T∕CEC 221-2019 高梯度及低残压金属氧化物电阻片通用技术标准

ICS 29.240.99 F 20 备案号：53939-2016 准T / CEC 2212019 高梯度及低残压金属氧化物电阻片 通用技术标准 General technical standards for high gradient and low residual voltage non-linear metal oxide resistors 2019-04-24 发布 2019-07-01 实施 中国电力企业联合会 发布 T / CEC 2212019 中国电力企业联合会标准 高梯度及低残压金属氧化物电阻片 通用技术标准 T / CEC 2212019 *中国电力出版社出版、发行 （北京市东城区北京站西街 19 号 100005 ） 北京九天鸿程印刷有限公司印刷 *2019 年 8 月第一版 2019 年 8 月北京第一次印刷 880 毫米1230 毫米 16 开本 1 印张 25 千字 *统一书号 1551981548 定价 15.00 元 版权专有 侵权必究 本书如有印装质量问题，我社营销中心负责退换 T / CEC 2212019 目次前言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 标志及技术参数 3 5 标准额定值和使用条件 3 6 技术要求 3 7 试验要求 5 8 型式试验 5 9 例行试验、抽样试验和验收试验 7 附录 A（资料性附录） 非线性伏安特性方程 9 附录 B（资料性附录） 高梯度电阻片技术参数 10 附录 C（规范性附录） 包装、运输及保管 11 IT / CEC 2212019 前言本标准在主要技术内容上参照 IEC 60099-4：2014避雷器 第 4 部分：交流无间隙金属氧化物避 雷器和 GB/T 110322010交流无间隙金属氧化物避雷器 IEC 60099-4:2006，MOD）而制定。 （本标准按照 GB/T 1.12009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则 编写。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由电力行业过电压与绝缘配合标准化委员会（DL/TC 38）归口。 本标准起草单位：清华大学、西安西电避雷器有限责任公司。 本标准主要起草人：何金良、胡军、孟鹏飞、谢清云、何计谋、邬锦波、蒙晓记、李刚。 本标准为首次发布。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二 条一号，100761） 。II T / CEC 2212019 高梯度及低残压金属氧化物电阻片通用技术标准 1范围 本标准规定了交流高梯度及低残压金属氧化物电阻片（以下简称电阻片）的标志及技术参数、标 准额定值和使用条件、技术要求、试验要求、型式试验、例行试验、抽样试验和验收试验等。 本标准适用于交流金属氧化物避雷器用高梯度及低残压金属氧化物电阻片。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 2900.122008 电工术语 避雷器、低压电涌保护器及元件 GB/T 110322010 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 16927.2 高电压试验技术 第 2 部分：测量系统 IEC 60099-4:2014 交流无间隙金属氧化物避雷器（Surge arresters Part 4: Metal-oxlide surge arresters without gaps for a.c. systems） 3术语和定义 GB/T 2900.122008 界定的以及下列定义和术语适用于本文件。 3.1 非线性伏安特性 non-linear V-I characteristic 电阻片在一定温度和一定电压范围内，在规定的电流波形下，流过电阻片的电流峰值与对应的电 压峰值之间的关系表现为非线性（非欧姆特性） ，电导随电压的增加而迅速增大。非线性伏安特性可用 数学公式表示，参见附录 A。 注 1：除非另有规定，冲击伏安特性采用冲击电流波形为 8/20ms。 注 2：改写 GB/T 2900.122008，定义 2.54。 3.2 电压梯度 voltage gradient 电阻片单位厚度的直流参考电压值，简称梯度，单位：V/mm。 3.3 高梯度电阻片 high voltage-gradient resistor 在直流参考电流下，梯度不小于 300 V/mm 的电阻片。 3.4 老化系数 voltage degradation coefficient 在规定的电压、温度和试验时间的条件下进行加速老化试验，电阻片试验后功耗与试验前功耗的 比值。在 IEC 60099-4:2014 电阻片加速老化试验称为持续运行电压下长时稳定性试验，见 IEC 60099- 4:2014 中 6.8。 1T / CEC 2212019 3.5 标称放电电流 nominal discharge current 划分电阻片等级、具有 8/20ms 波形的雷电冲击电流峰值。 3.6 重复转移电荷额定值 repetitive charge transfer rating 规定的电阻片最大电荷转移能力，可由单一事件或一组电涌波产生，通过转移，并且不会引起金 属氧化物电阻片的损坏或不可接受的电气性能劣化。 注：电荷量计算采用电流对时间的积分值。由持续时间不超过 2s 的单一事件或一组电涌波累积的电荷量，随后的 事件时间间隔不低于 60s。 3.7 操作冲击电流 switching current impulse 视在波前时间大于 30ms 但小于 100ms，视在波尾半峰值时间约为视在波前时间 2 倍的放电电流峰 值。划分电阻片等级、具有 8/20ms 波形的雷电冲击电流峰值。 3.8 陡波冲击电流 steep current impulse 视在波前时间为 1ms 的冲击电流。因设备调整的限制，实测值为 0.9ms1.1ms。视在波尾半峰值时 间不应大于 20ms。 3.9 直流参考电流 DC reference current 确定电阻片直流参考电压的直流电流平均值。 注：电阻片直流参考电流通常取 1mA2mA。 3.10 直流参考电压 DC reference voltage 在通过直流参考电流时测出的电阻片的直流电压平均值。如果电压与极性有关，取低值。 3.11 残压 residual voltage 放电电流通过电阻片时的最大电压峰值。电阻片残压包含雷电冲击电流下残压、操作冲击电流下 残压和陡波冲击电流下残压。 3.12 低残压电阻片 low residual voltage resistor 在相同冲击电流下，低残压电阻较通常电阻片压比低 5%。 3.13 型式试验 type tests/design tests 完成新电阻片开发、配方有调整时的试验，确定代表性的性能，并证明符合有关标准。 3.14 例行试验 routine tests 按要求对每只电阻片的试验，保证电阻片符合要求。 3.15 验收试验 acceptance tests 对订购电阻片的验证性试验。 3.16 抽样试验 sample tests 对电阻片，按批次以一定比例抽取试品抽样检查控制电阻片质量的试验。 244.1 4.2 55.1 5.2 5.3 标志及技术参数 电阻片标志 电阻片标志应永久标记在电阻片端面电极上，并应包括下列内容： a） 生产厂商标或标志； b） 电阻片编码； c） 直流参考电压； d） 标称电流下的残压。 注：可采用数字、条形码或二维码形式。 电阻片技术参数 电阻片技术参数的确定可参见附录 B。 标准额定值和使用条件 标准额定频率 标准额定频率应为 50Hz 或 60Hz。 标准标称放电电流 标准 8/20ms 标称放电电流应为 20kA，10kA，5kA，2.5kA、1.5kA。 运行条件 T / CEC 2212019 5.3.1 5.3.2 正常运行条件 电阻片在下列运行条件下应正常工作： a） 避雷器环境温度4040，电阻片工作温度不超过 60； b） 交流电源的频率不低于 48Hz，不超过 62Hz； c） 长期施加在电阻片上的电压不应超过宣称荷电率。 异常运行条件 不符合正常使用条件时，本标准的使用应经供需双方协商。 6技术要求 6.1 外观及尺寸 6.1.1 外观 两端面电极应无缺损、起皮现象，侧面绝缘层（侧面釉）应均匀，颜色应无明显色差。碰损在一 定范围内对电阻片性能应无不利影响，制造厂应给出碰损控制标准。 注：碰损的控制要求可由供需双方协商确定。 6.1.2 平行度 电阻片两端平行度不宜大于 0.05mm。 3T / CEC 2212019 6.1.3 6.1.4 6.2 6.3 6.3.1 厚度 电阻片厚度应按喷铝后两端厚度标称，以毫米计算。 规格 电阻片规格应按直径标称。 直流参考电压 每片电阻片应测量直流参考电流下的直流参考电压值，并在电阻片电极上标记。 电阻片残压 标称冲击电流下的残压 按表 1 指定标称放电电流下的残压的要求，在型式试验或抽查试验时通过该参数考核。每片电阻 片应进行标准 8/20ms 波形标称放电电流残压残压测量，并在电阻片电极上标志。 表1 电阻片型式试验项目 序号 试验名称试验依据 试验方法 试品数量 1外观 6.1 8.2 不少于 3 片电阻片 2厚度、平行度 6.1 8.3 不少于 3 片电阻片 残压： a）标称冲击电流下残压 36.3 8.4 不少于 3 片电阻片 b）操作冲击电流下残压 c）陡波冲击电流下残压 4重复转移电荷额定值 6.4 8.5 10 片电阻片 5加速老化 6.5 8.6 不少于 3 片电阻片 6直流参考电压 6.2 8.7 不少于 3 片电阻片 70.75 倍直流参考电压下漏电流 6.6 8.8 不少于 3 片电阻片 8大电流冲击耐受 6.7 8.9 不少于 3 片电阻片 9机械负荷 6.8 8.10 不少于 3 片电阻片 6.3.2 操作冲击电流下残压 电阻片型式试验时应测试操作冲击电流下残压，冲击电流视在波前时间大于 30ms，小于 100ms， 视在波尾半峰值时间约为视在波前时间 2 倍，冲击电流幅值应按 GB/T 110322010 中 8.3 表 6 确定。 按表 1 指定操作冲击电流下的残压的要求，在型式试验或抽查试验时通过该参数考核。 6.3.3 陡波冲击电流下残压 电阻片在型式试验时应测试陡坡冲击电流下残压，冲击电流视在波前时间为 0.9ms1.1ms，视在波 尾半峰值时间不应大于 20ms，冲击电流幅值为标称放电电流。按表 1 指定操作冲击电流下的陡坡冲击 电流下的残压要求，在型式试验或抽查试验时通过该参数考核。 6.4 重复转移电荷额定值 应按表1 指定电阻片的重复转移电荷额定值，在型式试验或抽查试验时，电阻片应耐受重复转移电 4T / CEC 2212019 荷试验的考核。 试验后观察试品，电阻片应无击穿、闪络、破碎等明显损伤现象。 试验前后参考电压和残压，在试前相同试品温度下（3内） ，变化不应大于 5%。 进行一次不小于 0.5kA/cm 的峰值电流密度或 2 倍的标称放电电流（取低值）的电流冲击耐受，无 2机械损伤。 注：如果其他判据满足，烧损或电弧损坏金属电极的现象不属于机械损伤。 6.5 加速老化特性（持续运行电压下长时稳定性） 在正常生产情况下，应在不超过 6 月的时间间隔内，对不同规格的电阻片进行加速老化试验；如 生产出现波动、更换直接影响电阻片老化性能的原材料时，也应进行加速老化试验。按指定电阻片的 加速老化特性要求，在型式试验或抽查试验时，电阻片应通过加速老化特性要求的考核。 6.6 0.75 倍直流参考电压下漏电流 漏电流就是 0.75 倍直流参考电压下通过电阻片的电流。 6.7 6.8 6.9 77.1 大电流冲击耐受 大电流冲击耐受适用于型式试验、抽样试验。 大电流冲击耐受要求应符合表 1 的规定。 两次大电流冲击后，电阻片在标称电流下的残压和交流参考电压变化不应超过 10%。 机械负荷试验 采用直接模压或注射成型避雷器的电阻片，型式试验应进行本项试验，耐受应力为 15MPa。 机械负荷前后电阻片无破坏，标称电流下残压变化不超过 3%。 注：如果避雷器结构使模压或注射应力不作用到电阻片时，不进行本项试验。 电阻片包装、运输及保管 电阻片包装、运输及保管应符合附录 C 的规定。 试验要求 测量设备及准确度 测量设备应符合 GB/T 16927.2 的规定，准确度应符合有关试验要求。除另有规定外，工频电压试 验的交流电压频率应为 48Hz62Hz，且近似于正弦波。 7.2 88.1 试验样品 型式试验、例行试验、抽样试验和验收试验应在电阻片上进行，试品应是新的、干净的。 电流冲击耐受试验时，低残压电阻片、高梯度电阻片应选取电压梯度最高的电阻片。 型式试验 总则 新电阻片投产前应进行型式试验，当工艺变更对产品性能有影响时，应进行型式试验。型式试验 试品数量和试验条件应符合表 1 的规定。 5T / CEC 2212019 注：表中所列项目试验所用电阻片均为新电阻片。 8.2 外观 目测外观，应符合 6.1.1 要求。 8.3 尺寸和形位公差 平行度和厚度宜采用有效工具测量，精度应为 0.02 mm。在电阻片端面，选 5 个测量点，测电阻片 厚度，取 5 点的平均值为厚度；5 点测量值的极差为平行度。同批中厚度应符合 6.1.3 的要求，平行度 应符合 6.1.2 的要求。 8.4 残压试验 8.4.1 标称冲击电流下残压试验应符合 GB/T 110322010 中 8.3.2 的规定。 8.4.2 操作冲击电流下残压试验应符合 GB/T 110322010 中 8.3.3 的规定。 8.4.3 陡波冲击电流下残压试验应符合 GB/T 110322010 中 8.3.1 的规定。 8.4.4 全部残压试验应在相同的 3 只电阻片上进行。两次放电的间隔时间应足以使试品恢复到接近环 境温度。 8.5 重复转移电荷额定值试验 该试验应验证电阻片的重复转移电荷额定值，试验程序参考 IEC 60099-4：2014 的 8.5 。例行试 验、抽样试验中重复转移电荷试验的波形和电流幅值由制造厂商确定。试验结果应符合 6.4 的要求。 8.6 8.7 加速老化试验 加速老化试验应符合 IEC 60099-4:2014 中 8.4 的规定。试验结果应符合 6.5 的要求。 注：试验电压由制造商宣称。 直流参考电压试验 对电阻片施加直流电压，当通过试品的电流等于直流参考电流时，测出试品上的直流电压值。如参考 电压与极性有关时，取低值。试品直径小于 100mm，直流参考电流取 1mA；试品直径大于 100mm，直流 参考电流取 2mA。 8.8 0.75 倍直流参考电压下漏电流试验 对电阻片施加 0.75 倍直流参考电压，测量通过电阻片的漏电流，如漏电流与极性有关，取高值。 试验结果应符合 6.6 的要求。 8.9 大电流冲击耐受试验 试验时，应从同批被试电阻片中抽取梯度最高者 5 片。试品应耐受两次冲击，不应有击穿、闪络 等损坏。两次间间隔时间应使电阻片冷却到环境温度。 试验电流值应符合表 2 规定，波形应为 4/10ms。波形调整范围应符合下列要求： a） 电流峰值为规定值的 90%110%； b） 视在波前时间为 3.5ms4.5ms； c） 视在半峰值时间为 9ms11ms； d） 任何反极性电流波的振荡幅值应小于电流峰值的 20%； e） 允许冲击波上有小振荡，但振荡幅值应小于冲击电流峰值的 5%。 6T / CEC 2212019 电阻片大电流耐受应符合 6.7 的要求。 表2 大电流冲击要求 避雷器的等级 电流峰值 4/10ms AkA 20 000 100 10 000 100 5000 65 2500 25 1500 10 8.10 机械负荷试验 试验前，在环境温度下应分别测定 3 组试品（每组至少 2 片电阻片）在标称放电电流下的雷电冲 击残压（见 8.4） 。测量电阻片面积，按 15MPa 或供需双方商定的应力确定。电阻片两端垫 5mm 厚紫 铜板，在试验机上 1min 到 3min 内达到要求值，达到要求值后维持压力 1min。 电阻片外观无裂纹、损坏。测标称放电电流下的雷电冲击残压（见 8.4） ，试验前后残压变化不应 大于 5%。 9例行试验、抽样试验和验收试验 9.1 例行试验 每只电阻片例行试验项目应按表 3 的规定。不符合表 3 规定的任何一项要求时，电阻片应认为不 合格。 表3 电阻片例行试验项目 序号 试验名称试验依据 试验方法 1外观 6.1 8.2 2标称冲击电流下的残压 6.3 8.4 3直流参考电压 6.2 8.7 40.75 倍直流参考电压下漏电流 6.6 8.8 9.2 抽样试验 抽样试验应对每批电阻片进行，应按批次以一定比例抽取试品。试验项目及试品数量应符合表 4 的规定。抽样试验试品不得使用。 表4 抽样试验项目 序号 试验名称试验依据 抽取试品数量 试验方法 1重复转移电荷额定值试验 6.4 1.0%（不少于 5 片） 8.5 2大电流冲击耐受试验 6.7 5片 8.9 3加速老化试验 6.5 3片 8.6 4外观、尺寸 6.1 5片 8.2，8.3 制造商应对新产品进行加速老化试验，对定型老产品至少半年进行一次加速老化试验。 7T / CEC 2212019 9.3 验收试验 验收试验应包括下列内容，试品数量应由供需双方协商。 a） 外观、尺寸（6.1，8.2，8.3） ；b） 直流参考电压试验（6.2，8.7）及 0.75 倍直流参考电压下漏电流试验（6.6，8.8） ；c） 残压试验（6.3，8.4） ；d） 重复转移电荷额定值试验（6.4，8.5） ；e） 大电流冲击耐受试验（6.7，8.9） 。8附录A （资料性附录） 非线性伏安特性方程 非线性伏安特性方程可采用下列公式之一表示： U =CI b T / CEC 2212019 或I =AU a 式中： U施加在电阻片上的电压（峰值） ；I流过电阻片的电流（峰值） ；b电流非线性系数； a电压非线性系数； A、C 材料常数，与电阻片的工艺、材料配方有关。 9T / CEC 2212019 附录B （资料性附录） 高梯度电阻片技术参数 高梯度电阻片技术参数见表 B.1。 表 B.1 高梯度电阻片技术参数 电阻片规格 电阻片外径 mm 电阻片内径 mm 电阻片厚度 mm 直流参考电流 mA 氧化锌电阻片直流 U2mA kV 标称放电电流 kA Qrs（单