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浅析IEC617439.6与 GB7251.2 的差别 


浅析 IEC 61439-6 与 GB 7251.2/IEC 60439-2 的技术差异
时间:2015-01-05 14:37 来源:低压电器杂志 编辑:魏志娟
作者_广东产品质量监督检验研究院 李旭,国家中低压输配电设备质量监督检验中心 潘敏

摘 要:本文详细介绍了新版标准 IEC 61439-6:2012 与旧版标准 IEC 604

39-2:2000 及相应国家标准 GB 7251.2-2006 之间的技术差异,并解读了技术差异所带来的影响,供相关技术人员参考,为母线槽产 品的设计、制造和检测认证单位提供了技术支持。

关键词:IEC 61439-6;GB7251.2;标准差异;母线槽

中图分类号:TM645 文献标识码:A

Technical Differences Between Standard IEC 61439-6 and GB 7251.2/ IEC 60439-2

Abstract: The paper introduced technical requirement differences between new edition standard IEC 61439-6:2012 and old edition standard IEC 60439-2:2000 / GB 7251.2-2006 in detail, and analyzed the influences caused by these differences. It made a useful reference work for relevant technologists, and provided technical support to manufacturers and testing organizations, for designing, manufacturing or testing busways products.

Key words: IEC 61439-6; GB 7251.2; standard difference; busways

0 前言

为更好的协调适用于低压成套开关设备和控制设备所有的通用规则和要求,以使得成套设备的要求和 验证获得一致,国际电工委员会(IEC)于 2009 年初发布了 IEC 61439-1 和 IEC 61439-2 正式标准,取代了 现行 IEC 60439(等同于 GB 7251)低压成套开关设备和控制设备系列标准。2012 年 5 月,IEC 发布了 IEC 61439-6 正式标准,取代了 IEC 60439-2:2000 标准。在国内,与 IEC 61439-1:2011《总则》相对应的最 新的 GB 7251.1-2013 已于 2013 年 12 月 31 日发布, 拟定于 2015 年 1 月 13 日实施。 而与 IEC 61439-6 相对应的国家标准已形成送审稿,其发布与实施也将为期不远。

新版标准 IEC 61439-6:2012 与旧版标准 IEC 60439-2:2000 及相应国家标准 GB 7251.2-2006 相比, 在性能要求和试验方法上存在较大的差异。为了使相关技术人员能够提前了解新版标准动向,更好的掌握 新旧版本标准差异,本文详细介绍了新旧版本标准的技术差异,并解读了技术差异所带来的影响。

1 有关术语和定义的差异

IEC 61439-6:2012 中增加了新的术语和定义,如下:

“3.103 母线干线通道(BT 通道) busbar trunking run (BT run),即连接在一起构成母线干线系统的 多个母线干线单元,不包括分接单元。”

该术语不仅明确了“母线干线通道”的概念,更完善了母线槽系列产品的术语体系,使其更加规范化、 标准化。

2 有关额定分散系数的要求

GB 7251.2-2006 中, 额定分散系数在试验中是不予以考虑的。 而 IEC 61439-6:2012 则在 5.4 条款中 对额定分散系数作了详细说明,且明确指出了其试验方法,具体如下:

对于整个母线干线系统,除非另有规定,额定分散系数应等于 1,也就是在母线干线通道和母线干线 馈电单元的额定电流限值内,所有分接单元能同时连续承载它们的全部额定电流。

对于配备一条以上主出线电路的分接单元,这些电路应能够在分接单元的额定电流限值内,同时连续 承载它们的额定电流乘以额定分散系数。除非另有规定,这些分接单元的额定分散系数应等于表 1 中给出 的数值。母线干线系统在额定电流(InA)运行时,额定分散系数可用。

表 1 分接单元的额定分散系数 主出线电路的数目 2和3 4和5 6至9 10(及以上) 额定分散系数 0.9 0.8 0.7 0.6

额定分散系数的引入,使得在设计母线干线系统及分接单元时更具灵活性和多样性。制造商可根据实 际应用的需要,在一个分接单元内配置多个出线回路,实现多种电流输出方案,在不改变整体结构的基础 上,最大限度的满足不同场合、不同用户的需求,很大程度上节省了成本。同时,也对制造商的科研、设 计能力提出了更高的要求:一个分接单元箱体内出线回路的增多,可能会带来温升、结构等各方面的影响, 制造商在设计时需综合考虑各种因素以满足新标准的各项试验要求。

3 有关电气性能的要求

IEC 61439-6:2012 中有关电气性能的验证, 已编为附录 BB、 CC 和 DD, 供初始制造商自行选择验证, 取消了 GB 7251.2-2006 中该项作为型式试验的要求。

在计算方法上,IEC 61439-6:2012 同时考虑了“母线干线系统不运行且导体温度为+20℃”以及“周 围空气温度为+35℃,母线干线系统运行电流为额定电流”两种情况,引入公式加以修正,更加细致、全 面、合理的确定母线槽产品的电气性能参数值。

4 有关材料和部件强度的要求

由于 IEC 61439 系列标准的重大调整和修改,相比较于 GB 7251.2-2006,IEC 61439-6:2012 在该 条款上的变动较大,其差异见表 2。

由表 2 中可以看出,由于新版标准的实施,试验项目的增加,试验方法和要求的改变,对检测实验室 和制造商提出了新的要求。

对检测实验室而言,应及时改造或更换设备,以满足新版标准的试验要求。如“耐腐蚀性”试验的高 低温交变湿热试验箱,其可控温湿度范围是否满足标准要求,是否具备数据曲线输出功能;又如“UV 验证” 试验的氙灯老化试验箱,“机械碰撞”试验的摆锤撞击试验装置等等。

对制造商而言,则在于提升产品的某些性能以满足新版标准的要求。

1)增加“耐腐蚀性”试验,则要求制造商所采用的壳体材料必须具备良好的表面处理工艺,能够耐受 湿热及盐雾试验的验证;

2)“绝缘材料耐受非正常发热的验证”,即灼热丝试验中,将支持或固定载流部件的绝缘件的试验温 度由 850℃提高至 960℃,则要求制造商所采用的绝缘部件,如隔相块、包裹母线绝缘材料等,需要具备 更好的耐着火性能;

3)增加“提升”试验,则要求制造商充分考虑母线槽在运输、吊装过程中的安全性能,对其用于起吊 的吊环等部件的强度有了更高的要求;

4)增加“机械碰撞”试验,则要求制造商必须提供外壳对外界机械碰撞的防护等级,并采用能够耐受 该防护等级验证的材料;

5)增加分接单元的“热循环”试验,是为了验证产品在温度变化的条件下是否能正常工作,是否会产 生材料、加工或制造质量等缺陷,这就对制造商的产品设计品质提出了更高的要求。

表 2 材料和部件的强度验证比较 试验项目 耐腐蚀性 GB 7251.2-2006 无 IEC 61439-6:2012 条款:10.2.2

成套设备含铁的金属外壳及内部和外部含铁金属部件的代表 性样品应进行耐腐蚀性验证。 试验样品应是新的,干净的,并应耐受 10.2.2.2 和 10.2.2.3 中严酷试验 A 或 B 的验证。 条款:10.2.3.1 外壳热稳定性 验证 无 由绝缘材料制造的外壳的热稳定性应用干热试验验证。试验 根据 IEC 60068-2-2 试验 Bb 进行,温度 70℃,自然通风, 持续 168h,恢复 96h。 绝缘材料耐受 非正常发热的 验证 条款:8.2.13 条款:10.2.3.2 ——支持或固定载流部件的绝缘件:850℃;——其上需要安装载流部件的部件:960℃; ——与导电部件接触或不接触并不需要保持 ——用于嵌入墙内的外壳:850℃; 带电部件在其位置上的绝缘件:650℃。 ——其他部件,包括需要安装保护导体的部件:650℃。 条款:10.2.4 耐紫外线 (UV) 无 辐射验证 此试验仅适用于用绝缘材料制作的或用金属制作但完全 用合成材料包覆的,用于户外安装的成套设备的外壳和外装 部件。 提升 无 条款:10.2.5 对于规定了提升方法的成套设备适用。 条款:10.2.6 母线干线系统应按照 IEC 62262 进行试验。 条款:10.2.7 标志 无 模压、冲压、刻字或类似方法制作的标志,包括带有塑料覆 膜的标签,不用经受本试验。 耐受机械负载 的能力 条款:8.2.10 + 8.2.12 ——试验时间:5min; 条款:10.2.101 ——试验时间:至少 5 min;

机械碰撞试验 无

——试验后验证:仅工频耐压试验; ——试验后验证:工频耐压+雷电冲击试验。 ——取消“特殊机械负载”。 无 条款:10.2.102 插入式分接单元应进行热循环试验。

热循环试验

纵观上述新增试验项目,对制造商而言,为达到产品的防锈、强度等要求,势必要增加生产成本,同 时也需要设计品质等方面的专业技术人才,这就对企业提出了更高、更新、更严格的要求。

5 有关介电性能的要求

依据标准总则的不同,IEC 61439-6:2012 与 GB 7251.2-2006 在该条款上有很大差异。工频耐压试 验和冲击耐压试验的相关参数比较可参见总则,在此不再详加描述。总体上来说,IEC 61439-6:2012 标准 在试验电压值上较 GB 7251.2-2006 标准的要求有所降低,但在试验时间、施加次数,甚至是对试验设备 的要求上,仍是有所提高的。

以试验设备为例,IEC 61439-6:2012 标准明确指出: “在输出电压已调整到合适的试验电压值后,当 输出端子短路时,用于试验的高压变压器应设计为输出电流至少为 200mA。当输出电流小于 100mA 时,

过流继电器不应动作。”这就要求检测实验室及时检查自有设备的技术参数,核对其容量是否满足新标准 的要求,如有需要,应当尽快更新或添置设备。

6 有关温升验证的要求

与 GB 7251.2-2006 不同,IEC 61439-6: 2012 中除了给出“试验验证”外,还提出了“类似方案额 定电流的推导”方式。

6.1 试验验证

1)试验布置方式

IEC 61439-6:2012 中明确提出了母线干线通道试验时的两种代表性布置:水平方向和垂直方向。GB 7251.2-2006 中并未给出“垂直方向”的布置方案。

“垂直方向”布置方案的提出,是对母线槽系列产品认证标准的一个很重要的完善的过程。由于 GB 7251.2-2006 和 IEC 60439-2:2000 中均未提到“垂直方向”布置,则以上述两个标准为检验依据的产品 认证均需明确注明其安装方式仅限于水平方向安装。因此,在实际应用中给制造商和用户带来了很大的不 便。新标准将“垂直方向”布置纳入验证范围,制造商可结合市场需求,在提交认证申请时选择水平或垂 直或两者兼有的安装方式,这在很大程度上方便了制造商或用户。

在进行垂直方向温升验证时,母线干线通道可采取 L 型安装或全部垂直安装,垂直安装部分的长度要 求至少为 4m。这就为制造商在备制试验样品时提供了灵活性。

对检测实验室而言,要进行垂直方向的温升验证,则需要增加相应的试验设施,如脚架、拉索、钢架 等,且要综合考虑试验场地的空间环境。这就对检测实验室提出了更高的要求。

2)对分接单元进行试验时,IEC 61439-6:2012 中新增提出了“该母线干线通道的额定电流不小于分接 单元(或最近可用的)额定电流的两倍”的要求,同时也增加说明了在“垂直方向”布置下的试验方案。

3)IEC 61439-6:2012 中新增提出了“配备几条出线电路的分接单元试验”,即引入前文提到的“分接 单元的额定分散系数”,并分别给出了在 RDF=1 或低于 1 的情况下的试验方案。

4)试验导体的选择

IEC 61439 系列标准中规定:“外接试验导体的截面应按照每条电路的额定电流来选择。”相比之下, GB 7251.1-2005 中的“按试验电流选择”,实际上是要高于 IEC 标准的。

在最新发布的 GB 7251.1-2013 中,已将该条款与 IEC 标准相统一,即国标换版实施后,将不再按照 试验电流选择外接试验导体的截面。这一点是检测实验室在进行认证检测时需要特别注意的。

5)试验时间

对于温升试验时间,GB 7251.2-2006 中明确规定“不超过 8h”,而 IEC 61439-6:2012 则取消了该 项限制,只提“试验应进行足够长的时间以使得温升达到一个恒定值”,并指出应判断包括周围环境温度 在内的所有测量点的变化都不超过 1K/h。

同时,IEC 61439-6:2012 中明确了可在试验第一部分增大电流, 之后降低到规定的试验电流的试验方 法,以便缩短试验时间。GB 7251.2-2006 中则未提出此种方法。

6)温升限值

在温升限值的规定表中, IEC 61439-6:2012 的表 6 与 GB 7251.2-2006 的表 2 是存在差异的。 在 IEC 61439-6:2012 的表 6 中,有明确给出:“注 1:当温升超过 105K 时,铜很容易产生退火。其他材料应该 有不同的最大温升值。 ” 及 “g 如满足列出的所有判据, 裸铜母线和裸铜导体的最大温升应不超过 105K。 ”

GB 7251.2-2006 中则未提及“105K”这个概念。

6.1 类似方案额定电流的推导

IEC 61439-6:2012 中, 分条款 10.10.3 规定了方案的额定电流如何通过经试验验证的类似布置来推导 验证。试验过的母线干线单元及分接单元的类似方案额定电流的降额计算公式也在 IEC 61439-6:2012 中 分别给出。GB 7251.2-2006 中则未提出此种方法。

此推导方法的提出,对于制造商而言,提供了由一个额定电流推导多个类似方案额定电流的理论依据, 为其更合理的设计系列产品的铜排尺寸等技术参数提供了参考。对检测实验室而言,在对送样样机试验验 证取得数据的基础上,针对制造商提供的系列产品的描述信息,也可更准确、更合理的加以判断,以确保 信息的可信度。

7 有关短路耐受强度的要求

与 GB 7251.2-2006 相比,IEC 61439-6: 2012 中增加了“可以通过与一个基准设计比较进行验证” 的试验方法。

在验证保护电路的短路强度时,试验结果的判定依据也是存在差异的:

1)GB 7251.2-2006 中注解有:“试验前后在进线保护导体端子和相关的出线保护导体间测量电阻的 比值应符合要求”,但并未具体明确该比值为何值;

2)IEC 60439-2:2000 中则指出:“在母线充分冷却至室温后,相对 PE 的电阻,即 8.2.4.1 中保护电 路有效性的测量值,增加不应超过 10%”;

3)IEC 61439-6:2012 中则修改为:“在母线充分冷却至室温后,相对 PE 的故障回路电阻,即 Rb20phPEN 或 Rb20phPE 增加不应超过 10%”,Rb20phPEN 或 Rb20phPE 均可由附录 DD 确定。

8 有关防火性能的要求

IEC 61439-6:2012 中规定,该试验适用于为防止火灾穿越建筑结构蔓延设计的火焰挡板母线干线单 元。试验应按照 ISO 834-1 进行,耐火时间为 60 min,90 min,120 min,180 min 或 240 min。相比 较于 GB 7251.2- 2006,增加了一个“90mnin”的耐火试验时间,耐火时间等级的划分更为细致、合理。

9 结语

自 IEC 61439-6 新标准实施以来,本文作者对新、旧标准进行了深入的研究、比较和分析,进一步理 解和掌握了标准差异及其影响,并承担了我中心数十套母线槽产品依据该标准进行认证检测的工作,积累 了宝贵的经验。

为了更好的帮助产品制造商及检测实验室等提前了解标准动态,理解标准差异,本文对 IEC 61439-6:2012 与 GB 7251.2-2006 /IEC 60439-2:2000 之间的主要技术差异做了详细介绍,并从产品设 计、生产以及检测等方面对由此技术差异所带来的影响进行解读,以供相关技术人员参考,希望对母线槽 产品的设计、制造和检测认证单位有所帮助。

参考文献

[1]IEC 61439-6:2012 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 6: Busbar trunking systems (busways)

[2]IEC 61439-1:2011 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 1: General rules

[3]IEC 60439-2:2000 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 2: Particular requirements for busbar trunking systems (busways)

[4]GB 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备 第 1 部分:总则

[5]GB 7251.2-2006 低压成套开关设备和控制设备 第 2 部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求


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