IEC 62271-2072023 高压开关设备和控制设备.第207部分额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭和固体绝缘封闭开关设备的抗震鉴定标准立项发展报告

标准化发展报告：高压开关设备和控制设备第207部分：额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭和固体绝缘封闭开关设备的抗震鉴定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SeismicQualificationforGas-insulatedSwitchgearAssemblies,MetalEnclosedandSolid-insulationEnclosedSwitchgearforRatedVoltagesabove1kV摘要随着全球电力基础设施建设的持续推进，高压开关设备作为电力系统的重要组成部分，其抗震性能直接关系到电网在地震灾害中的安全稳定运行。国际电工委员会于2023年11月正式发布IEC62271-207:2023标准，该标准为额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭及固体绝缘封闭开关设备的抗震鉴定提供了统一的技术规范和试验方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其对全球电力设备行业的影响。报告指出，该标准的发布填补了高压开关设备抗震鉴定领域的国际标准空白，通过明确规定抗震试验的输入地震动要求、试验程序、合格判据等技术要素，为制造商、检测机构和电力用户提供了可操作的技术依据。标准首次系统整合了IEEE693等重要参考文件的技术要求，在继承原有技术框架的基础上引入了多项技术改进，对提升变电站整体抗震能力、保障地震多发地区供电可靠性具有重要意义。本报告旨在为相关企业和技术人员深入理解并有效实施该标准提供参考和指导。关键词：高压开关设备；抗震鉴定；气体绝缘开关设备；IEC标准；地震输入运动；型式试验；电力系统安全Keywords:High-voltageswitchgear;Seismicqualification;Gas-insulatedswitchgear(GIS);IECstandard;Earthquakeinputmotion;Typetest;Powersystemsafety一、引言地震是威胁电力系统安全运行的最严重自然灾害之一。全球范围内，许多人口密集和经济发达地区均位于地震高烈度区。高压开关设备作为变电站中的核心设备，承担着电路通断、故障隔离和运行方式转换等关键功能。一旦开关设备在地震中发生损坏，不仅可能导致局部供电中断，还可能引发电网连锁故障，造成大范围停电事故，带来巨大的经济损失和社会影响。历史上多次破坏性地震的教训表明，变电站设备的地震易损性是电力系统震害的突出薄弱环节。1994年美国北岭地震、1995年日本阪神大地震、2008年中国汶川地震及2011年日本东北地方太平洋近海地震等多次强震中，变电站高压设备的破坏均对电力恢复工作造成了重大阻碍。特别是气体绝缘开关设备（GIS），由于其结构紧凑、重心相对较高、套管部位应力集中等特点，在地震作用下的动力响应行为复杂，需要专门的抗震设计和验证手段加以保障。在此背景下，国际电工委员会（IEC）长期以来高度重视高压开关设备的抗震性能标准化工作。IEC62271系列标准是高压开关设备和控制设备的系统性标准框架，其中第207部分专门针对额定电压超过1kV的开关设备抗震鉴定作出规定。该标准的制定和修订工作汇集了全球主要电力设备制造商、电力公司、检测机构及科研院所的技术力量，反映了当前国际社会对高压开关设备抗震性能的最新认知和技术要求。二、标准基本信息与项目背景（一）标准基本信息IEC62271-207:2023《高压开关设备和控制设备——第207部分：额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭和固体绝缘封闭开关设备的抗震鉴定》是由国际电工委员会（IEC）发布的一项正式国际标准。该标准的ICS分类号为高压开关装置和控制器相关类别，于2023年11月9日正式发布，当前状态为现行有效。标准语言版本为英语和法语双语出版。值得注意的是，该标准的发布标志着IEC在高压开关设备抗震鉴定领域的标准体系进一步趋于完善。（二）国际电工委员会及归口技术委员会国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是制定和发布国际电工电子标准的权威组织，现有超过80个成员国，覆盖全球80%以上的人口和95%以上的电力产出。IEC的工作范围涵盖电力生产、输配电、电气设备、电子设备等多个技术领域，其发布的标准在全球范围内具有广泛的影响力和认可度。本标准的归口技术委员会为IEC/TC17（高压开关设备和控制设备技术委员会）。TC17的秘书处设在瑞典，负责制定和修订高压开关设备和控制设备领域的国际标准。其下设的SC17C（高压开关设备组件分技术委员会）具体承担了本标准的编制管理工作。参与标准制定的工作组成员来自德国、日本、中国、美国、法国、瑞士、意大利等主要工业国家的专家代表，涵盖了设备制造商、电力公司、独立检测机构、大学及科研院所等各类利益相关方，确保了标准制定过程的广泛代表性和技术权威性。（三）标准编制历程IEC62271-207标准的编制工作经历了较长时间的酝酿、讨论和完善过程。在现行版本发布之前，IEC已在开关设备抗震领域进行了长期的研究和积累。标准工作组通过系统收集各国在地震烈度区划、设备抗震设计经验以及历次破坏性地震中开关设备的震害资料，对IEC62271-207的框架结构和技术条款进行了全面修订。修订过程中，工作组专门针对旧版标准中地震输入运动的确定方法、试验中人工地震波的生成规则、加速度时程的处理方式等关键技术问题进行了深入研讨，并充分参考了IEEE693等重要区域性标准的技术内容。三、标准修订的核心技术内容（一）标准适用范围与总体框架IEC62271-207:2023的适用范围明确为额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭开关设备和固体绝缘封闭开关设备。这一范围界定基本延续了原有标准的技术边界，但结合近年来开关设备技术发展现状进行了必要的调整和明确。标准在总体框架上涵盖了开关设备抗震鉴定的全过程，包括：地震输入运动的确定、抗震鉴定方法的选择、试验程序的要求、合格判据的判定、鉴定文件的形成等核心技术环节。标准的最终目标是验证开关设备在遭遇设计基准地震动时，其结构完整性和基本功能不受到不可接受的损害。（二）地震输入运动的确定方法地震输入运动的合理确定是抗震鉴定的核心环节，也是IEC62271-207:2023重点修订的技术内容之一。标准在确定地震输入运动时，将地面峰值加速度（PGA）作为关键参数进行控制，并给出了标准地震反应谱的构建方法。在这一版本中，修订工作组对地震输入运动的确定采用了与IEEE693等标准更为协调的技术路线。标准允许采用时程分析法进行抗震鉴定，同时提供了人工地震加速度时程的生成规则。为保证不同实验室、不同试验条件下试验结果的可比性和重现性，标准对人工地震波的生成参数、持续时间、频谱特性等作出了明确规定，确保试验用地震波能够真实代表目标场地的地震动特征。（三）抗震鉴定方法与试验要求IEC62271-207:2023在抗震鉴定方法的选择上，充分考虑了不同设备类型、不同应用场景的实际需求。标准允许采用以下几种鉴定方法：刚性/柔性频率下的简化方法、基于分析的鉴定方法、基于试验的鉴定方法（包括振动台试验法），以及上述方法的组合使用。在试验要求方面，标准对试验样品（试品）的安装条件、试验设备的性能要求、测点布置方案、激励输入方式等均给出了详细规定。特别值得关注的是，标准对试验中试品的监测提出了更高要求，强调在抗震试验过程中需要对主回路连通性、开关设备的操作功能、气体泄漏情况等关键状态参数进行连续监测和记录，以确保能够全面评估设备在地震作用下的功能保持能力。这一要求在试验方法层面显著提升了对设备整体抗震性能的考核覆盖范围，改变了以往仅关注设备结构完整性的做法，体现了功能导向的抗震性能评价理念。（四）合格判据与性能要求标准在合格判据方面建立了分级评价的思路。设备在抗震试验中不仅要保证本体结构不发生倒塌或严重损坏，还应根据设备的重要性等级和功能要求，验证其在试验中和试验后能否维持规定的运行功能。例如，对于需要在地震后保持运行能力的设备，要求在地震模拟过程中不得发生可能导致内部闪络的过量变形或位移；对于允许地震后通过检修恢复功能的设备，则设定了相对明确但仍具约束力的允许损坏程度。标准在试验后的检查项目中纳入了主回路电阻测量、绝缘试验、气体系统密封性检查、机械操作试验等多项内容，以确保设备在承受设计地震作用后，其电气性能和机械性能仍然满足相关产品标准的要求。（五）文件与标识要求IEC62271-207:2023对抗震鉴定结果的证据文件提出了系统化的要求，强调鉴定报告的完整性和可追溯性。标准要求鉴定报告应包含设备描述、地震输入运动参数、试验或分析方法的详细说明、测量结果以及合格评定结论等信息。此外，标准还对通过抗震鉴定的设备标牌或技术资料中应包含的抗震信息提出了要求，包括设备的抗震等级、对应的地面峰值加速度值、鉴定依据的标准版本等，以方便电力工程设计方和用户正确选型和合理应用。四、本标准修订的主要变化与创新点（一）与既有技术文件的关系协调IEC62271-207:2023在编制过程中特别注意了与其他国际标准和区域性标准的协调一致性。标准将IEEE693《变电站抗震设计推荐规程》作为重要的参考文件纳入技术体系，在确定地震输入运动、开展抗震试验等方面吸收借鉴了IEEE693中经过长期实践检验的技术方法。这一做法有利于减少不同标准体系之间的技术差异，降低制造企业针对不同市场进行重复试验的负担。（二）技术内容的主要改进相较于前版标准，IEC62271-207:2023的重点技术改进包括：其一，在地震输入运动方面引入了更丰富的地震动参数体系，使输入地震动的确定更趋科学合理；其二，扩展了射频和功能验证方面的试验要求，对不同类型开关设备提出了差异化的试验要求；其三，在确定抗震鉴定方法时，明确将安全系数纳入校核条件，仅在满足特定条件时方可采用简化方法；这些改进使标准的科学性和可操作性均得到显著提升。（三）推动标准实施的技术支撑措施为配合新版标准的发布实施，IEC相关技术委员会同步推进了配套技术文件的研究制定工作。对于标准文本中涉及的关键技术参数、试验方法细节以及尚存争议的技术议题，正在通过技术报告等形式加以补充说明。这些配套措施的推进，将有助于各相关方准确理解和一致实施IEC62271-207:2023的各项技术规定。国际电工委员会鼓励各成员国在国家标准制定中积极采用本国际标准，以促进全球范围内高压开关设备抗震性能技术要求的协调统一。五、主要参与单位介绍（一）国际电工委员会高压开关设备和控制设备技术委员会（IEC/TC17）IEC/TC17成立于1934年，是IEC中历史最悠久的技术委员会之一，负责制定高压开关设备和控制设备领域的国际标准，其标准成果涵盖了从空气绝缘开关设备到气体绝缘开关设备在内的各类产品。TC17的工作范围包括：交流开关设备和控制设备的术语定义、使用条件、额定值、设计和结构要求、型式试验和出厂试验方法等，其下设有多个分技术委员会和工作组，分别负责不同产品类别和专题领域的标准制定工作。（二）中国参与单位作为全球最大的电力设备制造和应用市场之一，中国深入参与了本标准的制定和修订工作。中国电力科学研究院有限公司（CEPRI）作为中国在该领域的核心研究机构，长期跟踪并实质参与IEC/TC17及SC17C的各项工作。中国电力科学研究院组建的专家团队在历次工作组会议中积极提出中国在特高压开关设备抗震性能研究方面的试验数据和成果经验，特别是在高烈度地震区变电站设备抗震设计、GIS设备本体抗震性能提升、减隔震技术应用等方面积累了丰富的实践数据。此外，西安高压电器研究院股份有限公司作为中国高压开关设备行业标准化的骨干力量，在参与IEC标准制修订和承担标准试验验证方面发挥了重要作用。中国机械工业联合会、中国电器工业协会等组织和机构也广泛参与了国内对应标准的转化和推广应用工作。中国的持续深入参与，为本标准在技术内容上的科学合理性和全球适用性提供了坚实的实践支撑。（三）其他国际主要参与力量日本作为地震多发国家，充分利用其在设备抗震设计和试验验证方面的丰富经验，在标准的修订中贡献了大量建设性意见。德国的西门子公司、瑞士的ABB集团等全球主要高压开关设备制造商也深度参与了标准的技术讨论，在设备制造可行性和试验实施细节方面提供了大量工程实践反馈。六、标准实施的意义与展望（一）对全球电力设备行业的深远影响IEC62271-207:2023的发布实施，为全球高压开关设备制造商提供了一套统一、明确、可操作的抗震性能验证技术框架。对于制造企业而言，依据本国际标准开展抗震鉴定工作，有利于在不同国家和地区的市场准入过程中获得更广泛的技术认可，减少重复性试验带来的开发周期延长和成本增加。对于电力用户和工程设计方而言，该标准的实施为变电站设备的抗震选型和工程验收提供了明确的技术依据。通过依据本标准的鉴定和评估，可更有效地筛选具备足够抗震能力的设备产品，从源头上提升变电站整体的抗震安全水平。（二）对电力系统抗震安全能力的提升随着全球城市化进程的持续推进和电力需求的不断增长，电力系统的安全可靠运行面临着越来越高的要求。地震灾害中，变电站设备的完好性是保障电力供应连续性的关键环节。IEC62271-207:2023提供的抗震鉴定技术框架，使得开关设备的抗震性能能够在出厂前得到充分验证，有助于从源头上提升电网在地震作用下的功能韧性。这对于地震多发国家和地区的电力基础设施安全具有重要的保障意义。（三）未来发展趋势展望未来，高压开关设备的抗震鉴定技术将呈现以下发展趋势：首先，随着基于性能的抗震设计理念在地面工程结构中的广泛推行，开关设备的抗震性能验证也将逐步从单一的“通过/不通过”判定向分级性能评价方向发展；其次，随着传感技术和在线监测技术的不断成熟，基于实际地震监测数据的设备动力响应验证将逐步得到推广，为制定更加精准的抗震鉴定方法提供数据基础；再次，数字孪生和仿真分析技术的快速发展，有望在未来部分替代物理试验验证；最后，随着全球对电网安全韧性要求的不断提高，IEC62271-207标准也将持续修订完善，以更好地服务于电力行业的抗震安全需求。七、结论IEC62271-207:2023《高压开关设备和控制设备——第207部分：额定电压超过1kV的气体绝缘开关设备组件、金属封闭和固体绝缘封闭开关设备的抗震鉴定》是国际电工委员会在高压开关设备抗震鉴定领域的一项重要标准成果。该标准系统规定了额定电压超过1kV的各类封闭式开关设备的抗震性能验证技术要求和试验方法，其发布实施对于统一全球范围内高压开关设备抗震鉴定技术要求、降低国际贸易技术壁垒、提升电力设施抗震安全水平具有重要的推动作用。本报告对该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容、主要变化与创新点以及主要参与单位等进行了系统梳理和分析。研究表明，该标准在保持技术连续性的同时，充分吸收了近年来地震工程领域的研究成果和工程实践反馈，在地震输入运动的确定、试验方法体系的完善、合格判据的细化以及与其他标准体系的技术协调等方面均有显著改进。标准的贯彻实施，将有助于推动高压开关设备产品抗震性能的整体提升，进而增强电力系统抵御