GB/T 38658—2020《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》国家标准解读

GB/T 38658—2020《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》国家标准解读

张子骁1

（1.西安高压电器研究院股份有限公司）

摘要：高压交流金属封闭开关设备和控制设备结构多样，如何在保证型式试验完备性的前提下减少重复试验一直是行业所共同关注的问题。本文阐述了《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的延伸导则》的编制原则和编制过程，解读该标准在使用时需注意的事项和一些技术要点，帮助使用者更好地理解标准的主要技术内容。

关键词：高压开关设备，型式试验，延伸

[分类号]TM506

0  引言

由于交流金属封闭开关设备和控制设备功能单元类型、额定值以及元件组合的多样性，对其所有可能的布置进行型式试验是不切实际的，为了能参考其它交流金属封闭开关设备和控制设备的型式试验报告，来评估特定成套的性能，特制订该标准。该标准可用于将具有确定的一组额定值在一个样品上进行的型式试验的有效性，延伸至同一族内具有不同额定值或不同布置的另一个成套开关设备；也提供针对型式试验最优化的、从一族功能单元组成的开关设备和控制设备中选择典型试品的方法，以便进行一致的合格评定。

1  编制原则

该标准由全国高压开关设备标准化技术委员会归口，标准的编制遵循了以下原则：

（1）增强标准的适用性：相对于所采标的IEC标准，该标准删除了我国目前不存在的固体绝缘封闭开关设备和控制设备的相关延伸内容，更适合国内开关行业使用。

（2）充分利用现有经验：1992年，全国高压开关设备标委会即组织制定了《关于简化高压开关设备型式试验项目的规定》。本次标准的起草工作，在充分翻译理解IEC TR 62217-307:2015《高压开关设备和控制设备 第307部分：额定电压1 kV以上52 kV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的延伸导则》[1]的基础上，全面综合了简化规定中的内容及工作组各专家多年的设计、制造、试验、运行的相关经验，进一步提高了标准的实用性。

2  主要内容解读

2.1  绝缘试验

下面给出了绝缘试验的部分延伸判据及相关解读：

——对爬电距离和绝缘材料的电气性能要求“≥”：温升试验也需重新进行；

——对带电部件的表面粗糙度要求“≤”：表面粗糙度降低，减少毛刺，局放降低，改善电场分布；

——对导电部件的半径要求“≥”：半径增大，电场强度降低，不容易在此处发生绝缘击穿，同时局放量也会降低；

——对绝缘用最低功能压力要求“≥”：绝缘流体最低功能压力增大，绝缘强度增加。需注意为相同的流体，对于不同流体的绝缘性能判定不在实验室的工作范围内。

2.2温升试验

下面给出了温升试验的部分延伸判据及相关解读：

——对相间中心距离要求“≥”：考虑集肤效应；

——对相对地距离要求“≥”：使用低碳钢等材料作为外壳；

——对外壳/隔室尺寸（L、H、W）和体积要求“≥”：开关设备隔室中气体的对流特性原则上受到隔室体积和表面积的影响。该效应难以评估且在有些情况下可能影响散热。GB/T 24276[2]给出了进一步的参考以得到外壳/隔室尺寸对温升影响的理解；

——对绝缘气体的最低功能压力要求“≥”：最低功能压力增大，气体分子密度增大，分子热运动后相互碰撞几率变大，热量传递速度加快；

——对导体的电流密度和导体单位长度的电阻要求“≤”：粗导线管以增大截面积减小电阻，但需同时考虑极间电气间隙和对地绝缘距离等因素；

——对连接/接头处接触材料的许可温度要求“≥”：只能从具有较低最大允许温度规定值的材料延伸到具有较高最大允许温度规定值的材料；

——对隔板和外壳的有效通风面积要求“≥”：注意IP代码增大，通风面积减小；

——对元件的功耗要求“≤”：主要发热元件的功耗降低，总温升下降；

——对绝缘挡板的面积要求“≤”：可能需要重新进行绝缘试验；

——对导体绝缘涂层的厚度要求“≤”：有利于散热；

——对与导体接触的绝缘材料的温度等级要求“≥”：绝缘材料的温度等级高，同温升条件下的绝缘劣化程度弱。

2.3机械试验

下面给出了机械性能的部分延伸判据及相关解读：

——对联锁的机械联动装置的强度，包括活门要求“≥”：设计的强度可以通过考虑使用的材料、部件的尺寸、连接轴的强度等来确定，例如机械联动装置中轴的长度和直径

——对可移开部件的触头要求“≤”：降低会导致操作力降低，同时减轻磨损

2.4短时和峰值耐受电流试验

下面给出了短时和峰值耐受电流试验的部分延伸判据及相关解读：

——对电流路径引起的电动力、导体绝缘支撑件的机械强度、无支撑导体的长度分别提出要求：导体稳定性更加良好；

——对导体的横截面要求“≥”：电流密度降低，导体间电动力降低；

——对与导体接触的绝缘材料的温度等级要求“≥”：绝缘材料的温度等级高，同温升条件下的绝缘劣化程度弱；

——对外壳/隔板/套管的机械强度要求“≥”：导体稳定性更加良好。

2.5关合和开断试验

下面给出了关合和开断试验的部分延伸判据及相关解读：

——对外壳/隔室容积要求“≥”：仅当容积中的流体（气体或液体）涉及到开断和关合过程时有效。如果是采用真空灭弧室，则此条不作为判据；

——对绝缘气体最低功能压力要求“≥”：气体影响波纹管，从而影响分合闸速度；

——对导体绝缘支撑件的机械强度、外壳/隔板/套管的机械强度及无支撑导体的长度分别提出要求：对于容性电流和其它负荷电流的开合，更多考量触头平整度、灭弧室安装状态及绝缘强度建立的速度等要素

2.6内部故障试验

1、有关设计的延伸判据

下面给出了内部故障试验有关设计的部分延伸判据及相关解读：

——对极间电气间隙要求“≤”：间隙减小，弧压降低，电弧能量减小；

——对于对地电气间隙要求“相同”：关注起弧部位；

——对隔室净容积要求“≥”：根据气体状态方程pV=nRT，其他条件不变的前提下，容积增大，则压力增下降；同理，额定压力下降，气体摩尔量下降，因电弧燃烧而温度升高时所导致的压力增下降；

——对泄压口面积要求“≥”：隔室中泄压口的位置和气体流过的路径相同。如果使用泄压通道，仅接受更大的横截面积。更大的有效泄压面积，更小打开力，同时注意泄压阀与天花板的距离；

——对打开释放装置（闸门）的元件的机械强度要求“≤”：对防爆膜需进行静态试验；

2、有关额定值和安装条件的延伸判据

下面给出了内部故障试验有关额定值和安装条件的部分延伸判据及相关解读：

——对额定电弧故障电流和额定电弧故障持续时间要求“≤”：理想状态下，电弧能量I2rt更低，从而能够延伸；

——对总装到天花板的距离要求“≥”：总装和天花板（等效与侧墙和后墙）的距离越大，天花板向指示器反射的热气体的温度和密度越低，点燃指示器的可能性就越低。泄压通道安装在总装开关设备的顶部，天花板高度不考虑。实验室在试验中需要保证到天花板最小100 mm的间距，以便证明泄压通道的永久形变。

3  结语

高压交流金属封闭开关设备和控制设备量大面广，且产品出口海外。该标准与GB/T 3906相配套，有利于交流金属封闭开关设备和控制设备的延伸创新和推广，同时也规范了不同规格功能单元型式试验的互认，为构建智能电网打下坚实基础，并且该标准可防止重复性试验，有利于节能减排，具有极大的社会和经济效益。

参考文献

[1]   IEC 62271-307-2015, 高压开关设备和控制设备.第307部分:额定电压1 kV以上52 kV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的延伸导则[S].

[2]   GB/T 24276-2017, 通过计算进行低压成套开关设备和控制设备温升验证的一种方法[S].

[3]   GB/T 3906-2020, 3.6 kV～40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S].

作者简介

张子骁,工程师,主要从事高压开关设备和高压熔断器领域标准化研究。