52kV及以上断路器电气耐久性试验方法

52kV及以上断路器电气耐久性试验方法

国家标准 GB/T39891一2021 52k及以上断路器电气耐久性试验方法 Eleetriealendurancetestingforeireuit-breakersabovearatedvotageof52kV 2021-03-09发布 2021-10-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/39891一2021 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 总则 4.1测试样品的免维护周期 4.2确定电气耐久性试验程序时考虑的因素 4.3电气耐久性试验的组成 4.4电气耐久性试验程序类别 4.5 1气耐久性试验程序的基本原则 电 测试样品 .1总则 5.2测试样品参数及结构 5.3测试样品的信息 5.4测试样品图样和资料一致性确认 和标准型式试验分开的电气耐久性试验程序 6.1试验顺序和判据 6.2和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件 和标准型式试验合并的电气耐久性试验程序 7.1总则 7.2开断操作的等效次数 7.3合并试验程序 空载试验 8.1总则 8.2额定操作顺序 8.3验证测试样品一致性的空载操作试验 8,4电气耐久性试验前、后的空载操作试验 磨损试验 9.1总则 9.2试验步骤和要求 10验收试验 0.1总则 0.2空载操作试验 0.3T10试验 10 0.460%额定短路开断电流下的L试验
GB/T39891一202 0.5线路充电电流开合试验 0.6状态检查 1l 13 附录A资料性与电气耐久性试验相关联的断路器的关合和开断试验方式 A.1基本短路试验方式 13 14 A.,2近区故障试验 14 A.3失步关合和开断试验(OP1和OP2) 14 A.4线路充电电流开合试验 15 附录B资料性与标准型式试验分开的断路器电气耐久性试验示例 试验样品 15 B.l B.2试验流程 16 参考文献 28 图1三极开关装置的联结图 12 图B.1试验样品示意图 16 图B.2单分空载特性曲线示波图 l7 图B.3单合空载特性曲线示波图 17 图B.4T10(T60)磨损试验回路 1 图B.5T10磨损试验示波图 19 0 图B.6T10验收试验回路 T10验收试验示波图 图B.860%额定短路开断电流的L验收试验回路 22 图B.960%额定短路开断电流的L验收试验示波图 图B.10LC1验收试验回路 图B.11LC1验收试验示波图 图B.12状态检查的冲击电压试验回路 表1和标准型式试验分开的电气耐久性试验顺序和判据 表260%额定短路开断电流时的开断次数(M90) 表3和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件 表！开断操作的等效次数 表550kA断路器采用合成试验的电气耐久性试验与标准型式试验合并程序 不计人电寿 命的型式试验方式 表650kA断路器采用合成试验的电气耐久性试验与标准型式试验合并程序 -可计人电寿 命的型式试验方式 表7用于验证电气耐久性的容性电流验收试验的容性电压系数与用于标准容性电流型式试验 的容性电压系数之间的关 系 ll 18 表B.1空载特性试验参数记录表 表B.2TIo(T60)磨损试验参数记录表 19 表B.3T10验收试验参数记录表 21 表B.460%额定短路开断电流的L验收试验的TRV参数记录表 +++ 表B.560%额定开断电流的L验收试验参数记录表 表B.6LCI验收试验参数记录表 27 表B.7采用冲击电压或采用T10的TRV法的状态检查试验参数记录表
GB/39891一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草 本文件由全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会(SAC/TC374)提出并归口 本文件起草单位:苏州电器科学研究院股份有限公司、国家能源开关设备评定中心、国网物资有限 公司、国网上海市电力公司电力科学研究院、沈阳工业大学、清华大学深圳研究生院、西安交通大学、甘 肃电器科学研究院、上海天灵开关厂有限公司、上海西门子高压开关有限公司、正泰电气股份有限公司 江苏省如高高压电器有限公司、通用电气()能源发展有限公司、国网宁夏电力有限公司电力科学研 究院、国网江苏省电力有限公司物资分公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、北京京东方真 空电器有限责任公司、北京科锐配电自动化股份有限公司、国网浙江省电力有限公司物资分公司、罗克 韦尔自动化()有限公司、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、江苏方天电力技术有限公司 本文件主要起草人;胡德霖,胡醇,齐忠毅,吴鸿雁、陈金猛、李凌、袁志文、林辈、王黎明,吴端、李平 谭燕楼丹、郭晓敏、彭翔、任旭会、艾绍费,殷玮君.沈琦俊、贾勇勇、刘宝华、叶祖标、郭威张莹、潘亮 毛柳明、胡加瑞、刘涛、陈燕擎、陈玉琴
GB/T39891一202 引 言 GB/T1984一2014的3,4.113定义的断路器延长的电寿命(E22级断路器),亦即断路器的电气耐久 性,是源于特定高压断路器的运行经验以及系统保护和维护策略 而且,对于新研制的断路器,电气耐 久性仅能通过试验室试验验证 新的维护策略趋向于“免维护断路器”,对于大多数用户,降低维护成本是主要问题,而断路器的免 维护性能可以通过试验室试验验证 为了避免不同用户采用不同的电气耐久性试验程序,确保各制造厂在销售过程中提供的断路器电 气耐久性的资料的一致性,有必要提出标准化的试验程序 IN
GB/T39891一2021 52kV及以上断路器电气耐久性试验方法 范围 本文件规定了52kV及以上断路器的电气耐久性试验的总则、测试样品、和标准型式试验分开的 电气耐久性试验程序,和标准型式试验合并的电气耐久性试验程序,空载试验、磨损试验和验收试验 本文件适用于52kV及以上、用于架空线路的E2级SF，断路器 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 GB/T1984一2014高压交流断路器 GB/T2900.20-2016电工术语高压开关设备和控制设备 GB/T7674一2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备 GB/T11022一2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 术语和定义 GB/T1984一2014,GB/T2900.20一2016,GB/T11022一2011界定的以及下列术语和定义适用于 本文件 3.1 重击穿restrike 开关装置在开断操作过程中电弧狐熄灭后,在四分之一工频周期或更长时间内,触头间非剩余电流的 电流重现 注，运行中所有的断路器都有一定程度的重击穿概率 重击穿概率的水平还取决于运行条件(例如绝缘配合,每年 的操作次数,用户的维修方案等),因此,为了把断路器的重击穿性能分类,故而引人了两级断路器;C1级和 C2级 [来源:GB/T2900.20一2016,9.43,有修改 3.2 c1级断路器cireuit-breakerelassc1 种断路器,在规定的型式试验验证容性电流开断过程中具有低的重击穿概率 [来源:GB/T1984一2014,3.4.114打 3.3 c2级断路器cireuit-breakerelassc2 -种断路器,在规定的型式试验验证容性电流开断过程中具有非常低的重击穿概率 [来源:GB/T1984一2014,3.4.l15 3.4 E2级断路器cireuit-breakerelass2 -种断路器,在其预期的使用寿命期间,主回路中的开断用的零件不要求维护,其他零件只需很少 的维护(具有延长的电寿命的断路器
GB/T39891一202 注1:一般用于频繁开合故障电流场合 注2很少的维护是指润滑,如果适用,更换气体以及清洁外表面 [来源;GB/T1984一2014,3.4.113,有修改 3.5 ratedshort-eiruitbreakeurrent 额定短路开断电流 在规定的使用和性能条件以及规定的电压下,断路器端子处能够开断预期的最大短路电流有效值 3.6 燃弧时间areingtime 从第一极电弧起始时刻到所有极电弧熄灭时刻的时间间隔 来源:GB/T19842014,3.7.134 3.7 直接试验direettest 外施电压、电流以及瞬态和工频恢复电压均由一个单电源回路获得的试验,该电源可以是电力系统 或者是用在短路试验站的专用发电机、或者是两者的组合 [[来源;GB/T4473一2018,3.1] 3.8 合成试验symthetie test 全部电流或者大部分电流从一个电源(电流回路)获得,而外施电压和/或恢复电压(瞬态的和工频 的)全部或部分从另一个或多个独立的电源(电压回路)获得的试验 [来源GB/T44732018,3.21 3.9 电气耐久性eleetriealenduranee 断路器在寿命期内的正常工作条件下,能够正常运行并耐受开断电流引起的累积电磨损的极限值 注，通常也称为延长的电寿命 3.10 瞬态恢复电压transientrecoveryvotage;TRY 断路器在开断短路电流电弧熄灭时,在断口上出现的具有显著瞬变特性的恢复电压 注1:该电压取决于回路和开关装置的特性,它可以是振荡的或非振荡的或两者的组合 它包括多相回路的中性点 电压偏移 注2:三相回路中瞬态恢复电压是指首开相上的电压,因该电压比出现在另外两相上的要高 注3有关TRV的更详细内容见GB/T1984一2014的4.102及附录 F [来源:GB/T2900.20一2016,9.23,有修改] 3.11 工频恢复电压powerfrequeneyrecoveryvotage 断路器在开断短路电流电弧熄灭时,瞬态电压现象消失后,出现在开关断口间的恢复电压 [来源:GB/T2900.20一2016,9.24,有修改] 总则 4.1测试样品的免维护周期 测试样品免维护周期通常假设为25年 本文件给出的试验程序是基于25年寿命期内电流开断引起的累积电磨损,如果用户认为灭弧室的 电磨损部件的大修周期长于25年,则需要专门制定试验程序 注电磨损是断路器在开断电流过程中,触头间隙中会产生金属液态桥和电弧等,引起触头材料的金属转移,喷溅 和气化,从而导致触头材料损耗和触头表面变形的一种现象 灭弧室内的其他部分在电弧作用下也会产生电
GB/39891一2021 磨损,如SF，灭弧室的喷口 电磨损对断路器的开断性能、通流性能和绝缘性能产生不利影响 4.2确定电气耐久性试验程序时考虑的因素 确定电气耐久性试验程序时考虑的因素包括,但不限于 试验程序的可靠性; 试验程序的经济性; 试验程序的替代性,如使用修改的标准型式试验作为验收试验的试验程序 试验程序合并的可能性,如把标准型式试验和电气耐久性试验合并成一个试验程序 注1虽然这与实际的工况有差别,但这种方案能判断出产品在磨损条件下预期关合和开断的设计裕度 注2标准型式试验是指符合GB/T1984一2014中6.106一6.l111规定的关合和开断试验 注3;本文件应与GB/T1984一2014一起使用,包括试验参数的公差 4.3电气耐久性试验的组成 电气耐久性试验由磨损试验(见第9章)和随后的验收试验(见第10章)组成 44电气耐久性试验程序类别 本文件推荐两种电气耐久性试验程序,即 a)和标准型式试验分开的电气耐久性试验程序,见第6章 b) 和标准型式试验合并的电气耐久性试验程序,见第7章 4.5电气耐久性试验程序的基本原则 电气耐久性试验程序的基本原则包括,但不限于 -电气耐久性试验程序中的试验由磨损试验阶段和随后的验收试验阶段组成 在磨损试验阶段,断路器仅承受等效次数的累积开断操作,可不施加规定的瞬态恢复电压 TRV) 如果标准型式试验是电气耐久性试验与标准型式试验合并试验的一部分 GB/T1984一2014适用 有关标准型式试验中的关合和开断试验方式参见附录A -验收试验应在试验程序的磨损试验阶段后进行,断路器的磨损状态判定是按照断路器“接近免 维护寿命终了条件" ”时的正常运行能力进行,而不是通过按照GB/T19842014规定的全部 开断能力来进行 磨损试验和验收试验中的所有试验均可进行单相试验 如果与标准型式试验合并进行,也可 进行三相试验(见GB/T1984一2014的6.102.4). -磨损试验和验收试验应连续进行,不应中途间断,也不应进行任何形式的维护 但是,如果不 可行(如转移场地),并且地方安全法规要求降低压力后才能移动设备,只要保证至少95%的 气体被重新充人断路器再用,允许降低断路器的内部压力后进行移动 测试样品 5 5.1总则 电气耐久性试验程序中的所有试验应在同一台测试样品上进行 电气耐久性试验的试品应与标准型式试验的测试样品的机械特性一致 5.2测试样品参数及结构 本文件适用的测试样品参数及结构特性主要包括,但不限于 -额定电压52kV及以上;
GB/T39891一202 运行频率50Hz -设计安装在户内或户外 根据使用功能和结构形式,通常包含落地罐式、瓷柱式及气体绝缘金属封闭开关设备(G1s)中 的断路器等 5.3测试样品的信息 测试样品的信息包括,但不限于 图样和相关资料,包含型号,主要部件和零件信息; 所有零部件的详细设计记录 5.4测试样品图样和资料一致性确认 测试样品图样和资料一致性确认见GB/T11022一2011的附录A . 和标准型式试验分开的电气耐久性试验程序 6 6.1试验顺序和判据 和标准型式试验分开的电气耐久性试验顺序和判据见表1 磨损试验中的T60开断操作(60%额定短路开断电流)的开断次数见表2 表1和标准型式试验分开的电气耐久性试验顺序和判据 试验项目 试验参数和要求 验证试品一致性的空载操作试验按 8.3 空载操作 按8.4 T60开断操作" 见表2 单分操作次数 磨损试验" Tl0开断操作 单分操作次数》 空载操作 按8.4 T0 GB/T19842014 6.I06.进行仅进行单分操作 按G 按GB/T1984一2014的6.109,并作如下修改: 60%额定短路 仅进行单分操作; 开断电流的Ln -通过增加电源回路阻抗将试验电流降低到额定短路开断电流的60% 验收试验" -C1级断路器;24次0操作无重击穿或48次0操作一次重击穿; LC1" c2级断路器;48次o操作无重击穿或96次o操作一次重击穿 空载操作 按8.4 状态检查 按10.6 磨损试验中的T10和T0开断操作的次序可以改变;验收试验中的Tl0和60%额定短路开断电流的L开断 操作的次序可以改变 磨损试验阶段的T60的操作次数是基于假定在验收试验阶段进行了3次60%额定短路开断电流的L开断操 作 在验收试验阶段60%额定短路开断电流的L实际开断的次数多于3次时(例如进行合成试验时进行 4次开断),那么磨损试验阶段的试验次数应相应地减少 验收试验阶段进行的所有开断试验应施加TRV 验收试验中I.C1的试验次序在Tl0和60%额定短路开断电流的L之后进行
GB/T39891一2021 表260"%额定短路开断电流时的开断次数(M90 额定短路开断电流 T60开断操作次数(M90 kA 18 20 25 15 12 31.5 40 10 50 63 80 注1:M90是指电气耐久性试验的磨损试验中T60的开断次数,覆盖了25年寿命期内90%的累积电磨损 注2，此表中的开断次数是假设25年的免维护周期 对于其他免维护周期,磨损试验中T60和T10的开断次数 为表中给出的开断次数乘以免维护周期与假设25年周期的比值 附录B给出了和标准型式试验分开的电气耐久性试验示例 6.2和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件 和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件见表3. 表3和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件 绝缘和/ 操作 操作电压和 试验类型 试验电压和试验电流 或开断用 燃弧时间 顺序 操作用压力 压力 验证试品一致性的 按8.3 空载操作试验 空载操作按8.4 额定值 额定值 按T60标准型式试验 按GB/T1984一2014的6.106.3规 T6o 额定值 额定值 定的T60型式试验,不施加TRV 中的中燃弧时间 磨损试验 按GBT1984一2014的6.106.1规 按Tl0标准型式试验 额定值 T1o 额定值 定的Tl0型式试验,不施加TRV 中的中燃弧时间 空载操作按8.4 额定值 额定值 按GB/T1984一2014的6.106.1的 T10 额定值 额定值 T0型式试验 验收试验 0%额定 按GB/T19842014的6. 109.4 短路开断 通过提高电源回路阻抗将试验电 额定值 额定值 电流的L 流降到额定短路开断电流的60%"
GB/T39891一202 表3和标准型式试验分开的电气耐久性试验的试验条件(续) 绝缘和/ 操作 操作电压和 试验类型 试验电压和试验电流 或开断用 燃弧时间 顺序 操作用压力 压力 按(GB/T19842014的6.1l,试验 电压为型式试验规定的试验电压的 分闸脱扣脉冲依次提 lC1 额定值 额定值 80%和相应于电压系数为1.12的电 前15"(电度 验收试验 压值中的最大值(见表7) 空载操作按8.4 额定值 额定值 状态检查按10.6 额定值 注1，对于TI0和T60的磨损试验,如果中燃弧时间的试验是在50Hz下进行的,则50H下的试验涵盖了60H 的要求 对于Lc的验收试验,60H下的试验涵盖了50H的要求 注2:允许按照GB/T19842014的6.102.4,2进行单元试验 由于操作或开断用的压力不同以及断路器的电磨损,对于验收试验,T10和具有60%额定短路开断电流的L 的燃弧时间可能不同于标准型式试验的数值 但是,试验中应再现全部的燃弧窗口,包括验证最短燃弧时间 如果采用合成试验,设计L试验回路时,在合成回路的电流源回路中添加一个与人工线路电抗值相等的附加 电抗来满足回路要求 和标准型式试验合并的电气耐久性试验程序 7.1总则 如果电气耐久性试验与标准型式试验合并,规定过于严格的限制条件会降低这一合并的经济性 7.2开断操作的等效次数 为了在合并程序的磨损试验中获得最大的自由度,具有中燃弧时间的T60开断操作次数可以用其 他试验方式代替,表4和公式(1)给出了相关的试验方式在中燃弧时间下的开断操作和在中燃弧时间下 进行T60开断操作之间的等效关系 表4开断操作的等效次数 等效于60%额定短路开断电流(T60)开断操作的次数 在中燃弧时间和相应电流下的一次开断操作 Tl0(10%I 0.01 OP2(25%l.) 0.15 T30(30%1. 0.25 T60(60%I 1.00 0.01N0十0.15Nom十0.25N十N丽=M 式中 No -10%额定短路开断电流的开断操作次数;
GB/39891一2021 -试验方式OP2的开断操作次数; NoPm N -30%额定短路开断电流的开断操作次数 30 N -60%额定短路开断电流的开断操作次数; M0 -表2中所规定的次数(电气耐久性中磨损试验中T60的开断次数),覆盖了25年寿命期 内90%的累积电磨损 除了公式(1)中给出的等效判据外,还应满足下述要求 合并试验程序至少应包括3次60%电流的开断操作,即使在合并程序的型式试验部分已经获 得了充分的磨损; 合并试验程序至少应包括9次10%电流的开断操作,即使在合并程序的型式试验部分已经获 得了充分的磨损; -公式(I)中考虑的开断操作的最大电流值应为额定短路开断电流的60% 在型式试验期间,可能会出现一些额外的开断操作 在这种情况下,根据实际燃弧时间假设在同 -电流下,磨损与燃弧时间成正比),可考虑进行电磨损的等效计算 7.3合并试验程序 由于断路器额定短路开断电流不同,试验程序合并部分的试验方式的操作次数(见7.2)可能不同 经验证,50kA断路器的合并试验采用以下程序是适宜的 表5和表6给出了额定短路开断电流为50kA断路器的与标准型式试验合并的电气耐久性试验的 试验方式和试验次数 其中,表5中所列试验方式不计人本文件涵盖的电气耐久性试验的累计次数 本文件仅将表6中的试验方式列人总的电气耐久性试验次数中 对于表5中规定的试验方式,试验期间允许按照GB/T1984一2014的6.102.9.5进行维护、修整 合并试验程序中磨损试验的试验方式和要求见第9章,试验方式的顺序是任意的 合并试验程序中验收试验方式和要求见第10章 表5和表6中与型式试验相关的试验方式参见附录A,具体试验要求见GB/T1984一2014 表550kA断路器采用合成试验的电气耐久性试验与标准型式试验合并程序 不计入电寿命的型式试验方式 等效于T60下电磨损 试验方式 开断操作的预期次数 是否适用于磨损阶段是否适用于验收阶段 的次数 仅型式试验 Tl00s >60%不适用 否 >60%不适用 否 Tl00a L7 >60%不适用 L 不适用 >60%不适用 否 异相或单相接地故障 >60%不适用 否 1C1 取决于c1级.c2级 否 Lc2 取决于C1级,C2级 否 否
GB/T39891一2021 表650kA断路器采用合成试验的电气耐久性试验与标准型式试验合并程序 可计入电寿命的型式试验方式 等效于T60下电磨损 试验方式 开断操作的预期次数 是否适用于磨损阶段 是否适用于验收阶段 的次数 试验程序的合并部分(型式试验十用于2级验证的磨损试验》 OP2(型式试验 0.6o 否 否 T30(型式试验) 1.00 是 否 Tl0 0,05 0.04 是 否 Tl0(型式试验 T60(型式试验 4.00 否 T60 否 2.00 7.69 合并部分累计的等效开断次数 用于2级验证的验收试验 60%电流的L 1.00(见注1 是 试验计数记为1 T10 不适用 否 是 LC1 见表1 不适用 否 是 最终累计的等效开断次数 8,69 注1:本表中磨损试验累计的次数为7.69次,需要增加试验次数来满足表2中规定的8次要求 验收阶段的4次 0%电流的L试验采用合成试验,其中的1次可以累加到磨损阶段累计的开断次数巾,总计达到8.69次 注2:磨损试验中试验方式的次序是任意的 验收试验中LC试验在Tl0和60%电流的L试验之后进行 8 空载试验 8.1总则 进行电气耐久性试验前,应进行空载试验 试验包括验证试品一致性的空载操作试验,以及磨损试 验前、验收试验前后的空载操作试验 8.2额定操作顺序 断路器的机械特性与断路器的额定操作顺序有关 一般分为: O一 -C0t'CO a 除非另有规定,否则 =3min不用于快速自动重合闸的断路器 =0.3s用于快速自动重合闸的断路器; 1'=3min 注，取代'的其他值有'=15s和/'=1nin,也可用于快速自动重合闸的断路器 bCO CO; 其中:"=15s对不用于快速自动重合闸的断路器
GB/39891一2021 这里: O"表示一次分闸操作; 一次合闸操作后立即(即无任何故意的时延)进行分闸操作 “CO”表示一 8.3验证测试样品一致性的空载操作试验 在进行电气耐久性试验前,应在操动机构的额定电源电压、操作用的额定功能压力以及在开断用的 额定充人压力下按照单分(O)和单合(C)操作顺序进行空载操作试验,并记录试品的动作特性和行程 曲线 与制造厂提交的或进行标准型式试验时记录的空载试验(行程曲线和动作特性)进行比较,以保证 试品的一致性 机械特性的要求和解释见GB/T1984一2014的附录N 8.4电气耐久性试验前、后的空载操作试验 为了检查电气耐久性试验前后试品的机械特性以及作为磨损试验和验收试验时测量燃狐时间的基 准,应按额定操作顺序(O,CO,O0.3sCO)进行空载操作试验,记录试品的机械特性,例如合闸和分 闸特性以及合闸时间和分闸时间 开断用压力和/或操作用压力以及合分闸操作电源电压为额定值 磨损试验 g.1总则 具有电气耐久性的断路器不适用于电磨损超出基于本文件计算的电磨损90%的场合 对于要求 电磨损非常高的电网的情况,需要专门制定试验程序 本文件是基于25年寿命期内电流开断引起的累积的电磨损,选择25年作为免维护周期的代表性 数据 对于更长的免维护周期,磨损阶段的开断操作次数应为表2中的开断操作次数乘以新的免维护 周期与假定25年周期的比值 9.2试验步骤和要求 9.2.1通用要求 磨损试验由具有中燃弧时间(中燃弧时间根据标准型式试验期间获得的燃弧时间确定)且不施加 TRV的多次T10和T0开断操作组成 为了便于试验,可适当降低试脸回路的电源电压 对于与标 准型式试验合并的电气耐久性试验程序见第7章),如果标准型式试验是磨损试验的一部分 GB/T1984一2014适用 操作和开断用压力以及操动机构的操作电压应整定为额定值 如果标准型式试验是磨损试验的 部分,GB/T1984一2014的6.102.6适用 9.2.2空载操作试验 在进行T0和T60试验之前应进行空载操作试验 空载操作试验的试验条件和要求见8.4 9.2.3T10试验 系统中最有可能发生的是断路器在较低短路电流条件下的开断操作 应考虑在10%额定短路开 断电流下操作来模拟小电流时的电磨损情况 对于整个磨损试验,应在10%额定短路开断电流且不施
GB/T39891一202 加TRV的条件下进行9次开断操作 操作条件和燃弧时间的要求见9.2.1 9.2.4T60试验 开断电流是从负荷电流到大约60%额定短路开断电流,由于开断电流的分散性,60%额定短路开 断电流下的开断操作是对免维护期间预期磨损的简化 60%额定短路开断电流时的开断操作次数见表2 操作条件和燃弧时间的要求见9.2.1 10验收试验 10.1总则 验收试验包括 T10试验; -60%额定短路开断电流下的L,试验; 线路充电电流开合试验; 状态检查 验收试验允许在绝缘和/或开断用额定压力下进行 10.2空载操作试验 在验收试验前、后应进行空载操作试验 空载操作试验的试验条件和要求见8.4 10.3T10试验 除按下列要求外,应满足GB/T1984一2014的6,.106.1的规定 进行3次单分操作; 操作电压以及操作、绝缘和/或开断用压力应整定为额定值,以便在该试验方式期间断路器的 特性保持稳定 由于断路器的电磨损,断路器最短燃弧时间可能会改变 然而,试验应验证全部的燃弧窗口,包括 最短燃弧时间的验证 注1，根据触头分离时刻和电流值,断路器的燃弧狐时间会在最短燃弧时间和长燃弧时间之间变化 这个数值之差称 为燃弧窗口 在三极断路器的故障开断情况下,短燃弧时间是在试验方式的一次有效试验中的首开极上得到 的,且长燃弧时间是在另一次有效试验中的后开极上得到的(参见IEc/TR62271-306;2018的13.2及13.3) 注2:断路器在小电流下分闸是最常见的运行方式,Tl0试验正是基于这样的实际情况 因此,在经过磨损试验的 ,检查断路器能否在整个燃弧窗口 合理预期寿命后， 1成功开断该方式是非常重要的 0.460"%额定短路开断电流下的L试验 本试验由试验电流为60%额定短路开断电流的试验方式L组成,电源回路的TRV参数和近区故 障特性应分别满足GB/T19842014的4.102.1和4.105规定,同时还应满足以下要求: 在出线端短路情况下电源侧电流等于额定短路开断电流的75%增加的L线路侧回路阻抗 将导致电流降低至60%); -试验电压为额定相对地电压,TRV的线路侧时延为0.2!s或0.5!s; 进行3次单分操作; 10
GB/39891一2021 -操作电压以及操作、绝缘和/或开断用压力应整定为额定值 由于断路器的电磨损,断路器最短燃弧时间可能发生变化,然而,试验应验证全部的燃弧窗口,包括 最短燃弧时间的验证 注1:由于90%和75%额定短路开断电流的近区故障的概率非常低,因此采用该试验来代替标准的L和L试验， 注2:选择该试验方式的理由是验证实际工况下近区故障的开断能力,此时断路器出线端短路电流(75%)小于 100%额定短路开断电流 10.5线路充电电流开合试验 根据规定的断路器容性电流开合试验重击穿性能等级(C1级或C2级),按下述要求进行试验 -对于C1级,试验方式由24个“分”操作组成;对于C2级,试验方式由48个“分”操作组成 -容性电压系数为标准型式试验的容性电压系数(GB/T1984一2014的6.111.7中的k.)的 80%,规定了容性电压系数为1.2的断路器除外(降低到80%会导致试验电压低于额定相对地 电压) 表7给出了电气耐久性试验程序的容性电流开合试验用容性电压系数与标准型式试 验的容性电压系数的关系 -根据收集的数据,考虑到相对较短长度的架空线路,试验电流为试验方式LC1的电流(额定线 路充电电流的10%~40% -按15"电度)步长,依次提前分闸脱扣脉冲整定值,进行分闸操作 -对燃弧时间不作要求 -操作电压以及操作将绝缘和/或开断用压力应整定为额定值 表7用于验证电气耐久性的容性电流验收试验的容性电压系数 与用于标准容性电流型式试验的容性电压系数之间的关系 用于电气耐久性容性电流验收试验的容性电压系数人 用于标准容性电流型式试验的容性电压系数人 1.12 1.20 1.40 1.12 1.70 l.36 通过试验的判据应与GB/T1984一2014中的6.ll1.l1.lb)一致,对于C1级,在24个分闸操作过程 中无重击穿;或者在发生1次重击穿后,重复整个试验方式(24次)期间没有再发生重击穿 对于C2 级,在48个分闸操作过程中无重击穿;或者在发生1次重击穿后,重复整个试验方式(48次)期间没有 再发生重击穿 验收试验前和验收试验后应在额定条件(见表3)下进行空载试验 注1;一方面,进行容性电流开合操作是断路器最常见的操作方式,因此,需要考核断路器在接近预期免维护期终了 时开合容性电流的能力 另一方面,即使断路器在运行了一段时间并累积了一定数量的短路之后,用户需要 并且也要求能够提供在重击穿方面的性能 注2:验收试验中的容性电流开合试验,是用于验证断路器在接近基于短路磨损的免维护周期终了时仍能保持其合 理的重击穿性能 10.6状态检查 应在绝缘和/或开断用额定充人压力下进行状态检查,并作为最终的验收试验 试验联结图见图1 注1，此试验的目的是为了确认断路器在完成电气耐久性试验后触头间仍然具有足够的电压耐受能力,而不需要进 行人为检查 状态检查之后不要求进行外观检查 1
GB/T39891一202 777777777777 b 合闸 分闸 说明: A、B、C -开关三极的一端; 开关三极的另一端 a,b,e 底座 图1三极开关装置的联结图 对于电流路径不对称的断路器,连接线应倒换 应对每一种连接线布置进行一次完整的试验 试验应按下列条件 -额定电压低于或等于72.5kV的断路器;应进行1min工频电压试验，试验电压应为 GB/T110222011表1栏(2)中数值的80% 额定电压高于72.5kV但低于或等于252kV的断路器;应进行冲击电压试验 冲击电压峰值 应为GB/T11022一2011表1栏(4)中的最高相关值的60% 对于GIS用断路器,冲击电压 峰值应为GB/T7674一2008的表103中给出的额定操作冲击耐受电压的60% 试 -额定电压等于363kV的断路器;应进行冲击电压 验 冲击电压峰值应为GB/T11022 2011表2中给出的额定操作冲击耐受电压的 对于GIS用断路器,冲击电压峰值应为 80% GB/T7674一2008的表103中给出的额定操作冲击耐受电压的80% -额定电压等于或高于550kV但低于或等于 1100kV的断路器;应进行冲击电压试验 冲击 电压峰值应为GB/T11022一2011表2中给出的额定操作冲击耐受电压的90% 对于GIS 用断路器,冲击电压峰值应为G;B/T7674一2008的表103中给出的额定操作冲击耐受电压 的90% 进行冲击电压试验时,冲击电压的波形应为标准的操作冲击或者按照出线端故障试验方式Tl0规 定的TRV波形 每一极性应施加5次冲击 如果未出现破坏性放电,则认为断路器通过了试验 在 使用大容量试验室的合成试验设备的情况下,TRV波形的时间允许的偏差为-10%和+200% 注2:采用出线端故障T10规定的TRV的波形进行试验时,如果符合下述规则,则保证了与标准操作冲击的等 效性" TRV的阻尼应使得TRV振荡的第二个峰值不高于第一个峰值的80%; 峰值后大约2.5ms处,恢复电压的实际值应在峰值的50%以上 12
GB/39891一2021 附 录 A (资料性) 与电气耐久性试验相关联的断路器的关合和开断试验方式 A.1基本短路试验方式 A.1.1概述 断路器应能关合和开断直到并包括额定短路开断电流的所有对称和非对称短路电流,如果断路器 在额定电压和规定的TRV下能够关合和开断10%和100%额定短路开断电流之间所规定的所有三相 对称和非对称电流,则可以认为断路器的基本短路性能已被验证 断路器的基本短路试验由试验方式T10T30、T60、T100s和T100a组成 对于试验方式T10和T30,开断电流与规定值的偏差不应超出规定值的20%,对于试验方式T60 不应超出10% 在试验方式T100、和T00a的开断电流试验中,短路电流的峰值不应超出断路器额定短路关合电 流的110% 试验回路及试验的细节见GB/T19842014的6.102一6.106 A.1.2试验方式T10 试验方式T10由GB/T1984一2014的6.104.5.5和6.104.7规定的瞬态和工频恢复电压下的额定 操作顺序组成,开断电流为10%额定短路开断电流,且触头分离时刻的直流分量百分数不超过20% A.1.3试验方式T30 试验方式T30由GB/T1984一2014的6.104.5.4和6.104.7规定的瞬态和工频恢复电压下的额定 操作顺序组成,开断电流为30%额定短路开断电流,且触头分离时刻的直流分量百分数不超过20% A.1.4试验方式T60 试验方式T60由GB/T1984一2014的6.104.5.3和6.104.7规定的瞬态和工频恢复电压下的额定 操作顺序组成,开断电流为60%额定短路开断电流,且触头分离时刻的直流分量百分数不超过20% A.1.5试验方式T100s 试验方式T100s由GB/T19842014的6.104.5.2和6.104.7规定的瞬态和工频恢复电压下的额 定操作顺序组成,开断电流为100%额定短路开断电流，且触头分离时刻的直流分量百分数不超过 20%,还应在GB/T19842014的6.104.1规定的外施电压下满足6.104.2规定的100%额定短路关合 电流 A.1.6试验方式T100a 试验方式Tl00a由GB/T1984一2014的6.104.5.2和6.104.7规定的瞬态和工频恢复电压下的三 个分闸操作(o)组成,开断电流为100%额定短路开断电流,同时应满足GB/T1984一2014的6.106.6 给出的非对称判据 13
GB/T39891一202 A.2近区故障试验 A.2.1 概述 近区故障是指在架空线路上距离断路器端子不超过几千米处的短路故障 近区故障试验是对断路 器的基本短路试验方式的补充,其目的是验证断路器在近区故障条件下,瞬态恢复电压由电源侧和线路 侧组合时断路器开断短路电流的能力 近区故障特性见GB/T1984一2014的4.105 A.2.2试验电流 试验电流应考虑电源侧和线路侧的阻抗 电源侧的阻抗应近似等于额定电压U，的相对地值除以100%额定短路开断电流1.; 线路侧阻抗应为额定短路开断电流交流分量减少到90%(I)和75%(Ln)时对应的阻抗值 A.2.3试验方式(L9和Ls 近区故障试验应为单相试验，且试验回路由电源回路和线路回路组成 每一试验方式由额定操作顺序组成 为了便于试验,合闸操作可以是空载操作 对于这种试验方式,触头分离时刻的直流分量百分数应小于交流分量的20% 试验回路和试验细节见GB/T1984一2014的6.109 A.3失步关合和开断试验(oP1和oP2) 试验的目的是验证当断路器两端的系统处于失步条件下,断路器关合和开断失步故障的能力 试验通常在单相试验回路中进行 失步关合和开断电流为额定短路开断电流的25%,试验时触头分离时刻的直流分量百分数应小 于20% 试验要求和试验方式见GB/T19842014的6,110 注，所谓失步开断是指断路器在断开时,断口两端成为两个独立的系统,往往一端联接着一个小发电机或者小系 统,断开后两侧的相位自由漂移,断口间的恢复电压最大可能达到23倍 假如开关断开后极间的绝缘恢复 速度跟不上恢复电压的上升速度,断口间就可能造成重击穿,这对断路器来说可能是致命的 A.4线路充电电流开合试验 A.4.1概述 线路充电电流开合试验时允许出现复燃 根据断路器的重击穿性能可以将其分成两级， C1级;特定的型式试验验证的容性电流开合试验中具有低的重击穿概率 C2级;特定的型式试验验证的容性电流开合试验中具有非常低的重击穿概率 注重击穿或复燃后出现的现象不能代表运行条件,因为试验回路并不能完全再现运行工况的电压条件 A.4.2试验方式(Ic1、.Lc2 线路充电电流开合试验的试验方式包括 试验方式1(LCl);试验电流为额定线路充电电流的10%40% -试验方式2(IC2):试验电流为额定线路充电电流的100% 额定线路充电电流的优选值在GB/T1984一2014的表9中给出 具体的试验要求见GB/T1984一2014的6.1ll1 14
GB/39891一2021 附录 B 资料性) 与标准型式试验分开的断路器电气耐久性试验示例 B.1试验样品 试验采用安装在GIS中的一台SF，断路器,完整地安装在一个底架上,采用三极结构，,三极共用 台弹簧操动机构 进出线采用复合绝缘套管,仅对A极进行单相试验,试验样品示意图见图B.1 试验样品额定参数如下 额定电压 145kV; 额定电流 3150A: 额定频率 50Hz; 额定短时工频耐受电压(1min) 极间/对地/断口): 275kV/275kV/315kV; 额定雷电冲击耐受电压(峰值 极间/对地/断口): 650kV/650kV/750kV; 额定短路开断电流 kA 40 额定短时耐受电流和 额定峰值耐受电流: 40kA/100kA 额定短路持续时间 3s; 首开极系数 1.5 -额定操作顺序: -0.3sCO-180s-cO SF 气体额定充人压力 0.6MPa(20C时表压): SF 气体额定最低功能压力 0.5MPa(20时表压); DC110V -额定操作电源电压: 注:该产品已通过了相关的型式试验 15
GB/T39891一202 三 图B.1试验样品示意图 B.2试验流程 B.2.1验证试品一致性的空载操作试验 试品充人额定压力(0.6MPa)的sF气体 安装测量机械特性的位移传感器 在额定操作电源电压下按单分(O)和单合(C)进行空载操作 记录空载操作的机械特性和行程曲线 需要记录的数据的示例见表Bl,示波图见图B.2和图B.3 注表Bl仅是一个示例,试验室可以根据产品特性和需要增加适用的参数,如三相不同期、合弹跳时间,分闸反 弹幅值等 应保证试品与制造厂提交的或进行过标准型式试验试品的机械特性保持一致 16
GB/T39891一2021 CSa CSb CSe TR 说明: CSa,CSb,CSe a,b,c三相触头通断信号; TR 行程曲线 -分闸线圈电流 lee 图B.2单分空载特性曲线示波图 Csa CSb CSe TR 说明 a,b,c三相触头通断信号; CSa,CSb、CSe TR 行程曲线; 合闸线圈电流 图B.3单合空载特性曲线示波图 17
GB/T39891一202 表B.1空载特性试验参数记录表 测量值 操作顺序 操作电压 测量参量 技术要求 分闸时间 ms 分闸速度 m/s 合闸时间 ms 合闸速度 m/s B.2.2磨损试验 B.2.2.1空载操作 SF,气体的压力调整为额定充人压力(0.6MPa),在额定操作电压下按操作顺序(O,CO,O0.3、 CO)进行空载操作,并记录空载特性 B.2.2.2T10试验 试验方式T10采用单相直接试验 试验回路见图B,4,试验电压为11.5kV,不考虑TRV,开断电流为10%的额定短路开断电流4kA 士20%) sF，气体的压力为额定充人压力(0.6MPa) 分闸操作电压为100%额定操作电源电压 进行9次分闸操作,燃弧时间按型式试验T10的中燃弧时间进行调整 需要记录的参数示例见表B.2,示波图见图B.5 CB 说明: CB 短路发电机; 保护断路器" G R CB/CB 操作断路器; -可调节电阻; B 可调节电抗器 变压器; Ll/Lg R C 电阻; 电容 试品 图B.4T10(T60)磨损试验回路 18
GB/39891一2021 表B.2T10(T60)磨损试验参数记录表 试验序号 操作顺序 试验电压 kV 交流分量有效值 kA 开断电流 直流分量 6 燃弧时间 m1s 分闸时间 ms 行程 说明: 工频恢复电压 lw 流过试晶电流 i锁 图B.5r10磨损试验示波图 B.2.2.3160试验 试验方式T0采用单相直接试验 试验回路见图B4,试验电压为11.5kV,不考虑TRV,开断电流为60%的额定短路开断电流 24kA(士10% 19
GB/T39891一202 SF气体的压力为额定充人压力(0.6MPa). 分闸操作电压为100%额定操作电源电压 进行10次分闸操作,燃弧时间按型式试验T60的中燃弧时间进行调整 需要记录的参数示例见表B.2 B.2.3验收试验 B.2.3.1验收试验前的空载操作试验 SF，气体的压力为额定充人压力(0.6MPa),在额定操作电压下按操作顺序O,CO,O0.3s co)进行空载操作,并记录空载特性 B.2.3.2T10试验 试验方式T10采用单相合成试验 试验按照GB/T1984一2014的6.1o6.1和GB/T7674一2008的规定进行 试验回路见图B.6,工频恢复电压为126kV,开断电流为10%额定短路开断电流4kA(士20%) TRV按IEC62271-100;2008表27调整 sF，气体的压力为额定充人压力(0.6MPa) 分闸操作电压为100%额定操作电源电压 进行3次分闸操作,燃弧时间应按照GB/T1984一2014的6.102.10.2.1.1进行调整 注为了确定最短燃弧时间并获得全部的燃弧窗口,至少需要进行4次分闸操作 需要记录的参数示例见表B.3,示波图见图B,7 AP Cl一 说明 CB 冲击发电机 保护断路器; -操作断路器 可调节电抗器 CB 可调节电阻 B 变压器 s. AP 延弧回路装置; 辅助开关; S 试品; C 时延电容; Z 可调节电抗器， L TRV调节电路; G 火化间隙" 电压回路充电电容 图B,6r10验收试验回路 20
GB/39891一2021 HH 行程 说明 -电流回路电压; le 工频恢复电压; L 流过试品电流; i 电压回路电流 图B.7T10验收试验示波图 表B3T10验收试验参数记录表 操作顺序 电流源电压 kV 交流分量有效值 kA 开断电流 直流分量 熄弧半波电流幅值 kA 熄弧半波电流持续时间 S 引人电流幅值I kA 引人电流频率 Hz 电压回路单独作用时间 LS 21
GB/T39891一202 表B3T10验收试验参数记录表续 TRV峰值u kV 工频恢复电压 kV 0.1ls时工频恢复电压 kV 燃弧时间 分闸时间 B.2.3.360%额定短路开断电流的L试验 试验方式采用单相合成试验 试验按照GB/T1984一2014的6.109和GB/T7674一2008的规定进行 试验回路见图B.8,工频恢复电压为84kV,开断电流为60%额定短路开断电流24kA(士3%) 电源侧和线路侧的瞬态恢复电压按照IEC62271-100:2008的表27和表8进行调整 SF，气体的压力为额定充人压力(0.6MPa) 分闸操作电压为100%额定操作电源电压 进行3次分闸操作,燃弧时间应按照GB/T1984一2014的6.102.10.2.2.1进行调整 示波图见图B9 需要记录的参数示例见表B.4和表B5 注1:为了确定最短燃弧时间并获得全部的燃弧窗口,至少需要进行4次分闸操作 注2表B4中的符号见GB/T1984一2014附录K CB 叽[ 说明 冲击发电机; CB 保护断路器 CB -操作断路器 -可调节电抗器; R 可调节电阻 B 变压器 A 延弧回路装置; s -辅助开关; 试品; SLF -近区故障回路; S e 时延电容 Z -TRV调节电路 G 可调节电抗器; -火化间隙; L C 电压回路充电电容 图B.860%额定短路开断电流的L验收试验回路 22
GB/T39891一2021 表B.460"%额定短路开断电流的L验收试验的TRV参数记录表 电源回路预期TRV 人工线路预期TRV u./kv /小V ln u/kV l/4s t1/丛s t/s t2/4s u1/t/(kV/4s) 表B.560%额定开断电流的L验收试验参数记录表 操作顺序 电流源电压 kV 交流分量有效值 kA 开断电流 直流分量 % 想狐半波电流幅值 kA 想狐半波电流持续时间 m1s 引人电流幅值I9m kA 引人电流频率 Hz 电压回路单独作用时间s LS 断口TRV第一峰值u1 kV 断口TRV馆一峰值时间t TRV峰值 kV 工频恢复电压 kV 0.ls时工频恢复电压 lkV 燃弧时间 ms 分闸时间 ms 23
GB/T39891一202 M 行程 说明: 电流回路电压 lee 工频恢复电压; 流过试品电流 to 电压回路电流 图B.960%额定短路开断电流的L,验收试验示波图 B.2.3.4LC1试验 试验方式Ic1采用单相直接试验 试验回路应按照GB/T1984一2014的6.111的规定,试验回路如图B.10. 容性电压系数1.12,试验电压为94kV,试验电流为5A一20A 电源侧TRV按IEc62271-100;2008表27调整 sF，气体的压力为额定充人压力(0.6MPa) 分闸操作电压为100%额定操作电源电压 试验由48次单分(C2级)操作组成 按15?(电度)步长,依次提前分闸脱扣脉冲整定值,进行分闸 操作,对燃弧时间不作要求 通过试验的判据见10.5 需要记录的参数示例见表B.6,示波图见图B.11 24
GB/T39891一2021 CB CB CB 说明 冲击发电机; CB 保护断路器; CB 操作断路器; 可调节电抗器 R -可调节电阻 B 变压器; CB 操作断路器 试品 s C 负载电容; R 负载电阻; Z -TRV调节电路 图B.10LC1验收试验回路 AAAA 行程 A 说明 电源侧电压; 流过试品电流 IInm 负载侧电压; 断路器断口电压 ltn 图B.11LC1验收试验示波图 25