IEC 62271-1052021 高压开关柜和控制装置 - 第105部分交流电流保险丝组合对于额定电压高于1 Kv以上并包括52 Kv标准立项发展报告

高压开关柜和控制装置——第105部分：交流电流保险丝组合对于额定电压高于1kV以上并包括52kV标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:High-voltageswitchgearandcontrolgear—Part105:Alternatingcurrentswitch-fusecombinationsforratedvoltagesabove1kVuptoandincluding52kV摘要随着全球电力系统向高电压、高可靠性方向快速发展，高压开关设备作为电力系统安全运行的核心装备，其标准化工作日益受到国际社会的高度关注。IEC62271-105:2021《高压开关柜和控制装置——第105部分：交流电流保险丝组合对于额定电压高于1kV以上并包括52kV》由国际电工委员会（IEC）正式发布，是高压开关设备领域的重要技术标准之一。该标准全面规定了交流电流保险丝组合在额定电压1kV以上至52kV范围内的技术要求、试验方法、额定值选取及使用导则，为高压熔断器与开关设备的组合应用提供了统一的技术依据。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、主要修订变化及其行业应用价值，重点介绍了参与该标准制修订工作的主要企事业单位及其技术贡献，并对标准实施后的行业发展趋势进行了前瞻性展望。本报告的编制旨在为相关行业技术人员、标准化工作者及电力设备管理决策者提供全面、系统的标准信息参考，促进该标准在我国电力行业中的推广应用和有效实施。关键词：高压开关设备；交流电流保险丝组合；IEC标准；标准立项；电力系统安全；熔断器Keywords:High-voltageswitchgear;alternatingcurrentswitch-fusecombinations;IECstandard;standardizationdevelopment;powersystemsafety;fuse一、引言1.1研究背景高压开关设备是电力系统中不可或缺的控制和保护设备，直接关系到电网运行的安全性与可靠性。在配电网络中，开关设备与熔断器的组合使用是实现过载保护和短路保护的重要手段。交流电流保险丝组合（Switch-FuseCombination）将隔离开关、负荷开关与高压熔断器有机集成，兼具正常负荷操作与故障电流开断的双重功能，在中压配电系统中得到广泛应用。然而，随着电网容量不断扩大、配电电压等级日益提升，对开关—熔断器组合设备的性能要求也日趋严格，亟需一部系统、完善且具有全球适用性的技术标准予以规范。国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）作为全球最具权威性的电工标准化组织，长期致力于高压开关设备相关标准的制定与修订工作。在IEC62271系列标准的整体框架下，第105部分专门针对交流电流保险丝组合的技术要求进行了系统规定，是该系列标准中应用范围广、技术涉及面宽的重要组成部分。1.2标准的战略意义IEC62271-105:2021的发布与实施，对于推动全球高压开关设备技术的规范化发展、促进国际贸易与技术交流、保障电力系统安全稳定运行均具有重要的战略意义。该标准不仅为设备制造企业提供了统一的设计与试验依据，也为电力用户、工程咨询单位及检测认证机构提供了权威的技术参考，同时为我国高压开关设备标准的国际接轨和国内转化提供了重要的技术基础。二、标准基本信息概述2.1标准编号与名称本标准的标准编号为IEC62271-105:2021，属于IEC62271系列——即高压开关设备和控制设备系列标准的组成部分。标准的中文名称为《高压开关柜和控制装置——第105部分：交流电流保险丝组合对于额定电压高于1kV以上并包括52kV》，英文名称为“High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part105:Alternatingcurrentswitch-fusecombinationsforratedvoltagesabove1kVuptoandincluding52kV”。2.2标准状态与发布信息本标准目前为现行有效状态，由国际电工委员会于2021年6月15日正式发布。标准的工作语言为英语和法语，采用电子版加密PDF格式发行，适用于全球范围内的相关技术机构、制造企业和研究单位使用。2.3分类归属在IEC标准分类体系中，本标准归属于“高压开关装置和控制器”技术领域，涉及高压开关设备、熔断器及其组合装置的设计、试验与运行等技术内容。具体而言，该标准由IEC/TC17（高压开关设备和控制设备技术委员会）下属的SC17D分技术委员会（高压开关设备）负责归口管理。2.4版本沿革与定价信息本标准为IEC62271-105标准的2021年最新版本，替代了此前发布的旧版本。标准电子版售价为2712.0元人民币，采用加密PDF格式，下载时间约1分钟，带有水印保护，需安装FileOpen插件方可阅读，该电子文档限制在累计3台电脑上使用且共可打印5次。三、标准立项背景与研制历程3.1立项背景在高压配电系统中，开关设备与熔断器的组合应用由来已久。最早的融合式开关装置可追溯至20世纪中期，其基本设计理念是将熔断器的短路保护功能与开关设备的负荷分合功能相结合，以实现设备成本、安装空间和保护性能的综合优化。随着电力系统规模的不断扩大和用电负荷的持续增长，中压配电系统对设备额定参数的要求不断提高。一方面，系统短路容量持续增大，要求熔断器具备更高的分断能力；另一方面，配电自动化的推进要求开关设备具备更灵活的操控性能和更完善的信号反馈功能。这些新的技术需求对原有标准提出了更新要求，推动了IEC62271-105标准的持续修订与升级。3.2标准编制历程IEC62271-105标准的制定工作始于20世纪90年代末期，最初版本是在吸收IEC60420（高压交流开关-熔断器组合设备）等原有标准技术内容的基础上编制而成的。本标准的历次修订均充分考虑了行业内技术发展的最新成果和运行经验的反馈。2021版标准的修订工作由IECSC17D分技术委员会牵头组织，来自全球各主要工业国家的专家参与了标准草案的讨论与评审。修订工作充分考虑了过去十年间高压开关设备领域的技术进步，包括环保型绝缘气体的应用、智能化操控技术的发展、新型熔断器材料的研发以及数字化试验技术的成熟等方面，力求使标准内容与技术发展保持同步。3.3与IEC62271系列标准的关系IEC62271系列标准是国际电工委员会发布的高压开关设备和控制设备系列标准的统称，涵盖了高压开关设备的通用技术规范、各类开关设备的专项技术要求以及相关的试验导则和应用指南。本标准作为该系列标准的第105部分，重点聚焦于交流电流保险丝组合的专项技术要求。在IEC62271系列标准的整体架构中，第1部分（IEC62271-1）规定了高压开关设备的通用技术规范，而第105部分则是对开关-熔断器组合设备的专项补充规定。两部分的配合使用，构成了完整的标准技术体系。此外，本标准还与IEC62271-102（高压隔离开关和接地开关）、IEC62271-103（高压负荷开关）等标准存在技术接口关系，共同保障了高压开关设备标准的系统性和一致性。四、标准主要技术内容解析4.1适用范围本标准适用于额定电压高于1kV以上并包括52kV的交流电流保险丝组合，用于频率不超过60Hz的电力系统中。标准涵盖了户内和户外安装的开关-熔断器组合设备，包括使用气体绝缘或空气绝缘的各类结构形式。4.2额定值与技术参数标准对不同电压等级下的开关-熔断器组合设备规定了系统的额定值体系，包括额定电压、额定绝缘水平、额定频率、额定电流、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流、额定短路开断电流等核心参数。在额定值选取方面，标准特别强调了开关-熔断器组合中开断部件与熔断器之间的参数匹配要求，确保在不同故障工况下，熔断器与开关装置能够按照预设的逻辑顺序正确动作，实现故障电流的有效开断和设备安全保护。4.3设计与结构要求标准对交流电流保险丝组合的设计与结构提出了多方面的技术要求，涵盖机械结构、绝缘性能、温升特性、操作机构等方面。在机械结构方面，标准要求开关-熔断器组合应具备足够的机械强度和操作寿命，保证在规定次数的操作后仍能保持良好的工作性能。在绝缘性能方面，标准规定了不同电压等级下设备应满足的工频耐受电压、雷电冲击耐受电压等绝缘试验要求。4.4试验方法与验证要求标准规定了一系列型式试验、例行试验和现场试验的要求和方法。型式试验包括绝缘试验、温升试验、机械操作试验、短时耐受电流和峰值耐受电流试验、短路开断试验等。其中，短路开断试验是验证开关-熔断器组合保护功能的关键试验项目，标准对该试验的试验回路、试验参数和判定准则进行了详细规定。特别值得关注的是，标准对开关-熔断器组合的“转移电流”试验提出了明确要求。所谓转移电流，是指当熔断器与开关装置并联运行且故障电流介于两者分断能力之间时，需要开关装置配合熔断器完成电流转移并最终开断的电流值。通过对转移电流的规定和试验验证，确保在实际故障情况下，熔断器和开关装置之间能够可靠配合，完成全范围内故障电流的开断。4.5与旧版标准的主要技术变化与原版本相比，IEC62271-105:2021在以下方面进行了重要的技术调整和补充：1.绝缘要求的更新：新版标准对绝缘试验的要求进行了更新，以适应环保气体绝缘和紧凑型开关设备的技术需求；增加了对绝缘裕度的要求，提高了对局部放电的限制值要求。2.试验方法的完善：新版标准充实了转移电流试验的试验程序和判定准则，增加了电子式保护装置配合试验的相关内容；对合成试验方法的适用条件进行了明确。3.智能化要求的增加：随着智能电网的发展，新版标准增加了对开关-熔断器组合设备状态监测与在线监测接口的要求；增加了对传感器集成、数据通信接口等智能化功能的技术规定；提出了数字化互感器与保护装置配合的技术要求。4.环境适应性的强化：新版标准扩大了对环境条件的适应性范围，增加了高海拔、污秽地区等特殊环境条件下的修正要求；对环保型绝缘气体的使用提出了更为具体的技术导则。五、标准主要参与单位介绍5.1IECTC17/SC17D技术委员会IEC62271-105:2021标准的制修订工作由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）下设的高压开关设备分技术委员会（SC17D）负责组织。SC17D的成员来自全球各主要工业国家的国家委员会，包括中国、德国、法国、美国、日本、瑞士、瑞典、英国等，汇聚了国际高压开关领域最顶尖的技术专家和学者。5.2代表性国内参与单位——西安高压电器研究院股份有限公司在参与IEC62271-105:2021标准制修订工作的中国技术团队中，西安高压电器研究院股份有限公司（以下简称“西高院”）发挥了重要的支撑作用。西高院是我国高压电器领域具有重要影响力的综合性技术研究机构，长期致力于高压开关设备的技术研发、试验检测和标准化工作。机构概况与发展历程：西安高压电器研究院股份有限公司始建于1958年，原为第一机械工业部所属的西安高压电器研究所，经过六十余年的发展，现已成为集科学研究、技术开发、试验检测、标准制定、行业服务于一体的综合性科研机构。该院是全国高压开关设备标准化技术委员会（SAC/TC65）的挂靠单位，同时也是国际电工委员会IEC/TC17和SC17D的国内技术归口单位。核心技术能力：西高院拥有国际先进的高压开关设备试验检测能力，建有国家高压电器质量检验检测中心，具备完善的短路试验、绝缘试验、温升试验、机械操作试验等试验条件。在大容量试验技术方面，西高院建有国际领先的合成回路试验系统，能够满足52kV及以上电压等级开关设备的大容量试验需求。在该标准研制中的具体贡献：在IEC62271-105:2021的修订过程中，西高院的技术团队积极参与了多项关键技术议题的研究和讨论。在转移电流试验方法的完善方面，该院根据多年积累的试验数据提出了多项技术建议，推动了标准中转移电流试验程序从仅适用于特定试验回路的限制中扩展至更广泛的适用范围，并增加了对电子式保护装置配合试验的相关内容。在绝缘试验要求方面，该院结合我国在高海拔地区开关设备运行方面的丰富经验，提出了高海拔修正系数的修订建议，被国际专家组采纳。此外，西高院还承担了标准修订过程中多项验证试验任务，为标准技术条款的确定提供了可靠的试验数据支撑。六、标准实施应用与行业影响6.1国内标准转化情况在我国，IEC标准的转化工作遵循“积极采用、合理转化”的原则。IEC62271-105:2021对应的国家标准为我国等同采用的GB/T14810系列标准（或对应的最新国家标准版本），由全国高压开关设备标准化技术委员会（SAC/TC65）负责归口管理。该标准的国内转化工作对于促进我国高压开关-熔断器组合设备技术水平提升、规范行业市场秩序、推动产品出口贸易均具有重要意义。6.2行业应用价值本标准在电力行业的广泛应用体现在以下几个方面：设备制造领域：本标准为高压开关-熔断器组合设备的制造企业提供了系统、全面的产品设计、制造和试验依据，有助于企业规范产品研发流程，提升产品质量水平，降低产品开发风险。电力系统运行领域：对于电网公司、发电企业及大型工业用户而言，本标准为设备的选型、采购、验收和运行维护提供了权威的技术依据，有助于保障电力系统的安全稳定运行。检测认证领域：对于检测机构和认证机构，本标准是开展高压开关-熔断器组合设备型式试验和产品认证的核心依据。标准中系统、完整的试验方法和判定准则，为检测工作提供了可操作的技术规范。工程设计领域：对于电力设计院和工程咨询单位，该标准的应用有助于在工程设计中合理选择开关-熔断器组合的型式和参数，优化设计方案，提高工程的经济性和可靠性。6.3国际贸易与技术交流作为国际通用的技术标准，IEC62271-105:2021在全球范围内被广泛采用。我国高压开关-熔断器组合设备制造企业，通过积极采用该标准开展产品设计和试验验证，大大提升了产品的国际竞争力，促进了相关产品的出口贸易。同时，该标准的实施也为中外技术交流搭建了共同的技术语言平台。七、结论与展望7.1总结IEC62271-105:2021《高压开关柜和控制装置——第105部分：交流电流保险丝组合对于额定电压高于1kV以上并包括52kV》是国际高压开关设备领域的重要技术标准。该标准在继承历次版本技术成果的基础上，充分吸收了近年来高压开关设备在环保化、智能化、高可靠性等方面的发展成果，系统完善了交流电流保险丝组合的技术要求、试验方法和应用导则，为全球范围内该类型设备的设计制造、检验检测和运行维护提供了权威的技术依据。标准的发布实施，不仅对促进高压开关行业技术进步和产品质量提升具有重要的推动作用，也对保障全球电力系统安全可靠运行具有基础性的支撑意义。7.2发展趋势与展望展望未来，IEC62271-105:2022版本（如有）有望在以下几个方面进一步完善和发展：环保化方向：随着SF₆等强温室效应气体逐步被限制使用，环保型绝缘气体在高压开关设备中的应用将持续扩大。未来标准修订将更加关注环保气体的适用范围、绝缘性能和长期稳定性等方面。智能化方向：数字技术和智能传感器的快速发展，将推动开关-熔断器组合设备向智能化方向加速演进。标准的后续修订需增加对SF₆气体替代后绝缘配合的专项要求，补充在线监测装置（如SF₆气体密度传感器、局部放电传感器）与本体设备之间的功能协调要求。同时，电子式互感器与保护装置的技术匹配要求也需要进一步明确。数字化转型方向：随着数字化变电站技术的推广应用，IEC61850等通信标准与高压开关设备标准的融合将日益紧密。未来标准修订可能会增加对设备数字化接口、在线监测功能、数据交互协议等方面的技术要求，以适应智能电网和数字化变电站的发展需求。可靠性与状态检修方向：基于状态的设备检修（CBM）理念逐渐深入人心，对设备运行状态的可感知性和可诊断性提出了更高要求。未来标准修订有望增加设备状态评估的技术导则和可靠性验证的要求。我国作为全球最大的高压开关设备制造国和应用市场，应当密切跟