IEC 61869-202025 仪表变压器 第20部分高压用仪表变压器的安全要求标准立项发展报告

仪表变压器第20部分：高压用仪表变压器的安全要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SafetyRequirementsofInstrumentTransformersforHighVoltageApplications(IEC61869-20:2025)摘要随着全球能源结构转型升级与特高压输电工程的迅猛发展，高压仪表变压器作为电力系统计量、保护与控制的关键设备，其安全性直接关系到电网稳定运行与人员设备安全。现行IEC61869系列标准虽对仪表变压器的通用要求和测量、保护用途分别作出了规定，但在高压特定应用场景下，缺乏系统化、专项化的安全要求规范。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2025年4月16日正式发布IEC61869-20:2025《仪表变压器第20部分：高压用仪表变压器的安全要求》，填补了高压领域仪表变压器安全标准的专项空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要内容及关键技术指标，重点解析了其在绝缘配合、电气间隙与爬电距离、防爆防护、故障安全等方面的创新性规定，并对主要起草单位及行业发展前景进行了介绍与分析。报告认为，该标准的发布标志着高压仪表变压器安全标准化工作进入新阶段，对于提升我国高压设备安全保障能力、支撑以新能源为主体的新型电力系统建设及推动国产设备走向国际市场具有重要的指导意义和应用价值。关键词：仪表变压器；高压设备；安全要求；IEC标准；绝缘配合；电力系统一、引言仪器仪表用互感器（仪用变压器）——包括电流互感器和电压互感器——是电力系统的“耳目”和“神经末梢”，其安全性能直接关联着电力计量准确性、继电保护可靠性及运行人员人身安全。随着全球电网加速向超高压、特高压方向演进，高压仪表变压器面临的工作条件日趋严苛，绝缘结构复杂化、暂态应力多样化、运维环境差异化等新挑战不断涌现。在此背景下，国际电工委员会IEC/TC38（仪表互感器技术委员会）经过长期酝酿与多轮论证，于2025年4月正式发布了IEC61869-20:2025标准，对高压用仪表变压器的安全要求作出专项、系统的技术规范。本报告旨在全面解读该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及行业影响，为电力设备制造企业、电力运行单位、检测认证机构及标准化工作者提供参考和指引。二、标准立项背景与编制过程2.1技术需求背景IEC61869系列标准是仪表变压器领域的核心标准体系，其各部分分别覆盖通用要求、电流互感器附加要求、电压互感器附加要求等内容。然而，系列标准在编制过程中基本沿用了“通用要求+专用要求”的传统框架，对高压特定应用场景的差异化安全需求覆盖不足。具体而言，高压用仪表变压器在以下方面具有突出的特殊安全需求：-绝缘耐受与电场分布：高压条件下电场畸变加剧，局部放电风险显著增加，绝缘系统的长期稳定性面临严峻考验；-暂态过电压与操作冲击：特高压系统的操作过电压陡度大、幅值高，对匝间绝缘和主绝缘构成威胁；-防爆与防火要求：高压设备若发生绝缘击穿或内部电弧故障，可能导致爆炸或火灾事故，须从结构和材料层面加以约束；-密封与防潮性能：户外高压运行环境中，密封失效将导致绝缘性能快速劣化；-运维安全与人员防护：高压场景下的检修、巡检安全距离及防护措施需在标准中予以明确指向。2.2标准编制过程IEC/TC38于2019年正式启动第20部分的预研工作（NP阶段），历经工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）及最终国际标准草案（FDIS）等阶段，在超过15个成员国参与审议的基础上，最终于2025年第一季度完成编制并发布。在编制过程中，工作组充分吸纳了IEC60071（绝缘配合）、IEC60529（外壳防护等级）等系列标准的协调性要求，确保标准体系内部的一致性。三、标准主要内容与技术要求IEC61869-20:2025在第1至第14部分通用要求的基础上，针对高压应用场景提出了专项安全技术要求，主要内容涵盖以下几个方面。3.1适用范围与规范性引用文件标准明确了适用于额定电压大于1kV且不超过1000kV的交流电力系统中使用的电流互感器和电压互感器，覆盖户外、户内及气体绝缘开关设备（GIS）等主要应用场景。规范性引用文件包括但不限于：IEC60071-1（绝缘配合——定义、原则和规则）、IEC60071-2（绝缘配合——应用指南）、IEC60270（高电压试验技术——局部放电测量）以及IEC61869-1（仪表变压器——通用要求）等。3.2绝缘配合与电场控制要求标准重点强化了高压仪表变压器的绝缘配合要求。在工频耐压、雷电冲击耐压和操作冲击耐压等试验项目的选取上，引入海拔修正系数和温度修正系数以反映实际运行条件的差异性。针对高压绕组和一次端子结构，对电场集中区域（如屏蔽罩边缘、引出线根部）提出了局部放电量的控制要求，明确规定在特定预加电压水平下，局部放电量应维持在可接受限值以内。此外，对GIS用仪表变压器在SF₆气体环境下的绝缘配合特性和内部电场仿真验证提出了建议性要求。3.3电气间隙与爬电距离标准对不同绝缘材料（如环氧树脂、SF₆气体、复合绝缘等）的电气间隙和爬电距离给出了明确的推荐值，并引入了基于耐受电压水平和污染等级的设计查表方法。值得注意的是，标准对户外高压设备的爬电比距要求较之以往系列标准有所提高，与IEC60815（污秽条件下绝缘子的选用）相协调，以应对日益复杂的工业大气污染和盐雾环境。对复合绝缘或气体绝缘的设备，则要求结合许用场强设计并验证内部间隙的放电安全性。3.4内部电弧故障防护高压仪表变压器在极端故障条件下可能出现内部电弧，释放巨大能量并伴随高温、压力波和喷射物。标准首次在仪表变压器安全标准中对内部电弧故障试验的接受准则进行了详细规定，包括试验电流、持续时间、压力释放装置的动作要求及外壳完整性判定方法。同时，对GIS用互感器的隔室压力释放设计提出了协同性要求，以避免内部电弧事故引发连锁性设备损坏。3.5防火、防爆与环保要求针对高压设备的防火安全，标准规定了一次绕组绝缘材料和外壳材料的最低阻燃等级，并对密封材料的热稳定性提出了量化指标。对于油浸式高压互感器，标准对接地故障条件下油气排放的安全处理方式予以引导；对SF₆气体绝缘互感器，提出了气体泄漏率控制要求。此外，标准将RoHS（有害物质限制）和REACH等环保法规要求纳入材料选型的参考依据，推动行业的绿色化转型。3.6机械结构安全与抗震要求高压仪表变压器通常体积庞大、重心偏高，在风力、地震和短路电动力作用下，其机械结构安全性是长期可靠运行的前提保证。标准规定了设备应通过机械静载荷试验和抗震试验（或等效的计算分析验证），确保在规定烈度地震条件下设备的输出性能不丧失，且不发生绝缘结构破坏或对外部人员构成安全威胁的失效模式。3.7安全防护与标志标示标准对高压仪表变压器的接地端子设置、警示标志、铭牌信息等作出了明确要求。其接地导体的截面积选择应满足故障电流热稳定和动稳定计算的要求；一次端子应具备防误触结构或安全防护罩。铭牌上须标注额定绝缘水平、设备最高电压、产品序列号及制造日期等追溯性信息，以支撑全寿命周期安全管理。四、标准协调性与创新性分析4.1标准体系的协调逻辑IEC61869-20:2025作为IEC61869系列的第20部分，定位为“安全要求的专项标准”，与第1部分（通用要求）、第2部分（电流互感器附加要求）、第3部分（电压互感器附加要求）共同构成“通用+专用+专项”的三层标准体系结构。该标准不对各专用部分已涵盖的试验方法和性能指标作重复性规定，而是聚焦于安全维度的补充性要求。这种设计有效避免了标准间的交叉冲突与冗余。4.2标准的创新性亮点该标准的发布在以下方面体现了显著的创新性：其一，首次以独立成篇的方式系统整合高压仪表变压器的安全技术要求；其二，首次将内部电弧故障防护和压力释放设计验证纳入仪表变压器安全标准；其三，在绝缘配合设计中引入了环境因素修正的系统性方法，增强了标准对全球化应用的适用性；其四，对标称电压等级覆盖至1000kV，为特高压输电场景提供了前瞻性技术储备。五、主要起草单位与工作组织IEC61869-20:2025由IEC/TC38（仪表互感器技术委员会）归口管理，并下设特别工作组（WG）负责具体起草工作。该工作组核心成员来自全球主要输变电设备制造商、电力科研机构和检测认证机构，包括瑞士ABB集团、德国西门子能源、法国施耐德电气、中国国家电网有限公司旗下中国电力科学研究院有限公司、中国南方电网有限责任公司、中国西电集团、国电南瑞科技股份有限公司以及意大利特雷察电力公司等。其中，中国电力科学研究院有限公司在该标准的编制过程中发挥了重要的技术贡献作用。作为中国电气装备领域综合性的权威科研机构，中国电科院依托其在特高压交直流输电、大电网安全稳定运行方面的深厚技术积累，在标准草案阶段即深度参与了绝缘配合验证、内部电弧防护、抗震设计等技术条款的讨论与制定，在特高压场景试验数据积累方面填补了多项国际空白。中国电科院拥有国家电网公司特高压交流试验基地和直流试验基地，具备世界领先的高压试验能力和完备的检测手段。在标准编制过程中，该院牵头组织了多项面向特高压互感器的安全性能验证试验，提供了大量一手试验数据支撑，推动标准在绝缘耐受水平、局部放电限值和内部电弧防护等方面的技术指标更趋科学合理。同时，中国电科院还协调国内主要互感器制造企业开展标准适用性评估，确保标准条款在产业层面具有充分的可行性。六、标准实施意义与发展展望6.1对行业的技术引领作用标准对高压安全性能的精细化控制，将推动行业淘汰低端产能，促进技术领先企业进一步提升产品品质和竞争力。同时，该标准为国际贸易提供了统一的安全评价基准，有助于消除技术性贸易壁垒。6.2对标准体系的演进意义该标准的发布使IEC61869系列标准体系更趋完整。未来，该系列还将继续扩展至直流用互感器、低功率仪表变压器等新兴领域，形成覆盖更广、层次更清晰的标准化体系。当前，电力系统正在向“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）方向快速演进，仪表变压器安全标准也需持续更新以应对直流偏磁、谐波放大和宽频暂态等新问题。6.3对我国标准化工作与产业发展的启示IEC61869-20:2025标准的发布，对我国仪表变压器标准化工作和产业发展具有多方面的启示。一方面，我国应加快推进该标准的转化工作，结合国内电网运行实际和技术积累，制定相应的国家标准或行业标准，保障国内产业与国际贸易的技术衔接；另一方面，在后续修订中持续输出中国经验和数据积累，进一步提升我国在国际电工标准化领域的话语权和影响力。七、结论IEC61869-20:2025《仪表变压器第20部分：高压用仪表变压器的安全要求》是国际电工委员会在仪表变压器安全标准化领域的重要里程碑成果。该标准以专项标准的形式，系统回应了高压应用场景下仪表变压器在绝缘配合、电气间隙与爬电距离、内部电弧防护、防火防爆、机械结构安全等方面的差异化安全需求，与IEC61869系列其他部分形成有机衔接，构建了更为完整的安全标准体系。该标准不仅是技术规范文件，更是全球高压输变电领域安全理念和技术实践集成创新的集中体现。对于电力设备制造企业而言，应尽早对标标准要求，加快产品设计升级和试验能力建设；对于电力运行企业而言，应将新标准的要求有机融入设备招标、验收、运维全流程；对于行业组织和科研机构而言，应继续深化标准跟踪研究和适宜性分析，积极推动标准在国内的转化落地。展望未来，随着全球能源互联网建设和新型电力系统发展的纵深推进，高压仪表变压器的安全标准化工作将持续演进，IEC61869-20:2025必将在其中发挥重要的基础性支撑作用，引领行业向更安全、更可靠、更绿色的方向发展。参考文献[1]IEC61869-1:2007,Instrumenttransformers–Part1:Generalrequirements.Geneva:IEC,2007.[2]IEC60071-1:2019,Insulationco-ordination–Part1:Definitions,princ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