為什麼突波保護器(SPD)不推薦IEC標準?

1. 先說結論
IEC 61643-11是電力系統SPD的測試標準,此標準的SPD相關建議參數(Preferred values)範圍很廣,依照此標準,您可能買到好產品,也有可能買到毫無功能的產品。因此建議依照UL 1449標準,品質比較有保障。
 
2. IEC 61643-11 2011簡介
IEC 61643-11,其標題為:Low-voltage surge protective devices - Part 11: Surge protective devices connected to low-voltage power systems - Requirements and test methods。是低壓電力突波保護器的需求與測試標準。目前最新的版本為2011年版。
 
3. 突波保護器有哪些重點參數?
A. 放電電流值(Current/Impulse discharge current):此為SPD的壽命,能夠承受越大的放電電流代表SPD的壽命越長。
B. 電壓保護等級(voltage protection level):此為SPD的保護能力,能夠將突波電流壓的越低,代表SPD的保護能力越好。此參數也有人叫殘餘電壓(residual voltage)、通過電壓(let-through voltage)、電壓保護位準(voltage protection rating)等。
C. 承受異常過電壓、過電流、短路電流能力:SPD安裝在交流電線路上,電力系統可能會出現異常的過電流、過電壓狀況,當發生異常狀況時,SPD本身會不會承受不了而造成爆炸或是起火燃燒?
 
4. NFPA 780/UL 1449怎麼要求上述參數?
A. 根據NFPA 780/2014,電力SPD的公稱放電電流In[1]至少20kA(8/20μs)(根據4.20.3.1.2)
B. 根據NFPA 780/2014表格4.20.4,下表為電壓保護位準的要求值:

由於負載設備一般都是在L-N,因此我們建議看L-N的電壓值,最重要的是,NFPA 780明文規定,Voltage Protection Rating的測試組合波型為6kV/3kA
C. UL 1449有各種安全性相關的測試標準,包含過電流、過電壓等。取得UL 1449認證及代表產品安全性沒有問題。
 
5. IEC 61643-11怎麼規範?
A. 根據IEC 61643-11:2011Iimp建議值(Preferred values,6.1)1kA25kAIn(6.2)0.05kA20kA。範圍相當大。
B. 根據6.4,電壓保護等級的建議值從0.08kV10kV,範圍相當大,且最大的問題在於,在3.1.14的名詞定義中,也沒有提到測試的組合波型為何。也就是說,製造商可以用很小的組合波測試,測出來的數字也就會很漂亮。
C. IEC 61643也有相關的過電壓、過電流測試,因此若產品有經過完整IEC 61643測試,安全性也不會有問題。
 
6. 為什麼不推薦依照IEC 61643-11SPD呢?
如果是世界大廠(例如GEPENTAIR/ERICO)製造的SPD,我相信他們造假的機率非常低,會完全依照標準來設計/測試,因此品質不是太大問題。
但如果SPD製造商是沒聽過的小公司,那就要擔心他有沒有動手腳了。舉例來說,正常的SPD簡單架構如下圖左邊所示,在火線與地線之間安裝避雷零件,當雷擊發生時避雷零件動作,把雷突波排到地出去以保護負載設備。但如果有黑心廠商使用右邊的作法,突波保護器裡面根本沒有東西,這樣一定能夠承受相當大的電流量(因為根本沒東西可以壞),在測試電壓保護等級時,我要求實驗室以500V/500A的組合波型測試,測試出來的電壓保護位準為500V,數字真是太漂亮了。

這樣的黑心作法,保證符合IEC 61643-11的標準,也保證絕對沒有保護作用,除非是非常專業的工程師才有辦法從測試報告中看出問題,一般人只要看到測試報告有IEC就不再深入探討,因此就有可能會買到符合IEC標準的黑心產品。
 
7. UL 1449認證真的有比較好嗎?
如果我們把黑心產品送到UL 1449做測試認證,在放電電流的部分確實黑心產品還是可以通過,但是在電壓保護等級的部分,由於NFPA/UL標準明文規定電壓保護位準的測試波型為6kV/3kA,因此,黑心產品的電壓保護等級至少也就會有6kV,此時再對照NFPA的規定,立刻就可以把黑心產品現形了。
UL認證產品都會直接公布在網路上,產品有沒有認證直接上網查就可以知道,IEC的測試實驗室不見得有此服務。
 
 


[1] NFPA/UL規定的In值是要打15次,IECIn值則沒有明確規定次數,因此,要注意廠商寫的是哪一個In值。