中华人民共和国国家标准
交流高压断路器的近区故障试验Short-line fuult tests for
A. C. high-voltage circuit-breaker本标准参照采用国际标准IEC56（1987)《高压交流断路器的有关规定。1主题内容和适用范围
GB/T4474—92
代聲GB447484
本标准规定了交流高乐断路器开断近区故障试验的额定参数、试验方法及试验判据，本标准适用十额定电斥63kV及以上，额定短路开断电流大于12.5kA，直接与架空线连接的三极断路器。所规定的额定参数相应于中性点有效接地系统中开断单相对地短路江：和标准认为在相对地电压下的单相试验可概括所有形式的近区故障。在这个意义上，中性点非有效接地系统中的单相接地故障并末使断路器承受近区故障条件，这被认为是无关紧要的。2引用标准
GB1984交流高压断路器
GB4473交流高乐断路器的合成试验3术语
3.1近区故障
发生在断器较诉距幕（通常为零点几至几公里）的架空线上的短路。此时有较高的起始瞬态恢复电压上升率，从而使开断条件更为苛刻。3.2近区故障试验
验证额定电压63kV及以上，额定短路开断电流大于12.5kA，直接与架空线连接的三极断路器开断近区故障能力的短路试验。
3.3线路侧瞬态电压峰值系数
近区故障电流开断后，线路侧瞬态电压最振幅与架空线相对地的瞬态电压初始值之比。注：瞬态电压的初始值对应于该极中熄弧瞬间的电压。3.4起始瞬态恢复电压（缩写为ITRV）瞬态恢复电压刚起始的部分。此时由于波从母线上第一个不连续点反射引起小幅值起始振满，其振荡幅值与母线波阻抗和短路电流成正比。注：ITRV一个与近区故障极相似的物理现象，且主要由变电所的母线和线路布置所决定。4额定参数
近区故障回路出断路器电源侧的电源回路及线路侧的一条短线组成，如图1所示。它们的额定参数如 4. 1 和 4. 2 条所列。
国家技术监督局1992-07-01批准1993-03-01实施
4.1电源侧的额定参数
GB/T4474—92
图1近区故障回路
断路器的最高电压；Xs电源测电抗；G一电源
X1.线璐測电抗,I近区故障电流，心B—断路器Z--线路波阻抗，1.一从断路器到故障点的线陷长度电源电压：等于被试断路器的最高相电压，即U/3；短路电疏，当布出线端短路时，等于被试断路器的额定短路开断电流；预期瞬态恢复电压，当出线端短路时，其额定值应分别与表1、表2（当试验条件不具备时，可采用表3的代用值)相符；
起始瞪态恢复电压待性由表4推山。表1按两参数法规定的近区故障电源回路预期避态恢复电压的额定值
额定电压
般商电压
瞬态恢复
电压蜂值
表中，uc-1.42/3Uu
峰值时间
.:升率
tc-0.05 tg
时延线参考电压
注：表中预期瞬态恢复电压的额定值是相应于最高电压为72.5kV的数值。表2按四参数法规定的近区故障电源回路预期瞬态恢复电压的额定值
额定电压
最高电压
第一参
考电压
第一每考
电压时间
上升率
kV/μs
表中，=/2/3Uuc-1.4=3=
瞬态孩复
电压峰值
峰值时间
时延线孝考时间
时延线参
考电压
时延线参
考时间
额定电压
最高电压
额定电压
GB/T 4474
表3按等值两参数法规定的近区故障电源回路预期瞬态恢复电压的额定值瞬态恢复
电压峰值
峰值时闻
上升率
kV/μs
时延线鑫考电压
表4额定起始瞬态恢复电压标准值确定（为并断电流I有效值的菌数)的相乘系数kV/kA(60 Hz)
时延线参考时间
注：(①表4中的值是假设母线及与之相连的元件（支持件、流互感器，电压互感器，隔高开关等)可粗略地用约为260 Q 等值波阻抗来表示的值。f:和1; 的关系为:fh=2 arii
其市：一
断路的额定角频率
母线及与之相连的元件的等值波阻抗，②对于气体绝缘金属封闭开关设备及额定短路开断电流小于25kA的开并设备起始解态恢复电压可省略不计。
1)实际起始瞬态恢复电乐峰值为本栏值与观定的开断电流(有效值)的乘积。4.2线路侧的额定参数
表5近区故障线路侧的额定参数
额定电压
每相导线数
表中，K一ul/up
额定波阻抗Z
额定瞬态电压峰值系数
注：1) 恢复电压上几速率系数 S 见附录 A。2)线路侧时延L的确定见图 2。
恢复电压上升速率系数S1
kV/(μs + kA)
时延“tal
5近区故障试验
5.1总则
GB/T 4474-- 92
图2线路侧预期瞬态电压具有起始时延和圆滑顶蜂时确定死和
ta的作图法举例
5.1.1直接试验和合成试验
近区故障应采用等价的架空线路或人工线路按单相短路进行直接试验。如受试验条件的限制，可采用单元试验，合成回路试验等方法进行。5.1.2被试断路器的准备
被试断路器应按照GB1984的7.11.2条规定进行准备。5.1.3单元试验
5.1.3.1进行单元试验时应满足的条件按GB1984的7.11.3.2条要求。断路器进行单元试验时应按动态电压分布最严重的单元上求得的电压值进行试验。这一最严重的电压分布以线路侧的电压分布作为基础。如不能测得动态电压分布，厕以线路侧的静态电压分布作为基础，其确定方法接5.1.3.2条。
5.1.3.2电压分布包括电源侧电压的分布及线路侧电压的分布。当断路器各断口是用电容均压时，这两个电压分布可在工频下进行测量或计算。当断路器装有并联开断电阻时，由于对地电容及频率的影响，电压分布应按电源侧电压和线路侧电压的等值频率进行静态分布的计算或测邀。线路侧电压频率等于线路报荡的基波频率，电源侧电压的频率等于开断出线端故障时预期瞬态恢复电压的等值率。此二电压以地电位为其公共点（见附录A）。若断路器各单元是非对称排列时，电压分布还应按反方问的接线进行测定。。电源侧电压的等值频率，在四参数情况下被认为等于品，+两参数及等值两参
注：线路侧电乐的基波频率等于261.
数情况下被认为等于
5.1.4试验回璐的功率因数和率
应符合GB1984的7.12.1和7.12.2条规定。5.1.5预期瞬态恢复电压的测量
GB/T 4474—92
预期瞬态恢复电压的测量包括电源侧间路和线路侧回路两个部分。电源侧回路预期瞬态恢复电压的测量：在直接试验时，应在被试断路器的电源侧端头对地之间进行测量，在合成试验时，应在人工线路短路的情况下，在被试断路器的两端进行测最。线路侧回路预期瞬态恢复电压的测量，在直接试验时，应在被试断路器的线路侧端头对地之间进行测量，在合成试验时，可在人工线路的两端进行测量。测量时，应考虑试验引线，电容分压器等附加电容带来的影响。
5.1.6试验要求
5.1.6.1试验电流应满足5.2.1或5.3.1条规定。5.1.6.2预期瞬态恢复电压和起始瞬态恢复电压应分别满足表1，表2（或表3)和表4规定。5.1.6.3工频恢复电压应满足5.2-2-1a条或5.3.2.2a条和5.3.2.2b条规定。5.1.6.4试验方式应满足5.2.3条规定。5.1.6.5操作顺序应满足5.2.4条规定。5-1.6.6燃弧时间应满足 5. 2. 5条规定。5.2直接试验
5.2.1试验电流
开断电流规定为断路器额定短路开断电流的90%和75%。开断电流应在触头分离瞬间进行测量，其直流分量不得大于交流分量幅值的20%。开断电流的允许偏差分别为断路器额定短路开断电流的十5%（对试验方式L90)和土5%（对试验方式L75)。
5.2.2试验回路
试验回路可以是等价的电力线路，如图1所示：也可以利用试验站的电源并在其附近架设的等价架空短线，也可以是利用试验室的电源并采用由一定数目的链形元件组成的人工线路的试验回路。人工线路需经过证明其效果与等价的电力线路对断路器的作用相当。试验回路应为单相，它包括电源侧回路和线路侧回路。5. 2.2.1对电源侧回路的要求
电源侧回路在断路器出线瓣短路时应满足下列要求：a。工题恢复电压不得低于最高相电压的95%，持续时间不得小于0.15；b.预期瞬态恢复电压和起始瞬态恢复电压原则上应与表1、表2（或表3)的额定值和由表4确定的值相符。
由于受试验条件的限制，时延t。不能满足要求时，应增加线路侧电压第一-波峰幅值以补偿电源侧回路预期瞬态恢复电压的不足，如果电源侧不能满足规定的起始瞬态恢复电压，则使用无起始时延的线路侧瞬态恢复电压，这在实际上被认为补偿了失去的起始瞬态恢复电压，C、预期短路电流与断路器的额定短路开断电流相等。5.2.2.2对线路侧回路的要求
a，线路侧回路的预期瞬态恢复电压应为近似的三角波，但在其起始部分允许有不超过表5规定的时延ta，并允许在峰顶处有一定程度的圆滑。该电压第一峰值礼，对应的时间不得超过由近区故障额定参数确定的时间。和zdL的确定方法见图2;b.人工线路除了为补偿电源侧的时延作的调整之外，还允许作所需要的某些调整，如工频阻抗在电源侧回路和线路侧回路的分配，以你补线路侧回路的固有瞬态电压峰值系数与额定瞬态电压峰值系数之间的差异。
5.2.2.3试验回路的瞬态恢复电压从断路器两接线端处测得的试验回路的预期瞬态恢复电压是出电源侧和线路侧的两个瞬态分量组成的,如附录 A 所示。
GB/T 4474-92
试验回路的电源侧及线路侧回路除满足5.2.2.1和5.2.2.2条要求外，其他特性参数应与4.1和4.2兼所规定的额定参数以及按此参数和试验电流导出的数值大致相符。试验国路的预期瞬态恢复电压达到电压\的时间不应大于时间红.，其后相继的各个电压波峰及相应的时间不作规定。uT和让的规定值应按4.1和4.2条的额定参数来确定（见录A）。注：到达值的时间小于比的允许值及试验回路预期瞬态恢复电压的第-峰值超过的允许值均需取得制避部门的同意。
在试验报告中应给出与断路器额定值相对应的瞬态恢复电压的规是值为了比较，还应以同样的比例给出所用试验闻路的解态恢复电压的预期借。想量断路器对恢复压产生畸变的作用很显著，则试验中所测出的数据不能用来估算试验回路瞬态恢复电压的预期特性。然而仍希望在试验中对瞬态恢复电压作记录，以使对试验回路的预期特性特别是关于第一波峰的时间进行校验。5.2.3试验方式www.vv99.net
被试断路器应在最低操作电（气，液）压下进行下述规定的两个标准试验方式。a.试验方式L90
在90%～95%额定短路开断电流及相应的预期瞬态恢复电压下进行，电流的误差为+3%。b试验方式L75
在70%～80%额定短路开断电流及相应预期瞬态恢复电压下进行，电流的误荐为士5不。5.2.4操作顺序
每一试验方式均应在断路器不检修的条件下，进行如下规定的以分闸操作为丰的额定操作顺序。有效开断欲数为3次。
a。用作自动重合的断路器
0-f--Ca 0-f0
不用作自动重合阐的断璐器
0-0--0
其中：○为在规定的开断电流和瞬态恢复电压下的“分”；为断路器接线端头上无外瓶电压下的*合”为无电流时间，其值为0.35或0.5s3t 为 180 s。
注，①为了试验方便，允许在分闻操作之前进行合阐操作。②对试验方式工90,6后的第一个\分\的开断电流，允许为85%～95%额定短路并断电流。③当实现操作顺序且有围难时,允许用操作顺序b来代替。5.2.5燃弧时间
每一试验方式中的最长燃弧时间与最短燃弧时间之差应为10m5，允许有1ms负偏差。对于5.2.4条中的操作顺序=，连续三次有效开断试验中无电流时间片的第个开断试验的燃孤时间，推荐应比在该操作顺序中所得到的最短燃肘间长3~4ms;对于5.2.4条中的操作顺序b，连续三次有效并断试验中，推荐有一次开断试验的燃弧时间应比在该操作顺序中所得到的最短燃驱时间长3~4 ms。但这均不是强制性的。5.2.6受试验电源容量所限制而进行的近区故障试验经制造单位与用户协商同意，在放宽了对5.2.2.1a条和5.2.2.1b条所作规定的情况下，近区故障试验亦允许在降低的工频电压值下进行。a和的规定必须尽可能地了以满足，其中b对瞬态恢复电压的要求至少在线路侧第一波峰时间规定值的三倍时间内能给以满足。荠断路器已按出线端短路试验的要求顺利地通过了试验，且假定断璐器在瞬态恢复电压峰值附近的介质强度与电流过零后文即施划GB/T 4474—92
的电压大小无关，此方法是可以使用的。此试验方法也可与单元试验联合使用。只作组试验尽是够。不需要为满足5.2.2.1且条要求而作第二组试验。5.3合成试验
当直接试验的容量不足，或其恢复电压特性不能满足额定参数要求时，允许使用合成回路，如并联电流引入回路，对断路器的单极或单元进行近区故障开断能力的试验，并可用人工线路来代替短。5.3.1试验电流
开断电流除符合5.2.1条的规定外，实际试验电流后半波的幅值不应小于相应规定的开斯电交流分量幅值的90%。
5.3.2试验回路
可来用如图 3所示的回路。
图3并联电流引入的近区故障合成试验回路简图U,一工频电流源，L一电源回路电感MS一合闸开关，R1C一电流回端调题支路GRm、C—延弧回路，AB—辅助断路器，TB被试断路器；SI.F一近区故障人工线路：TRV一瞬态恢复电压调节支路；L电压回路电感：G一可控触发球aC一电压回路主电容.试验电流一电压回路引入电流5.3.2.1合成试验回路和直接试验回路的等价应符合GB4473的有关规定。
由于人工线路的接入在电压回路中将会有一些附加振荡送加在引入电流的波形上。这些振荡应被尼，使之不影响电弧电压显著变化阶段的电流。5.3.2.2对电源侧回路的要求
对合成试验回路，电源侧回路系指不包括人工线路在内的电压回路，它应满足5.2.2.1b条要求。5.2.2.1 a条要求允许以下述规定代替：、在断路器开断后额定瞬率的 1/8周期内，T恢复电压不应低于 0. 95/273 UcoBb，当为按指数衰减的直流恢复电压时，除满足a的要求外，在短路开断后0.1s以内的其余时间不应低于0.5V2/3U。
5.3.2.3对线路侧回路的要求
同5.2.2.2条。
5.3-2.4试验回路的瞬态恢复电压同5.2.2.3条
5.3.2.5人工线路电感和电压回路电感的计算参见附录A。
5.3.3试验方式
同5.2.3条。
5.3.4操作顺序
GB/T 4474-92
每一试验方式均应在断路器不检修的条件下进行如下规定的仅限于分闸操作的额定操作顺序。有效开断次数为3次。
a。用作自动重合阐的断路器
0r-8--Ca 0—t-0-f-0
房不用作自动重合阑的断路器
0-t-0-t-0
其中：0℃为在电流回路中的“分”，即有规定的开断电流，但只有电流回路的避态及工频恢复电压；O为在合成回路中的“分”,即有规定的开断电流、瞬态及工频恢复电压；C，为断路器接线端头上无外施电压下的\合”为无电流时间，其值为0.3s或0.5s;t为180 s。
注：为了试验方便，允许在分阐探作之前进行合闻操作。②由于合成试验的复杂性，常常不能满足时间间隔1=180的规定，允许适当超过。实际的时间间隔应在试验报告中写明。
③对试验方式L90.6后的第一个“分”的开断电流，允许为85%～95%额定短路开断电流。③当实现操作题序a困难时，充许用操作顺序b来代替。5.3.5燃弧时间
同5.2.5条。
6试验判据
被试断路器在规定的试验中满足下列要求则为试验通过：4：断路器在试验中的要求符合GB1984的7.11.6条规定b。断路器试验后的要求符合GB1984的7.11.7条规定；c．断路器每一试验方式后的修整符合GB1984的7.11.7.5条规定。7试验记录和试验报告
试验记录和试验报告,详见附录B。试验报告应接第6章的规定作出明确结论A1直接试验
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附录A
由额定参数计算近区故障爵态恢复电压标准值与试验值的计算举例
(补充件）
A1.1整极试验时瞬态恢复电压标准值的计算A1.1.1基本方法
计算电路采用本标准图1所示的中性点有效接地系统中单相对地近区故障回路。在短路时，电源电压为：
Up U/ /3
式中：U——断路器的最高电压(有效值)。(A1
电源电压使近区故障电流IL经过由电源的等值电抗X，和线路的等值电抗X.审联的回路，在电源侧压降的有效值为：
U,- Ix。
在线路侧压降的有效值为：
当电流被切断时，断路器线路侧的对地瞬时电压u，与断路器电源侧的对地瞬时电压U，在理想断路器的条件下是相等的，即：
uU,= V2U
....( A4
此电压以行波形式沿断路器至故障点间的线路来回反射直至衰减到零，使线路侧的瞬态电压呈现如图A1中u,所示的衰减锯齿振荡波。在断路器电源侧，瞬态电压从U.开始上升到峰值u。的特性，如图A1中的u。所示。在瞬态现象结束后，电源侧上的对地工频电压幅值U，将为：U. = 2U.= V2/3U
（A5)
由此,近区故障时断路器端子间的瞬态恢复电压为电源侧和线路测电压的差值，如图A1中的usuL所示。
电压，ky
ug = Lt = 206
A1.1.2对地初始电压
电话.ky
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te =17.5us
嵌复电胜起始
部分最大围
时间，
图A1近区故障的标准瞬态恢复电压时间，us
在开断瞬间，对地瞬时电压V。与电源电压幅值U.之比仅决定于电抗使短路电流降低的程度，而与额定电压、额定短路开断电流及线路带数无关。即：U./U. - 1 -I/1
式中，1—额定短路开断电流，
1—近区故障并断电流。
表A1中列出广标准的近区故障电流比值下它们之间的关系，对于其他比值可由图A2得到。I./I
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表A1近区故障对地初始电压及瞬态恢复电压峰值wu/U
A1.1.3线路侧瞬态电压
图A2uo/U.、um/U.与I/1的函数关系线路侧额定参数见本标准表5。
线路侧瞬态电乐孔由初始电压u。算起的第---峰俏电压证可由u。乘以适当的瞬态电压峰值系数K得到：
ut' - Kt.
到达第--峰值电压u的时间t可按下述方法确定的线路侧瞬态电压上升速率得到。线路侧瞬态电压的上升速率dul/di在电流i=/2Isin(2元ft)过零开断时为：dul
=-2/2fZSI
式中：Z——线路波阻抗：
f—额定频率；
.-.( A7)
瞬态恢复电压［外速率系数=2√2元忆（在额定波阻抗及f为50Hz时的S值见表5）S
在托时间以后瞬态电压的确切波形决定于实际线路的特性。......(A9)
图A1中虚线所示的仅是：个例子。GB/T 4474—92
注：对于一个给定的近区故障,近似的线路长度可由下式得出：L = -Cti.
式中:C=0. 3 km/μs.
A1.1.4电源侧瞬态电压
（A10)
电源侧瞬态电压由对地初始电压U。变至峰值4m可由本标准表1、表2(或表 3)推出。tl、tz、t;和 t仍保持不变，表2中的ul等于最高相电压幅值U.，不需更动，但瞬态电压峰值uc应按比例降到um。即：um/Um = 1 + 0.4l./1
..(Al1 )
实际上电源侧瞬态电压在一开始上升时是有一定时延的。近区故障瞬态恢复电压最重要的部分是在线路侧到达第一个电压峰值的时间t.以前的一段。为了计算电源侧在红时的增值划，，可以不考虑电源侧瞬态电压弯曲部分，其产生的误差是可忽略的。此时可以认为电压是沿着-一条直的时延线上升，该时延线的时延为t，并与参考线平行。A1. 1.5计算举例
断路器额定值：
额定电压Uh220kV，最高电压U=252kV，1-31.5kA，f—50Hz。每极四个断口。
近区故障开断电流设为；
JL=0.75X31.5=23.6kA
工频恢复电压幅值：
Um - 252 × V2/3 = 206 kV
对地初始电压：
wo=0.25×206=51.5kV
线路侧第一蜂值电压由公式(A7)并取表5中的K值求得：w = 1. 6 × 51. 5 = 82. 4 kV线路侧瞬态电压到达第一峰值的时间t，由公式(A9)及表5中的S值求得：82.4
0.2 ×23.6
至故障点线路长度L(近似值)按公式(A10)求得：17.5
X0.3×17.5=2.63km
由.上面计算和taL=0.5x可确定线路侧的初始瞬态电压到达第一峰值的时间为t十（见图
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