GB/T 38658-2020 3.6 kV～40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备型式试验有效性的延伸导则

ICS29.120.40

K43

中华人民共和国国家标准

/—

GBT386582020

3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和

控制设备型式试验有效性的延伸导则

GuidancefortheextensionofvaliditoftetestsofACmetalenclosedswitchear

yypg

andcontrolearforratedvoltaesabove3.6kVandutoandincludin40.5kV

ggpg

(/:,—

IECTR62271-3072015Hih-voltaeswitchearandcontrolear

gggg

:

Part307GuidancefortheextensionofvaliditoftetestsofACmetal

yyp

enclosedswitchearandcontrolearforratedvoltaesabove1kVand

ggg

,)

utoandincludin52kVMOD

pg

2020-03-31发布2020-10-01实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

/—

GBT386582020

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4延伸判据的说明…………………………3

4.1概述…………………3

4.2延伸判据的参数……………………3

4.3计算的运用…………………………4

4.4型式试验有效性延伸所需信息……………………5

5延伸判据的应用…………………………5

5.1绝缘试验……………5

5.2温升试验……………6

5.3机械试验……………7

5.4短时和峰值耐受电流试验…………8

5.5关合和开断试验……………………9

5.6内部故障试验………………………10

6型式试验的有效性延伸…………………11

6.1概述…………………11

()…………………

6.2试验报告有效性延伸到其他功能单元情况a12

()…………………

6.3通过选择试品确认一族情况b12

()……………

6.4通过现有试验报告确认总装情况c14

()…………

6.5设计修改的确认情况d14

()……………

附录资料性附录延伸判据的基本原理

A15

()……………………

附录资料性附录型式试验延伸有效性的示例

B25

参考文献……………………31

/—

GBT386582020

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准使用重新起草法修改采用/:《高压开关设备和控制设备第部

IECTR62271-3072015307

:

分额定电压1kV以上52kV及以下的交流金属封闭和固体绝缘封闭开关设备和控制设备型式试验

有效性延伸导则》。

/:。/:

本标准与相比存在结构的调整将的改

IECTR62271-3072015IECTR62271-30720151.1

“”,“”,。

为范围改为规范性引用文件致使其后条款号顺延

11.22

本标准与/:的技术性差异及其原因如下:

IECTR62271-3072015

———,,,

关于规范性引用文件本标准做了具有技术性差异的调整以适应我国的技术条件调整的情

“”,:

况集中反映在第章规范性引用文件中具体调整如下

2

●用修改采用国际标准的/—代替了:及

GBT2900.202016IEC60050-4411984IEC60050-

:/:;

4411984AMD12000

●用修改采用国际标准的/—代替了—:;

GBT39062020IEC622712002011

●用修改采用国际标准的/—代替了:及:

GBT110222011IEC62271-12007IEC62271-1

/:;

2007AMD12011

●删除了—:。

IEC622712012014

———删除了/:第章中我国不存在的固体绝缘封闭开关设备和控制设备

IECTR62271-30720155

的相关延伸内容。

———删除了/:表第条关于导体的横截面积的延伸判据。

IECTR62271-307201575

本标准做了下列编辑性修改:

———,《

为与我国技术标准体系一致将标准名称改为3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控

制设备型式试验有效性延伸导则》;

———对参考文献进行调整。

本标准由中国电器工业协会提出。

(/)。

本标准由全国高压开关设备标准化技术委员会SACTC65归口

/—

GBT386582020

Ⅱ

/—

GBT386582020

3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和

控制设备型式试验有效性的延伸导则

1范围

本标准规定了3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备型式试验有效性延伸的应用和

,。

判据以及型式试验有效性延伸的一般方法

本标准适用于/—规定的额定电压的交流金属封闭开关设备和

GBT390620203.6kV~40.5kV

,。

控制设备以及其他处于同一外壳中有可能互相影响的设备

,

本标准适用于将在具有一组确定额定值中的一个样品上进行的型式试验的有效性延伸至同族中

具有不同额定值或不同元件布置的其他成套开关设备。

:,,

注为了进行一致的符合性评估实现型式试验的最优化本标准支持对同族开关设备和控制设备的功能单元组成

。、,

的典型试品的选择本标准将成熟的技术性和物理原理制造商和用户经验与计算相结合建立了型式试验有

,。

效性的延伸导则以涵盖多种设计和额定值

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—电工术语高压开关设备和控制设备(:,)

GBT2900.202016IEC60050-4411984MOD

/—交流金属封闭开关设备和控制设备(—:,

GBT390620203.6kV~40.5kVIEC622712002011

MOD)

/—高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求(:,)

GBT110222011IEC62271-12007MOD

3术语和定义

/—、/—和/—界定的以及下述术语和定义适用

GBT2900.202016GBT39062020GBT110222011

。,/—/—

于本文件为了便于使用以下重复列出了和的某些术语和

GBT2900.202016GBT39062020

定义。

3.101

开关设备和控制设备switchearandcontrolear

gg

、、,

开关装置及与其相关的控制测量保护和调节设备的组合以及这些装置和设备同相关的电气连

、、。

接辅件外壳和支撑件的总装的总称

[/—,]

GBT2900.202016定义3.1

3.102

()()

开关设备和控制设备的总装assemblofswitchearandcontrolear

ygg

/。

开关设备和或控制设备及其所有内部的电气和机械连接的组合

:。

注总装由一个或多个功能单元组成

1

:/—,。

注改写定义

2GBT2900.2020164.1

1

/—

GBT386582020

3.103

()()

总装的功能单元functionalunitofanassembl

y

,。

总装的一个部分由满足单一功能的主回路和辅助回路的所有元件组成

:,,。

注可能根据预定的功能来区分功能单元例如进线单元出线单元

[/—,]

GBT2900.202016定义5.5

3.104

同族开关设备和控制设备familofswitchearandcontrolear

ygg

,。

物理组合在总装内的功能单元并能提供一系列额定值及特性

:、、。

注例如电流电压防护等级

3.105

同类组homoeneousrou

ggp

,,

同族开关设备和控制设备内的一组具有设计参数的功能单元允许根据具体特性将施加在组内一

个功能单元上的某个特性的型式试验结果的有效性延伸至组内其他功能单元。

3.106

()()

有效性的延伸判据extensionofvaliditcriterion

y

,,

基于设计参数的判据对于具体特性可根据在另一总装上施加的试验的实际结果验证未试总装的

性能。

3.107

试品testobect

j

()。

需要在特定型式试验中代表开关设备和控制设备的设备及其所有附件除非另有规定

3.108

元件comonent

p

,。

金属封闭开关设备和控制设备的高压回路或者接地回路中具有特定功能的基本部件

::、、、、、、。

注元件包含但不限于断路器隔离开关负荷开关熔断器互感器套管母线等

1

:/—,。

注改写定义

2GBT390620203.113

3.109

主回路maincircuit

,。

包括金属封闭开关设备和控制设备中所有高压导电部件用于承载额定电流的回路

:/—,。

注改写GBT39062020定义3.115

3.110

电气间隙clearance

具有电位差的两个导电部件之间的最短距离。

[/—,]

GBT2900.202016定义9.28

3.111

极间电气间隙clearancebetweenoles

p

相邻两极的导电部件间的电气间隙。

[/—,]

GBT2900.202016定义9.29

3.112

对地电气间隙clearancetoearth

任何导电部件和任意接地部件或用作接地部件之间的电气间隙。

[/—,]

GBT2900.202016定义9.30

3.113

相间中心距离centredistancebetweenhases

p

相邻相导体中心之间的距离。

2

/—

GBT386582020

4延伸判据的说明

4.1概述

、,

由于功能单元类型额定值以及元件组合的多样性对金属封闭开关设备和控制设备所有可能的总

。,

装进行型式试验是不切实际的因此可能需要参考同族金属封闭开关设备和控制设备中其他总装的

,。(),

型式试验报告来评估特定总装的性能对于每种型式或性能试验5.1~5.6提供了设计参数的非穷

,。

举清单以便于有效性延伸的分析

,,。

该分析应基于成熟的技术性和物理原理适用时可由计算支撑

,

5.1~5.6的表格相关栏中列出了总装需要评估的每个设计参数应将其与已经过型式试验的总装

。,

的设计参数按照同一表格中的验收准则进行比较每个延伸判据确认后可以允许将在具有特定性能

,()。

的总装上进行的试验应用于同族的具有不同特性的其他总装例如某些额定值或尺寸例如表中

2

():。

项1被评估总装的极间电气间隙大于或等于试验过的总装的极间电气间隙

,,、/。

如果任一延伸判据无法确定则需要进一步的证明例如通过技术论证计算仿真或特殊试验计

算的结果仅能用于所示的比较情况中。

4.3

。。

附录中给出了延伸判据的基本原理附录中给出了型式试验延伸有效性的示例

AB

4.2延伸判据的参数

,。

同族开关设备和控制设备型式试验有效性的延伸判据取决于一定数量的设计参数如表所示

1

每个总装具有的特性由其设计参数决定。

,。

元件参数是指设计和运行参数会影响与其自身额定值相关的元件性能这些参数由元件制造商

。。

控制和规定同族开关设备和控制设备内元件的所有应用应满足制造商对于元件参数公差的规定与

元件标准相符的型式试验有效性延伸不在本标准范围内。

,,,

某些开关装置例如接地开关根据相关元件标准可能需要在总装内进行试验而对独立元件不

适用。

表1设计参数示例

设计参数关联性

开关装置中的触头原材料元件

开关装置中触头的几何形状元件

、

开关装置的分合闸速度元件

开关装置的允许弹跳时间元件

/

极间电气间隙元件总装

/

对地电气间隙元件总装

/

隔室中绝缘气体压力元件总装

/

所有与导体相连的绝缘部件的绝缘等级元件总装

无支撑母线段的长度总装

元件的布置总装

:,。

注本表仅包含示例并不意求完整

,,。

总装参数受同族开关设备和控制设备内总装设计的直接影响然而也可能取决于元件参数总装

3

/—

GBT386582020

的参数在本标准考虑范围之内。

4.3计算的运用

4.3.1概述

,,

在本标准中计算和仿真仅用于经过型式试验的总装获得的有效计算结果与研究其他总装所得的

。。

结果之间的比较比较结果通常取决于表表中的设计参数和有效性判据

2~7

,,

在很多情况下由于设计的复杂性不能用单一的设计参数值来评估与某一特殊型式试验相关的总

。。

装的性能例如电流路径上的导体极间电气间隙可能发生显著变化计算可采用多维度的方案比较各

,。

个设计参数为比对技术论证和专家意见提供支撑

,

根据型式试验和特定的设计参数有时用一个解析公式或经验公式就可以表示一个与开关设备相

,。

关的简单模型而有时需要用一个可重复仿真结果的数值工具来建立一个完整的三维仿真模型

。

软件工具和计算方法自身的有效性不在本标准的范围内下面简要论述了与特性相关的一些计算

方法。

4.3.2温升计算

/,,

GBT24276提供了低压总装的温升计算流程在考虑了这些计算方法的特殊限制后也可以将其

。、、

用于高压开关设备总装温升计算中计算是依据内部产生的总功率外壳面积以及装配情况水平隔板

。。

的数量和通风口的面积完成的受试隔室内部的气体温度也是用作比较的参数

,,、、

对于复杂的几何形状可以用热能网络进行比较即按照发热电阻热传导热对流和热辐射元件将

。,,

包括所有元件的整个开关设备分成独立单元另外需要开关设备完整的三维模型时可使用更加复杂

()。

的CFD计算流体力学工具

4.3.3电场计算

,。

对两个总装的绝缘耐受性能可通过电场仿真比较两种设计产生的电场强度来进行评估有限元

()(),。

FE或有限体FV仿真工具能模拟复杂的三维几何模型

::“……,

注CIGRE出版物给出了有关电场计算的结论仿真是一个卓越和有指导性的工具来预期性能该性能通过

()”。

在相似设计上的试验来证明插入法

,,

应注意本标准没有提供外推法信息仅提供了特性的内插法信息例如无法覆盖更高电场强度的延

伸有效性。

4.3.4机械应力计算

。

操动机构仿真软件可给出操动机构各部件的机械应力信息但是用这些程序评估机械寿命是不可

。,,。,

行的因此按照目前可用的仿真软件的情况不应使用仿真进行机械型式试验的有效性延伸然而

可以用这种计算方法评估单一部件或机械支撑件的强度。

4.3.5短时耐受电流计算

[、、]

567

,。

关于短时电流耐受性能母线设计的导则和计算公式可参考低压总装的短路耐受导则其中

,。

包括确定各极导体间的相互电磁力以及导致母线导体弯曲并且破坏绝缘子的机械应力当使用计算

,。,

出的电磁力时母线上的机械应力以及支撑件上的力可通过应力分析程序进行评估此外当评估比已

()(),2

通过试验的产品具有更低的额定短时耐受电流和更高的额定短路持续时间时可以使用

ItIt

kkkk

计算热效应。

4

/—

GBT386582020

4.3.6内部故障压力上升计算

[]

8

,。

通过研究计算隔室的压力上升来获得比较两个总装设备压力耐受性能的依据该计算能在考

。

虑压力释放装置打开的情况下提供隔室中的压力升高情况对于简单的几何体可用计算公式对外壳壁

,,。

在压力下的强度进行评估否则采用有限元进行机械应力分析

,,

隔室排出的热气流可通过CFD程序仿真指示器是否被点燃是型式试验的重要判据但是到目前

,。,。

为止还是无法对此进行仿真因此该程序在型式试验有效性延伸方面的应用是有局限性的

4.4型式试验有效性延伸所需信息

/—,,

应按照中对型式试验试品的要求收集所要评估的总装的信息以进行

GBT1102220116.1.3

。,、

型式试验有效性的延伸此外应采用第章的表格提供经过试验的产品和被评估功能单元的与型式

5

。。

试验相关的设计参数信息仅需使用那些与所要评估特性有关的表格

应用试验过的总装的型式试验报告进行两个总装的比较。

,,

制造商宜提供第章列表中被试产品设计参数的相关信息除了产品标准要求的信息之外这些信

4

息也应包括在所有型式试验报告中。

。,。

通常用单一的设计参数值进行评估是不充分的这种情况下需要两者的相关图纸

、,,

如果通过计算数据资料或公式进行比较那么应给出所用软件的类型计算报告的参考数值以及

结果的概要。

。

应建立能够提供可溯源的分析文件此文件应是将已进行型式试验有效性延伸到开关设备和控制

设备整个族或部分族的有效性延伸报告的一部分。

5延伸判据的应用

5.1绝缘试验

。

对于开关设备和控制设备总装的所有部分应考虑表中列出的判据评估适用于绝缘试验的有效

2

,

性从一个功能单元或总装向属于同族的具有相同或较低的额定绝缘水平的其他开关设备和控制设备

延伸。

,/—,

如果必要依据中已通过绝缘型式试验的试品中可能包括绝缘挡板和辅

GBT390620207.2.4

,。

助绝缘因此型式试验有效性的延伸仅可以用在具有相同布置和设计的功能单元或总装上试品应包

,,

含适当的元件或模拟品用来在最不利的试验情况下再现如互感器或熔断器的高压连接的电场结构

(/—)。、

见中和这允许将型式试验的有效性延伸至使用不同技术规格

GBT390620207.2.7.27.2.7.3

。()

但具有相同外部电场结构的元件对于其他的高压和低压附件像避雷器和加热器要进行同样的

考虑。

表2绝缘性能的延伸判据

项目设计参数接受准则条件

()()()()

1234

1极间电气间隙≥

2对地电气间隙≥

3爬电距离≥注1

5

/—

GBT386582020

(