国家标准 GB/T20645一2021 代替GB/T20645一2006 特殊环境条件高原用低压电器技术要求 Speeificenvirommentaleondition一Iechniealrequirementsof ow-yoltageapparatusesforplateau 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/T20645一2021 目次前言引言范围规范性引用文件术语和定义分类产品的有关数据和资料正常的使用、安装和运输条件结构和性能要求 8 试验附录A(资料性附录》高原环境条件对低压电器的主要影响参考文献
GB/T20645一2021 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准代替GB/T20645一2006《特殊环境条件高原用低压电器技术要求》. 本标准与GB/T20645一2006相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下 -增加了“范围”中对交流额定电压1140V电器的相关说明(见第1章); 增加了“雷电、凝露与污秽”(见6.1.4); -将“运输和贮存条件”更改为“包装,运输和贮存”见6.2); -修改了“介电性能”中的工频耐受电压和冲击耐受电压的海拔修正系数Ka值及相关示例见 7.2.3和表2,2006年版的7.2.2和表2); 增加了“临界直流负载电流”，补充高海拔环境对直流电器临界负载电流的影响(见7.2.5); -增加了高海拔地区的低温环境对电器部件的影响见7.2.8); 试验要求Aa的相关内容(见2006年版的删除了“低温试验”中按照GB/T2423.1一2001 8.5.2); "临界直流负载电流试验"见8.6); 增加了“ 增加了高原环境条件对直流电器温升以及直流线圈温升的影响(见附录A.2); 一增加了商原环境条件对直流电器临界负载电流值的影响(见附录A3) 本标准由电器工业协会提出本标准由全国低压电器标准化技术委员会(sAc/Tc189)归口本标准起草单位;上海电器科学研究院、昆明电器科学研究所、施耐德电气()有限公司上海分公司、北京ABB低压电器有限公司、西门子()有限公司、上海电器股份有限公司人民电器厂,浙江天正电气股份有限公司、常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂),苏州西门子电器有限公司浙江正泰电器股份有限公司、江苏大全凯帆开关有限公司,浙江人民电器有限公司、杭州之江开关股份有限公司、上海电器设备检测所有限公司、上海诺雅克电气有限公司、常安集团有限公司本标准主要起草人:易颖、周琼芳,黄兢业、孙海涛、江伟、胡宏宇、范堪、葛世伟周建兴,朱林,郭德鑫、胡雪松、包志舟、戴水东、曾婧婧、廖传灿、王旭川本标准所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T206452006.
GB/T20645一2021 引言在高原环境下,空气压力和空气密度下降、空气温度降低、日温差大、空气绝对湿度相应减少等因素,均对低压电器的正常使用带来了影响，一般的低压电器产品并不能完全适应高海拔条件因此在特有的高原环境条件下,低压电器设备要满足其使用要求,提高低压电器设备的高原适应性和防护能力是十分必要和非常重要的本标准的制定，目的在于增强低压电器在高原环境条件下的适应性能,提高低压电器在高原特殊环境条件下的可靠性水平,规范生产和使用行为准则本标准是在现行低压电器标准基础上,考虑海拔2000m以上至5000m高原环境条件对低压电器的影响,提出低压电器产品的补充技术要求和试验方法
GB/T20645一2021 特殊环境条件高原用低压电器技术要求范围本标准规定了高原环境下低压电器共有的补充技术要求,包括定义,电器的有关资料、结构和性能要求、特性及试验方法本标准适用于安装在海拔2000m以上至5000m的低压电器,该电器用于连接额定电压交流不超过10oV或直流不超过so0v的电路本标准不适用GB/T7251所有部分)规定的低压成套开关设备和控制设备个注1;本标准所指的低压电器是GB 8(所有部分),GB/T13539(所有部分),GB/T10963(所有部分 14046 GB/T16916(所有部分)和GB/T16917(所有部分)等标准所覆盖的产品注2安装地点超过5000m的低压电器根据制造商和用户的协议进行设计或使用注3;交流额定电压1140V的电器可以参照本标准执行,有关电器的性能等要求由制造商和用户协商确定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 GB/T2423.1一2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温 GB/T2900.1电工术语基本术语 GB/T2900.18电工术语低压电器 GB/ /T 44048.1一2012低压开关设备和控制设备第1部分;总则低压开关设备和控制设备第2部分;断路器 GB/T14048.2一2020 GB/T14597 2010电工产品不同海拔的气候环境条件 GB/Tl6935.1一2008低压系统内设备的绝缘配合第1部分;原理、要求和试验 GB/Z16935.2一2013低压系统内设备的绝缘配合第2-1部分;应用指南 GB/T16935系列应用解释,定尺寸示例及介电试验 GB/T19607一2004特殊环境条件防护类型及代号 GB/T20625特殊环境条件术语 GB/T20626.1一2017特殊环境条件高原电工电子产品第1部分;通用技术要求 GB/T20626.3一2006特殊环境条件高原电工电子产品第3部分;雷电、污秽、凝露的防护要求 GB/T20644.1一2006特殊环境条件选用导则第1部分金属表面防护 GB/T20644.2一20o6特殊环境条件选用导则第2部分商分子材料术语和定义 GB/T2900.1、GB/T2900.18和GB/T20625界定的以及下列术语和定义适用于本文件
GB/T20645一2021 3.1 高原plateau 海拔2000m以上至5000m的地区 3.2 solarradiation 太阳辐射强度 intensity 单位面积上接收的太阳辐射功率注太阳辐射功率的单位为瓦每平方米(w/mi. 3.3 常规型产品nrmalprduct 以相关产品标准(规范)所规定的标准环境为依据而设计制造的产品 3.4 高原型产品plateaprduet 在常规型产品的基础上,针对设定高原环境条件、对原来的设计和配置进行调整使之达到高原产品标准规定的正常使用要求的产品 3.5 人工模拟环境条件manualsimwlatedenvirommentcondition" -定海拔高度环境条件特征而人工设定的环境条件为考核产品的环境适应性,根据分类本标准对低压电器产品不作具体分类,具体的低压电器产品分类按相应产品标准规定低压电器产品按海拔高度环境条件可分为常规型产品; a b)高原型产品户内高原型电器产品; 户外高原型电器产品产品的有关数据和资料 5 5.1资料的内容产品的有关技术文件除了应符合相应产品标准的规定外,还应补充高原环境下使用、维护注意事项等特殊信息内容,以便用户能在高原地区正确使用低压电器产品户外高原型电器产品应在产品资料中注明 5.2标志符合相应产品标准的规定,开发设计高原型产品需补充以下内容高原型产品的铭牌上或在产品的明显部位应有明显的适用海拔高度等级标志,符合GB/T19607- 2004的要求产品海拔分级的标识由两部分构成:G×或G×-× G表示产品海拔分级;×-用阿拉伯数字表示海拔高度等级示例:G5表示适用于海拔最高为5000m;G3-4表示可以适用于海拔3000m以上至海拔4000m
GB/T20645一2021 正常的使用、安装和运输条件 6.1正常使用条件 6.1.1海拔适用的安装海拔高度为2000m以上至5000m,并按每1000m划分一个等级 6.1.2周围空气压力,温度,湿度,太阳辐射强度根据海拔高度等级,周围空气压力、温度、湿度和太阳辐射强度应符合GB/T14597一2010的第4 章的相应规定如果产品使用的温度范围超出相应产品标准中正常使用条件规定的周围空气温度范围,应由制造商按GB/T145972010规定其允许使用的极限周围空气温度范围 6.1.3污染等级对于满足GB/T14048(所有部分)和除GB/T13539.3外的GB/T13539(所有部分)的产品,污染等级不小于GB/T14048.1一2012中6.1.3.2规定的污染等级3;对满足GB/T10963所有部分 GB/T13539.3、GB/T16916所有部分和GB/T16917所有部分)的产品,污染等级不小于 GB/T14048.1一2012中6.1.3.2规定的污染等级2. 6.1.4雷电、凝露与污秽 GB/T20626.32006中第6章(除了6.2.2.1,6.3.1.1,6.3.2中高压的部分)适用,并作如下修改根据GB/T19607一2004中我国的气候特点及使用场所,由制造商规定在以下地区使用的低压电器应满足的防护要求云贵高原的气候特点为湿热,凝露多,沙尘少青藏高原的气候特点为寒温,沙尘多,凝露少盐湖附近的气候环境中盐雾多 6.2包装,运输和贮存 6.2.1包装应符合相应产品标准的规定除按照一般电工电子产品的包装进行标志外,必要时应在包装的醒目位置说明运输及贮存的特殊要求 6.2.2运输运输过程中应固定牢靠,避免撞击和震动必要时应有防沙尘、雨雪侵人和防寒措施有运动部件的产品应固定并应防止沙尘进人充油、充气产品应处理好油压、气压及产品密封 6.2.3 贮存防止沙尘,雨雪侵人应有适宜的防寒措施要进行定期的巡视和检查
GB/T20645一202 6.3安装高原环境下的低压电器应按制造商的技术文件进行安装结构和性能要求 7.1结构要求 7.1.1电气间隙和爬电距离对于安装地点高于2000m的低压电器设备,电气间隙的确定应按GB/Tl4048.1一2012中表13 的规定值乘以相应海拔修正系数,修正系数可按GB/T16935.1一2008中表A.2的规定执行,参见表1 如电气间隙达不到要求,可用冲击耐受电压来验证表1海拔修正系数海拔H 正常气压电气间隙修正系数 kPa m H<2000 80.0 2000GB/T20645一2021 7.2.2温升 7.2.2.1户内高原型电器产品的温升低压电器产品温升随海拔的升高而递增,而环境温度随海拔的升高而降低,虽然对产品的温升递增有一定补偿作用,但高原地区户内环境的温度和某些局部特定环境温度随海拔的升高其变化程度不大补偿作用相对较弱因此,户内高原型电器产品的温升极限值仍按相关产品标准原来的规定 7.2.2.2户外高原型电器产品的温升低压电器产品温升随海拔的升高而递增,但户外平均环境温度随海拔的升高而递减(参见附录A 中表A.1),对产品的温升递增有明显的补偿作用,因此户外使用的以及无人值守场所使用的低压电器产品允许对温升极限值进行海拔修正各海拔高度处的产品温升极限值应按下式确定 =T0十Ar 式中相关产品标准中规定的温升极限值; to 温升极限值的海拔修正值,由表A.2查出 r 注:电阻器、变阻器等高发热电器除外,其海拔修正参见A.2或由产品标准和技术条件加以规定 7.2.3 介电性能由于海拔升高,产品绝缘表面及不同电位的带电间隙比较容易击穿,特别是对电气间隙和爬电距离的影响较大对于使用地点高于2000m的设备,工频耐受电压值和冲击耐受电压值应符合常规型相应产在产品使用地点海拔与试验地点海拔不同时,试验电压值应乘以修正系数修正品标准的要求系数可按GB/T20628.1-2017中5.5.1规定的修正系数,参见表2 关于固体绝缘材料的介电性能按 GB/T16935.1一2008和GB/Z16935.2一2013的要求,但试验电压不需随海拔升高而修正表2工频耐压和冲击耐压的海拔修正系数K 产品使用地点海拔 4000 2000 3000 5000 m 1.85 1.28 1.44 1.63 1000 1.13 1.28 1.44 1.63 2000 1.00 1.13 1.28 1.44 产品试验地点海拔 m 0.88 1.28 3000 l.00 1.13 4000 0.88 0.78 1.00 1.13 5000 0.69 0.78 0.88 1.00 注1对于工频耐压,产品试验地点在海拔2000m及以下时,修正系数Ka按试验地点海拔2000m计算注2:试验电压值为常规型产品标准规定值与海拔修正系数Ka的乘积示例1;当产品使用地点为海拔4000m时,试验地点为海拔2000m 在海拔2000m处常规型产品标准规定的冲击耐受试验电压为4kV额定冲击耐受电压为4kV时),则在海拔2000m处试验的冲击耐受电压试验值应为:4kV× 1.28=5.12kVv
GB/T20645一2021 示例2，当产品使用地点为海拔4000m时,试验地点为海拔1000m 在海拔2000m及以下时,常规型产品标准规定的冲击耐受试验电压为4kv额定冲击耐受电压为4kV时),则在海拔1000m处试验的冲击耐受电压试验值应为;4kV×1.44=5.76kV 7.2.4接通和分断正常负载的能力 7.2.4.1 操作性能在正常负载下,低压电器各类产品的接通和分断能力略有影响,具体的操作次数和接通分断次数由制造商在说明书中规定 7.2.4.2寿命在正常负载下,低压电器各类产品的机械寿命和电寿命略有影响,具体的操作次数和接通分断次数由制造商在说明书中规定 7.2.5临界直流负载电流在高原条件下,随着海拔高度的增加，以自由空气为灭狐介质的直流电器产品灭弧能力碱弱,从而造成产品的临界直流负载电流值减小,具体数值由制造商视产品的电气机械特性情况自定 7.2.6接通和分断短路电流能力在高原条件下，随着海拔高度的增加,以自由空气为灭弧介质的低压电器产品灭孤能力减弱,且从影响程度来看,直流产品要大于交流产品,从而造成产品接通和分断短路电流的能力下降下降的数值由制造商视产品的电气机械特性情况自定 7.2.7脱扣特性 7.2.7.1热脱扣元件的脱扣特性采用热脱扣元件作为脱扣部件的断路器、热继电器等产品,在高原条件的作用下,由于散热条件的变化,其脱扣特性会发生一定偏移但由于各个产品自身的电气机械特性不一,偏移程度有一定的分散性因此,具体产品的脱扣特性应在相应海拔高度或模拟环境或等效条件下进行调整和修正,以满足产品所使用海拔环境的脱扣特性要求 7.2.7.2电子部件的脱扣特性在高原环境下,采用电子脱扣器的低压电器产品的脱扣特性基本上不受高原条件的影响因此,常规型低压电器产品在高原环境条件下使用时其脱扣特性不需另外进行调整和修正,但应充分考虑电子功率元器件的散热问题 7.2.8耐低温性能高海拔地区的低温环境会对电器部件造成以下影响电子设备的绝缘材料硬化、脆化,受外界应力后容易损坏部件材料的韧度降低,脆性增加; 机构中部件与部件接触面的润滑油的润滑作用或流动性降低,使部件接触面摩擦系数增大,导致机构动作变慢,甚至拒动低压电器应具有耐受高海拔地区低温的能力不同海拔高度的最低温度值见表3 按8.7的要求进行试验
GB/T20645一2021 表3不同海拔高度的最低温度值海拔 2000 3000 4000 5000 m 最低温度/ 25 35 试验 8.1 -般规定高原型产品均应按相应产品标准及本标准新增的试验项目规定的要求进行试验,并应满足相应的要求当用户有要求时,需进行特殊试验对本标准规定的,受高原环境条件影响的试验项目可在下列三种试验条件下进行试验在相应海拔环境条件下进行; a b 在人工模拟环境条件(模拟试验室)下进行; 在低海拔(2000m以下)环境下,对有影响的试验项目采用修正系数的方法(见8.3)进行 8.2试验分类及项目高原型产品的试验按相应产品标准规定分为四类:型式试验、常规试验、抽样试验和特殊试验试验项目按相应产品标准规定的要求进行 8.3采用修正系数的方法高原环境对产品有影响的试验除采用在相应海拔点自然环境和人工模拟环境条件(模拟试验室)下进行外,还可采用修正系数的方法进行8.4和8.5试验 8.4温升试验按7.2.2.1的规定,户内高原型电器产品在高原地区使用时温升极限值不变,故当试验地点的海拔与使用地点的海拔不同时,试验要求的温升极限值应按两者的海拔差进行如下修正当试验地点的海拔低于使用地点时,试验要求的温升极限值为相应产品标准规定的温升极限值减去修正值,修正值参见表A.2; 当试验地点的海拔高于使用地点时.试验要求的温升极限值为相应产品标准规定的温升值加上修正值,修正值参见表A.2 海拔低于2000m的,不作修正按7.2.2.2的规定,户外高原型电器产品应同时考虑表A.1和表A.2的相互影响来进行温升试验试验要求的温升极限值不应超过规定的数值若环境温度下降值大于温升增加值,可不进行修正高发热电器(电阻器,变阻器类)的温升试验可按其产品标准和技术条件的规定进行 8.5介电性能试验在高原环境条件下,工频耐压和冲击耐压的试验应符合GB/T14048.1一2012中7.2.3及常规型产品相关标准的规定在不同海拔点进行试验时,可按表2规定的修正系数进行工频耐压和冲击耐压试验
GB/T20645一2021 8.6临界直流负载电流试验本试验项目为特殊试验项目满足GB/T14048.2一2020的产品,试验应按GB/T14048.2一2020中8.3.9的规定进行试验结果应符合GB/T14048.22020相应的要求注如试验条件受限制时,由用户与制造商协商解决 8.7短路接通和分断能力试验本试验项目为特殊试验项目短路接通和分断能力的试验方法按相关产品标准的规定,试验环境条件应符合8.1规定的条件试验结果应符合相关产品标准的要求注1，如试验条件受限制时,由用户与制造商协商解决注2;对于满足GB/T14048.3一2017附录D和GB/T14048.4一2020附录M的产品由用户与制造商协商解决 8.8脱扣特性试验对具有热脱扣功能的产品,脱扣特性的试验方法按相关产品标准的规定,试验环境条件按8.1规定的条件试验结果应符合相关产品标准的要求 8.9低温试验本试验项目为型式试验按GB/T2423.1一2008中试验Ab的要求进行试验,试验温度为相应海拔高度的最低温度(见表3)，持续时间16h 试验时,试品不接负载试验后,试品在标准大气条件下恢复后,检查试品外观,应没有影响其使用的损坏,并应能接通和分断额定电流
GB/T20645一2021 附录 A (资料性附录高原环境条件对低压电器的主要影响 A.1对绝缘介质强度的影响海拔升高,空气密度降低,造成绝缘强度降低一般海拔每升高100m,绝缘强度约降低1% A.2对温升的影响高原不同海拔高度处的平均环境温度值参见表A.1 表A.1不同海拔高度的平均环境温度值海拔 5000 1000 2000 3000 4000 m 平均温度 20 15 10 20 海拔升高,空气密度降低,使以空气介质为散热方式的产品散热困难一般,海拔每升高100m," 品温升增加约0.4K 对高发热电器(如电阻器等),海拔每升高100m,温升增加2K 海拔升高,环境温度降低在海拔1000m以上时，一般,海拔每升高100m,环境温度降低0.5C 在高海拔地区的户内及局部特定环境(如冶金、化工、钢铁、发电厂等房内),若环境温度的降低值不能补偿由于海拔升高而导致的温升增加值此时不允许对户内高原型电器产品的温升限值进行海拔修正在高海拔地区的户外使用及无人值守的小型配电站等场所,由于环境温度降低的补偿作用明显,允许对户外高原型电器产品的温升极限值进行海拔修正(参见表A.2) 表A.2温升极限值的海拔修正值使用或试验地点的海拔高度H A m H=2000 2000GB/T20645一202 对高发热电器(如电阻器等),温升极限值的海拔修正也按上述方法计算,但修正的数值改为海拔每升高100m,温升极限值按2K计算高原环境对直流电器温升的影响与交流电器基本相同,直流电器温升极限值的海拔修正参照交流电器的方法计算高原环境对交流线圈的温升和直流线圈的温升略有影响,由制造商规定其温升极限值的技术条件示例1:对某型号额定控制电路电源电压U,为交流220V的交流接触器线圈进行温升试验,其温升随海拔高度的增加而变化的趋势如图A.1， 64 63.4 .6 62 6l.4 60.6 60 58 56 56 54 52 1000 2000 300o 4000 5000 人工模拟海拔高度/m 图A.1交流接触器线圈温升示例2对某型号额定控制电路电源电压U,为直流12V的直流接触器线圈进行温升试验,其温升随海拔高度的增加而变化的趋势如图A.2 70.5 69.9 70 69.5 69 68.5 684 67.8 6.6 67.5 ." G7 66.5 66 1000 2000 3000 4000 5000 人工模拟海拔高度/m 图A.2直流接触器线圈温升 A.3对开关电器灭弧能力的影响海拔升高,空气密度降低,使以自由空气为灭弧介质的开关电器灭弧困难,通断能力下降和电寿命缩短,造成的影响主要体现为直流电弧燃弧时间随海拔升高即气压降低而延长; a 直流电弧和交流电弧的飞弧距离随海拔升高即气压降低而增加; b) c 直流电器临界负载电流值随海拔的升高即气压降低而减小 A.4对脱扣性能的影响具有热脱扣元件的低压电器产品,在高原环境条件下,其脱扣动作时间一般会缩短 10
GB/T20645一2021 参考文献 [1]GB/T7251(所有部分低压成套开关设备和控制设备 [2]GB/T10963(所有部分家用及类似场所用过电流保护断路器 [3]GB/T13539(所有部分低压熔断器 4]GB/T14048(所有部分低压开关设备和控制设备 [5]GB/T14048.3一2017低压开关设备和控制设备第3部分;开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 [[6]GB/T14048.4一2020低压开关设备和控制设备第4-1部分:接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器 [7]GB/T16916(所有部分)家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器 RCCB) [[8]GB/T16917(所有部分家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO

高原特殊环境下低压电器技术要求分析

一、高原特殊环境带来的挑战

高原地区的气压、氧气含量、温度等因素与平原区域有着明显的不同，在这种特殊的环境下使用电器设备就会面临各种挑战。

低气压环境会导致电器设备的散热受阻，加剧设备温度升高的问题。同时，氧气含量的下降也会影响电子元件的性能和寿命，进而影响整个电器设备的稳定性和可靠性。

此外，高原地区还经常出现雷电、强风、冰雹等恶劣天气，这些天气极易对电器设备造成损害。

二、低压电器技术对高原特殊环境的要求

针对高原特殊环境下低压电器技术的需求和要求，GB/T20645-2021标准提出以下要求：

电器设备应当具有良好的防护等级，能够有效地防止灰尘、水汽、雨水等外部因素的侵入。
电器设备的使用寿命应当符合设计要求，在高原特殊环境下也要保证正常运行。
电气接触件应当具有良好的耐腐蚀性能，以防止在高原环境下产生的腐蚀、氧化等现象影响设备性能。
电气元件及部件应当具有良好的耐温性能，以保证在高原较高的温度下正常工作。
电器设备应当具有超负荷保护、过流保护、短路保护等功能，以确保设备在高原环境中的安全运行。

三、低压电器技术的创新

为了满足对高原特殊环境下低压电器技术的要求，相关企业在研发和生产过程中进行了一系列创新。

例如，在电器设备的散热问题上，设计师们采用了更加先进的散热方式，如风冷、液冷等方式，以确保设备在高温环境下正常运行。

此外，一些企业还研发出了防腐蚀材料，应用于电气接触件和电气元件上，有效地提高了电器设备的抗腐蚀能力。

同时，一些企业还通过应用智能控制技术，实现了电器设备的自动化管理，极大地提高了设备的安全性和可靠性。