GBT 21413.4-2023 轨道交通 机车车辆电气设备 第4部分：电工器件 交流断路器规则

轨道交通机车车辆电气设备第4部分：电工器件交流断路器规则国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 23.1器件 3.2电器部件 33.3操作特性 43.4接通和分断特性 4缩略语 65分类 66特性 66.1特性列表 66.2断路器类型 66.3主电路额定值和极限值 66.4工作频度 96.5电气控制电路和气动控制回路 96.6电气辅助电路和气动辅助回路 96.7过电流脱扣器 96.8恢复电压 7产品信息 98通常使用条件 99结构和性能要求 9.1结构要求 9.2功能要求 9.3性能要求 10.1检验分类 10.2结构要求验证 10.3性能要求验证的型式检验 10.4性能要求验证的出厂检验 附录A(资料性)短路接通和分断电流及直流分量百分值的测定 附录B(资料性)检验接通和分断能力的试验电路 参考文献 I本文件是GB/T21413《轨道交通机车车辆电气设备》的第4部分。GB/T21413已经发布了以本文件代替GB/T21413.4—2008《铁路应用机车车辆电气设备第4部分：电工器件交流断a)更改了术语和定义(见第3章，2008年版的第3章);b)更改了断路器的分类(见第5章，2008年版的第4章);c)更改了主电路额定值和极限值的总则(见6.3.1,2008年版的5.3.1);d)更改了额定电压的符号(见6.3.2,2008年版的f)更改了短路特性(见6.3.6,2008年版的5.3.6);g)更改了过电流脱扣器的特性(见6.7,2008年版的5.7);h)更改了产品信息(见第7章，2008年版的第6章);i)增加了功能要求(见9.2);k)删除了噪声要求(见2008年版的8.2.5、表3);1)更改了工作性能要求(见9.3.8,2008年版的8.2.8);n)更改了性能要求验证的型式检验序列和项目(见10.3.1,2008年版的9.3.1);q)更改了试验序列Ⅱ中主电路电阻测量方法、短路条件下的接通和分断能力试验(见1s)删除了瞬态恢复电压试验(见2008年版的9.3.6);t)更改了气候条件试验方法(见10.3.6,2008年版的9.3.7);u)更改了其他试验的内容(见10.3.7,2008年版的9.3.8);Ⅱ——第4章对应IEC60077-4:2019中的3.5,后续章节依次调整；——第5章对应IEC60077-4:2019中的第4章，后续章节依次调整；——用规范性引用的GB/T1985替换了IEC62271-102(见第4章),两个文件之间的一致性程度——用规范性引用的GB/T4208替换了IEC60529(见第5章),两个文件之间的一致性程度为等4中为可选项，且在我国的实际应用中，断路器工作时的背景噪声远远高于断路器本身的——删除了第1章中部分注的内容；——增加了表3中技术要求对应的条款；Ⅲ机车车辆电气设备是机车车辆的重要组成部分，其功能和性能直接影响到整——第2部分：电工器件通用规则。目的在于使第1部分所规定的一般条件适用于机车车辆上的——第3部分：电工器件直流断路器规则。目的在于规范电工器件中的直流断路器的基本特性要 ——第5部分：电工器件高压熔断器规则。目的在于规范电工器件中的高压熔断器的基本特性1轨道交通机车车辆电气设备第4部分：电工器件交流断路器规则在GB/T21413.2—2021通用规则的基础之上，本文件规定了主触头连接到交流架空接触网的交流断路器的使用规则，电路的标称电压符合IEC60850的要求。本文件适用于机车车辆上的交流断路器。本文件与GB/T21413.2—2021一起给出了以下内容。——断路器特性。——断路器应满足：●在正常条件下的工作性能；●在短路条件下的工作性能；——用于验证器件在使用条件下符合特性的试验项目及试验方法。——断路器上应标识或给出的信息。本文件仅规定了保证交流断路器在机车车辆上正常工作的特殊要求。本文件不适用于工业用断路器，工业用断路器的相关要求在IEC622——适用工况(如控制电压、环境条件等);——不需要承受特定机车车辆使用条件的安装和使用；——为证明器件能承受机车车辆工况而进行的附加试验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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GB/T1985高压交流隔离开关和接地开关(GB/T1985—2014,IEC62271-102:2001+A1:GB/T4208外壳防护等级(IP代码)(GB/T4208—2017,IEC60529:2013,IDT)GB/T11022—2020高压交流开关设备和控制设备标准的共同技术要求(IEC62271-1:2017,GB/T16927.1—2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求(IEC60060-1:2010,2GB/T21413.1—2018轨道交通机车车辆电气设备第1部分：一般使用条件和通用规则GB/T21413.2—2021轨道交通机车车辆电气设备第2部分：电工器件通用规则GB/T21563轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验(GB/T21563—2018,IEC61373:IEC62271-100:2021高压开关设备和控制设备第100部分：高压交流断路器(High-voltageswitchgearandcontrolgear—Par3术语和定义GB/T21413.1—2018和GB/T21413.2—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1器件触头在油中分断或闭合的断路器。触头在高真空的壳内断开和闭合的断路器。气吹断路器air-blastcircuit-b触头在高速气流中灭弧的断路器。触头在特殊气体(不包括正常大气压或压缩空气)中断开和闭合的断路器。3半导体断路器semi-conductor依靠半导体的可控导电性来接通和分断电路电流的断路器。[来源：GB/T2900.36—2021,811-3.2电器部件<断路器>用来释放保持机构并使断路器得以断开或闭合的一种器件。当脱扣器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的脱扣器。定延时过电流脱扣器definitetime-delayover-currentrelease经过一个确定的延时才动作的过电流脱扣器，延时的长短有时是可调的，但与过电流的值无关。直接过电流脱扣器directover-currentrelease直接由断路器主电路电流激励的过电流脱扣器。间接过电流脱扣器indirectover-currentrelease<断路器>由开关电器主电路电流通过电流传感器或分流器激励的过电流脱扣器。防跳机构anti-pumpingdevice在闭合-断开操作之后，只要触发闭合的机构保持在闭合位置上，能防止再闭合的机构。<组装件的>能提供一个规定的防护等级来防止一定的外部影响和防止接近和触及带电部分及运动4构成断路器一部分的外壳。在闭合操作开始后，即使闭合指令仍保持，只要断开(脱扣)操作开始进行，其动触头就能返回到并保持在断开位置的断路器。<过电流脱扣器>脱扣器所调整到的动作电流值，并按此值确定了脱扣器的操作条件。电流整定值范围currentsettingrange<过电流脱扣器>可调整的过电流脱扣器电流整定值的最大值与最小值之间的范围。从脱扣器开始的断路器的断开动作。3.4接通和分断特性<机械开关电器>从断开操作开始瞬间起到所有极的弧触头都分开瞬间为止的时间间隔。<开关电器或熔断器电路>当开关电器或熔断器的每一极被一个阻抗可以忽略不计的导体所代替预期对称电流prospectivesymmetricalcurrent<交流电路>在电流起始后，没有瞬态现象的起始时刻的预期电流。5在分断过程中，产生电弧的瞬间流过断路器的电流。分断能力breakingcapacity在规定的使用和性能条件下，断路器在规定电压下能分断的预期分断电流值。接通能力makingcapacity在规定的使用和性能条件下，开关电器在规定电压下能接通的预期接通电流值。短路接通能力short-circuitmakingcapacity在规定条件下，包括断路器接线端短路在内的接通能力。在规定条件下，包括断路器接线端短路在内的分断能力。在规定的使用和性能条件下，电路或在闭合位置上的断路器在规定的短时间内所能承载的电流。在规定的使用和性能条件下，电路或在闭合位置上的断路器所能承受的电流峰值。分断电流后，于断路器一个极或熔断器的两接线端子间出现的电压。瞬态恢复电压transitrecoveryvoltage在具有显著瞬态特征的时间内的恢复电压。预期瞬态恢复电压prospectivetransitrecoveryvoltage由理想的开关器件分断预期对称电流后的暂态恢复电压。6RRRV:恢复电压上升率(RateofRiseofRecoveryVoltage)TRV:瞬态恢复电压(TransientRecoveryVoltage)——设计类型(见第5章);——外壳防护等级(见第5章);7断路器的额定电压如下：——额定工作电压(U,)(见GB/T21413.1—2018中6.2.2);——额定绝缘电压(Uxm)(见GB/T21413.1—2018中6.2.3);——额定冲击电压(Ux)(见GB/T21413.1—2018中6.2.5);——工频试验电压(U)(见GB/T21413.1—2018中6.2.4)。断路器的额定电流如下：——额定功率因数T₂(见6.3.5)时的额定工作电流(I,)(见GB/T21413.1—2018中6.4.1);——约定自由空气发热电流(Im)(见GB/T21413.2—2021中6.3.3);——直流约定自由空气发热电流(Impe);——约定密闭发热电流(Im)(见GB/T21413.2—2021中6.3.3);——额定短时耐受电流(I)(见GB/T21413.2—2021中6.3.3);——额定峰值耐受电流(Ip);断路器的额定工作频率(f.)是对应于额定工作电压的频率(见GB/T21413.1—2018中6.5)。6.3.5额定功率因数额定功率因数用来表征如下性能：——短路条件下其值为0.1(T₁);——正常使用条件下其值为0.8(T₂)。短路时的额定功率因数取决于变电所、连接机车车辆和负载的接触网的电气特性。如有需要，其他的功率因数值可根据断路器实际工况确定。6.3.6.1额定峰值耐受电流额定峰值耐受电流(I,)是在规定的使用和性能条件下，开关设备和控制设备在合闸位置能承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。额定峰值耐受电流是通过额定短时耐受电流的方均根值乘以峰值因数得到。这个峰值因数是电网直流时间常数和额定频率的函数。峰值因数的首选值是2.5倍。断路器的额定短路接通能力是对应于额定工作电压的接通电流的峰值(I),断路器应满足10.3.48断路器应能分断额定短路分断电流及以下的短路电流，TRV的标准值见表1。电压u'12或12.5181111·见GB/T1402的定义。额定短路持续时间的标准值应为1s。9工作频度用来描述表2中所规定的性能。——C1:轻型(如仅当检测到有短路时断路器才分断);电气控制电路和气动控制回路特性见GB/T21413.2—2021的6.6和6.7。电气辅助电路和气动辅助回路特性见GB/T21413.2—2021的6.9和6.10。应符合GB/T21413.1—2018中第8章的规定。应符合GB/T21413.2—2021中9.1的规定。应符合GB/T21413.2—2021中9.2.1的规定。应符合GB/T21413.2—2021中9.2.2的规定。应符合GB/T21413.1—2018中9.2.3的规定。应符合GB/T21413.1—2018中9.2.4的规定。应符合GB/T21413.1—2018中9.2.6的规定。应符合GB/T21413.1—2018中9.2.7的规定。应符合GB/T21413.1—2018中9.2.8的规定。每个工作周期应包括一个闭合操作及随后的断开操作(不带电流周期),或者接通操作及随后的分工作周期的总数应包括按表2第2栏的规定执行的不带电流工作周期数，及随后按表2第3栏的表2工作性能0注：在每个工作周期内，断路器保持闭合状态足够长时间，确保电流完全形成，但时间不超过2s。一般情况下，t₁与t₂均为180型式检验时，脱扣操作验证的整定值与出厂检验中测定值在验证10.3和10.4规定的性能要求之前，应验证断路器是否满足GB/T21413.1—2018中9.1规——电阻测量。应按GB/T21413.1—2018中10.2.3进行试验。主电路与控制电路及环境温度的按表3所示试验序列分组进行型式检验。对每一个序列应按表3所列顺序进行试验。试验允差见表4。表3性能要求试验序列表试验序列检验项目I一般工作特性(10.3.3)Ⅱ额定短路接通与分断能力(10.3.4)Ⅲ耐冲击和振动能力(10.3.5)IV气候条件8电磁兼容性试验"表4试验允差电流：!“%电流：±5%电压：±5%10.3.3试验序列I:一般工作特性本序列应包括表3中列出的试验和验证。按GB/T21413.2—2021中10.3.3.2进行试验。气动装置的气密性试验应按GB/T21413.1—2018中10.3.4.2进行。试验应在所有温度条件下进行，至少在最低和最高环境温度下进行。低温试验时通以最低气压，其他温度试验通以最高气压。按GB/T21413.2—2021中10.3.3.3进行。在约定自由空气发热电流下，按GB/T21413.2—2021气发热电流。按GB/T21413.2—2021中10.3.3.5进行。介电性能试验前宜测量绝缘电阻。用至少1000V等级兆欧表测量，高压导电部分和地间、断开触点间的绝缘电阻均不应低于100MΩ。该试验用于验证是否满足9.3.8的要求。在额定工作电流、额定工作电压、功率因数为0.8的条件下进行接通和分断操作，具体试验电路图见附录B。在10.3.3.6的试验之后，按10.4.5再次进行介电性能试验，试验电压值降至75%。按10.3.3.7进行验证之后，应按GB/T21413.2—2021中10.3.3.3进行主电路电阻测量。仅当主电路(未经维护)的电阻值超过之前按GB/T21413.2—2021中10.3.3.3测量值的50%时，才需按10.3.3.4进行温升验证。为了使电阻值低于该值，可进行少数几次空载操作。如需进行温升验证，则触头的温升限值和温度限值可超出GB/T21413.2—2021表2中10K。温升的测量点见GB/T21413.1—2018的10.3.2.2。仅当断路器装有嵌入式脱扣器时才进行该试验。按10.3.3.8进行验证后，应按10.4.3测量脱扣器的电流整定值。10.3.4试验序列Ⅱ:额定短路接通和分断能力该序列应包括表3中列出的试验和验证。按GB/T21413.2—2021中10.3.3.3进行。试验电路图见附录B。按GB/T11022—2020的7.6进行，并使用标准的额定短路持续时间值。对于规定的所有试验周期，按IEC62271-100:2021中7.107进行，试验项点应包括T10、T30、T60、T100s和T