突波保護器Type 1/2/3如何分級?

突波保護器(SPD)規格表上的「Type 2」在歐規與美規下並非同一回事:一套按測試波形與能量分類,另一套按安裝位置分類。本頁說明兩套標準體系的實際定義、各參數量度什麼,以及級聯部署時最容易被忽略的能量協調要求。

兩套標準體系,兩種「Type」

選型混亂的根源在於:IEC 與 UL 兩套標準都用「Type」這個字,但分類依據完全不同。IEC 61643-11 以測試等級(test class)分類,量度的是產品能承受什麼波形與能量;UL 1449 則以安裝位置分類,界定產品可裝在配電系統的哪一段。看規格表時必須先確認引用哪一套標準。

IEC 61643-11:按測試等級

分 Class I / II / III 三個測試等級。Class I 測試模擬部分傳導雷擊電流,適用於高暴露位置(例如已設防雷系統的建築物引入處);Class II 及 Class III 承受較短時距的衝擊。

歐規 Type 對照

IEC/EN 61643-11 的 Class I、II、III 與市場慣稱的 Type 1、2、3 為同一體系對照:Type 1 為雷電流分流器、Type 2 為配電盤突波分流器、Type 3 為插座與終端設備用。

UL 1449:按安裝位置

Type 1 可裝於供電變壓器二次側與總開關過流保護裝置線側之間;Type 2 裝於總開關過流保護裝置負載側;Type 3 為使用點 SPD,須距配電盤最少 10 米導體長度。另設 Type 4(元件組合)與 Type 5(分立元件)。

兩套體系的一項實務差異:UL 1449 明訂 Type 1 至 Type 3 為 Listed 產品,Type 4 及 Type 5 屬 Recognized Component,即後兩者是供組裝用的元件而非可獨立安裝的成品。另外,UL 的 Type 1 無需外置過流保護,亦可裝於負載側。

規格表參數各自量度什麼

下表按 IEC 61643-11 的正式定義整理。留意 Iimp 與 In 是兩個不同測試等級專用的參數,不可互相換算或直接比較大小。

參數正式定義選型時的意義
IimpClass I 測試用衝擊放電電流,即流經 SPD 的放電電流峰值,具規定電荷轉移量 Q 及規定能量 W/R;標準波形 10/350 μs10/350 μs 為模擬自然雷電流應力的長波形,故此參數僅適用於 Type 1 SPD
InClass II 測試用標稱放電電流,即流經 SPD 的電流峰值,波形 8/20 μs用於分類 Type 2 SPD 的測試參數;波形較短,能量遠低於 Iimp
Uc最大持續運作電壓,即可持續施加於 SPD 保護模式的最大有效值電壓取決於系統標稱電壓;230/400 V TN/TT 系統計入 10% 容差後 Uc 為 253 V
Up電壓保護水平,即在規定電壓陡度的衝擊應力及規定幅值波形的放電電流衝擊應力下,SPD 端子預期出現的最大電壓由製造商標示,量測限制電壓不得超過。Class I/II 以 Iimp/In 下的殘壓判定,Class III 以組合波(Uoc)判定
ISCCR短路電流額定值,即 SPD 連同規定的脫離器可承受的電力系統最大預期短路電流須與安裝點的預期短路電流核對,否則短路時脫離器未必能安全切斷

波形符號的讀法:8/20 電流衝擊指標稱虛擬波前時間 8 μs、半值時間 20 μs 的電流衝擊;1.2/50 電壓衝擊指波前 1.2 μs、半值 50 μs。Class III 測試則使用「組合波」,同時規定開路電壓 Uoc 與短路電流 Icw。

級聯部署與能量協調

多級 SPD 並非簡單「上游一個、下游一個」就成立。IEC 體系要求級聯的 SPD 之間符合能量協調(energy coordination):每一保護級只可承擔其設計所及的干擾能量,較高能量須由上游先行分流以卸載下游。

1
依 LPZ 邊界決定級數IEC 62305-4 定義雷電防護分區(LPZ):LPZ 0A 可受直接雷擊並承受全雷電流,LPZ 0B 受保護免直接雷擊但仍受全電磁場、可承受部分雷電流,LPZ 1 及 LPZ 2 以上為內部區。SPD 的安裝點即分區邊界。
2
引入處部署雷電流分流器IEC 60364-5-53 要求雷電流分流器安裝於「接近裝置引入處」(close to the origin of the installation)。此級負責承受經引下導體傳導入來的部分雷電流。
3
下游補足電壓保護水平IEC 60364-5-53 對 230/400 V 用戶裝置訂出最低電壓保護水平 1.5 kV(對應過電壓類別 I 的設備),可經 Type 1 + Type 2 協調系統,或使用 Type 1 組合式分流器達成。
4
由製造商證實協調條件協調須由製造商依 IEC 62305-4 及 IEC 60364-5-53 證實。判定方法載於 IEC 61643-22,其中「let-through energy method」屬黑盒法。部分產品需要最小電纜長度作去耦,部分經測試可零距離協調。
5
混廠必須另行驗證混用不同廠商產品時不可假設協調成立,須另行計算或送實驗室測試。IEC 62305-4 設有專章「Coordinated SPD system」及附錄 C 說明協調 SPD 系統的選擇與安裝。

若協調不成立,最常見後果是下游較弱的一級先行導通並承受本應由上游分流的能量,導致下游 SPD 提早劣化或損壞,而上游則從未動作。

電源 SPD 與信號線 SPD 分屬不同標準

電源側:IEC 61643-11

僅適用於連接 50/60 Hz 交流電路、額定至 1,000 V r.m.s. 的設備。2025 年版將 SPD 共通要求移至 IEC 61643-01,故新版須與該文件一併使用。

信號側:IEC 61643-21

專門規範連接電訊及信號網絡的 SPD,涵蓋數據網絡、語音傳輸網絡、緊急警報系統及自動化系統。2025 年版適用範圍包括同線供電網絡(例如 PoE),額定至 1,000 V RMS 及 1,500 V DC。

選型與應用原則

IEC 61643-12 涵蓋 SPD 的選擇、運作、位置及協調原則,並述明 IEC 60364 及 IEC 62305-4 同樣適用。信號側的對應文件為 IEC 61643-22。

實務上這代表:攝像機、門禁讀卡機、對講系統等弱電線路的突波保護,不能單憑電源 SPD 的 Type 標示判斷是否適用,須另行核對信號線 SPD 的相關規格。

香港的法規定位

按機電工程署《電力(線路)規例工作守則》(2025 年版)Code 26I,防雷裝置並非《電力(線路)規例》的法定要求。如建築物需裝設防雷系統,守則指可參考 IEC 62305、AS/NZS 1768、NFPA 780 或同等標準,以及屋宇署發出的作業備考。

守則中唯一明文提出 SPD 強制要求的場合,是可再生能源系統的直流側:按 Code 26P(3)(e),太陽能光伏系統直流側的 SPD 須符合 IEC 61643-31,選型及配置可參考 IEC 62305-4;若光伏系統位於防雷系統的保護體積內,所有電力及信號電纜須依 BS EN 62305-3 與防雷系統各部分分隔。

換言之,一般低壓電力裝置在香港並無 SPD 的法定強制條文。突波保護在弱電工程中屬設計選擇與資產保護考量,應在標書及設計階段明確訂出要求,而非假設有法例代為規定。

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常見問題

規格表寫「Type 2」,是IEC還是UL的Type 2?
必須看規格表引用哪一套標準才能確定。IEC/EN 61643-11 的 Type 2 對應 Class II 測試等級,量度的是 8/20 μs 波形下的標稱放電電流 In,屬配電盤用突波分流器。UL 1449 的 Type 2 則是按安裝位置定義,指裝於總開關過流保護裝置負載側(包括分支配電盤)的永久連接式 SPD。兩者分類依據不同,不可直接互換理解,選型時應要求供應商提供所引用標準的完整型式測試報告。
Iimp與In數值可否直接比較大小?
不可以。Iimp 是 Class I 測試用衝擊放電電流,波形為 10/350 μs,並具規定的電荷轉移量 Q 及規定能量 W/R,模擬自然雷電流的應力。In 是 Class II 測試用標稱放電電流,波形為 8/20 μs。兩者波形時距差別極大,即使數值相同,所代表的能量亦相差甚遠。Iimp 僅適用於 Type 1 SPD,In 用於分類 Type 2 SPD。
Up數值越低是否代表保護越好?
Up 是電壓保護水平,即在規定的電壓陡度衝擊應力及規定幅值波形的放電電流衝擊應力下,SPD 端子預期出現的最大電壓,由製造商標示且量測限制電壓不得超過。Up 越低代表殘壓越低,但必須配合被保護設備的耐衝擊電壓要求判斷。IEC 60364-5-53 對 230/400 V 用戶裝置訂出最低電壓保護水平 1.5 kV,對應過電壓類別 I 的設備,可經 Type 1 加 Type 2 協調系統或 Type 1 組合式分流器達成。
級聯Type 1與Type 2之間是否必須保持特定電纜長度?
並非有統一數字。IEC 體系的要求是級聯 SPD 之間必須符合能量協調,協調條件須由製造商依 IEC 62305-4 及 IEC 60364-5-53 證實,判定方法載於 IEC 61643-22。實際情況是:部分產品需要最小電纜長度作去耦,部分經測試可零距離協調,須依製造商標示。另須留意,「距配電盤最少 10 米導體長度」是 UL 1449 對 Type 3 使用點 SPD 的定義要素,並非 IEC 體系對 Type 1 與 Type 2 之間去耦距離的規定。
電源SPD可否同時保護網絡及攝像機線路?
不可以。IEC 61643-11 僅適用於連接 50/60 Hz 交流電路、額定至 1,000 V r.m.s. 的設備;電訊及信號網絡的 SPD 另由 IEC 61643-21 規範,涵蓋數據網絡、語音傳輸網絡、緊急警報系統及自動化系統,2025 年版適用範圍並包括同線供電網絡(例如 PoE),額定至 1,000 V RMS 及 1,500 V DC。攝像機、讀卡機、對講等弱電線路須另配信號線 SPD。
香港法例是否強制安裝突波保護器?
一般低壓電力裝置並無此法定要求。機電工程署《電力(線路)規例工作守則》(2025 年版)Code 26I 明確指出防雷裝置並非《電力(線路)規例》的法定要求,如需裝設可參考 IEC 62305、AS/NZS 1768、NFPA 780 或同等標準。守則中唯一明文的 SPD 強制要求針對太陽能光伏系統直流側,按 Code 26P(3)(e) 須符合 IEC 61643-31。

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