浅析GB/T 18859—2016与GB/Z 18859—2002的技术差异
引用本文
陈喜彦, 田慧超, 杨龙. 浅析GB/T 18859—2016与GB/Z 18859—2002的技术差异[J]. 电器与能效管理技术, 2018(10): 85-88.
CHEN Xiyan, TIAN Huichao, YANG Long. Discussion on Technical Differences Between Standard GB/T 18859—2016 and GB/Z 18859—2002[J]. ELECTRICAL & ENERGY MANAGEMENT TECHNOLOGY, 2018(10): 85-88.
Doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2018.10.015
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CHEN Xiyan, TIAN Huichao, YANG Long. Discussion on Technical Differences Between Standard GB/T 18859—2016 and GB/Z 18859—2002[J]. ELECTRICAL & ENERGY MANAGEMENT TECHNOLOGY, 2018(10): 85-88.
Doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2018.10.015
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浅析GB/T 18859—2016与GB/Z 18859—2002的技术差异
陈喜彦(1987—),男,主要从事低压电器的技术研究和检测认证。
田慧超(1985—),男,工程师,主要从事低压电器的技术研究和检测认证。
杨 龙(1993—),男,主要从事低压电器的技术研究和检测认证。
摘要
详细介绍了新版标准GB/T 18859—2016与旧版标准GB/Z 18859—2002之间的技术差异,并对技术差异所带来的影响做进一步的探究。可供相关技术人员参考,为低压成套开关设备和控制设备的设计、制造和检测认证提供技术支持。
关键词:
GB/T 18859—2016; GB/Z 18859—2002; 标准差异; 内部故障电弧
中图分类号:TM501+.2
文献标志码:A
文章编号:2095-8188(2018)10-0085-04
doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2018.10.015
Discussion on Technical Differences Between Standard GB/T 18859—2016 and GB/Z 18859—2002
Abstract
This paper introduced technical requirement differences between new edition standard GB/T 18859—2016 and old edition standard GB/Z 18859—2002 in detail,and analyzed the influences caused by these differences.It made a useful reference for relevant technical staff,and provided technical support for designing,manufacturing and testing about low voltage switchgear and controlgear assemblies.
Keyword:
GB/T 18859—2016; GB/Z 18859—2002; standard difference; internal arc fault
0 引言
目前, 低压成套开关设备内部故障引起电弧情况下的试验不是强制性认证试验, 属于自愿性认证试验。相关标准有GB/T 18859— 2016[1]《封闭式低压成套开关设备和控制设备在内部故障引起电弧情况下的试验导则》和IEC/TR 61641— 2014[2] Enclosed low-voltage switchgear and controlgear assemblies— Guide for testing under conditions of arcing due to internal fault。
新版的标准GB/T 18859— 2016于2016年12月13日发布, 2017年7月1日起实施。新版标准GB/T 18859— 2016与旧版标准GB/Z 18859— 2002[3]相比, 存在较大的技术差异。为了使相关技术人员能够更好地掌握新、旧版标准的技术差异, 本文对相关的技术差异做一个详细介绍, 并对其中的一些影响试验结果的技术要求变化做进一步的探究。
1 有关试验评估标准的差异
GB/T 18859— 2016中的试验评估新增准则6和准则7。这个在试验后验证中有区别:提供人身保护的成套设备试验后验证与老版标准一致; 提供人身和设备保护的成套设备试验后验证增加准则6、准则7。试验评估准则如下[1]:
准则1:确保门和盖板没有打开, 保持在有效位置并提供与IEC 60529:1989的IP1X要求一致的最小等级防护。接受变形及有限数量的紧固件和铰链的破损。试验后成套设备不需要符合其IP代码。
准则2:除了成套设备和指示器之间脱落部分之外, 成套设备没有质量超过60 g的部分喷射出来。
准则3:电弧的燃烧不应在外壳低于2 m的可接近的所有面上产生孔洞, 并发展到外壳的外面部分。
准则4:指示器不引燃。
准则5:依据GB/T 7251.12外壳可接近部分的保护电路仍然有效。
准则6:成套设备能将电弧限制在其引发的特定区域, 并且不在成套设备内的其他区域蔓延。如果可以清洁, 则热气和黑烟对试验单元的邻近单元的影响可以接受。
准则7:故障清理之后或隔离之后或引燃区域内受影响的功能单元拆卸之后, 剩余的成套设备的紧急操作是可能的。通过GB/T 7251.12— 2013的10.9.2中介电试验来验证, 但其试验电压应为额定工作电压的1.5倍, 持续1 min。假如可以很容易恢复至与IEC 60529:1989 IPXXB一致的最低等级防护, 试验单元和邻近单元门和盖板的弯曲和卷边可接受。除制造商宣称的试验区之外, 其他所有单元应保持机械和电气的完全可操作性, 并基本上与试验之前处于相同的状态。
其中准则1的目的是减小门、盖板等对人员造成严重伤害的影响, 并保证对与危险带电部分意外接触的防护最小等级。准则2的目的是减小喷射出的物体引起的对人员造成严重伤害的危险。准则3的目的是减小因电弧燃烧直接引起的对人员造成严重伤害的危险。准则6的目的是防止电弧对邻近单元造成影响。准则7的目的是在电弧故障切除后能够对其他单元进行有限操作。
2 有关电弧保护等级定义的差异
2.1 增加电弧等级定义对电弧故障的不同防护形式[1]
电弧等级A:通过符合准则1~准则5电弧条件的电弧试验区提供电弧情况下的人员保护的成套设备;
电弧等级B:通过符合准则1~准则6电弧条件的电弧试验区提供电弧情况下的人员和成套设备保护的成套设备;
电弧等级C:通过符合准则1~准则7带有限操作的电弧条件的电弧试验区提供电弧情况下的人员和成套设备保护的成套设备;
电弧等级I(一种新的内部燃弧保护等级, 该燃弧保护等级的成套设备几乎不可能产生内部燃弧故障):仅通过电弧引燃防护区的方式降低电弧故障风险的成套设备。
2.2 增加电弧故障情况下成套设备提供两个等级的人员保护
限制接近— — 安装在熟练技术人员可接近区域的成套设备。
非限制接近— — 安装在一般人员可接近区域的成套设备。
3 有关电弧引燃防护区的概念
新版标准提出了电弧引燃防护区的概念:成套设备内的部分电路通过采取具体措施确保几乎不可能引发电弧故障。
对电弧引燃防护区提出以下5条要求[1]:
要求1:每条主电路的所有带电部分由固体绝缘或绝缘隔板分别保护;
要求2:绝缘符合GB/T 7251.12中定义的电、热和机械的性能要求;
要求3:绝缘材料和绝缘保护区的结构方式满足GB/T 7251.1— 2013中给出工频耐受电压的1.5倍的介电试验。工频耐受电压如表1所示[4]。
 | 表1 工频耐受电压 |
要求4:用固体绝缘作为防护的要提供至少为IP4X的防护等级;
要求5:用绝缘隔板作为防护的要提供至少为IP3XD的防护等级。
综上所述, 电弧引燃防护区主要是通过加强该区域带电导体的绝缘与防护等级来达到降低电弧故障风险的目的。
4 有关技术参数和试验方法的差异
新版GB/T 18859— 2016相较于旧版GB/Z 18859— 2002在送样要求、试验电压、频率、电流持续时间、铜引燃线截面积、指示器及安装要求存在较大的差异。
4.1 送样要求
老版标准的送样要求中允许内部元件使用模拟品, 进行三相试验; 新版标准则强调在电弧引燃区内不允许使用模拟的内部组件, 电弧试验可依据使用条件进行单相或三相试验。
新版标准还对相邻功能单元及开关器件做出了更详细严格的要求:试验中与功能单元相关的所有出线电缆应像正常使用一样安装, 相邻功能单元上可能影响试验结果的电缆应安装好。所有开关器件应开启, 可移式和抽出式部分应与电源电路连接。这些在老版标准中是没有提及的。出线电缆的安装及开关器件的开启, 更加真实地模拟正常使用的情况。
4.2 电压、频率及持续时间的差异
老版标准中试验电路施加的电压应至少等于成套设备的最高额定电压, 误差为+5%, 频率偏差为额定值的± 10%; 新版标准对于电压的要求则是试验电压为成套设备额定工作电压的105%± 5%, 频率偏差为额定值的± 25%。
对于试验持续时间的要求, 新版标准新增了当电路有限流器件保护时电压施加时间至少为0.2 s的要求。
4.3 电弧引燃铜线的要求
新版标准增加了对有限流保护器铜引燃线的尺寸的要求。
如果电弧电流被限流保护器影响, 那么为了在限流器动作前引燃线融化, 最初采用的引燃线的尺寸如表2给出[1]。
| 表2 限流保护器铜引燃线的尺寸 |
对于允通电流的理解不能简单地认为是预期短路电流。因为不同限流保护器特性的不同, 在相同的预期短路电流和试验电压的情况下, 分断电流的峰值往往并不相同。如都是预期短路电流为50 kA@415 V的条件下, 根据实际试验中得出不同额定电流的保护器件的波形图, 分别如图1和图2所示。由图1、图2可见, 额定电流为250 A的断路器分断电流的峰值为18.8 kA, 而额定电流为630 A的断路器分断电流的峰值为31.2 kA。IEC/TR 61641:2008[5]中的允通电流值是指峰值电流, 也明确指出其选线的目的是为了使引弧铜线在保护器件动作之前熔断。因此这里的允通电流应该理解为在短路条件下实际通过限流保护器的峰值电流。根据分断电流的峰值来选线的话, 630 A断路器负载端的引燃线尺寸为0.8 mm2, 250 A断路器负载端的引燃线尺寸为0.5 mm2。
 | 图1 额定电流为250 A断路器的分断波形图 |
 | 图2 额定电流为630 A断路器的分断波形图 |
4.4 试验的重复
如果引燃线依据表2选择且电弧在限流保护器动作前熄灭, 则认为试验无效, 应由制造商决定在相同的还是新样品上重复试验, 用表2中给出的下一个更大尺寸的引燃线。限流保护器动作前电弧再次熄灭, 则认为第2个试验的结果有效。
如果在初始试验中限流器在引燃线融化前动作, 也认为试验无效, 并应由制造商决定在相同的还是新样品上重复试验, 用表2给出的下一个更小尺寸的引燃线。限流保护器先于更小引燃线融化动作, 则认为带更小引燃线的第2个试验有效。[注]
如果试验期间, 不带限流保护器或电弧抑制器, 在试验持续期间的前一半电弧熄灭不再引燃, 采用第一次试验中使用的相同引燃点重复试验, 不要求更多的重复。关于燃烧持续时间, 新版标准中给出了定义:单次试验期间电弧的总燃烧时间(包括电弧熄灭和重新点燃的情况, 各燃烧持续时间之和)。这在旧版标准中是没有提及的。电弧燃烧持续时间如图3所示。C相电弧的燃烧时间为151.7 ms(第一段燃烧时间150 ms和第2段重燃时间1.7 ms之和)。
 | 图3 电弧燃烧持续时间 |
4.5 指示器的要求
由于新版标准增加电弧故障情况下, 成套设备提供两个等级的人员保护, 即限制接近和非限制接近。故试验用指示器的棉布类型也较老版标准多了一种, 分成对应的两种情况:
(1)限制接近:质量为150× (1± 20%)g/m2的棉布(代表工作人员的衣服);
(2)非限制接近:质量为40× (1± 20%)g/m2的细麻布(代表一般人员的轻便夏装)。
因为非限制接近的成套设备指示器的棉布质量比限制接近的成套设备的质量要小, 更容易引燃, 所以非限制接近的成套设备的要求要严于限制接近的成套设备。在申请认证的时候要视其声
称的人员保护等级来确认指示器的类型。
5 结 语
新版标准GB/T 18859— 2016较之旧版标准GB/Z 18859— 2002更加细致:增加了电弧保护等级的定义, 提出了电弧引燃防护区的概念, 用于观察气体热效应的指示器要求也相应做了变化, 尤其是新增了对有限流保护器铜引燃线的尺寸要求。本文根据英文标准IEC/TR 61641:2008及平时做国外认证的经验给出了对允通电流的理解:在短路条件下实际通过限流保护器的峰值电流。这个技术要求的变化将会影响试验结果。故依据老版标准认证的在限流保护器负载端引燃的测试, 如果变更为新版标准的话需要采用表2中的引燃线尺寸, 重新补做燃弧试验。
本文对新老版标准之间的差异做了详细的介绍, 并对其中相关定义要求做了解释, 就其中一些影响试验结果的技术要求的变化做进一步的探究。希望通过本文可以让相关技术人员更好地理解新标准, 为低压成套开关设备和控制设备的设计、制造和检测认证提供技术支持。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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