Low voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Performance requirements and testing methods

Is applicable to devices for surge protection of telecommunications and signalling networks against indirect and direct effects of lightning or other transient overvoltages. The purpose of these SPDs is to protect modern electronic equipment connected to telecommunications and signalling networks with nominal system voltags up to 1 000 V (r.m.s.) a.c. and 1 500 V d.c. The contents of the corrigendum of March 2001 have been included in this copy.

Parafoudres basse tension - Partie 21: Parafoudres connectés aux réseaux de télécommunications - Prescriptions de fonctionnement et méthodes d'essais

Est applicable aux dispositifs de protection (parafoudres) contre les effets directs et indirects de la foudre ou des autres surtensions transitoires, pour les réseaux de télécommunications et de transmission de signaux. Ces parafoudres sont destinés à protéger les équipements électroniques modernes, connectés aux réseaux de télécommunications et de transmission de signaux, ayant une tension nominale de fontionnement jusqu'à 1 000 V (efficace) en courant alternatif et 1 500 V en courant continu. Le contenu du corrigendum de mars 2001 a été pris en considération dans cet exemplaire.

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28-Sep-2000
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PPUB - Publication issued
Start Date
29-Sep-2000
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29-Sep-2000
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IEC 61643-21:2000 - Low voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Performance requirements and testing methods
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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61643-21
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2000-09
Parafoudres basse tension –
Partie 21:
Parafoudres connectés aux réseaux de signaux
et de télécommunications –
Prescriptions de fonctionnement
et méthodes d’essais
Low voltage surge protective devices –
Part 21:
Surge protective devices connected to
telecommunications and signalling networks –
Performance requirements
and testing methods
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61643-21:2000
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Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

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indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incor-

publication de base incorporant l’amendement 1, et la porating amendment 1 and the base publication

publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
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• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
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régulièrement (On-line catalogue)*
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• Bulletin de la CEI
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Available both at the IEC web site* and
et comme périodique imprimé
as a printed periodical
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Terminology, graphical and letter
et littéraux
symbols
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For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro-
IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI).
(IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux
For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le
approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à
referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles
be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et
symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617:
compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas.
Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre.
* See web site address on title page.
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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61643-21
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2000-09
Parafoudres basse tension –
Partie 21:
Parafoudres connectés aux réseaux de signaux
et de télécommunications –
Prescriptions de fonctionnement
et méthodes d’essais
Low voltage surge protective devices –
Part 21:
Surge protective devices connected to
telecommunications and signalling networks –
Performance requirements
and testing methods
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– 2 – 61643-21 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages

AVANT-PROPOS ................................................................................................................... 8

INTRODUCTION .................................................................................................................. 10

Articles

1 Généralités ....................................................................................................................12

1.1 Domaine d’application ........................................................................................... 12

1.2 Configuration des parafoudres .............................................................................. 12

1.3 Utilisation de cette norme...................................................................................... 16

2 Références normatives................................................................................................... 18

3 Définitions...................................................................................................................... 20

4 Conditions d’utilisation et d’essais .................................................................................. 28

4.1 Conditions d’utilisation .......................................................................................... 28

4.1.1 Conditions normales.................................................................................. 28

4.1.2 Conditions anormales................................................................................ 28

4.2 Conditions d’essais (température et humidité) ....................................................... 28

4.3 Conditions d'essai des parafoudres ....................................................................... 30

4.4 Tolérances des formes d’ondes............................................................................. 30

5 Prescriptions ..................................................................................................................32

5.1 Prescriptions générales......................................................................................... 32

5.1.1 Identification et documentation .................................................................. 32

5.1.2 Marquage.................................................................................................. 32

5.2 Prescriptions électriques ....................................................................................... 32

5.2.1 Prescription de limitation de tension .......................................................... 32

5.2.2 Prescriptions de limitation en courant ........................................................ 34

5.2.3 Prescriptions de transmission.................................................................... 38

5.3 Prescriptions mécaniques ..................................................................................... 38

5.3.1 Bornes et connecteurs............................................................................... 40

5.3.2 Contraintes mécaniques ............................................................................ 42

5.3.3 Résistance à l’introduction de corps solides et d’eau.................................. 42

5.3.4 Protection contre les contacts directs ........................................................ 42

5.3.5 Résistance au feu ..................................................................................... 42

5.4 Prescriptions d’environnement............................................................................... 42

5.4.1 Hautes températures et résistance à l’humidité.......................................... 42

5.4.2 Conditions d’ambiances cyclées avec impulsions....................................... 44

5.4.3 Conditions d’ambiance cyclées en courant alternatif .................................. 44

6 Essais de type................................................................................................................ 44

6.1 Essais généraux ................................................................................................... 44

6.1.1 Renseignements documentaires et identification........................................ 44

6.1.2 Marquage.................................................................................................. 44

6.2 Essais électriques ................................................................................................. 46

6.2.1 Essais de limitation de tension................................................................... 46

6.2.2 Essais de limitation en courant .................................................................. 56

6.2.3 Essais de transmission.............................................................................. 62

---------------------- Page: 4 ----------------------
61643-21 © IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page

FOREWORD .......................................................................................................................... 9

INTRODUCTION .................................................................................................................. 11

Clause

1 General.......................................................................................................................... 13

1.1 Scope ................................................................................................................... 13

1.2 SPD configurations ............................................................................................... 13

1.3 Use of this standard.............................................................................................. 17

2 Normative references..................................................................................................... 19

3 Definitions...................................................................................................................... 21

4 Service and test conditions ............................................................................................ 29

4.1 Service conditions................................................................................................. 29

4.1.1 Normal service conditions ......................................................................... 29

4.1.2 Abnormal service conditions ..................................................................... 29

4.2 Test temperature and humidity.............................................................................. 29

4.3 SPD testing .......................................................................................................... 31

4.4 Waveform tolerances ............................................................................................ 31

5 Requirements ................................................................................................................ 33

5.1 General requirements ........................................................................................... 33

5.1.1 Identification and documentation............................................................... 33

5.1.2 Marking..................................................................................................... 33

5.2 Electrical requirements ......................................................................................... 33

5.2.1 Voltage-limiting requirements.................................................................... 33

5.2.2 Current-limiting requirements .................................................................... 35

5.2.3 Transmission requirements ....................................................................... 39

5.3 Mechanical requirements ...................................................................................... 39

5.3.1 Terminals and connectors ......................................................................... 41

5.3.2 Mechanical strength (mounting) ................................................................ 43

5.3.3 Resistance to ingress of solid objects and to harmful ingress of water ...... 43

5.3.4 Protection against direct contact ............................................................... 43

5.3.5 Fire resistance .......................................................................................... 43

5.4 Environmental requirements ................................................................................. 43

5.4.1 High temperature and humidity endurance ................................................ 43

5.4.2 Environmental cycling with impulse surges................................................ 45

5.4.3 Environmental cycling with a.c. surges...................................................... 45

6 Type test........................................................................................................................ 45

6.1 General tests ........................................................................................................ 45

6.1.1 Identification and documentation............................................................... 45

6.1.2 Marking..................................................................................................... 45

6.2 Electrical tests ...................................................................................................... 47

6.2.1 Voltage-limiting tests................................................................................. 47

6.2.2 Current-limiting tests................................................................................. 57

6.2.3 Transmission tests .................................................................................... 63

---------------------- Page: 5 ----------------------
– 4 – 61643-21 © CEI:2000
Articles Pages

6.3 Essais mécaniques ............................................................................................... 66

6.3.1 Bornes et connecteurs............................................................................... 66

6.3.2 Contrainte mécanique (montage)............................................................... 70

6.3.3 Résistance à l’introduction de corps solides et d’eau.................................. 70

6.3.4 Protection contre les contacts directs ........................................................ 70

6.3.5 Résistance au feu ..................................................................................... 72

6.4 Essais d’environnement ........................................................................................ 74

6.4.1 Hautes températures et résistance à l’humidité.......................................... 74

6.4.2 Conditions d’ambiance cyclées avec impulsions transitoires ...................... 74

6.4.3 Conditions d’ambiance cyclées avec chocs en courant alternatif ................ 76

6.5 Essais de réception............................................................................................... 76

Annex A (informative) Appareils n’ayant qu’une fonction de limitation en courant................ 104

Annex B (informative) Choix des essais de transmission applicables.................................. 106

Annex C (normative) Séquence d’essai.............................................................................. 108

Bibliographie ...................................................................................................................... 110

Figure 1 – Configurations des parafoudres............................................................................ 14

Figure 2 – Circuit d’essai pour le temps de réamorçage en impulsion .................................... 78

Figure 3 – Circuits d’essais pour l’endurance en courant alternatif et le mode

de défaut par surcharge........................................................................................................ 80

Figure 4 – Circuit d’essai pour l’endurance aux impulsions et le mode de défaut

par surcharge ....................................................................................................................... 82

Figure 5 – Circuit d’essai pour le courant assigné, résistance série, temps de réponse,

temps de réamorçage en courant, tension de coupure maximale et essai de fonctionnement. 84

Figure 6 – Circuits d’essai pour l’endurance en courant alternatif .......................................... 86

Figure 7 –Circuit d’essai pour l’endurance en impulsionnel.................................................... 88

Figure 8 –Circuit d’essai pour la perte d’insertion .................................................................. 90

Figure 9 – Circuit d’essai pour le facteur d'adaptation (en réflexion) ...................................... 90

Figure 10 – Circuit d’essai pour l’affaiblissement de conversion longitudinal .......................... 92

Figure 11 – Circuit d’essai pour le taux d’erreur binaire ......................................................... 94

Figure 12 – Circuit d’essai pour la paradiaphonie .................................................................. 96

Figure 13 – Circuit d’essai pour l’endurance aux hautes températures/humidités

et l’ambiance cyclée ............................................................................................................. 98

Figure 14 – Cycles A pour les essais de conditions d’ambiance avec un RH ≥ 90 % ............ 100

Figure 15 – Cycle B pour les essais de conditions d’ambiance ............................................ 102

Figure A.1 – Configurations des parafoudres n’ayant que des composants de limitation

de courant .......................................................................................................................... 104

---------------------- Page: 6 ----------------------
61643-21 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page

6.3 Mechanical tests ................................................................................................... 67

6.3.1 Terminals and connectors ......................................................................... 67

6.3.2 Mechanical strength (mounting) ................................................................ 71

6.3.3 Resistance to ingress of solid objects and to harmful ingress of water ...... 71

6.3.4 Protection against direct contact ............................................................... 71

6.3.5 Fire resistance .......................................................................................... 73

6.4 Environmental tests .............................................................................................. 75

6.4.1 High temperature and humidity endurance ................................................ 75

6.4.2 Environmental cycling with impulse surges................................................ 75

6.4.3 Environmental cycling with a.c. surges...................................................... 77

6.5 Acceptance tests .................................................................................................. 77

Annex A (informative) Devices with current-limiting components only................................ 105

Annex B (informative) Selection of applicable transmission tests....................................... 107

Annex C (normative) Test sequence.................................................................................. 109

Bibliography ....................................................................................................................... 111

Figure 1 – SPD configurations.............................................................................................. 15

Figure 2 – Test circuits for impulse reset time ...................................................................... 79

Figure 3 – Test circuits for a.c. durability and overstressed fault mode ................................. 81

Figure 4 – Test circuits for impulse durability and overstressed fault mode........................... 83

Figure 5 – Test circuits for rated current, series resistance, response time,

current reset time, maximum interrupting voltage and operating duty test............................. 85

Figure 6 – Test circuits for a.c. durability.............................................................................. 87

Figure 7 – Test circuits for impulse durability........................................................................ 89

Figure 8 – Test circuits for insertion loss .............................................................................. 91

Figure 9 – Test circuit for return loss .................................................................................... 91

Figure 10 – Test circuits for longitudinal balance.................................................................. 93

Figure 11 – Test circuit for bit error ratio test........................................................................ 95

Figure 12 – Test circuit for near-end crosstalk...................................................................... 97

Figure 13 – Test circuits for high temperature/humidity endurance and

environmental cycling...........................................................................................................99

Figure 14 – Environmental cycling schedule A with RH ≥ 90 %........................................... 101

Figure 15 – Environmental cycling B .................................................................................. 103

Figure A.1 – Configurations of devices with current-limiting component(s) only .................. 105

---------------------- Page: 7 ----------------------
– 6 – 61643-21 © CEI:2000
Pages

Tableau 1 – Exigences générales des parafoudres ............................................................... 18

Tableau 2 – Tolérances pour les formes d’ondes A/B............................................................ 30

Tableau 3 – Formes d’ondes de courant et de tension pour la tension de

limitation impulsionnelle........................................................................................................ 48

Tableau 4 – Sources de tensions et de courant, pour les essais de réamorçage

sur impulsion.................................................................................................................. ...... 50

Tableau 5 – Valeurs préférentielles du courant, pour l’essai d’endurance

en courant alternatif.......................................................................................................... .... 52

Tableau 6 – Courants d’essai pour le temps de réponse........................................................ 56

Tableau 7 – Valeurs préférentielles, pour le courant d’essai de fonctionnement..................... 60

Tableau 8 – Valeurs préférentielles pour courants alternatifs................................................. 60

Tableau 9 – Valeurs préférentielles de courants impulsionnels .............................................. 62

Tableau 10 – Paramètres normalisés pour la figure 8............................................................ 62

Tableau 11 – Valeurs d’impédances pour l’essai d’affaiblissement

de conversion longitudinal .................................................................................................... 64

Tableau 12 – Durée pour l’essai de TEB ............................................................................... 66

Tableau 13 – Sections connectables de conducteurs en cuivre, pour des bornes

à vis ou sans vis ................................................................................................................... 68

Tableau 14 – Forces de traction (bornes sans vis) ................................................................ 68

Tableau 15 – Valeurs préférentielles de périodes pour l’essai de hautes températures

et de résistance à l’humidité ................................................................................................. 74

Tableau 16 – Valeurs préférentielles des temps et températures pour les essais

de conditions d’ambiance cyclées ......................................................................................... 76

Tableau B.1 – Essais applicables au parafoudre pour plusieurs systèmes de transmission .. 106

Tableau C.1 – Séquence d’essai du tableau 1..................................................................... 108

---------------------- Page: 8 ----------------------
61643-21 © IEC:2000 – 7 –
Page

Table 1 – General SPD requirements ................................................................................... 19

Table 2 – Waveform tolerances ............................................................................................ 31

Table 3 – Voltage and current waveforms for impulse-limiting voltage .................................. 49

Table 4 – Source voltages and currents for impulse reset test.............................................. 51

Table 5 – Preferred values of currents for a.c. durability test ................................................ 53

Table 6 – Test currents for response time ............................................................................ 57

Table 7 – Preferred values of current for operating duty tests............................................... 61

Table 8 – Preferred values of a.c. test currents .................................................................... 61

Table 9 – Preferred values of impulse current ...................................................................... 63

Table 10 – Standard parameters for figure 8 ........................................................................ 63

Table 11 – Impedance values for longitudinal balance test ................................................... 65

Table 12 – Test times for BER test ....................................................................................... 67

Table 13 – Connectable cross-sectional areas of copper conductors for screw-type

terminals or screwless-type terminals................................................................................... 69

Table 14 – Pulling force (screwless terminals)...................................................................... 69

Table 15 – Preferred values of test-time duration for high temperature and

humidity endurance ..............................................................................................................75

Table 16 – Preferred values of temperature and duration for environmental cycling tests ..... 77

Table B.1 – Applicable SPD tests for several transmission systems ................................... 107

Table C.1 – Testing sequence for table 1 ........................................................................... 109

---------------------- Page: 9 ----------------------
– 8 – 61643-21 © CEI:2000
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
––––––––––––––
PARAFOUDRES BASSE TENSION –
Partie 21: Parafoudres connectés aux réseaux de signaux
et de télécommunications –
Prescriptions de fonctionnement et méthodes d’essais
AVANT-PROPOS

1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée

de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de

favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de

l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.

Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le

sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en

liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation

Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.

2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure

du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés

sont représentés dans chaque comité d’études.

3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés

comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités

nationaux.

4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de

façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes

nationales et régionales. Toute divergence entre la
...

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