GB 763-90 交流高压电器在长期工作时的发热

交流高压电器在长期工作时的发热 GB 763 90 代替 GB 763 74 1 主内容和适用范围 本规定了在规定环境条件下 高压电器长期工作时发热试验的技术要求 试验方法 本标准适用于额定电压 3kV及以上 交流频率为 50Hz的长期工作制电器 包括断路器 隔离开关 组合电器 封闭式组合电器 金属封闭开关设备 负荷开关 高压接触器等 注 上述电器的特殊要求和附件(如断路器和隔离开关的操动机构 接触器 控制开关 辅助开关等)的发热 应符合相应标准的规定 下列电器不受本标准的限制 a.避雷器 熔断器 附加电阻 电力电容器 电流及电压互感器 b.特殊用途的电器 2 引用标准 GB 11021 电气绝缘耐热性评定和分级 3 技术要求 3.1 电器设备的正常使用环境条件规定为 周围空气温度不高于+40 海拔不超过 1000m 当电器设备使用在周围空气温度高于+40 (但不高于+60 )时 在符合本标准第 3.2条 表 2规定的最高允许温度下 允许降低负荷长期工作 推荐周围空气温度每增高 1K 减少 额定电流负荷的 1.8% 当电器设备使用环境条件为风速小于 0.5m/s 日照强度大于 0.1W/cm2 周围空气温度 +40 时 其长期工作电流负荷应降低到额定负荷的 80% 当电器设备使用在周围空气温度低于+40 时 在符合本标准第 3.2 条表 2 规定的最高 允许温度下 允许过负荷长期工作 推荐周围空气温度每降低 1K 增加额定电流负荷的 0.5% 但其最大过负荷不得超过额定电流负荷的 20% 当电器设备使用在海拔超过 1000m(但不超过 4000m)且最高周围空气温度为+40 时 制造厂应按本标准第 3.2 条表 2 规定的允许温升每超过 100m(以海拔 1000m 为起点)降低 0.3% 当电器设备使用地点的海拔和最高周围空气温度符合表 1的条件时 由于周围空气温度 降低值足够补偿海拔对温升的影响 其额定电流值可以保持不变 表 1 海 拔 m 1000 2000 3000 4000 最高周围空气温度 40 35 30 25 3.2 电器中各零件 材料及介质的最高允许温度及温升不应超过表 2中所规定的数值 注 空气和 SF6用作高压电器产品的介质时 其长期工作时的最高允许温度和温升不需 限制 表 2 最高允许温度 周围空气温度为+40 时的允许温升 K 序号 电器零件 材料及介质的类别 1) 2) 3) 4) 空气中 SF6中 油 中 空气中 SF6中 油 中 1 触头 5) 6) 裸铜或裸铜合金 75 90 80 35 50 40 镀锡 90 90 90 50 50 50 镀银或镀镍(包括镀厚银及镶银片) 105 105 90 65 65 50 2 用螺栓或其他等效方法联结的导体接合部分 7) 裸铜 裸铜合金和裸铝或裸铝合金 90 105 100 50 65 60 镀(搪)锡 105 105 100 65 65 60 镀银(包括镀厚银)或镀镍 115 115 100 75 75 60 3 用其他裸金属制成或 表面镀其他材料的触头或 联结 8) 4 用螺栓或螺钉与外部导体联结的端子 9) 裸铜 裸铜合金和裸铝裸铝合金 90 50 镀(搪)锡或镀银(包括镀厚银) 105 65 其他镀层 8) 5 油断路器用油 10) 11) 90 50 6 起弹簧作用的金属零件12) 7 下列等级的绝缘材料及 与其接触的金属零件 13) 14) 15) a.需要考虑发热对机械强度影响的 Y(对不浸渍材料) 85 90 45 50 A(对浸在油中或浸渍过的材料) 100 100 100 60 60 60 E B F H 110 110 100 70 70 60 b.不需要考虑发热对机械强度影响的 Y(对不浸渍材料) 90 90 50 50 A(对浸渍过的材料) 100 100 100 60 60 60 E 120 120 100 80 80 60 B 130 130 100 90 90 60 7 F 155 155 100 115 115 60 H 180 180 100 140 140 60 c.漆 油基漆 100 100 100 60 60 60 合成漆 120 120 100 80 80 60 8 不与绝缘材料(油除外)接触的金属零件(触头除外) a.需要考虑发热对机械强度影响的 裸铜 裸铜合金或镀银 120 120 100 80 80 60 铝 裸铝合金或镀银 110 110 100 70 70 60 钢 铸铁及其他 110 110 100 70 70 60 b.不需要考虑发热对机械强度影响的 裸铜 裸铜合金 镀银 145 145 100 105 105 60 裸铝 裸铝合金 镀银 135 135 100 95 95 60 注 表 2中的裸铜合金和裸铝合金是指铜基和铝基合金 均不包括粉末冶金件 粉末冶金件 的最高允许温度由制造厂在产品技术条件中规定 1)相同零件 材料及介质其功能属于表 2中所列的几种不同类别时 其最高允许温 度和温升按各类别中最低值考虑 2)表 2中数值不适用于处于真空中的零件和材料 3)封闭式组合电器 金属封闭开关设备等外壳的最高允许温度和温升由其相应的标 准规定 4)以不损害周围的绝缘材料为限 5)当动 静触头有不同镀层时 其允许温度和温升应选取表 2中允许值较低的镀层 之值 6)涂 镀触头 在按电器的相应标准进行下列试验后 接触表面仍应保留镀层 否 则按裸触头处理 a.关合试验和开断试验(如果有的话) b.热稳定试验 c.机械寿命试验 7)当两种不同镀层的金属材料紧固联结时 允许温升值以较高者计 8)其值应根据材料的特性来决定 9)此值不受所联外部导体端子涂镀情况的影响 10)以油的上层部位为准 11)当采用低闪点的油时 其温升值的确定应考虑油的汽化和氧化作用 12)以不损害材料之弹性为限 13)绝缘材料的耐热分级按 GB 11021的规定执行 14)对不需要考虑发热对机械强度影响的铜 铜合金 铝 铝合金最高允许温度既 不高于所接触的绝缘材料的最高允许温度亦不得高于本表中序号 8项 b所规定的值 15)耐压等级超过 H级者以不导致周围零件损坏为限 3.3 当电器各部分的温升不超过本标准表 2的规定时 电器应能正常工作 4 试验方法 4.1 除非有关标准另有规定 试验应在新的电器或在构成一个试验单元的装置上 并在试 品的有关特性处于技术条件规定的不利的情况下进行 试品的所有内部连接应符合其安装接 线图的要求 对开关设备 除上述规定外 其触头应干净 试验时处于规定的合闸位置 当对地绝缘 对温升无显著影响时 特别是对大的开关设备 可在降低对地绝缘高度情况下进行试验 4.2 试品的安装应符合其工作时的安装方式(如垂直或水平) 当有多种安装方式时 应在最 不利散热的情况或在每种情况下进行试验 4.3 试验应在未经任何改制和更换(但允许稍加调整)零部件的试品上进行 其结果应符合第 3.2条 第 3.3条的规定 试验的次数(机械试验前或后及其他需进行温升考核的要求)应按产品标准及技术条件 的规定进行 若无规定 或经寿命试验涂 镀触头接触表面裸露时 寿命试验前 后都应进 行温升试验 4.4 三极电器原则上应通以三相电流试验 具有下列情况 允许通单相电流试验 4.4.1 额定电压 35kV的电器 当相间中心距离大于 460mm且额定电流为 1250A及以下 或相间中心距离大于 1m时 可通以单相电流进行单极试验 4.4.2 额定电压 63kV及以上的电器 可通以单相电流进行单极试验 4.4.3 额定电压 110kV 及以上系列的多断口断路器 如果各单元之间相互无热影响时 则 可用通以单相电流的单元试验代替整台断路器试验 4.4.4 当三极电器的磁路为一个整体 以及邻近效应的影响显著时 必须通以三相电流试验 4.5 试验时通过试品的电流应为电器的额定电流或有关技术文件的规定值 其最大偏差为 +2% 电流波形应为正弦波(见附录 A) 电流频率应为额定频率 其偏差范围为+2%至-5% 电源实际频率应记入试验中 4.6 试验时 试品两端的连接线不应明显地对试品传入或导出热量 连接导线长度应不小 于 2m 在距试品端子 1m远处导线温升与相应端子温升都应测量 且两者差值不得大于 5K 连接导线的布置原则上应符合产品的运行方式 其规格 材质和尺寸应记入试验报告中 注 当用多根导线并联作试验连接线时 导线温升取各导线温升的算术平均值 当试品温升未超出表 2规定值时 则距试品端子 1m远处导线温升高出相应端子的温 升值可大于 5K 当距试品端子 1m 处导线温升低于相应端子温升的数值超过 5K 但该值小于端子温 升低于其允许温升的数值时 则仍可判为该端子温升合格 4.7 试验应在周围空气温度不低于+10 及不高于+40 的情况下进行 此时温升不超过表 2规定的数值 若试验时的周围空气温度低于 10 试品导电元件是由铜 铝 银或铜基 铝基 银 基材料构成 则温升读数可采用周围空气温度每降低 10K增加 4%的近似线性关系对试验结 果进行修正 试验不得在 0 以下或+40 以上的周围空气温度下进行 4.8 当试验地点和使用地点的海拔不一致时 应对试验结果进行修正(见附录 B) 4.9 试验时 应避免阳光和其他射线对试品的影响 对户内产品 试验室内空气的流速应 不大于 0.15m/s 对户外产品 试验室内空气流速应不大于 0.5m/s 4.10 为了加速试验 在不影响试验结果和产品结构强度的情况下 允许用大于规定的试验 电流将试品进行预热 预热可进行到全部测试点中任何一点首先达到预期温升的 80%左右 时为止 4.11 试品的发热温度 应采取热电偶进行测量 线圈的发热温度原则上采用电阻法测量 温度测量应尽可能在各零件的温度最高或裕度最小的部位进行 4.12 试验进行到温升稳定时为止 试品在负荷保持不变的情况下 如果各部分的温升在 3h 内的变化不超过 2K 则试品的温升可以认为已稳定 注 3h内系指每次测量间隔为 1h的连续 4次测量 温升值取最后三次测量结果的算术 平均值 5 周围空气温度的确定 5.1 周围空气温度是在试验期间的最后 3h内 用不少于三支经标准温度计校验过的水银温 度计或热电偶 取最后三次(每次间隔 1h)所测温度结果的算术平均值 温度计或热电偶应均 匀分布并安放在距试品周围约 1m远处 放置高度应为试品各载流部分高度的平均值 5.2 为了避免由于温度的迅速变化而引起的误差 温度计或热电偶应置于直径约 80mm 盛 有 0.5L油的容器中 6 用热电偶法测量温度 6.1 热电偶应紧密地固定在试品的测量点上 固定方式可用钻孔铆紧 胶粘或锡焊焊牢 当采用胶粘的方式敷设热电偶测量温度时 应对测量结果进行修正(见附录 C) 6.2 热电偶选用材料为 0.2 0.5mm的康铜线(白铜线)与 0.2 0.5mm的高强度漆包铜线 或其他绝缘铜线 热电偶的温度 毫伏常数约每 100 为 4mV 组成热电偶的全部双线必须 紧密地绞合在一起(每米长度内约 100匝) 以免受交变磁场的影响 绞合后不得有局部短路 热电偶的热端和冷端用电弧焊或锡焊焊牢 焊接部分的最大直径不得超过 1.5mm 6.3 热电偶应在垂直 水平方向温差不大于 0.1K的恒温箱中 经过十分度标准温度计和精 度不低于 0.1级仪表校验 并给出相应的校验曲线 试验时所用的仪器 仪表的精度不得低 于 0.2级 6.4 热电偶热端在往试品上敷设前 应除去表面的氧化物 焊渣及油灰等 并使其呈现出 金属的光泽 热端在电器零件上的埋设孔径和深度分别等于或略大于热端焊接部分的最大直 径和焊接长度 6.5 热电偶的冷端应安置在 0 的冰水中 热电偶冷端的温度以十分度标准温度计测量 若 冷端不为 0 则必须保证其温度稳定 且应采用补偿法计算温升值 6.6 多根热电偶测量用转换装置切换 或采用过渡联结装置时 应注意避免产生附加的热 电势 7 用电阻法测量温度 7.1 电阻法是根据导体热电阻和冷电阻的电阻差来确定温升的方法 用来测定已知电阻温 度系数的金属所制成的线圈温度 7.2 热态和冷态的电阻应以同一方法和同一仪表测量 7.3 测量线圈的电阻时 通过线圈的电流应不超过额定电流的 115% 对于交流线圈 电阻 的测量应以直流进行 线圈电阻也可用电桥直接测量 所用仪器仪表精度不得低于 0.2级 7.4 在测量线圈的冷态电阻前 线圈应在试验室内放置 8h以上 7.5 测量冷态与热态电阻时 其导线的连接点应固定不变 接触良好 建议将用作测量线 圈电阻(特别是小电阻)的导线焊在接线点上 7.6 当用电阻法测量线圈的温度时 线圈的温升 由(1)式确定 αα θθθαθθτ −+   +−=−= 11 1 12 2 1 R RR (1) 式中 测量线圈热态电阻时的周围空气温度 2 线圈在热态下的温度 1 与周围空气温度相同时的线圈冷态温度 R 温度为 1时线圈的电阻 R2 温度为 2时线圈的电阻 0 时线圈导线的电阻温度系数(铜为 5.234 1 铝为 245 1 ) 对直流电压线圈如果试验不是在最高周围空气温度+40 时进行 则按本条公式得到的 线圈温升数值 可乘以系数 K换算到+40 时的温升 4061 61 +× +× = α θα αK (2) 7.7 如果在试验终了前不可能直接测量最高温度时的电阻(如交流线圈中) 则可在试验终了 后 经一定时间间隔 用电阻法测定冷却曲线(温度与时间的关系) 再根据冷却曲线用外延 法(此法仅适用于连续的指数曲线性质的降温曲线)决定在停止试验时的最高温升 冷却曲线的外延法如下 用半对数坐标纸在横坐标 Ot轴上取等时间间隔 t 得点 a b c d 通过 a b c d各点作 Ot轴的垂线与试验所得曲线交于 a b c d 通过 a b c d 作 Ot轴的平行线 交纵坐标 O 于 1 2 3 4并向左延伸 使 33 等于 3 22 等 于 2 11 等于 1 通过 0 3 2 1 各点连直线(近似地) 然后过 1 作 21 的平行线与所连直线交于 B点 过 B点作 Ot轴的平行线与 O 轴之交点即为所求的温升 M 试验停止后自然冷却的物体 也可用冷却曲线的外推法(附录 D)推算出线圈最高发热温 升 8 主回路电阻的测量 8.1 温升试验前 后应进行主回路电阻测量 测量应在试品载流导体温度与周围空气温度 相同的条件下进行 温升试验前 后两次测得的回路电阻的差值不得超过温升试验前所测值 的 20% 8.2 回路电阻的测量应采用直流电压降法 8.3 测量回路电阻时的电流 不应引起试品的发热 使电阻改变 推荐选用 100A至被试电 器的额定电流之间任一数值 8.4 当采用整流电源测量回路电阻时 至少应采用单相全波整流装置 其电压 电流的测 量应选用反映平均值(如磁电式)的仪表 附 录 A 电压 电流波形正弦性的判定方法 (补充件) A1 用仪表判定 交流电压 电流波形正弦性的科学判定方法是采用波形失真仪测定 失真度不大于 5% 就可认为波形基本上保持正弦形 A2 用示波器判定 a.在电压或电流的示波图中 每一个半波的幅度应不小于 25mm 记录速度应不小于 1m/s b.目视波形 应基本上为正波曲线形状 每个半波的左 右两侧应对称 波形的上升和 下降斜率无突变 无可察觉的凹凸和不连续的情况 如果电压或电流的波形符合上述要求 则可以认为基本上是正弦的 附 录 B 对不同海拔下试验结果的修正 (补充件) B1 海拔升高 引起气压下降 使散热条件恶化 反之 海拔降低将改善试品的散热条件 因此 必须考虑海拔升高(或降低)气压随之下降(或上升)引起试品温升的升高(或降低) 经验 证 产品试验地点和使用地点海拔不一致时 应按式(B1) 对试验结果进行修正 = 0 1+0.03(H2-H1) (B1) 式中 0 试验实测温升 K 修正后的试验结果 K H1 试验地点的海拔 km H2 使用地点的海拔 km 附 录 C 热电偶的敷设方法 (补充件) 敷设电偶时 应使其与被测部件表面之间有良好的导热性 尽可能不影响被测部位的 温升 主要采用下列两种方法 C1 钻孔(冲孔)铆紧法 先在被测量点上钻(铆)一小孔 然后将焊好的热电偶工作端放入孔中 四周用冲子冲挤 固定或用导热性好的材料填充塞紧 C2 胶粘固定法 将热电偶工作端焊在 0.1 0.2mm厚 5 7mm2的小铜片上 先把小铜片和被测量的胶 粘面清理干净 再在小铜片上一次性涂薄薄一层快干胶(一般采用 502胶)压在被测点上 待 固化后即可 为减少热电偶导热引起的测量误差 应尽可能使热电偶沿发热体表面敷设一段距离后引 出 避免从被测表面垂直引出 C3 胶粘法测量结果的修正 目前 502胶耐热性不佳 胶粘固定法的测温范围一般在 100 以下 由于胶剂的热阻 使胶粘固定法测出的温度偏低 故应按式(C1)修正 2=1.025 1 (C1) 式中 2 修正后的测量温度 1 胶粘固定法测出的温度 附 录 D 用外推法推算试品的最高温升 (补充件) D1 试品停电后 在自然冷却过程中 始于冷却不久的瞬间 t 和 t 分别测得试品的温升为 1和 2 然后根据(D1) (D2)式推算最高温升 M T t eM ⋅= ττ (D1) 试品最高温升推算公式为 12 2112 M lnlne tt tt − −= τττ (D2) 式中 M 试品最高温升 即为冷却曲线起始温升 K t t2 试品停电后不久测得 1 2温升值的时刻 s 1 2 试品停电后不久的 t t2时刻测得温升值 K T 冷却时间常数 s 附加说明 本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出 本标准由高压开关设备标准化技术委员会归口 本标准由西安高压电器研究所负责起草 本标准主要起草人刘清春 李鹏