GB T 18802.331-2007 低压电涌保护器元件 第331部分：金属氧化物压敏电阻（MOV）规范.pdf

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1、ICS 2908099K 49缮图中华人民共和国国家标准GBT 1 880233 1-2007IEC 6 1 64333 1：2003低压电涌保护器元件第33 1部分：金属氧化物压敏电阻(MoV)规范Components for lowvoltage surge protective devicesPart 33 1：Specification for metal oxide varistors(MOV)(IEC 61643 331：2003，IDT)!：!：!垄查 2008020 1实施中!卧摩转和国国塞质量监督检验检疫总局省士中国国家标准化管理萎页套友币GBT 18802331-2007I

2、EC 61643331：2003目 次前言1范围2规范性引用文件3术语、符号及定义4使用条件5基本功能及MOV元件描述6标识7标记8试验及测量方法9故障和失效模式附录A(规范性附录) 关于GB 1880212002低压电涌保护器的MOV试验参考文献图l图2图3图4MOV的pJ特性一冲击峰值电流(Ir)下冲击峰值电流限制电压(vc)的试验回路测量待机电流的试验回路测量标称压敏电压(v。)的试验回路【lll4555589lGBT 18802331-2007IEC 61643-331：2003刖 昌GBT 18802(低压电涌保护器(SPD)系列标准的结构及名称预计如下：低压配电系统用电涌保护器(S

3、PD) 第1部分：性能要求和试验方法(GB 188021 2002IEC 616431：1998)；低压配电系统用电涌保护器(SPD)第12部分：选择和使用导则；低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络用低压电涌保护器(sPD)性能要求和试验方法(GBT 1880221 2004EC 6164321：2000)；低压电涌保护器 第22部分：电信和信号网络用低压电涌保护器(sPD)选择和使用导则；低压电涌保护器元件第311部分：气体放电管(GDT)规范；低压电涌保护器元件第321部分：雪崩击穿二极管(ABD)规范(GBT 18802321-2007)；低压电涌保护器元件 第331部分：金属氧化物

4、压敏电阻(MOV)规范(GBT 188023312007)；低压电涌保护器元件第341部分：电涌抑制晶闸管(TSS)规范。本部分为低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻(MOV)规范。本部分等同采用IEC 61643 331：2003(低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻(MOV)规范。本部分与IEC 61643 33l：2003的主要差异体现在：321待机电流的定义删去明显错误的注2(图文不符)；851中符号Lv是持续时间的概念，该符号已用于等效串联电感，显然是编辑性错误，因此，改为Lf；附录A223改为A23属编辑性问题；本部分列出的规范性引用文件中的国家标准均已

5、采用IEC标准，但采用程度不同。本部分中章、条的编排顺序与IEC 61643 33l：2003一致。本部分附录A中出现的I类、类和类试验与GBl880212002中的I级、级和级试验相对应。本部分的附录A是规范性附录。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国避雷器标准化技术委员会归口。本部分负责起草单位：西安电瓷研究所。本部分参加起草单位：贵州飞舸电子有限公司、西安市西无二电子信息集团有限责任公司、君耀电子、广东省佛山科星电子有限公司、汕头市鸿志电子有限公司、科通通信技术(深圳)有限公司。本部分主要起草人：王玉平、费自豪、王建文、贺西民。GBT 18802331-2007IEC 61643-

6、331：2003低压电涌保护器元件第331部分：金属氧化物压敏电阻(MoV)规范1范围本部分是用于交流1 000 V及以下或直流1 500 V及以下供电线路、通信及信号系统中用来保护设备、人员或两者免受高的瞬态电压的危害的金属氧化物压敏电阻的试验规范。本规范适用于双电极MOV，不适用于混合装置。本规范也不考虑零配件及其安装对MOV特性的影响。所给出的特性仅适用于按试验所述的方式安装的MOV。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，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部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些

7、文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 2421 1999 电工电子产品环境试验第1部分：总则(idt IEC 600681：1988)GBT 24236 1995 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Eb和导则：碰撞(idt IEC 60068 2 29：1987)GBT 2423182000电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Kb：盐雾、交变(氯化钠溶液)(idt 1EC 60068252：1996)GBT 2423222002 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验N：温度变化(IEC 60068 2 14：1984，IDT)GBT

8、 242328 2005 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验T：锡焊(IEC 60068 2 20：1979，IDT)GB 188021 2002 低压配电系统的电涌保护器(sPD) 第1部分：性能要求和试验方法(IEC 61643一l：1998，1DT)IEC 60068 2 6：1995环境试验第26部分：试验试验Fc：振动(正弦)IEC 60068278：2001 环境试验第278部分：试验试验箱：湿热稳态3术语、符号及定义下列术语和定义以及符号适用于本部分。31额定值ratings不使MOV损坏的极限能力或极限条件。注：极限条件可以是最大值，也可以是最小值。311单次脉冲峰

9、值电流singlepulse peak currentJTM不引起MOV失效，可单次施加规定波形脉冲的额定最大值。注：除非另有规定，应采用820 tts波形。某些情况下也可施加额定线电压。GBT 18802331-2007IEC 61643331：2003312多次脉冲峰值电流multiplepulse peak currentJ1sM不引起MOV失效，可重复施加规定波形脉冲的额定最大值。注：除非另有规定，应采用820 ps波形。313多次脉冲峰值电流相对于脉冲宽度的降额曲线 multiple-pulse peakcurrent derating againstpulse width在不同的冲

10、击次数下，多次脉冲额定峰值电流与矩形波脉冲宽度的图形。注：典型曲线包括单次、10次、102次、103次、10次、105次、106次及不确定次脉冲的曲线。314温度降额曲线temperature derating curve参数随温度降低的图形。注：典型参数有：额定电压，冲击电流，能量及平均功耗。315单次脉冲最大能量singlepulse maximum energyWTM可吸收的规定波形单次脉冲能量的额定最大值。注：除非另有规定，通常采用2 ms矩形波冲击。316最大持续电压maximum continuous voltage(见图1)yM规定温度下可连续施加的电压。3161最大持续交流电压

11、maximum continuous acvoltageyM(A。规定温度下可连续施加的交流正弦电压(总谐波畸变小于5)的有效值。3162最大持续直流电压maximum continuous devoltageVM(Dc)规定温度下可连续施加的直流电压。317最大持续功耗maximum continuous power dissipationPM给定的寿命期望值下可连续耗散的平均功率。32特性characteristicsMOV可测量的固有特性。321待机电流standby currentID规定幅值和波形下的脉冲电流。注：也称为泄漏电流。2GBT 18802331-2007IEC 61643

12、-331：2003322标称压敏电压nominal varistor voltageyN在规定持续时间的脉冲电流(h)下测得MOV两端的电压(见图1)。注：由MOV的制造商规定电流值，否则，通常采用1 mA。除非另有规定，脉冲持续时间应小于400 ms。通常制造商规定的标称值范围为土lo。323限制电压clamping voltageyc规定脉冲峰值电流(I，)及规定波形下测得MOV两端的电压峰值(见图1)。TM ，上，P一r， j。七 一：；l厂， 哺 屹，)图1 MOV的y_J特性324电容量capacitanceCv规定频率和电压下测得MOV的电容量。325等效串联电感equivalen

13、t series inductanceLv给定频率下MOV端子间的有效电感。326脉冲电流 pulcurrentIN规定幅值与持续时间的矩形脉冲电流。GBT 18802331-2007IEC 61643331：200333电路符号circuit symbolMOV的符号为：4使用条件41正常使用条件411环境条件4111运行及贮存温度范围正常范围：一5+55。扩展范围：-40+85。4112海拔或大气压力范围海拔所对应的大气压力在86 kPa 106 kPa范围内(见GBT 2421)。4113湿度工作温度条件下相对湿度应小于93(25时)(见GBT 2421和IEC 60068278)。41

14、14机械冲击和振动本试验目的是确定试验条件下的机械弱点和或规定机械性能的劣化，根据这些资料并结合相关技术规范，决定该元件是否可以接受(见IEC 60068 26)。412 MOV的物理特性4121抗溶剂性确定MOV抗化学溶剂的能力(如有要求，制造商应提供数据)。4122可焊性确定导线及引出端子上需要被焊料润湿的区域的可焊性。如有要求，应确定任何不润湿区域(见GBT 2423282005的第4章规定)。413系统条件4131系统标称频率电源频率：直流、或48 Hz62 Hz交流。4132系统最大持续电压通常该电压比系统标称电压高10，但最终取决于各地电网系统的品质，并随地区的电力条件而有差异。4

15、2异常使用条件MOV的使用条件或运行条件与正常条件不同时，在设计制造或使用方面需要特殊考虑。本标准在异常运行条件下使用时，须经制造商与购买方之间达成协议。这些条件列举如下。421环境条件环境温度超出正常使用条件，见GBT 242322和IEC 60068 2 78；曝于盐雾中，见GBT 242318；异常的振动或碰撞，见GBT 24236和IEC 6006826；重量或空间，包括与附近导电物体间距的限制。4GBT 18802331-2007IEC 61643-331：2003422系统条件系统电压、电流或频率运行条件超出了MOV的额定值。5基本功能及MOV元件描述本规范中所描述的元件是由金属氧

16、化物(通常是氧化锌及其它添加剂)制成的陶瓷。它是一种具有连续v-I曲线的非线性元件(正如GB 188021所描述的限压元件)。元件的电极可以有也可以没有。元件可以用树脂包封或不包封。元件可以带有用于连接的引线或卡子。它们可以单独使用，或与电涌保护器(SPD)中的其它MOV或别种连接起来使用。6标识61 总则符合本规范的ZnO压敏电阻应按下列内容标识：功能及结构特性(62)；制造检验(63)。这些数据总体上构成了某种型式压敏电阻的标识文件。62功能及结构特性下列功能特性总体上由制造商提供，包括其测量过程的全面描述：限制电压；额定冲击峰值电流；最大持续工作电压；最大待机电流；电容量。结构特性指能使

17、MOV被识别和对其功能特性值、可靠性及使用有影响的特性参数。63制造检验按照要求，制造商需要提供MOV制造期间及制造完成后所进行检查过程的说明。这些说明包括：抽样程序；试验及测量方式；质量控制过程；附加寿命试验。7标记每只ZnO压敏电阻除了标有编号和安全认可标记外，制造商还要根据要求提供带有下列信息的资料：制造日期和批号；系列试验结果；结构特性。注：当标记这些数据的空间不足时，制造商与购买方协议后应以技术文件形式提供。8试验及测量方法81设计试验标准方法8384所叙述的设计试验提供了测量MOV规定参数的标准方法。测量的目的是为了选择合适的MOV元件组成电涌保护器(sPD)，每只MoV的参数可能

18、有差异，为了便于SPD的选用，有必要5GBT 18802831-2007IEC 61643-331：2003测量所有元件。这时MOV的双向性略有差异，应进行正反两个方向电压试验。82试验条件MOV应根据应用需要进行83-84的试验。除非另有规定，试验环境条件应符合：温度 25lo相对湿度 一用于观察电流和电压的示波器。注：注意，所示回路仅为示意图；应采用大电流及高频试验的测量技术如：四点Kelvin接法、差动示波器。图2冲击峰值电流(JP)下冲击峰值电流限制电压(Vc)的试验回路832多次脉冲峰值电流(I一)本试验的目的是为了验证MOV的设计在规定电流冲击一定次数后不引起MOV的显著劣化(如y

19、。变化10)。试品(DUT)在规定时间内恢复热平衡(如：达到施加冲击前的初始条件)之后，施加下次冲击(试验回路见图2)。无特定要求时，试验电流采用820 tts波形。注：用于电涌保护器(SPD)中的MOV，按GB 188021的规定要求采用I类、类和类试验程序及波形。具体试验见附录A。833最大持续额定电压(yw)其参数的验证按842。6一r上rGBT 18802331-2007IEC 61643-331：200384电气特性841 最大限制电压(rc)本试验的目的是为了确定通过规定波形及峰值的脉冲电流Ir时MOV的保护水平(试验回路见图2)。限制电压峰值及试验电流峰值基本同时出现。无特定要求

20、时，试验电流应为820 ps波形。注：用于电涌保护器(SPD)中的MOV，按GB 1880212002的规定，要求用附录A中所述的1250、820组合波发生器试验。842待机电流(J。)本试验的目的是为了验证在规定的温度范围内，可以施加在MOV两端的最大额定电压而不致引起流过元器件的电流过大。在该电压下的电流定义为待机电流或泄漏电流，它应小于由制造商规定的最大值。测量时，不管负载阻抗大小电压均应保持在一个稳定值(见图3)。电源应使用恒压源。不推荐采用将电压表连接在试品(DUT)的两端，因为泄漏电流会流过电压表从而可能引起泄漏电流的读数不准确。兀件：PS_一电压源；V数字电压表；A微安表。图3测

21、量待机电流的试验回路843标称压敏电压(yN)本试验的目的是为了验证MoV在规定脉冲电流和规定温度下的压敏电压(见图4)。试验电流(h)施加的时间应小于400 nls。除非另有规定，试验电流应为直流1 mA。测量时，电源应使用恒流源。不管负载阻抗大小，电源应保持在一个稳定值。元件：P脉冲电流源V数字电压表A电流表。图4测量标称压敏电压(y。)的试验回路GBT 18802331-2007IEC 61643331：2003844电容量(Cv)本试验的目的是为了确定MOV两端间的电容量，其测量应在规定的正弦频率和电压以及规定的温度下进行。除非另有规定，推荐采用25下、l V(rms)、1 kHz的信

22、号。85可靠性851老化试验本试验前，应测量并记录试样的标称压敏电压和待机电流，本试验将MOV加热到温度Tv时，施加110的最大持续工作电压，持续时间为Lf。852试样进行试验的规定当MOV设计改变或顾客要求时均应进行本试验。进行试验的试样应是一只完整的MOV，从一个批次的M0v产品中随机抽取10只试样。温度应选择最高工作温度，时间持续l 000 h。试验期间，试验箱内的温度应均匀(应循环)，温度的变化保持在5以内。试验完成时，试样应冷却1 h2 h，并应在环境温度下测量电压或泄漏电流。如果电压或电流的终值不超过起始值的120，则试验通过。如果lo个试样中有一个以上试样未通过，则试验未通过。9

23、故障和失效模式本条款定义了MOv失效模式的几种情况。91劣化故障模式在这一模式里，MOV的标称压敏电压小于试验前电压值的90。应注意，由于标称压敏电压是用作失效判定的基准，试验电流的选择会影响失效的评价。推荐的试验电流为直流1 mA。911短路失效模式在这一模式里，MOV的电阻永久地降低至在直流1 V电压时小于100 0。912高限制电压失效模式在这一模式里，在相同电流下测量的MOV限制电压大于试验前限制电压的110。92额定试验失效的故障模式确定921劣化故障模式在本模式里，MOV的标称压敏电压(V。)小于试验前电压值的90(见843)。注：由于标称压敏电压是用作失效判定的基准，试验电流的选

24、择会影响失效。推荐的试验电流为直流1 mA。922短路故障模式在本模式里，MOV的电阻永久地降低至施加直流1V电压时小于100 fi(10 mA)。923高限制电压故障模式在本模式里，在相同电流下测量的MOV限制电压(v；)大于试验前限制电压的110(见841)。8A1序GBT 18802331-2007IEC 61643-331：2003附录A(规范性附录)关于GB 1880212002低压电涌保护器的MOV试验符合GB 1880212002的低压电涌保护器(SPD)须经受一项或多项指定的冲击试验。这些试验被定义为I类、类和类。这些试验不同于正常的MOV单次或多次额定脉冲试验。全部试验的详细

25、情况包括在GB 1880212002中，本附录给出用于GB 1880212002中SPD的MOV试验的概述。A2 MOV选择GB 188021 2002的SPD脉冲额定值可能会由单只MOV或多只MOV串联、并联、或串并联的组合体得以满足。组合体MOV的电流、电压或两者应按GB 188021 SPD规定额定值的一部分进行其额定值的确定。它将取决于回路混联情况、MOV的公差及老化特性。尽管SPD可在2015的环境温度下进行试验，但是当选择MOV试验温度时，应评估SPD内部较高温度的小环境情况。本标准采用与GB 1880212002的类别试验相同的术语和符号，但是，如果MOV是组合体的元件，MOV的

26、额定值应是某SPD优选额定值的一部分。A21 I类预备性试验及动作负载循环试验A211 I类预备性试验在施加交流额定电压Lk下，再施加3组冲击。每组5次冲击。两次冲击之间的间隔时间为50 s60 s，两组之间的间隔时间为25 w2n30 i11in。为了有助于冷却，两组冲击的间隔期可不施加交流电压。第一组第一次冲击施加在交流相角正向零相角(o。角)，其余14次冲击应以30。步长增加相角(即30。、60。、90。、120。至60。)进行施加。施加冲击电压视在波前时间为12 ps，半峰值时间为50 ps。这导致流过MOV的电流具有的波形为820，其峰值电流值称为标称放电电流(IN)。A212 I类

27、动作负载循环试验本试验所采用的脉冲电流J。由峰值电流Jm及10 ms的积分电荷Q进行定义。Im与Q之间的关系符合QJ呻k一05 ms。可看作是矩形脉冲j，t，持续时间为05 ms。典型的冲击电流，其峰值为Jm，波形规定为lO350 ps。预备性试验后，应施加的冲击为01 J。k、025 J，k、05 Ipm、075 I。e|k及J，k。每次冲击试验应按下列顺序进行：施加交流额定电压Uc；在交流正向峰值电压时施加正向冲击；连续施加额定电压30 rain，检查热稳定性；切断额定电压，使MoV冷却至环境温度。试验通过的判据为对于全部5次冲击下MOV是热稳定的。A22 类预备性试验及动作负载试验A22

28、1 类预备性试验类预备性试验与I类预备性试验相同(见A211)。A222类动作负载试验本试验中，用冲击产生一个流过MOV的电流，其规定波形为820Ls和最大放电电流In。(In；9GBT 18802331-2007IEC 61643-331：2003值大于预备性试验值j。)。预备性试验后，应施加的冲击为01 J025J05I075J一和I每次冲击试验应按下列顺序进行：施加交流额定电压u。；在交流正向峰值电压时施加正向冲击；连续施加额定电压30 rain检查热稳定性；切断额定电压，使MOv冷却至环境温度。试验通过的判据为对于全部5次冲击下Mov是热稳定的。A23类动作负载试验采用组合波冲击发生器

29、产生一波形为1250 ps及峰值为uo c的开路电压。短路时，发生器产生一波形为820“s和峰值为k的短路电流。uo c和Jsc之间的关系定义为UocJsc一2 0。该发生器先后用于预备性试验和动作负载试验。类预备性试验与I类预备性试验相同，采用(1250 820)复合冲击发生器调整到uo c的要求值(见A211)。预备性试验后，应施加的冲击为0IU。c、025 Uoc、05 Uo c、075 U。c及uo c。每次冲击试验应按下列顺序进行：施加交流额定电压Lk；在交流正向峰值电压时施加正向冲击；在上述的交流正向峰值电压之后，在交流负向峰值电压时施加负向冲击；连续施加额定电压30 rain，检

30、查热稳定性；切断额定电压，使MOV冷却至环境温度。试验通过的判据为对于全部5次冲击下MOV是热稳定的。10GBT 18802331-2007IEC 61643331：2003参考文献1GBT 10193-1997电子设备用压敏电阻器第1部分：总规范(idt IEC 61051 1：1991)E23 GBT 10194一1997 电子设备用压敏电阻器第2部分：分规范 浪涌抑制型压敏电阻器(idt IEC 61051-2：1991)33 GBT 1019511997 电子设备用压敏电阻器第2部分：空白详细规范碳化硅浪涌抑制型压敏电阻器评价水平E(idt IEC 61051 2 1：1991)4GBT 1019521997电子设备用压敏电阻器第2部分：空白详细规范氧化锌浪涌抑制型压敏电阻器评价水平E(idt IEC 61051 2 2：1991)5GBT 1692711997高电压试验技术第一部分：一般试验要求(eqv IEC 600601：1989)6GBT 1762651999 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idt IEC 610004-5：1995)E73 GBT 1762711998 低压电气设备的高电压试验技术 第一部分：定义和试验要求(eqv IEC 611801：1992)