10
K30
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18802.31-2016
低压电涌保护器 第31部分:用于光伏
系统的电涌保护器 性能要求和试验方法
instalations,IDT)
2021-03-09发布
2021-10-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义、符号和缩略语 2
3.1 术语和定义 2
3.2 符号和缩略语 7
4 使用条件 8
4.1 电压 8
4.2 气压和海拔 8
4.3 温度 9
4.4 湿度 9
5 分类 9
5.1 概述 9
5.2 SPD设计类型 9
5.3 SPD的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类试验 9
5.4 使用地点 9
5.5 可触及性 9
5.6 SPD的脱离器(包括过电流保护) 10
5.7 按IEC 60529的IP代码的外壳防护等级 10
5.8 温度和湿度范围 10
5.9 多极SPD 10
5.10 SPD的失效模式 10
5.11 光伏接地系统 10
6 技术要求 10
6.1 一般要求 10
6.2 电气性能要求 12
6.3 机械性能要求 14
6.4 环境和材料要求 14
6.5 特殊SPD设计的附加要求 15
6.6 制造商可能宣称的附加参数---最大放电电流Imax 16
7 型式试验 16
7.1 总则 16
7.2 一般试验程序 16
7.3 标志的耐久性 21
7.4 电气试验 21
7.5 机械试验 29
7.6 环境和材料试验 31
7.7 特殊SPD设计的附加试验 31
8 例行试验和验收试验 32
8.1 例行试验 32
8.2 验收试验 32
附录A(规范性附录) 确定是否存在开关型元件和续流大小的试验 33
附录B(资料性附录) PV试验电源的瞬态特性 34
参考文献 37
图1 I/V特性 20
图2 动作负载试验的流程图 22
图3 动作负载试验的试验设置 23
图4 Ⅰ类、Ⅱ类试验的动作负载试验时序图 23
图5 Ⅰ类试验的附加负载试验时序图 24
图6 Ⅲ类试验的动作负载试验时序图 24
图7 SPD失效模式特性试验的试品准备示例 26
图B.1 使用可调半导体开关的用于确定PV试验电源瞬态特性的试验设置 34
图B.2 在ISC=4A,Uoc=640V的PV电源下半导体开关关断过程的电压和电流特性曲线 34
图B.3 含交汇点i(t)/u(t)的半导体开关关断特性曲线(归一化) 35
图B.4 从图B.3归一化电流和电压记录中计算得到的PV试验电源的i/u特性 35
图B.5 使用熔断器(PV类型)来确定PV试验电源特性的试验设置 36
图B.6 含交汇点i(t)/u(t)的PV电源的额定电流为0.1×ISCPV的熔断器动作时的归一化分断
特性 36
图B.7 从图B.6归一化电流和电压记录中计算得到的PV试验电源的i/u特性 36
表1 缩写和符号列表 8
表2 端子和连接方法的配合使用 14
表3 环境和材料要求 15
表4 SPD型式试验要求 17
表5 型式试验的通用合格判据 18
表6 动作负载试验的特殊电源特性 20
表7 失效模式试验的特殊电源特性 21
表8 介电强度 28
表9 SPD的电气间隙 29
表10 SPD的爬电距离 30
表11 材料组和分类之间的关系 31
表12 额定负载电流的试验导体 32
低压电涌保护器 第31部分:用于光伏
系统的电涌保护器 性能要求和试验方法
1 范围
GB/T 18802的本部分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(SPD)。这些SPD将被连接到额定电压不超过1500V的光伏系统的直流侧。
这些SPD至少包含一个用来限制电压和泄放电涌电流的非线性的元件。本部分规定这些电器的
性能特性、安全要求、标准试验方法和额定值。
符合本部分的SPD仅仅是设计用来安装在光伏系统直流侧和逆变器的直流侧。
用于储能光伏系统(如电池,电容组)的SPD不包含在本部分中。
在分开的输入和输出端子之间有特殊的串联阻抗的SPD (IEC 61643-11:2011中所谓的二端口
SPD)目前不包含在本部分中。
符合本部分的SPD是只能用工具来连接和断开的永久连接的固定式SPD。本部分不适用于移动
式SPD。
注1:对于应用于光伏系统的SPD,出于对电源效率的考虑,输入和输出端子之间通常不包含特殊的串联阻抗。
注2:凡在本部分中提到的电力系统或者电网,都是指光伏系统的直流侧。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423.3-2016 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验(IEC 60068-2-78:
2012,IDT)
GB/T 16935.1-2008 低压系统内设备的绝缘配合 第1部分:原理、要求和试验(IEC 60664-1:
2007,IDT)
IEC 60060-1:2010 高电压试验技术 第1部分:一般定义和试验要求(High-voltagetesttech-
IEC 61000-6-3 电磁兼容 第6-3部分:通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射标准(Elec-
IEC 61180-1 低压设备的高压试验技术 第1部分:定义、试验和程序要求(High-voltagetest
IEC 61643-11:2011 低压电涌保护器 第11部分:低压电力系统的电涌保护器 性能要求和试
IEC 62475:2010 大电流试验技术 试验电流和测量系统的定义和要求(High-currenttesttech-
3) 字母“PV”应被包含在制造商声明的每种保护模式的SPD类型和放电参数中,并相互靠近地
印刷这些参数:
● Ⅰ类试验:“Ⅰ类试验”和“Iimp”和以kA为单位的数值,和/或
“T1”和“Iimp”和以kA为单位的数值;(例如:PV T1Iimp:10kA)
● Ⅱ类试验:“Ⅱ类试验”和“In”和以kA为单位的数值,和/或
“T2”和“In”和以kA为单位的数值;(例如:PV T2In:10kA)
● Ⅲ类试验:“Ⅲ类试验”和“UOC”和以kV为单位的数值,和/或
“T3”和“UOC”和以kV为单位的数值;(例如:PV T3UOC:6kV)
4) 电压保护水平值Up+?PE,-?PE和+Ù -,如适用(每种保护模式有一个电压值,若每种
保护模式的电压值都相同,则只需一个值);
5) 外壳防护等级(当IP >20时);
6) 接线端或导线的标志 (如SPD上无其他标识);
7) 输入输出分开的一端口SPD的额定负载电流IL。
如果受空间限制不能标注以上所有标志,至少1)和6)(如果端口不可交换)应标在SPD上,其他标
志可标在安装指导书上。
一个SPD可被分类成多于一个试验类别(例如Ⅰ类试验T1和Ⅱ类试验T2)。在这种情况下所有
试验类别的试验都应进行。如果此时制造商只声明一个电压保护水平,标识中应出现最高的电压保护
水平。
6.1.1.3 需随SPD提供的信息
需随SPD提供的信息如下:
1) 安装位置(见5.4);
2) 安装方法;
3) 额定短路电流ISCPV;
4) SPD外部脱离器的额定值和特性,如要求有外部脱离器时;
5) 脱离器动作指示(如果有)或短路装置指示(如果有);
6) 正常使用的位置,如果重要时;
7) 安装说明;
8) 光伏系统的类型(接地,不接地);
9) 预期的连接方式(+/-到地,+到-);
10) 机械尺寸和导线长度等;
11) 温度和湿度范围(见4.3和4.4);
12) 残流IPE(交流和直流);
13) SPD失效模式,如开路失效模式或短路失效模式;
14) 如果SPD宣称短路失效模式,需要有明确的标识指明不能装在非电分离的功率转换设备;
15)Imax(如果制造商宣称);
16) 持续电流ICPV;
17) 如果制造商宣称是短路失效模式SPD,应采取具体措施,确保在维护和更换时不会因可能产
生的直流电弧危害操作人员。
6.1.1.4 在产品参数表上应出现的信息
在产品参数表上应出现的信息如下:
1) 多极SPD的总放电电流Itotal和相应的试验等级;
2) 可更换部件的信息(指示器、熔断器等,如适用);
3) 保护模式(对于多于一个保护模式的SPD)。
6.1.1.5 型式试验时制造商应提供的信息
型式试验时制造商应提供的信息如下:
1) 是否有开关型元件(见附录A);
2) 预处理试验中预期的续流(≤5A或 >5A,见附录A);
3) 如果状态指示电路没有使用在额定水平内认证过的器件,制造商应提供合适的试验标准对其
进行试验;
4) 分开隔离电路的隔离性和介电强度。
通过目测检验其是否符合要求。
6.1.2 标志
标志应不易磨灭且易识别,不应标在螺钉和可拆卸的部件上。
注:插入式SPD的模块认为是不可拆卸的部件。
通过7.3试验检验其是否符合要求。
6.2 电气性能要求
6.2.1 防直接接触
为防止直接接触(导电部件的不可接触),SPD应设计成按正常使用条件安装后其带电部件是不可
触及的。
除了SPD分类为不可触及的以外,SPD应设计成按正常使用安装和接线后,带电部件应不可触
及,即使把不用工具可拆卸的部件拆卸后也应符合要求。
根据制造商安装说明进行安装后,对于允许无专门技能人员使用的SPD,其带电部件的防直接接
触保护应至少符合IEC 60529对IP2XC的要求。
接地端子和所有与其相连的易接触的部件之间的连接应是低阻抗的。
根据IEC 60529和IEC 61643-11:2011的8.3.1的试验检验其是否符合要求。
6.2.2 残流IPE
当SPD有连接至等电位连接导体的端子时,在SPD的最大持续工作电压(UCPV)下将所有SPD端
子与电源连接并测量IPE。
通过7.4.1试验检验其是否符合要求。
6.2.3 电压保护水平UP
SPD的限制电压不应超过由制造商规定的电压保护水平。
通过IEC 61643-11:2011中8.3.3的试验检验其是否符合要求。
6.2.4 动作负载试验
在施加最大持续工作电压UCPV时,SPD应能承受规定的放电电流且其特性不应发生不可接受的
变化。
另外,电压开关型SPD或复合型SPD能够切断任何不大于额定短路电流(ISCPV)的续流。
通过7.4.2的试验检验其是否符合要求。
6.2.5 脱离器和状态指示器
6.2.5.1 脱离器
具有开路失效模式的SPD应带有SPD脱离器(可以是内部或者外部的,或两者都有),它们的动作
应通过对应的状态指示器提供指示。
表4给出了在型式试验中使用脱离器的信息,表5的F、G、H和J给出了在型式试验过程中和试验
后脱离器所要求性能的合格判据,通过7.4.3的试验检验其是否符合要求。
6.2.5.2 SPD短路装置
短路失效模式的SPD应有短路装置,它们的动作应通过对应的状态指示器提供指示。
6.2.5.3 热保护
SPD应防止由于劣化和过载而导致的过热。通过7.4.3.2的试验来检验其是否符合要求。仅包含
电压开关型元件和/或ABD元件的SPD不进行本试验。
6.2.5.4 SPD失效模式
SPD在失效时不应造成危险的后果或SPD应能耐受在其失效过程中可能出现的ISCPV。
通过7.4.4的试验检验其是否符合要求。
该试验不适用于只包含电压开关型元件的SPD保护模式。
由于在更换器件时产生的直流电弧可能危及人身和财产安全,具有短路失效模式的插入式SPD
(不需要工具就能更换)需要制造商声明合适的断开方式。通过检查安装说明检验其是否符合6.1.1.3
的项17)的要求。
6.2.5.5 状态指示器
制造商应给出关于指示器功能以及状态指示变化后所需采取的措施的信息。
状态指示器可由两部分组成(其中一个不能被替换,例如当更换一个可插拔模块时),这两部分由一
个耦合机构连接,耦合机构可以是机械的、光学的、声学的或电磁的等。状态指示器中不被更换的部件
(例如底座)应具备被操作50次以上的能力。
耦合机构操作状态指示器不更换部分的动作可用其他方法来模拟,例如,一个分开的电磁铁或弹
簧,而不用操作SPD的可更换部分零件的方法。
当对所采用的指示形式有合适的标准时,状态指示器的非更换部分应符合这个标准,除了指示器仅
需要50次操作试验外。
6.2.6 绝缘电阻
针对泄漏电流和防直接接触,SPD外壳应具有足够的绝缘电阻。
通过IEC 61643-11:2011中8.3.6的试验检验其是否符合要求。
6.2.7 介电强度
针对绝缘击穿和防直接接触,SPD应有足够的介电强度。
通过7.4.5的试验检验其是否符合要求。
6.6 制造商可能宣称的附加参数---最大放电电流Imax
如果制造商宣称Imax,该值应根据IEC 61643-11:2011中8.3.3.1施加一次Imax的冲击电流,电流极
性为前面试验中残压较大的极性。
7 型式试验
7.1 总则
型式试验按表4进行。每个试验系列用三个试品。在任何试验系列中,试验按表4规定的次序进
行,试验系列的次序可改变。对于每种结构/端子类型,应在三个端子试品上进行端子的测试(一只具有
至少三个相同端子的SPD可满足端子试验的要求)。型式试验的通用合格判定准则见表5。
如果对某试验系列中所有相关试验条款和合格判定的要求都满足,则这个试品通过了表4中的该
试验系列。
如果所有的试品通过试验系列,那么SPD的设计对这个试验系列是合格的。在试验系列中如有二
个或更多试品没有通过试验,则SPD不符合本部分。
如果有一个试品没有通过一项试验,应用三个新试品重新进行该试验项目及同一试验系列中前面
几项可能影响该试验结果的试验项目,但是这一次不允许有任何试品试验失败。
如果制造商同意,三个一组试品可以用于多于一个试验系列。
如果SPD是某一产品中的一个独立部分,而该产品符合其他的标准,则该标准的要求适用于产品
中不属于SPD的那些部分。该SPD应符合本部分的一般要求(6.1)、电气性能要求(6.2)、环境和材料
要求(6.4),其他标准的机械方面的要求也适用于SPD。
7.2 一般试验程序
7.2.1 总则
如果没有其他规定,高电压试验程序的参考标准是IEC 61180。
......
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