IEC 62271-2092022 EXV 高压开关设备和控制设备.第209部分额定电压大于52kV的气体绝缘金属封闭开关设备的电缆连接.充液和挤压绝缘电缆.充液电缆和干式电缆终端标准立项发展报告

StandardizationDevelopmentReport:High-voltageswitchgearandcontrolgear–Part209:Cableconnectionsforgas-insulatedmetal-enclosedswitchgearforratedvoltagesabove52kV–Fluid-filledandextrudedinsulationcables–Fluid-filledanddry-typecableterminations高压开关设备和控制设备第209部分：额定电压大于52kV的气体绝缘金属封闭开关设备的电缆连接——充液和挤压绝缘电缆——充液电缆和干式电缆终端标准立项发展报告摘要随着全球能源转型深入推进和特高压输电技术的快速发展，额定电压大于52kV的气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）在电网建设中得到了日益广泛的应用，其电缆连接部件的安全性、可靠性与标准化水平直接关系到电力系统的整体运行质量。国际电工委员会于2022年9月正式发布了IEC62271-209:2022EXV标准，该标准替代并整合了此前分散的IEC62271-209（2007年版）及其修订件，系统规定了充液电缆和干式电缆终端在GIS设备中的连接要求、试验方法和验收准则。本报告基于标准文本及相关技术文献，从标准制定背景、适用范围、关键技术内容、修订要点、主要参编单位等方面对该标准进行系统解读与分析。报告指出，该标准在原有基础上增加了更高电压等级（最高涵盖550kV）的技术要求，完善了绝缘配合与界面特性评价方法，并吸收了复合绝缘干式电缆终端的最新研究成果，代表了国际高压开关设备电缆连接技术标准的最新发展方向，对指导我国相关标准制修订及工程实践具有重要的参考价值。该标准的落地实施将有力地促进高压开关设备领域的技术进步和国际间贸易往来，对于支撑新型电力系统建设和全球能源互联网发展具有显著的推动作用。关键词：高压开关设备；气体绝缘金属封闭开关设备；电缆连接；充液电缆；干式电缆终端；IEC标准；标准化Keywords:High-voltageswitchgear;Gas-insulatedmetal-enclosedswitchgear(GIS);Cableconnections;Fluid-filledcables;Dry-typecableterminations;IECstandards;Standardization1引言1.1研究背景气体绝缘金属封闭开关设备（Gas-InsulatedMetal-EnclosedSwitchgear，简称GIS）自20世纪60年代问世以来，凭借其结构紧凑、占地面积小、运行可靠性高、维护工作量少、环境影响小等突出优点，在全球高压输变电领域获得了广泛应用。随着电网电压等级的不断提升和城市电力负荷的持续增长，GIS设备的应用范围已从传统的72.5kV～252kV电压等级逐步扩展至363kV乃至550kV及以上的超高压、特高压领域。在此背景下，GIS与电力电缆之间的连接技术——特别是电缆终端的设计、制造与试验——成为制约设备整体性能的关键环节之一。电缆连接部件作为GIS与地下输电电缆之间的过渡界面，承担着电场均匀、密封可靠、机械固定和热传导等多重功能。在额定电压超过52kV的应用场景下，电缆终端需要承受更高的电场强度、更严酷的热循环应力以及更复杂的系统运行条件，其技术要求远较中低压电缆附件复杂。尤其是在气体绝缘环境下，电缆终端与SF₆气体之间形成固-气复合绝缘界面，该界面的长期稳定性直接决定了连接部位的绝缘性能和运行寿命。IEC62271系列标准是国际电工委员会（IEC）制定的关于高压开关设备和控制设备的系列标准，其中第209部分专门针对额定电压大于52kV的GIS电缆连接进行了规范。该标准经历了从IEC62271-209:2007到IEC62271-209:2022的修订迭代，技术内容不断充实和完善，成为全球GIS电缆连接领域最具权威性的技术规范之一。1.2标准立项的意义本标准立项的意义在于：其一，高压开关设备是电力系统关键一次设备，其标准水平直接影响电网安全运行水平；其二，当前全球范围内超高压、大容量输电工程建设持续加快，对GIS电缆连接提出了更高的技术要求，亟需统一的技术规范予以指导；其三，我国作为全球最大的电力装备制造国和应用市场，在GIS电缆连接技术上已积累了丰富的工程实践经验，主动跟踪并参与国际标准的制修订，对于提升我国在该领域的话语权和国际竞争力具有重要意义。1.3报告主要内容本报告将对该标准的制定背景、适用范围、技术内容框架、与上一版本的主要差异、主要参编单位以及标准实施展望等方面进行系统阐述。2标准概述2.1标准基本信息IEC62271-209:2022EXV（ElectronicVersioneXpendable，即加密电子版）由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission）下属第17技术委员会（TC17:High-voltageswitchgearandcontrolgear，高压开关设备和控制设备技术委员会）及其分技术委员会SC17C（Assembliesandgas-insulatedmetal-enclosedswitchgear，组装设备和气体绝缘金属封闭开关设备分技术委员会）负责制定。该标准于2022年9月5日正式发布，当前状态为现行有效。该标准的完整名称为《高压开关设备和控制设备第209部分：额定电压大于52kV的气体绝缘金属封闭开关设备的电缆连接——充液和挤压绝缘电缆——充液电缆和干式电缆终端》（High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part209:Cableconnectionsforgas-insulatedmetal-enclosedswitchgearforratedvoltagesabove52kV-Fluid-filledandextrudedinsulationcables-Fluid-filledanddry-typecableterminations）。标准国际分类号（ICS分类）归属于“高压开关装置和控制器”类别。该标准为电子版加密PDF格式，语言为英语。用户下载后需安装FileOpen插件，且文件限制累计在3台电脑上共打印5次。2.2标准适用范围本标准适用于额定电压大于52kV、采用气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的电力系统中，GIS与充液电缆（fluid-filledcables，包括自容式充油电缆和钢管充油电缆）及挤压绝缘电缆（extrudedinsulationcables，包括交联聚乙烯电缆等）之间的连接部件，具体包括以下类型的电缆终端：-充液电缆终端（fluid-filledcableterminations）：与自容式充油电缆或低压充油电缆配合使用的终端装置，通常采用电容锥或应力锥结构以实现电场控制；-干式电缆终端（dry-typecableterminations）：与挤压绝缘电缆配合使用的干式终端，其绝缘结构可为预制式、组合式或绕包式，内部可充填绝缘气体（如SF₆）或采用全干式复合绝缘结构。标准涵盖的内容包括：电缆终端的正常工作条件、额定参数、设计与结构要求、型式试验项目与方法、出厂试验要求、安装后的现场试验以及标志、运输和储存等方面的规定。需要指出的是，该标准仅规定GIS侧电缆连接装置的技术要求，涉及电缆本体自身性能的要求则以IEC60840和IEC62067等相关电缆标准为准。2.3标准引用关系IEC62271-209:2022与IEC62271系列其他部分存在密切的引用关系，主要包括：-IEC62271-1（高压开关设备和控制设备第1部分：共同技术要求）-IEC62271-203（高压开关设备和控制设备第203部分：额定电压大于52kV的气体绝缘金属封闭开关设备）-IEC62271-204（高压开关设备和控制设备第204部分：额定电压大于52kV的刚性气体绝缘输电线路）-IEC60840（额定电压大于150kV至500kV的挤压绝缘电力电缆及其附件试验方法）-IEC62067（额定电压大于500kV的挤压绝缘电力电缆系统及其附件试验方法）-IEC60141系列（充油电缆试验相关标准）通过上述标准的协同配套，构成了完整的GIS电缆连接系统标准体系。3标准主要技术内容3.1标准结构框架IEC62271-209:2022在结构编排上遵循IEC统一的标准编写规则，共包括以下主要章节：-第1章：范围（Scope）-第2章：规范性引用文件（Normativereferences）-第3章：术语和定义（Termsanddefinitions）-第4章：正常工作条件和特殊工作条件（Normalandspecialserviceconditions）-第5章：额定值（Ratings）-第6章：设计与结构（Designandconstruction）-第7章：型式试验（Typetests）-第8章：出厂试验（Routinetests）-第9章：现场安装后的交接试验（On-sitecommissioningtests）-第10章：标志（Marking）-第11章：运输、储存和安装（Transportation,storageandinstallation）-附录（Annexes）：包含补充技术资料、试验导则和实施说明等3.2关键技术要求3.2.1额定值规定标准对电缆连接装置的核心额定参数进行了明确规定，主要包括额定电压（Ur）、额定绝缘水平（雷电冲击耐压、操作冲击耐压和工频耐压）、额定电流（Ir）和额定短时耐受电流（Ik）等。在额定绝缘水平方面，标准针对不同电压等级规定了相应的雷电冲击耐压峰值（如对于126kV系统为550kV，对于252kV系统为1050kV，对于363kV系统为1175kV，对于550kV系统为1550kV）和操作冲击耐压值。这些数值与IEC62271-1和IEC62271-203中GIS本体的绝缘水平保持一致，以确保电缆连接部件与GIS设备之间的绝缘配合协调。在额定电流方面，标准涵盖了从630A至4000A及以上多个电流等级，以适应不同输电容量需求。对于额定电流超过800A的情况，标准要求进行温升试验验证，确保连接部位在持续通流条件下的温升不超过规定限值。3.2.2设计与结构要求标准从电气性能、机械性能和密封性能三个维度对电缆终端的结构设计提出了明确要求：电气性能方面，标准要求电缆终端的绝缘结构应能承受系统最高电压下的长期工作场强和暂态过电压，绝缘裕度应不低于规定值。标准特别强调了对气体-固体复合绝缘界面的设计要求，包括界面电场强度的计算与校核方法、界面压力与界面缺陷的控制指标等，以保证界面在长期运行中不发生沿面放电。机械性能方面，标准规定了电缆终端应能承受由于热胀冷缩、系统短路电动力、安装施工操作以及运行振动等因素引起的机械应力。对于安装在GIS壳体上的电缆终端，标准还规定了接口法兰的尺寸公差、密封槽形式和连接螺栓的紧固力矩要求。密封性能方面，标准要求电缆连接装置的气体密封应满足IEC62271-203中规定的相对泄漏率要求（通常不大于每年0.5%），并在型式试验中规定了密封试验的方法和判据。3.2.3试验方法体系标准建立了涵盖型式试验、出厂试验和现场交接试验的完整试验体系：型式试验包括：绝缘试验（雷电冲击试验、操作冲击试验、工频耐压试验）、温升试验、短时耐受电流和峰值耐受电流试验、密封试验、机械操作试验、电缆终端与GIS连接界面的配合试验、人工淋雨试验（户外型适用）等。对于充液电缆终端，还包括油密封试验；对于干式电缆终端，则包括界面特性试验和老化试验。出厂试验主要包括：主回路工频耐压试验、辅助回路和控制回路的绝缘试验、气体密封试验、SF₆气体水分含量检测、机械操作试验以及外观和尺寸检查。现场交接试验规定了设备安装完成后的相关验证项目，包括主回路绝缘试验（可选工频谐振耐压或振荡操作冲击电压）、气体密封性检验、气体水分检测和机械操作验证等。3.3与上一版本的主要技术差异IEC62271-209:2022取代了IEC62271-209:2007及其修订件Amendment1:2018。相较于旧版标准，新版标准的主要技术变化包括以下方面：（1）电压等级扩展：将标准的适用范围上限由原来的362kV扩展至550kV，使其与IEC62271-203:2022（550kVGIS标准）的电压范围保持一致，填补了超高压GIS电缆连接标准的空白。（2）绝缘水平调整：根据IEC62271-1:2017中绝缘配合理念的更新（引入“电协绝缘配合”方法），对各电压等级的绝缘水平列表进行了修订，增加了550kV电压等级下新的绝缘水平组合方式。（3）新增干式电缆终端技术要求：鉴于近年来复合绝缘干式电缆终端在高压领域的大规模应用，新版标准补充了与干式终端相关的设计验证和型式试验要求，包括界面压力确定方法、复合绝缘材料的热稳定试验、预制应力锥与电缆绝缘的界面相容性评价等。（4）细化试验导则：在附录中增加了关于电缆终端电场仿真计算、局部放电检测方法选择和结果判定的技术导则，为试验实施提供了更有针对性的指导。（5）完善现场试验导则：针对现场交接试验，补充了振荡操作冲击电压试验的应用导则和注意事项，增加了对GIS电缆连接处局部放电带电检测（如特高频法、超声波法等）的推荐性要求。4主要起草单位和归口组织4.1归口技术委员会IEC/TC17（高压开关设备和控制设备技术委员会）成立于1934年，是IEC中历史最悠久、规模最大的技术委员会之一。TC17的秘书处目前由瑞典（SIS）承担，其工作范围涵盖额定电压大于1000V的交流开关设备和控制设备以及额定电压大于1500V的直流开关设备和控制设备的标准制定。TC17下设三个分技术委员会：-SC17A：负责高压开关设备（如断路器、隔离开关、接地开关等）标准的制定；-SC17C：负责组装设备和气体绝缘金属封闭开关设备标准的制定，即本标准的直接归口分技术委员会；-SC17D：负责低压成套设备标准的制定。SC17C的工作范围包括：额定电压大于1kV的金属封闭开关设备和控制设备、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）、电缆连接、绝缘输电线路等。SC17C的主席和秘书处由意大利（CEI）承担，其工作直接关系到GIS标准的国际走向。SC17C下设若干工作组（WorkingGroup），其中负责电缆连接标准化的工作组由来自各主要工业国家的技术专家组成，成员包括电力公司代表、设备制造商技术人员、检测机构专家和大学科研人员等。在本标准的制修订过程中，工作组先后召开了多次国际会议，对标准草案进行了逐条审议和充分讨论。4.2主要参与单位情况在本标准的制修订过程中，来自全球多个国家的电力设备制造企业、电力公司、检测认证机构和科研院所参与了具体技术内容的起草和审议工作。以下介绍几家具有代表性的参与单位：ABB集团（瑞典/瑞士）：ABB是全球电力和自动化技术领域的领导企业，其高压开关产品业务部门长期活跃于IEC/TC17/SC17C的标准化工作中。ABB在高电压GIS和电缆连接技术方面拥有数十年的产品研发和工程应用经验，曾参与建设全球多个±800kV特高压直流输电工程和550kV交流输电工程。在本标准的修订过程中，ABB的技术专家重点参与了干式电缆终端技术要求和界面绝缘性能评价条款的编制工作，为复合绝缘电缆终端相关内容的完善作出了重要贡献。西门子能源（德国）：西门子能源是全球领先的能源技术公司，在高压开关设备领域具有深厚的技术积累和市场份额。西门子能源的GIS产品涵盖72.5kV至550kV全系列电压等级，其电缆连接部件在欧洲和全球市场拥有大量运行业绩。西门子能源的专家在标准修订中主要负责充液电缆终端相关条款的更新和完善，并提供了大量基于真实运行经验的修改建议。国网电力科学研究院（中国）：作为中国国家电网公司的直属科研机构，国网电力科学研究院（含武汉南瑞有限责任公司）长期代表中国参与IEC/TC17及SC17C的国际标准化工作。该院在超高压/特高压GIS、电缆及其附件方面取得了一系列具有国际先进水平的科研成果，主持或参与制定了多项中国国家标准和行业标准。在本标准的修订中，中国专家特别关注了高海拔地区和外绝缘修正、大容量试验方法等方面的技术条款，并将中国在高海拔GIS运行方面的实践经验和技术数据提交IEC工作组参考，该标准的部分条款已被采纳。东京电力控股株式会社（日本）：东京电力作为日本最大的电力公司，其输电部门在GIS与电缆连接的设计、运维方面积累了丰富的实践经验，在本标准修订中主要贡献了基于日本超高压电缆系统运行经验的技术数据，特别是在电缆