DL/T 615-1997 交流高压断路器参数选用导则

多�功�能�电�能�表页码，���

中华人民共和国电力行业标准

交流高压断路器参数选用导则

DL/T615—1997

Guide�to�the�selection�of�characteristic�quantities�of�HV�AC�circuit-breakers

中华人民共和国电力工业部1997-06-20批准��������1997-11-01实施

前���言

��交流高压断路器的内容较为广泛，有高压、中压之分，户内、户外之别，还包括根据灭弧介质不同而

形成的分类。有关交流高压断路器的参数选择散见于许多分类或基础标准中，这些情况使它的选用条件多

样化，难定取舍。为使电力行业的设计、运行、维护与科研，甚至制造上相互了解，电力部高压开关设备

标准化技术委员会于1995年第12次年会上提出制定本导则，将近年来本专业标准上的一些变化、重点关注

项目、相关条款汇集成一个较易查寻的“选用导则”，方便用户。

��本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录J、附录K、附录L、

附录M、附录N、附录P、附录Q、附录R、附录S、附录T、附录U都是提示的附录。

��本标准由电力部电力科学研究院高压开关研究所提出。

��本标准由电力部高压开关设备标准化技术委员会归口。

��本标准由电力部电力科学研究院负责起草。

��本标准起草人：曹荣江、顾霓鸿。

��本标准委托电力部高压开关设备标准化技术委员会秘书处负责解释。

1�范围

��本标准规定了3.6～550kV、50Hz交流高压断路器参数选用导则，对它的使用环境条件，额定值的选

择，试验要点作出了规定，并给予简要的说明。

��本标准是推荐性的。因此，用户可根据所在系统的具体条件和说明中的有关事项作出选择。

��超出本标准的要求，由用户与制造厂协商确定，并报主管部门批准。

2�引用标准

��下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为

有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

��GB�156—93�额定电压

��GB�311.1—1996�高电压试验技术�高压输变电设备的绝缘配合

��GB�1984—89�交流高压断路器

��GB�1985—89�交流高压隔离开关和接地开关

��GB�4473—1996�交流高压断路器的合成试验

��GB�4474—84�交流高压断路器的近区故障试验

��GB�4876—85�交流高压断路器的线路充电电流开合试验

��GB�7674—84�72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备

��GB�7675—87�交流高压断路器的开合电容器组试验

��GB�11022—89�高压开关设备通用技术条件

��DL/T�402—91�交流高压断路器订货技术条件

��DL/T�403—91�10～35kV户内高压真空断路器订货技术条件

��DL/T�404—1997�户内交流高压开关柜订货技术条件

��DL/T�486—92�交流高压隔离开关订货技术条件

��DL/T�539—93�户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件

��DL/T�593—1996�高压开关设备的共用订货技术条件

3�使用环境条件

��使用环境条件见DL/T�402—91�2和附录A。

4�额定参数及其选定值

4.1�额定参数

4.1.1�不论断路器是何类型，都应给出的额定参数：

��——额定电压(即最高电压)；

��——额定绝缘水平；

��——额定频率；

��——额定电流；

��——额定短时耐受电流(热稳定)及其额定持续时间；

�������������������

多�功�能�电�能�表页码，���

��——额定峰值耐受电流(动稳定)；

��——分、合闸装置电源的额定电压和额定频率(辅助回路)；

��——开断与操作用的气源压力额定值(对气动装置而言)；

��——额定短路开断电流；

��——端部短路的TRV额定值；

��——额定短路关合电流；

��——额定操作顺序；

��——额定时间参量。

��其中，额定时间参量包括以下内容：

��——分闸时间及其变动范围；

��——开断时间，包括燃弧时间额定区间及其变动范围；

��——合闸时间；

��——重合闸无电流间隔时间；

��——合、分时间(金属短接时间)。

��这些时间参量的额定值是根据以下规定条件确定的：

��——操作能源压力(电压、气压、液压)为额定值，电源频率为额定值；

��——周围空气温度为(20±5)℃(当试验在其他温度下进行时，为了解释试验结果，可能需要由用户与

制造厂讨论确定)。

4.1.2�关于“额定开断时间”的补充规定：

��额定开断时间是指在额定操作电压下施加分闸命令，直到最后灭弧相灭弧为止之间的时间间隔，它一

般等于分闸时间与燃弧时间之和。

��断路器在辅助电源的额定电压和额定频率、气动或液压源的额定压力下，以及周围空气温度为(20±

5)℃下操作时，在试验方式2，3，4的规定条件下确定的最大开断时间应不超过额定开断时间。

��注

��1�由于断路器应能在最低操作电压(或压力)下开断基本短路方式，所以试验方式2，3，4所记录到的

最大开断时间应考虑最低操作电压(或压力)所带来的修正，修正算式如下't≥t-(t-t)

b123

式中：t——额定开断时间；

b

����t——在试验方式2，3，4中记录到的开断时间最大值；

1

����t——在试验方式2，3，4中相同操作电压(或气、液压)下所记录到的空载分闸时间；

2

����t——额定分闸时间。

3

��2�对于模拟三相操作的单相试验，所记录的开断时间按注1修正后可以超过额定开断时间0.1周(即

2ms)，因为，在这种情况下出现电流零点的情况没有三相时的频繁。

��3�在试验方式4的关合——开断操作中的开断时间应不超过额定开断时间10ms。

��4�在确定额定开断时间时，应计及最长燃弧时间和三相不同期性的影响。

��5�额定开断时间的确定是由断路器按照上述这一名词的定义所确定的数值，不是由制造厂随意指定

的。

4.1.3�在特定工况下应给出的额定参数：

��——电压在72.5kV及以上(必要时也包括40.5kV)，额定短路开断电流大于12.5kA并与架空输电线路直

接相连的断路器，应给出其“近区故障”下的额定特性值；

��——额定电压在40.5kV及以上的断路器应给出开、合空载架空线路的额定参数。

4.1.4�根据订户要求提供的额定参数：

��——额定失步状态下的开断特性；

��——额定电容性电流开合特性，包括：空载电缆，单个电容器组，并联电容器组，关合电容器组涌流

额定值及频率；

��——额定小感性电流开断特性，包括：电动机、并联电抗器。

4.1.5�除油断路器外，对其他类型的断路器取消并联开断、发展性故障以及开断空载变压器的试验。

4.2�断路器主要技术参数的选定

4.2.1�额定电压(即最高电压)1)

���交流高压断路器的额定电压(即最高电压)如下：

��3.6，7.2，12(11.5)，24，40.5，72.5，126，252(245)，363，550kV。

��断路器的额定电压表示它在运行中能长期承受的系统最高电压。断路器在运行中长期承受的电压不得

超过其额定值。

��断路器的额定电压应等于或大于系统最高电压。

��选择断路器的额定电压时，也应考虑DL/T615—1997�4.2.2“额定绝缘水平”及其表3的规定。

��额定电压、额定短路开断电流和额定电流的配合列于DL/T�402—91�4.11的表6中。

��注：断路器的一切技术参数均是按其额定电压值进行核算的。当使用地点的系统电压低于其额定值

时，除非另有规定，原定的断路器技术参数不得随意扩大。

4.2.2�额定电流2)

�������������������

多�功�能�电�能�表页码，���

���额定电流从DL/T�402—91�4.3中选定，并同时注意其4.11中表6的优先配合关系，但是，对厂用电系

统和发电机的保护用断路器视要求另定。

��应注意，断路器没有规定的持续过电流能力，在选定断路器的额定电流时应计及运行中可能出现的任

何负荷电流，把它们当作长期作用对待。如果运行中的负荷电流是波动的，有时超过预期额定值(短时或周

期性的)，应由用户与制造厂双方协商确定。

��在DL/T�593—1996�6.3.7中，虽然规定了提高温升试验电流值(户内提高10%；户外提高20%)，不得

将此误解为可以持续地提高运行负荷电流(即额定电流)。

��1)�参阅IEC�56(1987)8.102.1。

��2)�参阅IEC�56(1987)8.102.4。

4.2.3�额定短路电流

4.2.3.1�额定短路开断电流

��额定短路开断电流是指额定短路电流中的交流分量有效值。

4.2.3.2�额定短路关合电流

��额定短路关合电流是指额定短路电流中的最高峰值，它等于额定短路开断电流值的2.5倍，这是根据系

统直流分量衰减的时间常数ô为45ms推算的数值。

4.2.3.3�额定短时耐受电流及其持续时间额定值

��额定短时耐受电流等于额定短路开断电流，其持续时间额定值在110kV及以下为4s，在220kV及以上为

2s。

4.2.3.4�额定峰值耐受电流

��额定峰值耐受电流等于额定短路关合电流，即额定短路开断电流乘以一个系数2.5，对发电机断路器这

一系数由发电机断路器标准另定(例如2.7～2.8)。

4.2.3.5�短路电流中的直流分量

��短路电流中的直流分量见本标准8.1并参考附录B。

4.2.4�额定频率

��我国电力系统的额定频率为50Hz。

��如果断路器使用在额定频率以外的其他频率时，应与制造厂协商。

��4.2.5�额定绝缘水平1)

��1)�参阅IEC�56(1987)8.102.2。

���高压开关设备的额定绝缘水平根据表4选取。表中的数值适用于户内和户外断路器。

��选用断路器时应说明它是户内断路器，还是户外断路器。

��断路器的绝缘包括：主回路对地绝缘；相间绝缘；断路器断口间绝缘；起联络作用的断路器断口间绝

缘(即起隔离作用的隔离断口)。在这些部位的绝缘要求见DL/T�593—1996�4.2.2表3的说明1～6。

��注

��1�对断路器的冲击绝缘试验，应使用GB�311.1—1996�6.3.3所规定的2/15试验法。

��2�如果所要求的绝缘水平超过其额定值，则应采取限制过电压的措施，或使用额定电压更高的断路

器。

5�断路器的时间参量

��断路器的时间参量(参见附录C)包括下列各项参量：

���——分闸时间与合闸时间；

��——开断时间；

��——燃弧时间与燃弧时差；

��——合分时间；

��——分合时间；

��——三相分、合闸不同期性。

5.1�分闸时间

��制造厂应给出分闸时间的上、下限值，其下限值参见附录D。

5.2�合闸时间

��制造厂应给出合闸时间的上、下限值。合闸时间的时限应能满足重合闸无电流间隙期的时间配合关系

(参见附录E)。

5.3�合分时间

��制造厂应给出合分时间的上、下限。这个时间过去曾称之为金属短接时间，它是断路器动、静触头在

重合闸过程中的第一个“合”开始机械性接触起，直到重合闸第二个“分”又机械性的脱离接触止之间的

时间间隔，它代表重合又再分时动、静触头处于接通的时间区段(参见附录F)。

5.4�燃弧时间与燃弧时差

��50Hz交流电弧，每0.01s有一个过零点，交流开断电弧在电流过零瞬间灭弧，实现开断。在开断过程中

每相出现电弧的时间区段叫燃弧时间，但是，燃弧时间的长短却是变动的，它受下列诸因素的影响：

��——灭弧时间是在电流正弦过零时，但起弧时间可以是在半波中的任何瞬间；

��——三相电路中，三相的起弧瞬间与三相电流过零瞬间的相互关系；

��——三相电路中，是首先灭弧极，还是第二、第三灭弧极，这又与系统的中性点是否接地有关：它是

�������������������

多�功�能�电�能�表页码，���

中性点直接接地系统、还是中性点绝缘系统；

��——每相中在指定开断电流下(何种方式)的最短燃弧时间；

��——断路器的三极分闸不同期，及其不同期的可能组合方式；

��——开断电流中的直流分量，它影响到电流过零点，从而影响到各极中的燃弧时间。

��为保证系统安全运行，系统要求断路器在上述燃弧时间中的最长燃弧时间下应能可靠灭弧。另一方

面，从结构上说，断路器在开断某一短路故障时，有一个固有的，能可靠灭弧的最短燃弧时间，二者之差

即为燃弧时差。

��在各种试验方式的试验中获得的断路器成功开断的最长燃弧时间与最短燃弧时间之差应等于或大于要

求的燃弧时差。超高压断路器的开断试验总是采用合成试验方法，考虑断路器开断系统三相短路故障的操

作中的各种随机条件和实用的限定条件，在计算出各相燃弧时差的分布规律后，取能覆盖运行中95%情况

的燃弧时差作为确定合成回路应保证的燃弧时间的依据。

��按GB�4473—1996在各种试验方式和系统条件下的燃弧时间要求和试验步骤，按下述规定进行。

��a)出线端故障的试验方式1、2、3、4(操作顺序见表3)。用单个开断操作O按首开极条件求出各试验方

S

式中断路器的最短燃弧时间t，并作为第一次有效开断操作。为了确定最短燃弧时间，至少要作两次开

amin

断试验，且一次开断成功，一次开断失败，两次试验的燃弧时间之差限定为大约1ms。

��第二次及第三次开断操作的燃弧时间取表1中第3栏和第4栏中的值，分别是首开极和后开极条件下要

求的最长燃弧时间。由于在同一试验方式的3次试验中不便于及时更换试验线路(改变TRV值)，故列出了第

5栏的后开极代用条件。这是经过分析和圆整后的值。对用于自动重合闸操作的断路器，重合闸之后的O

S

操作的燃弧时间是按首开极条件还是后开极条件，不作规定，但要求试验方式4重合闸之后的O操作的燃

S

弧时间应稍长于首开极条件的值。

��b)出线端故障的试验方式5。三次单个开断操作按下述顺序进行：第一次开断操作在小半波之末熄弧，

并由此确定最短燃弧时间t；第二次和第三次开断操作均在大半波之末熄弧，其燃弧时间等参数见表

amin

2。

��c)失步故障试验中的燃弧时差。在两次开断操作中得到的燃弧时间之差不小于(5.5±0.�5)ms。

表1�试验方式1、2、3、4的燃弧时间

系统中性点参��数首开极条件后开极条件后开极代用条件

12345

燃弧时间t+5.5±0.5t�+9.7±0.5t+9±0.5

(ms)aminaminamin

电压因数

直�接�接�地1.31.251.3

电流零点时的变率

10.891

相对值di/dt

��表1中的电压因数是开断后工频恢复电压瞬时值与额定相电压幅值之比。电流零点时的变率相对值以

三相对称短路电流零点的d/d为基准。实际试验的燃弧时间可超过表1中第3、4、5栏规定的上限，但不得

it

低于其下限。

表2�试验方式5的燃弧时间

系统中性点参��数首开极条件后开极条件后开极代用条件

12345

燃弧时间t+4.1±0.5t�+8.7±0.5t�+8.2±0.5

(ms)aminaminamin

电压因数ＫＫＫ

直�接�接�地1.31.251.3

电流零点时的变

Ｋ0.89ＫＫ

率相对值di/dt

P

K=1­P2+

�注：表中2πfτ，参见GB�4473—1996�7.3。实际试验的燃弧时间可超过表中第3、

4、5栏规定的上限，但不得低于其下限。

表3�试验方式1、2、3、4和5的合成试验顺序(252～550kV)

序�号试验方式合�成�试�验�方�法操�作�顺�序

1GB�1984—89�7.155O-è-CO-t-CO

1、2、3OS；

代用法

2O-è-O-t-O

DSS

3GB�1984—89�7.15O-è-CO-t-CO

O；

4代用法1S

O-è—CO-t-CO

DSSDS

OS；

�������������������

多�功�能�电�能�表页码，���

代用法O-è-CO-t-CO

52DDSSS

C；

4S

代用法O；

63S

O-è-CO-t-CO

DDSDS

开断操作O；O；O

75SSS

注：表中�è=0.3s；

������t=180s；

�����C—合成中的关合操作；

S

�����O—合成中的开断；

S

�����C—低压和额定关合电流下的关合操作；

D

�����O—低压和额定开断电流下的开断操作；

D

�����O—分闸操作；

�����CO—合闸之后立即进行无故意延时的分闸操作。

5.5�分合时间

��分合时间是指重合闸过程中的无电流时间加所有极触头分离后的燃弧时间及第一极预击穿燃弧时间。

12kV及以下断路器的分合时间为0.3～0.5s；�12kV以上电压等级断路器的分合时间为0.3s。它们均应可

调，并视系统要求而定，�如果是单相重合闸，分合时间应与潜供电弧的自灭特性相配合。

��220～500kV各电压等级线路，潜供电弧的自灭特性如下：

��a)确定潜供电弧的风速范围选定为1.5～2.5m/s。

��b)确定潜供电弧自灭时限的恢复电压梯度(工频有效值)：

��——无补偿电抗时，一般情况约10kV/m；特殊情况约16.8kV/m；

��——有补偿电抗时，一般情况约8kV/m；特殊情况约13.5kV/m。

��c)潜供电弧能快速自灭的电流限值：

��——无补偿时为12A；

��——有补偿时为10，20，30A；

��——快速自灭时限分级为0.15s以内和0.25s以内。

��d)系统短路电流持续时间为0.1s以下。

��e)潜供电弧熄灭后的弧道介质恢复时间(指其弧道绝缘能力恢复到能承受系统重合后的正常系统电压)

为0.04s以上，一般可选为0.1s。

��f)为潜供电弧灭弧后的无电流间隙期所留的裕度为0.1s。

��g)各电流下的潜供电弧自灭时限推荐值(概率保证值90%)：

��——无补偿时

��恢复电压梯度为10kV/m时�����12A，0.1～0.15s；

�������������������24A，0.35～0.56s；

�������������������40A，0.4～0.65s；

�������������������50A，0.53～0.79s；

�������������������60A，0.62～0.97s；

�������������������80A，0.96～1.40s。

��恢复电压梯度为16.8kV/m时����12A，0.3～0.5s；

�������������������24A，0.55～0.8s；

�������������������40A，0.7～1.0s；

�������������������50A，0.85～1.23s；

�������������������60A，1.05～1.5s；

�������������������80A，1.2～2s以上。

��——有补偿时