低壓成套開關設備和控制設備的電氣安全應用指南第1部分：成套開關設備（摘選）（三）

GB/T 24621.1-2009

2009-11-30發布 2010-04-01實施

6 成套設備的性能

6.1 溫升

成套設備的溫升是最能確定成套設備的可靠性和長期工作能力的驗證項目之一。因為過高的溫度會導致部件及絕緣的早期老化和最終故障。同時，接觸熱的蓋板或操作器件所帶來的安全問題也同樣很重要。

成套設備的設計應考慮影響成套設備滿足本部分中溫升極限的諸多因素，對于成套設備各個部件的限值見表1。

從表1可清楚地看出，溫升限值是為外部接口如電纜端子、蓋板和操作手柄而設定的。在操作手柄和蓋板中，由于所用材料的不同使其最終的效果有一定的差別。例如塑料蓋板的溫升限值是40K（加上日平均溫度35℃），則塑料蓋板的最高允許溫度為75℃。在此溫度以下的情況，被認為是可接受的。

對成套設備內的其他部件，在溫度限值內是不會產生有害的影響。這意味著如果不限制溫度，勢必會對成套設備的操作使用造成安全的隱患。制造商必須保證成套設備的溫度不超過部件、材料特別是絕緣材料的承受能力。

事實上，成套設備的電器部件在給定負載下的不同環境溫度中工作，每個部件在不同溫度下會有不同的容量。由于密集的接線，一個元件可能會把熱量傳到另一個元件上。同時，相鄰的電路也會產生一定的熱效應。為此，應采取合適的通風措施。

另外，由于殼體防護等級的提高，過熱的可能性也隨之增加，為了克服上述問題，部件可能需要降容。

如果需要確認性能，可以采用計算或試驗的方法來驗證成套設備在規定負載條件下的溫升。應按照GB/T 24276 2009或GB 7251.1 2005中8.2.1來驗證成套設備的溫升是不可避免的。

進行溫升試驗時，成套設備內的所有的電器元件應像正常工作那樣閉合，控制電路應施加額定電壓，試驗電流加在進線電路上，由出線電路分配電流。每個電路施加的負載電流等于其額定電流乘以實際的分散系數，如果沒有提供其他信息，可用GB 7251.1 2005中表1提供的額定分散系數。

溫升試驗是時間的積累，試驗持續的時間應足以使溫度上升到穩定為止（時間一般不超過8h）。通常采用熱電偶對溫升試驗的最后幾小時的溫度予以監視，溫度測量的部位是可接近的殼體和覆板、操作手柄、母線連接處、絕緣子、電纜端子、電器和/或內部空氣溫度等。

為了說明在成套設備內的潛在功耗，表5列出了一些有關功耗的典型試驗結果。

表5 典型的功率損耗

由表5可見，一個典型的抽出式電動機控制柜可以散發約400W的熱量，由于各種因素的影響，可能會超出以上數據。如果所裝的電路會產生大量的熱或由于較高的環境溫度造成柜架散熱能力減小，問題是相當嚴重的。所以，如果柜架單元的自然通風不充足，則應采取適當的措施，例如：強迫通風。

溫度會直接影響成套設備的使用壽命，較低的溫升是保證延長成套設備壽命和可靠性的關鍵。

6.2 短路保護與短路耐受強度

6.2.1 可免除短路耐受強度驗證的成套設備的電路

以下情況不要求進行短路耐受強度驗證：

a）額定短時耐受電流或額定限制短路電流不超過10kA的成套設備；

b）采用限流器件保護的成套設備，該器件在成套設備的進線電路端最大允許預期短路電流時的截斷電流不超過17kA；

c）與變壓器連接的成套設備中的輔助電路，該變壓器二次側額定電壓不小于110V時，其額定容量不超過10kV·A。或二次側額定電壓小于110V時，其額定容量不超過1.6kV·A，而且其短路阻抗不小于4%。

除上述情況（不包括保護電路）外，所有的其他電路都應通過短路耐受強度的驗證。

6.2.2 一般要求

成套設備應具有耐受不超過額定值的短路電流所產生的熱應力和電動應力。制造商給出的短路耐受強度除采用試驗驗證外，還可以通過設計規則、計算來驗證。

6.2.3 用設計規則進行驗證

用設計規則進行驗證是將需要驗證的成套設備的情況與一個已經通過驗證的成套設備作核查對比，其核查對比內容見表6。

如果確定的驗證與核查表的要求不一致，可使用6.2.4和6.2.5的方法之一進行驗證。

6.2.4 與基準設計進行比較的評估驗證

通過計算和應用設計規則，對成套設備及其電路的額定短路耐受電流進行評估時，應將此成套設備與已經經過驗證的成套設備或成套設備組件相比較。評估應依據GB/T 24277 2009。此外進行評估的成套設備的每一電路應滿足表6中序列號為6、8、9和10的要求。

記錄所使用的數據、曾經做過的計算和對比。

表6 用設計規則進行短路驗證的核查表

如果上列的任何一個或多個條款不滿足要求，則成套設備及其電路應依據6.2.5進行試驗驗證。

6.2.5 用試驗進行驗證

6.2.5.1 試驗要求

應按照GB 7251.1 2005中8.2.3的要求對成套設備進行試驗驗證，以考核成套設備耐受不超過額定值的短路電流所產生的熱應力和電動應力。試驗應在專門為此試驗提供的成套設備上進行，不必在所生產的每臺成套設備上重復進行。為了對成套設備進行完整的試驗，有必要對電路和母線系統的每種設計選擇一個類型進行試驗。

典型的試驗包括下述內容：

a）出線電路

每個基本類型的出線電路，它包含事先未做過試驗的部件（連接件可視為一種部件）應依次通以故障電流（短路耐受電流）。

用于試驗的電路應閉合，并且應在出線端子上進行短路連接。試驗電源應具有輸送規定的短路電流的能力，此電源加在成套設備的進線端上。試驗電壓應維持不應少于10個周波的時間，直至被短路保護器件（熔絲或斷路器）切斷以消除故障。

b）進線電路及主母線

通常進線電路和主母線（加上帶有母線的柜架單元）要一同試驗。試驗電源連接至進線端上，在所確定的母線系統的遠端進行短路連接。

如果進線電路包含有短路保護器件，如同上述出線電路那樣，故障電流（短路耐受電流）可以在一個較短的時間內被分斷。另外，對于大容量的成套設備，其故障電流應持續一個確定的時間。如果成套設備內包含有不同的母線設計（平行的和垂直的），應逐一進行試驗。

c）成套設備的主母線和出線功能單元電源側的連接導體帶有短路保護器件的，每種類型的電路都要進行附加的試驗。

將導體連接到單獨出線單元的母線上，用螺栓連接實現短路時，短路點應盡量靠近出線單元母線側的端子。短路電流值應與主母線相同。

d）如果電路中包含中性母線，要考慮在中性母線及最靠近中性母線的相線上進行一次試驗，其預期故障電流應是三相值的60%。

如果中性母線與相母線的形狀和截面積相同，而且：

中性母線與相母線的支撐方式相同，沿母線長度的支撐距離不大于相母線的支撐距離；

中性母線與最近的相母線的距離不小于相母線間的距離。

中性母線與接地母線的距離不小于與相母線的距離。則可不必對中性母線進行試驗。

e）對保護電路的短路試驗要求見本部分6.3.3的規定，6.2.1的規定對本條不適用。6.2.5.2 試驗結果

短路試驗后，只要電氣間隙和爬電距離仍符合5.3的規定，母線和導體的變形是允許的。如對電氣間隙和爬電距離有疑問，則應進行測量。

絕緣材料性能應能保證設備的機械和介電性能滿足相關規定的要求。母線絕緣件或支撐件或電纜固定件不應分為兩段或多段。此外，支撐件不應出現裂紋或破裂，包括表面的裂紋、支撐件的變形等。在對成套設備的絕緣性能有疑問的情況下，應依據GB 7251.1 2005的8.2.2以2倍Ui加最少1000V的電壓下進行附加的工頻試驗。導體的連接部件不應松動，而且，導線不應從端子上脫落。母線或成套設備結構的任何影響其正常使用的變形，可移式部件的插入或移動的任何變形，應視為故障。

由于短路引起的殼體或內部隔板、擋板和屏障的變形是允許的，只要其防護等級沒被破壞，電氣間隙和爬電距離值沒有減少到規定值以下。

另外，短路耐受強度試驗后，被試成套設備應能承受6.4的介電試驗。試驗電壓值見相關標準的規定。試驗部位如下：

a）在成套設備所有帶電部件和成套設備的裸露導電部件之間；

b）在每個極和為此試驗被連接到成套設備裸露導電部件的所有其他極之間。

如進行上述a）和b）項試驗，則應更換熔斷器并閉合開關器件。

應檢查成套設備的內裝元件是否符合有關的規定。檢測器件不應顯示出有故障電流。

6.3 保護電路的有效性

6.3.1 一般要求

成套設備內適宜的保護電路是必不可少的。其主要功能是當非載流部件一旦意外地變為帶電時，對人身進行保護。

一般情況，成套設備的金屬結構構成其基礎保護電路。對于多柜架單元，一般不要求必須具備金屬結構，可以配置一個貫穿成套設備整個長度的保護導體（接地排）。

6.3.2 成套設備的裸露導電部件與保護電路之間的有效連接由以下兩部分完成保護電路（接地排）的功能：

6.3.2.1 成套設備的結構是否能使保護電路的有效性得到滿足：

a）大于50mm×50mm可以被觸及的所有裸露導電部件應有效地連接到保護電路上；

b）操作手柄等被有效地連接到保護電路上或進行適宜的絕緣；

c）一個部件從成套設備上移出而不切斷其他部件的保護電路；

d）門和蓋板不應被密封墊完全絕緣；

e）保護電路的尺寸是按照標準確定的，而且能夠承受預期保護電流。

6.3.2.2 要求裸露導電部件和進線保護導體端子之間的電阻要足夠低，此值不應超過0.1Ω。如有疑問應進行測量驗證。

6.3.3 成套設備保護電路的短路強度

成套設備外殼及其保護電路（接地系統）應能夠耐受額定短路電流所造成的熱和電動應力。

確定成套設備保護系統的電器元件的額定值是很重要的。一般需要考慮以下因素：

接地母線的短路額定值；

出線保護導體端子和接地母線之間的連接。實際上，除對一相和保護接地電路之間的短路試驗外，成套設備保護電路的短路試驗還包括對中性保護電路短路試驗的重復進行。而且，如果沒有其他要求，用于預期短路電流值應是成套設備三相短路耐受試驗的預期短路電流值的60%。

6.4 介電性能

6.4.1 一般要求

成套設備的每個電路都應能承受：

暫時過電壓；瞬態過電壓。

成套設備用施加工頻耐受電壓的方法驗證成套設備的暫時過電壓的能力及固體絕緣的完整性；用施加沖擊耐受電壓的方法驗證成套設備絕緣配合所選取的電氣間隙能否承受規定的瞬態過電壓的能力。本部分給出了介電性能試驗的選擇。

6.4.2 沖擊耐受電壓

如果制造商已標明了成套設備的沖擊耐受能力，則要進行沖擊耐受電壓試驗。GB 7251.1 2005附錄G中的表G.1給出了系統中規定電壓和部位的適當值。

采用加強絕緣的成套設備應比對應于基本絕緣確定的額定沖擊耐受電壓高一級的值來確定，如果基本絕緣要求的沖擊耐受電壓不是優選值，則加強絕緣應按能承受基本絕緣要求的沖擊耐受電壓的160%來確定。

對具有雙重絕緣的成套設備，在基本絕緣和附加絕緣不能分開進行試驗時，則該絕緣系統可考慮如同加強絕緣。

6.4.3 工頻耐受電壓

對成套設備實施工頻介電試驗，即通常的“工頻耐壓試驗”，它包括在所有的帶電部件之間和帶電部件與成套設備的裸露導電部件之間施加規定的試驗電壓。

GB 7251.1 2005的8.2.2.4.1和 8.2.2.4.2中給出了規定的試驗電壓值。例如，對于主電路，當成套設備的額定絕緣電壓在300～690V時，介電試驗電壓應為交流2500V。輔助電路施加的試驗電壓最小為1500V。要求試驗電壓具有正弦波形，且頻率在45Hz和62Hz之間。

施加試驗電壓時，開始施加時的試驗電壓不應超過上面給出值的50%。然后在幾秒鐘之內將試驗電壓平穩地增加至上述規定值并維持5s，出廠試驗的試驗電壓持續時間是1s。應該注意，不管出現任何漏電流，交流電源都應保證能夠維持試驗電壓。

6.4.4 試驗結果

如果沒出現擊穿或閃絡現象，則認為通過了試驗。

（待續）

W 11.12-45