本期質者見質，我們將繼續深入探討突波保護器（SPD）的新標準，介紹並解析IEC 61643-11:2025的典型試驗項目。

SPD 簡介

SPD（Surge Protective Device，突波保護器）是一種在規定條件下，用來保護電源系統和設備免受如雷擊突波和操作突波等各種過電壓和過電流損壞的一種保護裝置。

過電壓包括低頻過電壓和瞬態過電壓，SPD 是作為一種限制瞬態過電壓的保護裝置，可以限制的過電壓類型包括緩波前過電壓、快波前過電壓、特快波前過電壓。低頻過電壓包括持續過電壓和暫態過電壓，SPD 對於這類低頻過電壓並不能提供相應的保護，在這類過電壓下，SPD 應以某種方式失效或者可以耐受這類過電壓，而不會產生一些不期望的結果，例如燃燒。

IEC 61643-11:2025 標準介紹

國際電工委員會（IEC）於2025年6月正式發布關於低壓交流電源系統突波保護器的性能要求與試驗方法。IEC 61643-11:2025 與 IEC 61643-01:2024 搭配使用於針對雷擊的間接與直接效應，或其他瞬態過電壓之突波進行保護的突波保護器（SPD），這些 SPD 將被連接至額定電壓不超過 1000V 的交流電路與設備，本文件中考量的首選頻率為 50/60Hz，其他頻率亦不予排除。IEC 61643-11:2025 是在 IEC 61643-01:2024 的基礎上，增加了部分適用於交流系統的試驗項目，這些試驗項目是基於 SPD 將連接至由具有線性電壓－電流特性的電源所供電之交流電源電路中而設置的，若 SPD 將連接至其他形式或不同頻率的電源中，則需進行特別考量。

標準試驗項目介紹

1、附錄 G：關於具有短路保護與突波保護功能（不可分離）的 SPD 的測試程序

附錄 G 所介紹的 SPD 由兩部分串聯組成，一部分是具有突波保護功能與短路保護功能的複合體（該複合體是一個整體，無論在測試還是樣品準備過程中，其在物理形態上都不能被分離），另一部分是突波保護元件（SPC），通常包括電壓限制元件或者電壓開關元件。具有複合保護功能的 SPD 需要進行特定的短路試驗與過載試驗，這兩項試驗都需要準備特殊的試驗樣品。

(A) 短路試驗

需準備 3 個「A 型」與 3 個「B 型」的樣品，每個受試樣品都需獨立進行試驗。可使用交流或直流電源，實際採用何種電源，取決於哪一種電源下更容易使試驗電流通過受試樣品。電流幅值為 1A 至 20A，由製造商聲明；開路條件下的電源電壓不得低於 1200V。電源電壓應足夠高，以確保流經受試樣品的電流值能穩定維持。

對「A 型」樣品進行過載試驗時，需在樣品兩端施加試驗電壓，並透過調整試驗電路中的電阻值，使所需電流通過受試樣品，直至樣品表現出故障模式。該故障模式可以是短路或電流中斷（開路）。記錄試驗所持續的時間，其餘兩個「A 型」樣品亦需依相同程序進行試驗並分別記錄持續時間。以三個樣品中最長的持續時間作為基準，來確定「B 型」樣品進行過載試驗所需的持續時間。「A 型」樣品試驗完成後，依照相同的試驗程序進行「B 型」樣品的試驗，差別僅在於試驗時間為「A 型」樣品最長持續時間加 0.5 秒。

試驗結束後，「B 型」樣品仍應具備短路保護功能，並需依下列方式驗證：

• 當 Uc ≤ 440V 時，衝擊電壓幅值為 2.5kV 或 120%Up（取兩者中較高值）
• 當 440V < Uc ≤ 800V 時，衝擊電壓幅值為 4.0kV 或 120%Up（取兩者中較高值）
• 當 Uc > 800V 時，衝擊電壓幅值為 6.0kV 或 120%Up（取兩者中較高值）

衝擊電壓幅值應考慮實驗室所處之海拔高度，並進行對應的海拔修正。於採用 1.2/50 波形進行衝擊試驗過程中，不應發生放電、擊穿等異常現象。

(B) 過載試驗

由於在整個壽命週期內，SPD 將可能導通衝擊電流，這可能會對其短路保護能力產生不利影響。為了驗證 SPD 的綜合性能，需要在進行短路試驗前，對所有準備的樣品進行額外的預處理試驗（動作負載試驗）。須準備 6 個「A 型」與 6 個「B 型」樣品。

對於「A 型」樣品，SPD 中具備突波保護功能與短路保護功能的複合部分，應以適當的銅塊替代，但其內部連接、導體橫截面、周圍材料（如樹脂）及封裝結構應保持不變。對於「B 型」樣品，則需將與複合保護功能串聯的突波保護元件（SPC）部分以適當銅塊替代，其他結構與材料同樣須保持一致。完成準備後，將「A 型」與「B 型」樣品串聯進行預處理試驗（動作負載試驗）。完成預處理後，使用這些經過處理的「B 型」樣品進行短路試驗：其中三個樣品進行製造商聲稱的額定短路電流試驗（ISCCR），另外三個樣品則進行低短路電流試驗，其試驗電流值計算如下：

Imin / Imin + 0.05 × (ISCCR − Imin) / Imin + 0.1 × (ISCCR − Imin)，

每個樣品僅進行一個電流值的試驗。由於「B 型」樣品具有複合保護功能，在施加 Utest 進行短路試驗時，不一定會有短路電流實際流經「B 型」樣品，因此需要根據不同樣品的分類，施加衝擊電流或複合波來觸發短路電流。對於 T1、T2 類樣品，應施加 3 kA 或幅值等於 Iimp 的 8/20 電流波形，或 In（取其中較低值）來觸發短路電流。對於 T3 類樣品，則應施加 6 kV 或 Uoc（取其中較低值）的複合波來觸發短路電流。若施加上述衝擊電流或複合波後，仍無法觸發短路電流，則可將衝擊幅值提高至 Iimp、In 或 Uoc。

試驗結束後，除需符合短路試驗的判定標準外，還必須滿足以下附加要求：當脫離器發生動作後，應使用 1.2/50 波形對樣品進行衝擊試驗。

在 Uc 條件下測量樣品的絕緣電阻值時，必須符合以下任一條件：

• 不得低於 2 MΩ
• 或與試驗前測得之絕緣電阻值相比，其下降幅度不得超過初始值的 20%

若未能滿足上述絕緣電阻要求，則須進行製造商聲稱之額定短路電流（ISCCR）試驗，並應符合短路電流試驗後的相關判定標準。

2、專用過載試驗

本試驗無需準備特殊的試驗樣品，但需針對樣品的每一個保護模式進行試驗。根據不同保護模式的 Uc 值，對該保護模式施加預處理電壓，預處理電壓的分級如下：

• 當 Uc ≤ 180V 時，預處理電壓有以下兩種情況：

 - 對於電壓開關型與複合保護模式，預處理電壓為 600V，此電壓下電壓開關元件應能導通

 - 對於其他保護模式，預處理電壓為 1200V

• 當 180V ＜ Uc ≤ 440V 時，預處理電壓為 1200V
• 當 Uc ＞ 440V 時，預處理電壓為 Uc 的三倍

預處理電壓施加時間為 5 秒，在此期間，流經受試樣品的預期短路電流為 1A 至 20A，具體數值由製造商聲明。預處理後，施加 Utest 電壓，施加時間為 5 分鐘；若樣品於預處理期間內的內部或外部脫離器發生動作，則 Utest 電壓施加時間調整為脫離器動作後至少 0.5 秒。

施加 Utest 期間，受試樣品所承受的預期短路電流可能為 100A、500A、1000A 或 ISCCR，但並非每一電流值皆需進行試驗，須依實際需求進行選擇。

若第一組受試樣品（於 100A 試驗設定下）所測得的所有結果皆符合下列條件，則無需進行後續試驗：

• 在施加預處理電壓的 5 秒內即發生脫離
• 預處理後施加 Utest 過程中，流經樣品的電流不超過 1mA
• 預處理後施加 Utest 過程中，樣品電流的增加值不超過試驗前於 Utest 條件下測得初始值的 20%

試驗結束後，依據樣品是否發生脫離，適用不同的判定標準。

3、串聯連接的保護模式之簡化試驗程序

該簡化試驗程序適用於 3P+NPE 或 1P+NPE 的受測樣品。上述樣品可能包含多種保護模式，例如 L-N、N-PE、L-PE、L-L。由於 L-PE 這種保護模式是由 L-N 和 N-PE 兩種保護模式串聯構成，依照標準要求，L-PE、L-N、N-PE 等保護模式皆需分別進行完整項目的試驗，這將導致對 L-PE 保護模式的重複試驗。因此，標準對於串聯連接的保護模式（例如 L-PE）制定了特別的試驗規定。

當串聯連接的保護模式（例如 L-PE）同時滿足以下條件時，該保護模式即可採用簡化試驗程序：

1. SPD 僅安裝於 TN 或 TT 系統中；
2. 聲明該保護模式（例如 L-PE）係由其他保護模式（例如 L-N 與 N-PE）串聯組成
3. 串聯連接的保護模式（例如 L-PE）之 Uc 值不得高於構成該模式的各保護模式中較高者（例如：L-N：Uc = 275V，N-PE：Uc = 255V，則 L-PE：Uc ≤ 275V）
4. 串聯連接的保護模式（例如 L-PE）之衝擊參數值（Iimp、In 或 UOC）不得高於構成該保護模式的各保護模式所對應的衝擊參數值。

簡化試驗程序：

• 持續電流 Ic
• 限制電壓的量測
• 電壓上升率 du/dt 的量測（若由製造商聲明）
• 短路型 SPD 測試（若由製造商聲明）

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