GB/T 18802.21-2004 低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器(SPD)—性能要求和试验方法

GB/T18802.21-2004/IEC61643-21:2000

前言

GB/T18802的电信和信号网络的电涌保护器(SPD)目前包括以下两个部分:

—性能要求和试验方法;

—选择和使用导则。

本部分为第1部分，等同采用IEC61643-21:2000《低压冲击保护装置第21部分:连接到电信和

信号网络的浪涌保护器—一性能要求和试验方法》(英文版)。在技术内容上和编写规则与上述IEC.`标

准等同。

本部分的附录C为规范性附录，附录A和附录B为资料性附录。

本部分由中国电器工业协会全国雷电防护标准化技术委员会提出。

本部分由全国避雷器标准化技术委员会(SAC/TC81)归口。

本部分由国家电力公司武汉高压研究所负责起草，四川中光防雷公司、中国电信集团公司湖南省电

信公司参加起草。

本部分主要起草人:杨迎建、郎维川、王德言、李冬根。

本部分2004年首次发布。

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引言

本部分旨在确定用于保护电信和信号系统(如低压数据回路、音频和报警电路)的浪涌保护器

(SPD)的要求。电信和信号系统可能会直接或通过感应而遭受雷电和电力线路故障的影响，致使系统

因承受足够高的过电压或过电流或者两者同时作用而损坏。浪涌保护器(SPD)就是防止系统免遭由于

雷电和电力线路故障产生的过电压和过电流作用的一种保护装置。本部分给出了一些试验项目和要

求，根据这些试验和要求建立了对SPD进行试验和决定其性能的方法。

本部分中的SPD包括仅有过电压保护功能的装置和过电压过电流组合的保护装置。仅有过电流

保护元件的保护装置不是本标准的内容，但这种装置在附录A中给出。

一个SPD可以由几个过电压和过电流保护单元组成，但所有SPD的试验是以“黑箱”为基础，即，

以SPD的端子数确定其试验程序，而不是由SPD的保护单元数决定。在第1.2节中给出了SPD的结

构示意图。对于多路的SPD，每一路可以单独地进行试验，也可以根据需要同时对多路进行试验。

本部分的试验条件和要求范围很宽，在使用时由用户自主决定。但1.3中给出了本部分中有关各

类SPD的要求。本部分是一个性能标准，只对SPD能力提出要求，有关故障率及其解释由用户考虑。

关于SPD的选用原则将包括在IEC61643-22中。

如果SPD是一个单元件器件，则它必须满足有关标准以及本部分的要求。

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低压电涌保护器第21部分:电信和

信号网络的电涌保护器(SPD)

1性能要求和试验方法

总则

1.1范围

本部分适用于对受到雷电或其他瞬态过电压直接或间接影响的电信和信号网络进行防护的浪涌保

护器(以下称为SPD-Surgeprotectivedevice),

这些SPD的作用是对连接到系统标称电压最高为交流1000V(均方根值)、直流1500V的电信

网络和信号网络的现代电子设备进行保护。

1.2SPD的结构

本部分所述SPD的结构如图1所示。每种SPD由一个或几个限压元件组成，并可包含限流元件

X,0-厂万下-0Y,

X,0-日.—片-0Y2

X,

a)两端子SPDd)四端子SPD

b)三端子SPDe)五端子SPD

C三端子SPD「)多端子SPD

可能不提供公共端子Ce

V限压元件;

X,Ix,...X..一线路端子;

C—公共端子;

VII一限压元件或限压元件与限流元件的组合;

Y,.Y,...Y}—被保护的线路端子

图1SPD的结构示意

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13本部分的使用

本部分考虑两类基本的SPD,

第1类SPD内至少装有一个限压元件，但没有限流元件。图1中各种结构的SPD都属于这种类

型。这些SPD应满足5.1,5.2.1和5.3的要求(见表1)。图1b),d),e)和f)所示的SPD的线路接线

端子和对应的被保护的线路接线端子之间可包含有一个线性元件。这样的SPD也应满足5.2.2中适

用的要求。

第2类SPD内装有限压元件和限流元件图1b),d),e)和f)所示的SPD的结构形式适用于带有

限压元件和限流元件的SPD。这种类型的SPD应满足5.1,5.2.1,5.2.2和5.3的要求(见表1)。只装

有限流元件的保护装置的结构见附录Ao

根据应用情况SPD还需满足一些附加的要求，在5.2.3和5.4中阐述了这些附加要求(见表1),

根据SPD在通信和信号网络中的应用情况，在5.2.3中提出了这些SPD可能需要遵守的传输试

验。根据预计的SPD的用途，应从5.2.3中选择适用的传输试验。附录B对如何选择适用的传输试验

提供了一般性的指导。

在5.4中提出了当SPD只在如4.1所述的不受控制的环境中使用时的环境要求。这些SPD应满

足用户和制造商经过协商之后的那些要求。表1给出了各种类型的SPD应满足什么样的要求的例子。

附录C给出了试验顺序和被试样品的数量。

表1对SPD的一般要求

总要求传输试验机械特性

SPD的类型5.1黔5.2.2IRA5.2.353K,i5.t4

只有限压功能的SPD有有无无有无

具有限压和限流功能的SPD有有有无有无

具有限压功能以及在接线端子之间有

有有有无有无

线性元件的SPD

具有限压和限流功能以及增强传输能有

有有有有无

力的SPD(选择试验，见附录B)

只有限压功能并打算在不受控制的环无或有

有有无有有

境中使用的SPD(选择试验，见附录B)

具有限压、限流功能并打算在不受控制无或有

有有有有有

的环境中使用的SPD(选择试验，见附录B)

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T18802的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。

GB/T2423.4-1993电工电子产品基本环境试验规程试验DI):交变湿热试验方法(eqvIEC

60068-2-30:1980)

GB4208-1993外壳防护等级(IP代码)(eqvIEC60529:1989)

GB4943一2001信息技术设备的安全(idtIEC60950:1999)

(;B/T5169.11-1997电工电子产品着火危险试验试验方法成品的灼热丝试验和导则(idt

IEC60695-2-1/1:1994)

2

GB/T18802.21-2004/IEC61643-21:2000

GB/T14733.2-1993电信术语传输线与波导(eqvIEC60050(726):1982)

GB/T14733.7-1993电信术语振荡、信号和相关器件(eqvIEC60050(702):1992)

GB/T168961-1997高电压冲击试验用数字记录仪第一部分:对数字记录仪的要求((eqvIEC

61083-1:1991)

GB/T169271-1997高电压试验技术第一部分一般试验要求(eqvIEC60060-1:1989)

GB/T17626.5-1999电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(idtIEC61000-4-5:

1995)

GB/T17627.1-1998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(eqvIEC

61180-1:1992)

GB18802.1-2002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

1DT)

61643-1:1998,

IEC60999-1:1999连接器件铜导线螺纹型和无螺纹型夹紧件的安全要求第1部分:

0.2mm“到(包括)35mmz导线用夹紧件的一般要求和特殊要求

ITU-TRecommendationk.17:1988为检验防外界干扰的装置在固体器件远供中继器上的试验

ITU-TRecommendationk.30:1993正温度系数(PTC)热敏电阻器

3术语和定义

下列术语和定义适用于本部分。

型号modelnumber

在SPD上及其编制的文件中用于识别SPD的代码。

3.2

优选值preferredvalues

用表列出的供各项试验优先选用的参数值。优选值的意义在于使用这些参数值促进了一致性和提

供了在各种保护器件之间进行比较的手段。这些优选值也为使用电信和通信网络浪涌保护器的用户和

制造商提供了一种有益的、共同的工程语言。但对于特殊用途，可要求使用不同于表中所列的优选值。

33

过载故障模式。verstressedfaultmode

模式1在这种情况中，SPD的限压部分已断开，限压功能不再存在，但是线路仍可运行;

模式2在这种情况中，SPD的限压部分已被SPD内部一个很小的阻抗所短路，线路不可运行，但

是设备仍受到短路保护;

模式3在这种情况中，SPD的限压部分网络侧内部开路，线路不运行，但是设备仍然受到开路

保护。

3.4

保护protection

阻止过强的干扰电能量传播进人所设计的接口后面的方法和手段的应用。

3.5

电流响应时间currentresponsetime

在特定的电流和特定的温度下限流元件动作所要求的时间。

3.6

最大持续运行电压U,maximumcontinuousoperatingvoltageU}

可连续施加在SPD端子上，且不致引起SPD传输特性降低的最大电压(直流或均方根值)。

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3.7

最大中断电压maximuminterruptionvoltage

可施加在SPD限流元件上，且不致引起SPD特性降低的最大电压(直流或均方根值)。该电压可

等于SPD的最大持续运行电压Uc，或可依据SPD内部限流元件的配置高于SPD的最大持续运行

电压。

3.8

电涌保护器(SPD)surgeprotectivedevice

用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器。它至少包含一个非线性的元件。也称浪涌保护器。

3.9

限压voltagelimiting

SPD降低所有超过预定电压值的一种功能。

3.10

限流currentlimiting

至少包含有一个非线性限流元件的SPD降低所有超过预定电流值的一种功能。

3.11

不可自恢复的限流non-resettablecurrentlimiting

SPI)的只能限流一次的功能。

3.12

可自恢复限流resettablecurrentlimiting

SPD在动作后可以人为恢复限流的功能。

3.13

自恢复限流self-resettablecurrentlimiting

在干扰电流消失后，SPD能自动恢复限流的功能。

3.14

限压型SODvoltage一clamping-typeSPD

这种SPD在无浪涌存在时呈现高的分流阻抗，但随着浪涌电流和浪涌电压的增加其阻抗会不断减

少。限压型SPD常用元件的例子有:压敏电阻和钳位二极管，这类浪涌保护器有时被称为“钳压

型”SPD.

3.15

电压开关型SPDvoltage一switching-typeSPD

在无浪涌时呈现高阻抗，当出现电压浪涌时其突变为极低阻抗的SPD。通常采用放电间隙、气体

放电管、晶闸管件作这类SPD的组件。有时称这类SPD为“开关型"SPD.

3.16

电压保护7k平U,.voltageprotectionlevelUp

表征一个SPD限制其两端电压的特性参数。该电压值大于冲击电压限制的最大实测值，由生产商

确定。

3.17

多级SPDmulti-stageSPD

具有不止一个限压元件的SPD。这些限压元件可以是被一系列元件在电气上分离开，也可以不

是。这些限压元件可以是开关型的，也可以是限压型的。

3.18

盲点blindspot

高于最大持续运行电压U,，但可引起SPD不完全动作的工作点。所谓SPD的不完全动作是指一

4

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个多级SPD在冲击试验时不是所有各级都能动作。这可造成SPD中的一些元件遭受过载。

3.19

交流耐受能力a.c.durability

表征SPD容许通过规定幅值的交流电流，并耐受规定次数的特性。

3.20

冲击耐受能力impulsedurability

表征SPD容许通过规定的波形和峰值的冲击电流，并耐受规定次数的特性。

3.21

电流恢复时间currentresettime

一个自恢复限流器恢复到正常或静止状态所需要的时间。

3.22

额定电流ratedcurrent

一个限流SPD在不引起限流元件动作特性产生变化的能持续流过的最大电流。

3.23

绝缘电阻insulationresistance

SPD指定的端子之间施加最大持续运行电压UC时呈现的电阻。

3.24

回波损耗returnloss

反射系数倒数的模。一般以分贝((dB)来表示。

注:当阻抗可以确定时，回波损耗〔单位:dB)由下式给出:

20lgMOD[(Z,+Z2)/(Z,一Z2)[

式中:

Z,一一不连续处之前的传输线的特性阻抗或源的阻抗;

Z,—不连续处之后的阻抗或从源和负荷之间的结合处看去的负荷阻抗(GB/T14733.7-1993中。7-25,

修改)。

3.25

误码率(BER)biterrorratio

在给定时间内，误码数与所传递的总码数之比。

3.26

插入损耗insertionloss

由于在传输系统中插人一个SPD所引起的损耗。它是在SPD插人前传递到后面的系统部分的功

率与SPD插人后传递到同一部分的功率之比。插人损耗通常用分贝(dB)来表示。(GB/T14733.2-

1993中06-07，修改)。

3.27

近端串扰(NEXT)near-endcrosstalk

串扰在被干扰的通道中传输，其方向与该通道中电流传输的方向相反。被干扰通道的端部基本上

靠近产生干扰的通道的激励端，或与之重合。

3.28

纵向平衡(模拟音频电路)longitudinalbalance(analoguevoicefrequencycircuits)

组成一个线对的两根导线在电气上的对地对称。

3.29

纵向平衡(数据传输)longitudinalbalance(datetransmission)

一平衡电路中两个及两个以上导线的对地(或公共点)阻抗相似性的量度。该术语用来表示对共模

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干扰的敏感度。

3.30

纵向平衡(通信和控制电缆)longitudinalbalance(communicationandcontrolcables)

骚扰的对地共模电压(纵向的)Vs(r.m.s.)与受试SPD的合成差模电压(金属线的)V,.(r.m.s.)之

比，以分贝(dB)来表示。

注:以dB表示的纵向平衡值由下式给出:zoig<v,/vm}，式中的V，和V、是以同一频率测量的。

3.31

纵向平衡(电倍)longitudinalbalance(telecommunications)

骚扰的共模电压(纵向的)V，与受试SPD的合成差模电压(金属线的)V。之比，以分贝(dB)来

表示。

4使用条件和测试条件

4.1使用条件

4.1.1正常的使用条件

a)大气压力

大气压力80kPa^-160kPa。这些大气压力代表的海拔高度为一500m^-+2000m.

b)温度和湿度

对于不受控制的环境，温度范围为一400C~+700C。相对湿度范围为5肠-96%o

对于受控制的环境，温度范围为一5℃一+400C。相对湿度范围为l0%^-80%0

4.1.2非正常的使用条件

在设计和应用处于非正常使用条件下的SPD时，可能需要特别的考虑，并应提请制造商注意。

4.2测试温度和测试湿度

当测试SPD某特性时，若事先已知某一特定器件的工艺使SPD对温度不敏感，则测试时可用的温

度为23℃士2'C，相对湿度为45环-55%。在其他情况下，对温度敏感的SPD应在其所选用温度范围

的极限温度处测试。依应用情况而定，所选的温度范围可比4.1的整个温度范围要窄。

对于特定的SPD工艺，所选择温度范围中只有一个代表最不利测试条件的极限温度可能是预先知

道的。在这种情况下只应在代表最不利测试条件的极限温度下试验。对同样的SPD工艺，在进行第6

章中所述的各种测试时，这个极限温度可能不同。

当要求在极限温度下测试时，SPD应有足够的时间逐渐地加热或冷却到极限温度，以免其受到热

冲击。除非另有规定，最少宜用1h的时间。在试验前，应使SPD在规定的温度下保持足够的时间，以

达到热平衡。除非另有规定，最少宜用15min的时间。

4.3SPD测试

在测试本部分所包括的SPD时，应使用这些SPD在现场安装时使用的连接器或接线端子。另外，

宜在这些SPD的连接器或接线端子处进行测量。对于那些带有接线座或插头的SPD，其接线座或插头

应是测试的一部分。在用接线座试验时，宜尽量靠近SPD的端部测量。用于测量的示波器应遵照

GB/T16896.1-1997的规定。

图1c),e)和f)中的SPD都可有一个传导总冲击电流的公共分流元件(元件或导线)，制造商应说

明这个公共分流元件的最大冲击电流值。该冲击电流值的1/n可能比每个线路端子的最大载流能力要

小，n等于线路端子的个数。对这些SPD，应相对于公共端子同时试验所有的被测试的接线端子。对带

有分隔的分流元件的SPD，应分别在每个接线端子与公共端子之间进行测试。

有关试品的抽样数量和允许的故障率等要由用户和制造商之间进行协商。

4.4波形允许误差

9形叁扮A/B的宁义府谭照GB/T16927.1一1997的规定(也请见GB/丁17626.5-1999),A是

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波前时间(单位:"),B是半峰值时间(单位:[us)。表2列出了本部分所用波形的允许误差。

表2波形参数允许误差

1.2/50或10/7008/20或5/300

波形参数其他波形

开路电压短路电流

峰值士10%士10%士10%

波前时间士30士2。%士30%

半峰值时间士20士20%士20%

5要求

5.1一般要求

下列要求适用于本部分包括的所有SPD,

5.1.1标志和编制的文件

a)-n)各项所列出的数据应标记在SPD上(按5.1.2所述)，或编人在有关的文件中以及标注在包

装盒上。在说明书中应对所用的任何缩略语加以说明。按第6章对SPD进行的各项试验的试验条件

应在编制的文件中说明。

a)制造商名称或商标;

b)制造日期或产品系列号;

C)型号;

d)使用条件;

e)最大持续运行电压Uc;

f)额定电流;

9)电压保护水平UP;

h)冲击复位时间(如适用时);

i)交流耐受能力;

J)冲击耐受能力;

k)过载故障模式;

1)传输特性;

m)有关可替换元件和放射性同位素使用的附加信息(如适用时);

n)串联电阻(如适用时)。

5.1.2标志

SPD应明确标记5.1.1中的以下几项:a)制造商名称或商标，b)生产过程的可追溯标记，。)型号和

e)最大持续运行电压。标志的材料在正常使用时应耐磨损，耐溶蚀。在编制的文件或包装盒上应包括

有对任何特殊处理的说明。按6.1.2进行符合性检查。

5.2电气特性要求

在按第6章的各条款试验时，SPD应满足下列要求。

5.2.1限压要求

对只包含有限压元件的SPD应符合5.2.1中的所有要求。对既含有限压元件又含有限流元件的

SPD，应符合5.2.1中的所有要求以及5.2.2中所有适用的要求。

当SPD的线路端和被保护的线路端之间包含有线性元件时。该SPD应符合5.2.2中适用的要求。

5.2.1.1最大持续运行电压(Uc)

制造商应说明有关SPD的最大持续运行电压。应按6.2.1.1进行符合性检查。

z

GB/T18802.21-2004八EC61643-21:2000

5.2.1.2绝缘电阻

这个特性应由制造商说明。应按6.2.1.2进行符合性检查。

5.2.1.3浪涌电压限制

在表3规定的试验条件下，SPD应把浪涌电压限制到规定的值。测得的限制电压不应超过规定的

电压保护水平up。见GB/T17627.1-19980

5.2.1.4冲击复位时间

本要求仅适用于开关型SPD。在施加按表3选取的冲击波后，SPD应能灭弧并返回到它的静止状

态。在施加这个冲击波期间，应把按表4选取的电压施加到SPD上。除非另有规定，SPD应在30ms

或更短的时间内返回到它的高阻抗状态。

5.2.1.5交流耐受试验

按6.2.1.5采用从表5选取的电流进行试验后，SPD应满足5.2.1和5.2.2(如适用时)中相关的

要求。

5.2.1.6冲击耐受试验

按6.2.1.6采用从表3选取的电流和电压波形进行试验后，SPD应满足5.2.1和5.2.2(如适用

时)中相关的要求。

5.2.1.7过载故障模式

当按6.2.1.7对SPD进行试验时，不应引起火灾、爆炸或触电危险，不应放出有毒烟气。

制造商应提供冲击电流(8/20fcs)的值和导致出现如6.2.1.7所述故障模式的交流电流值。

5.2.1.8，点

如果从制造商那里得不到有关盲点的资料，或者希望对制造商的数据加以验证，则应按6.2.1.8所

述的方法对多级SPD进行试验。

5.2.2限流要求

当SPD由限压元件和限流元件组合而成时，限流元件应符合6.2.2中所有适用的要求。对线路端

子间接有线性元件(例如，电阻器、电感器)的SPD，应符合5.2.2.1,5.2.2.2,5.2.2.7和5.2.2.8的

要求。

5.2.2.1额定电流

制造商应规定额定电流。为了确认这个额定电流的值，应按6.2.2.1试验SPD。在做试验时，不应

引起SPD的限流元件运行特性的改变。

5.2.2.2串联电阻

制造商应规定串联电阻的阻值及允许偏差。为了确认串联电阻的阻值，应按6.2.2.2对SPD进行

试验。

5.2.2.3电流响应时间

当按6.2.2.3试验时，限流元件应在不超过制造商规定的响应时间动作。表6给出了试验电流的

优选值。见ITU-T建议K.30-1993.

5.2.2.4电流恢复时间

装有一个及以上的可自恢复限流元件的SPD应按6.2.2.4进行试验。除非另有规定，恢复时间或

限流元件返回到它们的静止状态所需要的时间应小于120S.

这个要求不适用于装有可人为恢复限流元件的SPD,

5.2.2.5最大中断电压

本要求只适用于装有可自恢复或可人为恢复限流元件的SPD,SPD的制造商应规定这些限流元

件的最大中断电压。最大中断电压按6.2.2.5进行试验来核实。在试验之后，限流元件的工作特性不

应降低。

8

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5.2.2.6动作负载试验

本要求只适用于装有可自恢复或可人为恢复限流元件的SPD.SPD应能承受重复施加的最大中

断电压。应从表7中选择足以使限流元件动作的电流。在经过这些试验之后，限流元件应满足5.2.2.3

和5.2.24的要求。

5.2.2.7交流耐受能力

SPD应能承受反复施加规定的交流电流的作用，表8示出了交流电流的优选值。在经过这些试验

之后，SPD内的限流元件应满足5.2.2.1,5.2.2.2和5.2.2.3的要求。

5.2.2.8冲击耐受能力

SPD应能承受规定次数和规定峰值的冲击电流的作用，表9示出了优选值。按6.2.2.8施加这些

冲击电流之后，SPD的限流元件应满足5.2.2.1,5.2.2.2和5.2.2.3的要求。

5.2.3传输特性要求

除了5.2.1和5.2.2的要求以外，SPD视其在电信和信号系统中的应用情况(例如，声音、数据、图

象)，还可能需要符合5.2.3的特定的要求。附录B给出了选择合适的传输特性试验的指导。

5.2.3.1电容

制造商应说明指定端子之间的电容的值。应按6.2.3.1进行试验来确认。

5.2.3.2插入损耗

应按6.2.3.2试验SPD，以确定因SPD插人到试验系统中而引起发生器和测量设备之间的电压

降低。

5.2.3.3回波损耗

应按6.2.3.3试验SPD。这将确定在规定的频率范围上由于SPD插人到匹配的传输线引起返回

到信号源的信号的总量。

5.2.3.4纵向平衡

应按6.2.3.4试验SPD。该试验确定平衡电路中使用的SPD可接受最小的纵向平衡值。应在所

考虑应用的频率范围内测量纵向平衡。

5.2.3.5误码率(BER)

应按6.2.3.5试验SPD。该试验确定了是否因SPD插人而在数字传输系统中引起误码。

5.2.3.6近端串扰(NEXT)

应按6.2.3.6试验SPD。该试验确定了由于SPD的插人而引起的从一个回路藕合到另一个回路

的信号的总量。

5.3机械特性要求

SPD应符合下列的机械特性要求。但是，某些性能要求可为国家法规所取代。

5.3.1接线端子和连接器

a)接线端子和连接器应固定在SPD上，即使在拧紧和旋松夹紧螺钉或锁紧螺母时，接线端子和

连接器也不应松动。应使用工具来拧紧和旋松夹紧螺钉或锁紧螺母。

b)螺钉、载流部件和连接件

1)无论是电气连接还是机械连接，都应能承受正常使用情况下出现的、以及大电流产生的

机械应力。

安装时不要使用自攻丝型的螺钉固定SPD,

通过直观检查其是否符合要求和按6.3.1.2进行试验。

2)在设计电气连接时，除非金属部件具有足够的弹性以补偿绝缘材料的任何可能的收缩或

变形，接触压力不应通过绝缘材料来传递(陶瓷、纯云母或其他具有同样特性的材料

除外)。

通过直观检查其是否符合要求。