孫鳴 史豐碩 李阿獅 張帥

摘 要：本文主要對GB/T 1984—2014與IEC 62271-100：2021的差異進行分析，主要針對文本差異和基本技術參量差異兩個方面，其中文本差異主要分析了適用范圍和規范性引用文件、使用條件以及術語和定義；基本技術參量差異主要分析了額定絕緣水平、溫升限值、TRV參數以及試驗參量的容差。通過以上幾個方面的分析，加深對標準理解和規范檢測認證。

關鍵詞：高壓交流斷路器，適用范圍，規范性引用文件，術語和定義，額定絕緣水平，溫升限值，TRV參數，試驗參量的容差

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.09.026

0 引 言

近年來，隨著我國經濟發展水平穩中向好的趨勢，對電力系統裝機容量和電能質量也逐漸提出了全新要求。針對裝機容量和電能質量提出了柔性輸電網絡、小微電網、1100 kV特高壓輸電等新的研究領域。高壓斷路器等高壓開關設備是輸配電網絡中的重要組成部分，可快速隔離電網故障部分、投切電網，對電網的安全、可靠、穩定運行有著重要意義[1]。標準的更新對于規范高壓開關設備行業，推進國際高壓開關設備認證，以及提高產品質量具有重要意義。隨著對繼電保護、觸頭材料、絕緣材質等領域的深入研究，為適應新的技術創新和產品發展趨勢，確保高壓交流斷路器安全可靠的運行，從而保障電能質量和電網安全，高壓交流斷路器的產品檢測標準也在逐步完善[2]。

目前我國現行國家標準GB/T 1984—2014《高壓交流斷路器》為IEC 62271-100：2008修改采用版本，于2014年6月24日發布，2015年1月22日實施，而IEC（International Electrotechnical Commission）發布的標準IEC 62271-100：2021于2021年7月發布，與現行國家標準差異較大。為更好地適應標準變化，實施檢驗檢測認證工作，本文將主要差異分為標準文本差異和標準基本技術參數差異兩個方面進行差異化分析。

1 標準文本差異

由于地區化差異以及GB/T 1984—2014和IEC62271-10 0：2021兩標準頒布時間相隔較長，同時GB/T 1984—2014為IEC標準的修改采用版本，因此在兩項標準文本上存在部分差異，主要體現在適用范圍和規范性引用文件、正常和特殊使用條件、術語和定義以及型式試驗中的文本差異。

1.1 適用范圍和規范性引用文件

由于國家現行標準為修改采用，GB/T 1984—2014針對我國國情對IEC標準進行了適當修改，主要體現在GB/T 1984—2014適用的頻率為50 Hz，電壓3000 V以上系統中的交流斷路器，而IEC 62271-100：2021則適用于頻率為50 Hz和/或60 Hz，電壓1000 V以上系統中的交流斷路器[3-4]。另外，國家標準和IEC標準在引用文件上也存在差異，這是由于國家標準和IEC標準的術語和定義和額定值存在一定的差異，因此兩項標準在引用文件上也有所不同。規范性引用文件差異見表1。

1.2 正常和特殊使用條件

世界各地地形和氣候條件復雜多樣，對各種標準的制定和實施帶來了挑戰。為了應對這些挑戰，新舊標準的頒布時間跨度長，以便充分研究和考慮不同地區的實際情況和需求。就我國而言，東西方向地形高度坡差較大，從平原到平均海拔3000 m的高原地帶，南北方向維度覆蓋范圍廣，從熱帶氣候到寒帶氣候。并且隨著經濟不斷發展，對裝機量的需求日益提高，輸配電網絡不斷向著人煙稀少的西部和海上孤立的島嶼覆蓋。因而，為了應對更加極端的環境條件，亟需對高壓交流斷路器的使用條件提出新的要求。

對于正常使用條件而言，IEC 62271-100：2021中引用的標準IEC 62271-1：2017將最低空氣溫度的優選值改為了戶內使用條件最低空氣溫度不低于-5℃、戶外使用條件最低空氣溫度不低于-25℃。對于特殊使用條件而言，引用標準中將溫度和濕度中優選最低和最高溫度范圍的規定進行了細化，來應對不同炎熱或寒冷的使用條件。更加細化的使用條件可以讓生產企業針對不同用戶提出的使用條件生產特殊產品，以滿足特殊用戶的使用需求。

1.3 術語和定義

由于規范性引用文件有差異，且標準實施年代久遠，可能有些產品類型不再適用，或由于國家差異和我國電網實際情況有所不同，術語和定義主要區別在通用術語、開關裝置、斷路器部件三個方面，其他術語和定義同樣存在少量差異。

其中通用術語中，IEC 62271-100：2021中添加了例如有效性接地系統、非有效性接地系統、帶電絕緣電纜、分相屏蔽電纜以及徑向電場電纜等定義。開關裝置中，國標針對不同型式試驗項目，例如，對電壽命試驗、機械操作試驗和容性開合試驗不同實驗級別的高壓交流斷路器進行分類，同時也針對電纜和線路不同的使用場景進行了分類。斷路器部件中，國標與IEC標準差異較大，IEC標準中新增部分輔助和控制回路中的零部件，例如脫扣器、防跳裝置、連鎖裝置和電阻器開關等。

1.4 型式試驗

GB 1984—2014和IEC 62271-100：2021型式試驗部分差異相對較小，在強制的型式試驗項目區別不大，其中絕緣試驗、連續電流試驗（溫升試驗）以及端子故障試驗（短路關合和開斷試驗）存在前文所述的額定絕緣水平、溫升限值以及TRV參數等方面的差異，在試驗方法和具體條款內容上區別不大。

在IEC 62271-100：2021型式試驗中，對適用的型式試驗進行了部分調整，增加了真空斷路器真空滅弧室的X射線試驗，刪除了在戶外斷路器的端子靜負載試驗。并對部分試驗條款增補了一些新條款，或是對原有條款進行了調整。例如，在7.101.3高低溫試驗中增加了戶外落地罐式斷路器的附加要求，該條款目的是在低溫試驗過程中，通過給戶外罐式落地斷路器的邊極縱軸方向垂直施加一個風速為10 km/h（±20%）的模擬風，來驗證為防止低溫環境中絕緣氣體發生液化而裝設的殼體加熱裝置的合理性。

2 標準基本技術參量差異

根據前文所述，GB/T 1984—2014和IEC 62271-100：2021中同樣存在試驗參量上的差異，主要體現在額定值與附錄B中規定的試驗中參量的容差。由于電壓等級和頻率適用范圍的區別，因此額定絕緣水平、溫升限值以及額定短路開斷電流相關的瞬態恢復電壓參量（Transient Recovery Voltage，TRV）有所區別。本文主要以輸配電網絡常用的12 kV和24kV等級電壓為例，簡要分析GB/T 1984—2014和IEC62271-100：2021中的基本參量差異。

2.1 額定值

由于國標和IEC標準中電壓等級和頻率的適用范圍存在差異，因此兩項標準中部分額定值存在差異，主要差異額定值為額定絕緣水平、溫升限值以及與額定短路開斷電流相關的TRV不同，其中額定絕緣水平和TRV參量與額定電壓等級相關，本文中以輸配電網絡常用的12 kV和24 kV為例，分析國標與IEC標準差異。

2.2 額定絕緣水平

GB/T 1984—2014與IEC 62271-100：2021額定值分別引用標準GB/T 11022—22011與IEC 62271-1：2017，GB/T 11022—22011同樣為修改采用版本[5-6]。額定絕緣水平主要包括雷電沖擊電壓（Up）、工頻電壓（Ud）以及操作沖擊電壓（U s），其中操作沖擊電壓僅適用于252 kV（IEC：245kV）以上高壓開關裝置產品，Ud與Up在隔離斷口和相間、相對的不同作用位置時額定值有所區別，12 kV和24 kV額定絕緣水平見表2。

由表2可見，在輸配電常用電壓等級12 kV以及24 kV高壓開關裝置中，IEC標準額定工頻耐受電壓通常低于國標要求，12 kV開關裝置中IEC標準額定雷電沖擊耐受電壓低于國標要求，24 kV額定雷電沖擊耐受電壓國標與IEC標準電壓等級相同。

2.3 額定連續電流和溫升限值

額定電流和溫升同樣分別引用GB/T 11022—2011和IEC 62271-1：2017，其中IEC 62271-1：2017將溫升限值部分編制在型式試驗7.5條款中，在這里放在一起進行差異化分析。由于近年來包括我國在內，世界各國提高了對環境保護和溫室氣體的關注，隨著越來越多環保氣體以及固體絕緣介質的出現，正逐步替代SF6氣體絕緣介質，同時研究學者也在尋找物理特性和SF6相進的絕緣介質。所以在IEC62271-1：2017中，將絕緣介質修改為氧化性氣體和非氧化性氣體。絕緣介質的改變同樣引起了部分部件、材料的溫度和溫升最大值的改變。同時IEC62271-1：2017中對可觸及表面也針對人員使用情況進行了細化，具體差異見表3。其中溫升值為周圍空氣溫度不超過40℃時的最大溫升，其他僅為絕緣介質區別的類別在此不做贅述。

2.4 額定瞬態恢復電壓參量

本文以12 kV和24 kV電壓等級電纜系統中的斷路器的關合和開斷試驗為例，對GB/T 1984—2014和IEC 62271-100：2021中TRV參數中存在差異進行簡要分析。

通常在126 kV以下（IEC 62271-100：2021中為10 0 kV）電纜系統中斷路器采取兩參數參考線法（見圖1），首開極系數kpp通常取kpp =1.5，振幅系數kaf 對于試驗方式T100取1.4，試驗方式T60取1. 5，試驗方式T30取1.5（IEC62271：2021取1.6），試驗方式T10取1.5（IEC 62271：2021取1.7）。代入式（1）可得TRV峰值uc。

試驗方式T 1 0 0 時間t 3取自表4 ，試驗方式T60、T30和T10分別為0.44t 3、0.22t 3和0.22t 3，時延td =1.5t 3，電壓u?=uc / 3，時間t?=td +t 3/ 3。由次可見影響TRV參數的主要影響因素分別為首開極系數kpp，振幅系數k af，額定電壓Ur 以及時間t 3。詳細參數差異見表4。

2.5 附錄

附錄部分主要是對標準正文內容的補充或解釋說明，分為規范性附錄和資料性附錄。I E C62271-100：2021中附錄部分修改內容較多，本文主要針對重要修改內容加以解釋說明。

附錄B型式試驗中試驗參量的容差，在I E C62271-100：2021中對試驗參量的容差提出了新的要求，并且根據型式試驗中新增的內容相應增加了高低溫試驗中垂直風速和燃弧時間說明參量的容差。具體差異見表5。

3 結 語

通過本文上述差異分析，可得出以下結論：

（1）通過標準文本差異分析，適用范圍主要體現在我國電壓等級規定不同和電網頻率不同；規范性引用文件主要差異為IEC 62271-100：2021中引用文件為新版IEC標準，而GB/T 1984—2014中引用文件則為IEC舊版標準的修改采用版本；使用條件中IEC 62271-100：2021也有了新的要求；術語和定義中提出了新的結構和組成部件的術語；型式試驗中提出了新的罐式斷路器試驗方法，并對型式試驗項目有所改動。

（2）通過標準基本參數差異分析，在額定絕緣水平中，GB/T 1984—2014，提出了更高的要求；溫升限值中，由于對絕緣介質和滅弧介質有了環保方面的需求，IEC 62271-100：2021提出了新的要求；TRC參數作為電力系統暫態分析中重要的一環，IEC62271-100：2021修訂了TRV參量，在試驗過程中結合斷路器實際運行工況，提出對開斷瞬間電壓波形曲線的擬合更加準確的需求；附錄B中型式試驗中試驗參量容差主要差異體現在短路試驗中的試驗參量容差。

綜上所述，IEC 62271-100：2021在斷路器結構和部分試驗參量以及容差提出了新的要求，對生產企業提高產品質量，提高可靠性和安全性，加深檢驗檢測行業相關技術人員理解國際標準，規范檢驗檢測認證活動有著重要意義。

參考文獻

[1]Mirsad Kapetanovic.High Voltage Circuit Breakers[M].Bei Jing： Machinery Industry Press，2015.

[2]楊大錕，張姝，田曉越.高壓開關設備標準解讀[M].北京：中國電力出版社，2016.

[3]全國高壓開關設備標準化技術委員會.高壓交流斷路器：GB/T 1984—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.

[4]International Electrotechnical Commission. High-voltage switchgear and controlgear–Part 10 0： Alternatingcurrent circuit-breakers： IEC 62271-100：2021[S].Geneva，Switzerland，2021.

[5]全國高壓開關設備標準化技術委員會.高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求：GB/T 11022—2011[S].北京：中國標準出版社，2012.

[6]International Electrotechnical Commission. High-voltage switchgear and controlgear-Part 1： Common specifications：IEC 62271-1：2007[S].Geneva， Switzerland，2007.

作者簡介

孫鳴，碩士，研究方向為先進控制技術與系統。

（責任編輯：袁文靜）