IEC TS 62271-3152025 EXV 高压开关设备和控制设备 第315部分直流转换开关标准立项发展报告

高压开关设备和控制设备第315部分：直流转换开关标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part315:Directcurrent(DC)transferswitches摘要随着全球能源结构加速向低碳化转型，直流输电技术在远距离大容量电能输送、海上风电并网及柔性直流电网构建等领域展现出不可替代的战略价值。直流转换开关作为直流输电系统中实现电流转移、故障隔离与运行方式切换的关键设备，其标准化工作直接关系到直流电网的安全稳定运行与设备互联互通。本报告以国际电工委员会（IEC）发布的IECTS62271-315:2025EXV《高压开关设备和控制设备第315部分：直流转换开关》技术规范为研究对象，系统分析了该标准的立项背景、技术内容、核心参数要求及国际协调意义。报告指出，该标准填补了高压直流开关设备在IEC62271系列框架下的空白，首次以统一技术语言规范了直流转换开关的额定参数、试验方法、绝缘配合及机械与电气耐久性要求，为全球直流开关设备的设计制造、工程选型和型式试验提供了权威依据。标准的发布标志着直流开关设备标准化从“依附交流标准”走向“独立成篇”的关键转折，对促进直流输电技术规模化应用、支撑新型电力系统建设具有重要指导价值。本报告同时介绍了标准主要参与单位的技术贡献，并对标准未来修订方向进行了展望。关键词：直流转换开关；高压开关设备；直流输电；IEC标准；技术规范；型式试验；标准化Keywords:DCtransferswitch;High-voltageswitchgear;DCtransmission;IECstandard;Technicalspecification;Typetest;Standardization1引言1.1标准化背景在全球应对气候变化、推动能源绿色低碳转型的大背景下，直流输电技术凭借其输送容量大、损耗低、控制灵活等优势，正从传统点对点输电模式加速向多端直流电网和直流配电网方向演进。根据国际能源署（IEA）发布的《全球能源部门2050净零排放路线图》，到2050年全球直流输电线路总长度预计将增长至目前的5倍以上，直流开关设备作为直流电网中的关键控制与保护元件，其需求量将呈现爆发式增长。然而，与日益增长的工程应用需求形成鲜明对比的是，高压直流开关设备的标准化工作长期滞后于交流开关设备。在IEC62271系列标准框架下，交流开关设备已形成从术语定义、额定参数、设计与结构到试验方法的完整标准体系，而直流开关设备长期缺乏统一的国际标准，各制造商依据自身企业标准或参照交流标准进行设计制造，导致产品技术指标参差不齐、互换性差、试验方法不统一，严重制约了设备的国际流通与工程应用。1.2标准立项必要性直流转换开关（DCtransferswitch）是直流输电系统中不可或缺的关键设备，其主要功能包括：在直流系统正常运行方式切换时实现电流的平稳转移；在故障状态下配合其他保护设备完成故障电流的隔断与系统隔离；以及在多端直流电网中实现支路的投入与退出。由于直流电流不存在自然过零点，直流转换开关的电流开断机理与交流开关存在本质差异，需要借助人工过零技术或强迫换流技术实现电流开断，这使得其在技术原理、结构设计、试验方法等方面均无法简单套用交流开关设备标准。在此背景下，IEC于2025年3月正式发布了IECTS62271-315:2025EXV《高压开关设备和控制设备第315部分：直流转换开关》技术规范。该标准以技术规范（TechnicalSpecification,TS）形式发布，既体现了其作为技术前沿领域标准化的审慎态度，又为后续升级为国际标准（IS）奠定了技术基础。本报告的编制旨在系统梳理该标准的技术内容与创新要点，为国内相关制造企业、电力设计院、检测机构和科研院所的标准化实践提供参考。2标准概述2.1标准基本信息IECTS62271-315:2025EXV由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布，隶属于IEC第17技术委员会（TC17：高压开关设备和控制设备）下属的SC17C分技术委员会（高压开关设备组装）归口管理。该标准作为IEC62271系列的第315部分，与现有IEC62271-1（通用条款）、IEC62271-100（交流断路器）、IEC62271-102（交流隔离开关和接地开关）等标准共同构成完整的开关设备标准体系。标准文本形式为电子版加密PDF格式，以EXV（ExtendedVersion）版本发布，即包含完整标准正文及技术委员会在制定过程中的技术决策说明。发布语言为英语。标准版本说明中指出，该电子版文件约1分钟可完成下载，带数字水印，需安装FileOpen插件，使用电脑需联网验证，并限制累计3台电脑共打印5次。该标准的售价为6543.0元人民币，体现了技术规范类出版物较高的知识价值密度。2.2适用范围IECTS62271-315:2025EXV适用于额定电压高于1000V的直流转换开关设备，涵盖户内与户外安装、大气环境条件下的使用场景。标准所定义的直流转换开关，特指具备在直流电路中进行电流转移或电流开断功能的机械开关设备，其典型应用场景包括：-直流输电系统的运行方式转换（如单极—双极运行方式切换）；-多端直流电网中换流站的投入与退出操作；-直流断路器检修时的旁路与隔离操作；-直流配电网中的分段与联络开关操作。2.3标准地位作为IEC62271系列中首部专门针对直流转换开关的规范性文件，该标准获得了国际电工委员会各成员国的高度关注。需要特别指出的是，该标准采用“技术规范”而非“国际标准”的形式发布，反映了国际电工委员会在直流开关领域技术尚未完全成熟、部分试验方法和性能指标仍有待运行经验验证的情况下所采取的审慎策略。这一发布形式为后续技术的持续迭代和标准的动态修订保留了充分空间。3标准技术内容分析3.1标准总体结构IECTS62271-315:2025EXV遵循IEC62271系列标准的编排逻辑，并结合直流转换开关的技术特点进行了优化设计。标准正文包括以下主要章节：范围、规范性引用文件、术语和定义、正常使用条件、额定值、设计与结构、型式试验、出厂试验、随附文件、运输储存安装运行维护等。相较于交流开关设备标准，本标准的突出特点在于：其一，在“额定值”章节中规定了直流特有的电气参数体系，包括额定直流电压、额定直流电流、额定转移电流、额定开断电流、额定短时耐受电流及持续时间参数等，并明确定义了各参数间的配合关系。其二，在“设计与结构”章节中对直流转换开关特有的技术特征提出了要求，包括电弧熄灭系统设计、强迫换流回路配置、分合闸速度特性、绝缘配合的特殊考虑等。其三，在“型式试验”章节中构建了完整的直流试验验证体系，涵盖机械操作试验、直流开断试验、直流转移试验、温升试验及绝缘试验等关键验证项目。3.2核心关键技术要求3.2.1额定参数体系标准建立了一套完整的直流转换开关额定参数体系。在额定电压方面，标准参考全球直流输电工程的电压等级序列，覆盖了从±100kV到±800kV的典型直流电压等级，并允许通过协议扩展至更高电压等级。在额定电流方面，标准规定了连续载流能力要求，覆盖从数百安培到数千安培的典型应用范围。特别值得关注的是，标准引入了“额定转移电流”参数，该参数定义了直流转换开关在不承受异常过电压的前提下，能够成功转移的最大直流电流值，体现了直流转换开关区别于普通直流开关的功能定位。3.2.2开断与转移能力要求直流转换开关的核心技术指标为直流电流开断与转移能力。与交流开关利用自然过零熄弧不同，直流转换开关需要依靠自身或辅助回路创造人工电流过零条件。标准对以下几种典型拓扑型式的直流转换开关提出了相应要求：采用自激振荡原理的自激式直流转换开关；采用有源换流注入的强迫换流式直流转换开关；以及采用混合式设计的组合型直流转换开关。标准的试验条款对各种拓扑型式的直流转换开关规定了明确的试验回路、试验参数和验收判据。3.2.3绝缘配合要求考虑到直流电压作用下绝缘子表面电荷积累效应、直流电场分布特性以及与交流系统接口处的复合电压工况，标准在绝缘配合方面提出了区别于交流设备的技术要求。标准规定了对地绝缘、断口绝缘以及辅助回路绝缘的试验电压水平，并增加了直流电压耐受试验和极性反转试验等直流特有的绝缘验证项目。3.2.4机械与电气耐久性标准根据直流转换开关的实际运行操作频次需求，规定了机械操作寿命和电气耐久性等级。不同于交流断路器动辄数千次的电气操作次数要求，直流转换开关的电气操作次数需求相对较低，但机械操作寿命要求仍然保持较高等级。标准将机械操作试验次数规定为M1级（2000次）和M2级（5000次）两个等级，电气耐久性试验次数则规定了E1级和E2级分级要求，为不同应用场景提供了灵活的选型依据。3.2.5试验方法创新标准在试验方法方面进行了多项创新性规定。在直流开断试验方面，标准详细规定了合成试验回路的搭建方法，允许采用电流注入法和电压注入法两种合成试验方式，有效解决了大容量直流开断试验对试验电源容量需求过大的工程难题。在直流转移试验方面，标准设计了模拟直流输电系统典型运行工况的试验程序，涵盖额定电流转移、过负荷电流转移及故障电流转移等多种试验工况，确保试验结果能够真实反映设备在实际系统中的运行性能。4标准与国内外标准的协调关系4.1与IEC62271系列标准的关系IECTS62271-315:2025EXV作为IEC62271系列标准在直流领域的延伸，与系列内其他标准形成了良好的互补关系。在通用技术条款方面，该标准遵循IEC62271-1（高压开关设备和控制设备的通用条款）的基础性规定，在额定值定义、使用条件分类、温升限值等方面保持与通用标准的一致性和继承性。在涉及直流转换开关特有的技术内容方面，标准引入了专门的技术要求和试验方法，填补了系列标准在直流领域的空白。同时，考虑到直流转换开关在实际直流输电系统中常与直流断路器配合使用，该标准在技术内容编排上与IEC62271-313（直流断路器）和IEC62271-314（直流隔离开关）等标准形成了完整的技术配套，共同构成了覆盖直流输电系统全部开关设备类型的标准族。4.2对中国相关标准的借鉴意义5主要起草单位介绍5.1标委会概况IECTS62271-315:2025EXV的制定工作主要由IECTC17（高压开关设备和控制设备技术委员会）下属的SC17C分技术委员会承担。SC17C分技术委员会秘书处由瑞典标准协会（SIS）承担，主席和秘书的协调管理为标准的制定提供了坚实的组织保障。SC17C分技术委员会汇聚了来自全球主要电力设备制造商、电力公司、试验检测机构和学术研究机构的顶级技术专家，在高压开关设备和控制设备领域拥有丰富的标准化经验和深厚的技术积累。在IECTS62271-315的制定过程中，多个国家的国家委员会和企业积极参与并贡献了大量技术成果，涵盖了直流转换开关的核心技术方案和试验验证数据。5.2主要参与单位推介鉴于IECTS62271-315涉及直流开关设备的关键核心技术，在标准制定过程中，众多国际知名电力设备制造商发挥了不可或缺的作用。以下着重介绍中国的主要参与企业——西安高压电器研究院股份有限公司（简称“西高院”）。作为我国高压开关设备领域权威的综合性研究机构，西高院长期承担高压开关设备国家标准的制修订工作和试验检测认证工作。在直流开关设备领域，西高院建立了完善的大容量直流开断试验能力，拥有世界领先的合成试验回路和直流试验检测平台，是国内唯一具备±1100kV特高压直流开关设备全套型式试验能力的检测机构。在IECTS62271-315的制定过程中，西高院作为中国国家委员会的成员单位，积极参与了该标准各阶段的投票和意见反馈工作，组织国内相关制造企业和科研院所对标准草案进行深入研究，将我国在特高压直流转换开关领域的工程应用经验和试验研究成果充分反馈至IEC标准制定过程。此外，国内主要直流开关设备制造企业如中国西电集团、平高集团、山东电工电气集团等也积极参与了该标准的技术讨论和意见征集工作。这些企业在±800kV特高压直流输电工程和舟山五端柔性直流输电工程等重大工程中积累了丰富的直流转换开关研制和运行经验，为IEC标准中技术指标的科学确定提供了重要的工程实践支撑。上述单位的积极参与，确保了中国在直流输电领域的技术积累和工程经验能够有效输入至国际标准体系之中，也体现了中国从标准跟随者向标准贡献者转变的积极趋势。通过国际国内标准的协同推进，我国直流开关设备产业的整体技术水平和国际竞争力将持续提升。6标准实施意义与应用前景6.1对直流输电工程建设的推动IECTS62271-315:2025EXV的发布实施，为全球直流输电工程中直流转换开关的选型和技术规范提供了统一的依据。在标准发布之前，直流输电工程中转换开关的技术要求通常参照交流隔离开关和接地开关标准，或依赖工程招标文件中的专用技术规范，技术要求的完整性和一致性难以保证。该标准发布后，工程业主单位和设计院在编制招标技术规范时可直接引用该标准，从而有效提高采购效率，降低因技术理解差异导致的沟通成本。6.2对制造产业的引导作用该标准对直流转换开关的额定参数体系、设计与结构要求以及型式试验方法进行了全面系统的规定，为制造企业的产品研发设计提供了清晰的目标导向。制造企业可依据该标准建立覆盖设计验证、型式试验、出厂检验全过程的质量保证体系，避免因技术指标不明确导致的研发资源浪费和重复试验。从产业全局看，统一标准的建立有利于形成有序竞争的市场环境，促进产业整体技术水平的提升。6.3对新型电力系统建设的支撑当前，我国正加快构建以新能源为主体的新型电力系统，直流输电作为新能源大规模远距离输送和消纳的关键技术通道，其安全可靠运行直接关系到能源电力安全。IECTS62271-315标准的应用将为直流输电系统的安全稳定运行提供更加可靠的设备保障，其形成的技术规范和试验验证体系也将为我国直流开关