中压开关设备IEC标准型式试验(三)

摘要：按照IEC标准对开关设备进行型式试验是产品走出去，销售到世界各地的基础，IEC标准以及STL导则是试验的基础，要想顺利通过试验，需要理解这些标准和导则，深入了解试验的参数、过程，根据试验精心准备试验样机，保证一次通过试验。  

1.  前言  

随着国内电气成套设备制造能力提升，开关设备走出去的步伐加大，越来越多的企业选择走出去，而要想获得国外订单，IEC标准的型式试验是必不可少的，除了北美地区，世界绝大多数地区都接受IEC试验报告。需要了解国外客户应用场合的电压、频率、接地系统等，根据所需要的参数、合理的制定试验计划，选择试验站进行试验。

1. 强制性型式试验

a)  机械寿命测试  

断路器的机械寿命，在国外实验室按照IEC62271-100标准进行1万次（M2）机械寿命试验，第一台断路器样机进行到6527次，分闸弹簧断了，试验室接受了弹簧安装等原因造成的偶尔失效。于是对第二台进行试验，断路器还是在经历了6000多次分合闸循环后，分闸弹簧再次断了，于是试验站只肯出具2000次M1的机械寿命试验报告。后来原因分析，弹簧生产过程中折弯处机器敲击，造成薄弱环节，经过几千次操作后断裂。36kV断路器虽然只拿到2000次M1级的机械寿命试验报告，但由于基于KEMA的试验报告的权威性、高可信度，满足世界各地需求（50/60Hz，接地和非接地系统），产品可以成功销往拉美、欧洲、东南亚等世界各地，。

对于接地开关和抽出式断路器，机械耐久性试验区别见表2。

标准号	IEC62271-102			GB/T1985
等级	M0	M1	M2	M0	M1	M2
接地开关	1000	2000	-	1000	3000	10000
中置式断路器仅用于维护目的	25次插入、移开试验			25次插入、移开试验
中置式断路器需要更频繁地移除和更换，按照IEC 62271-102隔离开关标准试验	1000	2000	10000	1000	3000	10000

一般来说，IEC客户接受抽出式断路器手车仅用于维护的目的，因此仅需按照IEC62271-200标准6.102.1规定进行25次插入、移开试验就可以满足国外客户要求。

e) 验证开关装置开断和关合能力

断路器的开断、关合试验根据断路器应用有几种方式：不带外壳的自立式断路器、安装在试验设备的抽出式断路器、安装在开关柜的抽出式断路器。开关柜和断路器一起试验取证就比较好处理，开断关合试验在开关柜内试验。断路器单独型式试验则建议自备抽出式隔室试验。

断路器IEC开断试验定义了不同的试验序列，客户可以选择不同的序列进行试验，如序列1共274次开断，（T10、T30各130次，T60 8次、T100s 6次）试验，而为了保证经济性（试验站按照试验所需时间收费），时效性，客户可以选择序列3即总计72次（T10/T30 3次， T60 60次， T100s 6次）进行试验，虽然开断次数减少，但总能量有所增加，但相比于国内满容量50次还是小得多。表3示出了IEC62271-100标准定义的电寿命试验开断次数。

表3 E2级断路器电寿命试验的操作顺序

试验电流（额定短路开断电流的百分数）%	操作顺序	操作顺序的次数 （序列1）	操作顺序的次数 （序列2）	操作顺序的次数 （序列3）
10	O	84	12	-
	O-0.3s-CO	14	6	-
	O-0.3s-CO-t-CO	6	4	1
30	O	84	12	-
	O-0.3s-CO	14	6	-
	O-0.3s-CO-t-CO	6	4	1
60	O	2	8	15
	O-0.3s-CO-t-CO	2	8	15
100%（对称的）	O-0.3s-CO-t-CO	2	4	2
总开断次数		274	116	72

对于50/60Hz的断路器试验，STL导则有明确规定，需要按表4规定的频率进行试验，才可以证明断路器满足50/60Hz应用，出具型式试验报告。

表4 断路器满足50/60Hz应用的试验频率要求

基础开断T10，T30	50Hz或60Hz
基础开断T60,T100s/T100s(b)和T100a	50Hz和60Hz
T100s(a)	50Hz或60Hz ，峰值电流系数2.6
单相和异相接地故障	50Hz或60Hz
近区故障试验	50Hz和60Hz
失步关合和开断	50Hz或60Hz
E2级自动重合闸断路器电寿命试验	50Hz 或60Hz，T100s的峰值电流系数为2.6
容性电流	60Hz

IEC标准和GB/T1984标准中瞬态恢复电压TRV规定值有些不同，需要按照标准进行试验，有些电压等级IEC标准虽然比GB标准低，但TRV有可能高，如IEC62271-100 36kV T10的TRV 是75 kV，GB/T1984 40.5kV 的TRV是74.5kV， IEC 36kV T10的TRV比GB/T1984 40.5kV高出500V。

需要满足50和60Hz应用，从试验角度上说只需要进行50和60Hz的基础开断即E1级的试验，电寿命可以在50Hz或60Hz频率上进行；还有O-0.3S-CO-15S-CO的操作循环试验，也只需基础试验，中性点接地系统不同，试验也不相同，但不影响电寿命试验。

f)  内部电弧试验  

试验电压，按照IEC62271-200 AA.4.2标准规定，试验应在任何合适的电压下进行，电压不超过额定电压。如果选择低于额定电压的电压，需要满足a）计算的试验平均均方根电流值符合AA.4.3.1的电流要求；b）电弧不会在其启动的任何阶段过早熄灭。只要无电流间隔的累积持续时间不超过试验持续时间的2%，且单个事件持续时间不长于下一个预期电流零点，则允许临时单相熄灭，前提是电流交流分量的积分至少等于AA.4.3.1规定的值。

STL导则规定电源电路在三相试验和两相电弧起弧的情况下，这两相可由电压低于额定电压的电流源供电，而第三相可由额定电压Ur/√3.的单独电压源供电。在单相测试中，必须在中间相和接地之间启动电弧。该电路可由电压低于额定电压的电流源供电，电压源的短路功率应足够高，以清楚地检测到电压击穿，并将其与任何干扰区分开。额定电压17.5kV开关柜，内部电弧故障试验时试验电压7.1kV，并写入试验报告。

试验条件、设备布置，允许对一个单元的以前没有经过测试不同部分进行连续试验，实验室不负责提供或布置电缆管道，试验安排应在试验报告中详细说明。如果根据组件的设计，某一类型的功能单元不打算在使用条件下用作终端单元，则在测试时，应在组件中配置，尽可能靠近侧面，远离房间模拟墙，布置两个以上的功能单元。天花板距离试品高度至少200mm± 50mm，压力释放板打开过程不应撞击天花板，试验结果对于试品和天花板间所有距离大于试验情况的有效。试验样机需要按照实际工作状态下试验，如开关柜有通风孔翻板，则无需安装可拆卸操作手柄，但在内部电弧试验期间，手柄翻板应打开。

如图5所示17.5kV开关柜内部电弧试验布置，四台开关柜并柜，分别对最左边端柜三个高压隔室进行试验，柜顶与天花板600mm，顶部采用反射板避免电弧从天花板反射燃烧水平指示器，试验采用隔离手车替代断路器进行试验，下部通风孔门内侧防护板打开状态进行试验。

 

2. IEC试验的其它说明

IEC试验会根据试验内容，单独出具相应的型式试验证书，包括绝缘性能型式试验证书、短路关合和开断性能型式试验证书、内部电弧性能型式试验证书。

需要以下图纸以及制造商的说明用以证明试验用开关设备和控制设备与支持该类型的图纸之间是一致的。

试验站会对样品进行测量验证，核对图纸，母线规格、支撑间距等是否与所提供的图纸一致。对于更改都会记录在案。

a） 开关设备和控制设备的单线图，带有部件的类型名称。

b） 总布置图（装配图），包括：

外形尺寸；

母线系统尺寸；

支撑结构；

电气间隙；

主要部件的材料。

c） 相关STL指南中详细说明的开关设备识别图纸。

1. 3.        结语

很多国外客户要求开关柜、断路器必须具有IEC型式试验报告，越来越多的国内厂家也纷纷走出去到KEMA等试验室进行试验，经过努力取得试验报告。我们国家拥有世界上数一数二的试验室，西高院等试验站不论从硬件试验设施还是软件试验能力等都是非常强的，同样可以按照IEC标准进行试验。很多西高院认证的开关设备随着一带一路的应用走向世界，得到越来越多的国际客户认可，相信不久的将来，国内厂家无需出国就可以在国内试验，获得国外客户认可的IEC标准型式试验报告。

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