2020电能表外置断路器技术规范

电能表外置断路器技术规范目 次前言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1外置断路器分类、控制方式及特性要求 3型式结构 5技术要求 9试验方法 13包装、运输、存储 17附录A（规范性附录） 电能用表外置断路器外形尺寸图 18附录B（资料性附录） 电能表用外置断路器试验项目 19PAGEPAGE10电能表用外置断路器技术规范（以下简称断路器本标准适用于断路器的生产、采购和验收，本标准适用于额定电压不超过400V，额定电流不超过125A及额定短路能力至少为6000A的电能表用外置断路器。本标准包括了为保证符合型式试验对断路器要求的操作特性所必须的全部要求。规范性引用文件GB/T1804—2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB10963.1—2005电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器GB17701—2008设备用断路器GB/T17626.2—2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.4—2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5—2006（冲击）抗扰度试验GB/T19334—2003低压开关设备和控制设备的尺寸在成套开关设备和控制设备中作电器机械支承的标准安装轨GB/T20645—2006特殊环境条件高原用低压电器技术要求GB/T21706—2008模数化终端组合电器GB/T26572—2011电子电气产品中限用物质的限量要求IEC62055—31—2008 电能表-付费系统-31部分：特殊要求-静止式付费电能表（12级）（Electricitymetering—Paymentsystems—Part31：Particularrequirements—staticpaymentmetersforactiveenergy (classes1and2)）术语和定义GB/T14048.1—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。断路器circuit-breaker电能表用外置断路器circuit-breakerforwatt-hourmeter与电能表配合安装使用，可通过电能表控制分、合闸，实现费控功能的断路器。自动分、合闸automaticopeningandclosing通过主站或其它设备和系统发出控制信号对断路器进行远程分、合闸操作的一种自动控制方式。自动合闸时间automaticopeningtime从收到合闸控制命令到断路器完成合闸过程所需要的时间。自动分闸时间automaticclosingtime从收到分闸控制命令到断路器完成分闸过程所需要的时间。手动控制方式manualcontrolmode合闸和分闸过程均通过手动完成的方式。半自动控制方式semiautomaticcontrolmode合闸过程由手动完成，分闸过程通过远程控制由断路器自动完成的方式。全自动控制方式remoteautomaticcontrolmode合闸和分闸过程均通过远程控制由断路器自动完成的方式。内轴传动方式innershaftdrivemode靠断路器内部一体化轴线实现各极联动的传动方式。上电延时power-updelay断电后，系统重新上电，断路器不响应控制信号保持初始状态的时间。外置断路器分类、控制方式及特性要求分类按极数分按极数分为：1P+N：带一个保护极的二极断路器；2P：带两个保护极的二极断路器；3P：带三个保护极的三极断路器；3P+N：带三个保护极的四极断路器；4P：带四个保护极的四极断路器。注：不是保护极的是“开闭中性极”。按安装方式分按安装方式分为：平面安装式；嵌入式安装；面板式，也称为配电板式安装。注：这些安装方式均可安装在安装轨上。按控制方式分按控制方式分为：手动控制方式：手动合闸、手动分闸的控制方式；半自动控制方式：自动分闸，手动合闸的控制方式；全自动控制方式：自动分闸，自动合闸的控制方式；按固定体系分按安装的固定体系分为：电气连接与机械安装无关的断路器；电气连接与机械安装有关的断路器。按瞬时脱扣电流分按瞬时脱扣电流分为：B型；C型；D型。注：可用安装规程来选用特定的形式。特性要求控制信号额定控制信号为AC220V电平。额定电压（Ue）额定电压优选值见表1。表1 额定电压优选值断路器断路器的供电电路230V230/400V400V系统使用的断路器的额定电压（V）在240V系统使用的断路器的额定电压（V）单极单相（相线对中性线或相线对相线）230/三相四线230/单相（相线对中性线）或三相，使用三个单极断路器（三线或四线）230/400/二极单相（相线对中性线或相线对相线）230/单相（相线对相线）400240单相（相线对相线，三线）/240三相（四线）230/三极三相（三线或四线）400240四极三相（四线）400/1：IEC60038230/400V220/380V240/415电压值。注释的格式、字体注2：本部分中，凡涉及到230V和400V的地方，可以分别理解为220V或240V、380V或415V。注3：本部分中，凡涉及到240V的地方，可以理解为200V。额定绝缘电压（Ui）不低于500V。额定冲击耐受电压（Uimp）不低于6kV。额定电流（In）额定电流优选值：40A、63A、80A、100A、125A。额定频率（fn）额定频率标准值为50Hz或60Hz。额定短路能力（Icn）不低于6000A。自动合闸时间（tc）tc≤3s。同期时间断路器各极的合分闸时间应满足产品规范的要求。上电延时（te）te应大于等于7s内不得响应，7s之后发出断路器收到控制命令应就响应。额定控制电平电压（Uc）AC220V。控制电平电流（Ic）Ic≤1mA。合闸相线泄漏电流（IL1）控制单元合闸后，每相线消耗的稳态电流应小于0.2mA。分闸相线泄漏电流（IL2）控制单元分闸后，每相线消耗的稳态电流应小于0.2mA。功耗断路器每极最大功耗应满足表2的要求。表2 每极最大功耗额定电流范围In（A）每极最大功耗（W）32＜In≤406.540＜In≤50850＜In≤6311.563＜In≤10013.5100＜In≤12518污染等级适用于污染等级为2的环境。型式结构机械结构一般要求外观操作断路器时，容易触及的外部零件应用绝缘材料制成。断路器外观尺寸参见附录A。机构断路器操作机构应满足以下要求：操作部件必须灵活可靠，具有自由脱扣机构；全自动控制方式应具有电动操作机构；应使动触头只能置于闭合或断开的位置，即使操作件释放在一个中间位置也是如此；断路器具有可用手动分闸和闭合的操作手柄，操作手柄应固定可靠；操作手柄和带电部件之间应良好的绝缘以保证安全；多极断路器除了可开闭的中性极外，其它所有极的动触头机械上应保证同时接通和同时分断，即使仅在一个保护极发生过载时也是如此；如有开闭中性极，则开闭中性极应比保护极先闭合、后断开；g) k）对支持全自动控制方式的断路器，自动合闸部件应采用内轴传动方式的全封闭结构，实现自动合闸功能，确保处于分闸状态的开关手动闭合操作手柄内部触头仍停留在断开位置。隔离防护断路器的每极在断开位置时均应可靠断开，同时应按满足隔离功能所必须的要求提供一个隔离距离。至少用下列两个方式指示主触头的断开位置和闭合位置：操作件的位置；分开的机械指示器。动作指示器和操作件断路器应用适当的方法指示其触头的闭合和断开位置。应有能用手动闭合和断开动触头的操作部件，操作件可用来指示触头位置，用“|”（或“合”、(OFF”，“绿色”)触头位置指示装置应该可靠。断路器的设计应使得操作件、面板或盖子只能固定在正确的位置，以确保正确指示触头位置。模式选择开关模式选择开关应设置在开关正面，并标有“自动”和“手动”标识，便于识别开关当前处于何种模式。应设置一定的防护措施防止模式开关随意拨动，要求只能借助外界工具方可进行模式切换。螺钉、载流部件和连接螺钉和连接件螺钉电气上的连接或机械上的连接应能承受正常使用时发生的机械应力。电气连接件电气连接的设计应使得接触压力不是通过绝缘材料（陶瓷、纯云母或其他具有相当性能的材料传递，除非金属部件具有足够弹性以补偿绝缘材料任何可能的收缩或变形。载流部件和连接件载流部件和连接件，包括用作保护导体的部件应采用：——铜；——含铜量至少为58%的合金（冷加工零件），或含铜量至少50%的合金（其他零件）；——耐腐蚀性能不低于铜并且具有适当机械性能的其它金属或适当的涂层的金属。注：子类似部件以及试验回路的部件。接外部导线的接线端子应具有允许连接如表3所示的标称截面积的铜导线的接线端子。表3 螺纹型接线端子可连接的铜导线的截面积额定电流aInA导线截面积aSmm232＜In≤501050＜In≤631663＜In≤802580＜In≤10035100＜In≤12550a50A注：表中未述及的电流等级，如有特殊要求，应符合相应国家标准。接线端子中用于紧固导线的部件不应用作固定其他任何元件。ISO规定公制的螺纹或节距和机械强度相当的螺纹。接线端子的设计或布置应使得硬性实心导线或绞合导线的线丝在拧紧紧固螺钉或螺母时不能滑出接线端子。连接保护导线的接线端子的紧固螺钉或螺母应具有足够的可靠性以防止意外的松动。柱式接线端子应允许完全插入并可靠地夹紧导线。把表34中规定的扭矩完全紧固后，通过螺纹连接紧固试验其是否符合要求。表4 螺钉的螺纹直径和施加的扭矩螺纹标称直径mm扭矩NmⅠⅡⅢ≤2.8＞2.8～≤3.0＞3.0～≤3.2＞3.2～≤3.6＞3.6～≤4.1＞4.1～≤4.7＞4.7～≤5.3＞5.3～≤6.0＞6.0～≤8.0＞8.0～≤10.0＞10.0～≤12.0＞12.0～≤15.0＞15.0～≤20.0＞20.0～≤24.0＞240.20.250.30.40.70.80.81.22.5——————0.40.50.60.81.21.82.02.53.54.0—————0.40.50.60.81.21.82.03.06.010.014.019.025.036.050.0第Ⅰ列：适用于拧紧时不突出孔外的无头螺钉和不能用刀口宽度大于螺钉根部直径的螺丝刀拧紧的其他螺钉；第Ⅱ列：适用于用螺丝刀拧紧的螺钉和螺母；第Ⅲ列：适用于不可用螺丝刀来拧紧的螺钉和螺母。用于连接外部导线的接线端子的螺钉和螺母应与金属螺纹啮合，并且这些螺钉不应是自攻螺钉。电气结构信号反馈方式控制信号采取AC220V电平方式，控制单元供电从控制信号线取电，拉合闸动作时可从相线短暂用电，动作结束后相线泄漏电流应符合4.2.13和3.1.14的要求。反馈信号采取AC220V电平式，单相断路器反馈信号从相线用电；三相断路器反馈信号应从三相取电，并保证在任一相缺相时仍能正常反馈信号。断路器控制及信号反馈线控制及信号反馈线线径应不小于0.3mm2，线两端应带有压接好的防反接接线头，具体规格可根据制造厂规定。防电击保护电缆和导线管的入口应是绝缘材料制成的或具有绝缘材料套管或类似装置，这些装置应可靠固定，并且具有足够的机械强度。技术要求基本要求温度范围环境的温度应符合表5的规定。表5 环境温度范围序号条件温度1规定的使用温度-25～652极限使用温度-40～70湿度范围空气的相对湿度应符合表6的规定。表6 空气相对湿度序号条件相对湿度1年平均＜75％230天（这些天以自然方式分布在一年中）95％3在其他天偶然出现85％大气压力63.0kPa～106.0kPa（海拔2000m及以下），特殊订货要求除外。高海拔地区的要求应按照标准GB/T20645—2006中7.2.2的要求进行修正。安装方式断路器应按使用说明书要求安装，安装轨应采用GB/T19334—2003中的35mm标准导轨。电气要求电气间隙和爬电距离GB10963.1—2005中8.1.3适用。5.5mm；6.3mm。介电性能断路器在工频电压下应具有足够的介电强度并确保隔离，泄漏电流小于100mA。绝缘电阻在潮湿试验后，极与极之间（适用时）和同极进出线端子之间的绝缘电阻应不小于2MΩ，机构的金属部件与框架之间以及各极与框架之间的绝缘电阻应不小于5MΩ。冲击耐受电压断路器应足以耐受冲击电压。（适用时各极与断路器的金属支架之间应能承受8kV的冲击耐受电压。温升极限断路器在正常工作条件下，按规定条件进行试验时，其各部件的温升不得超过表7规定的极限值，断路器不应遭到损坏而影响它的功能或使用安全。表7 温升值部件a）b）温升/K连接外部导体的接线端子c）60在手动操作断路器过程中容易触及的外部部件，包括绝缘材料的操作机构和与操作几个极的绝缘的操作机构相连接的金属部件40操作件的外部金属部件25其他外部部件，包括断路器与安装平面直接接触的表面。60昼夜试验被认为已间接地对触头在使用中过度发热的工作性能作了充分考核。对于插入式断路器，是指安装断路器基座的接线端子。脱扣特性GB10963.1—2005中8.6适用，B、C、D型断路器时间—电流动作特性满足表8的要求。表8 时间—电流动作特性试验型式试验电流起始状态脱扣或不脱扣时间极限预期结果附注aB、C、D1.13In冷态at≤1h（对In≤63A）t≤2h（对In＞63A）不脱扣/bB、C、D1.45In紧接着试验t＜1h（In≤63A）t＜2h（In＞63A）脱扣电流在5s内稳定地增加cB、C、D2.55In冷态a1s＜t＜60s（对In≤32A）1s＜t＜120s（对In＞32A）脱扣/dB、C、D3In5In冷态at≤0.1s不脱扣通过闭合辅助开关接通电流eB、C、D5In20Inb冷态at＜0.1s脱扣通过闭合辅助开关接通电流a术语“冷态”指在基准校准温度下，试验前不带负载。b特定场合为50In短路性能要求GB10963.1—2005中8.8适用。机械性能要求材料性能要求耐热性验证GB10963.1—2005中8.10适用耐受非正常火焰和发热GB10963.1—2005中8.11适用。防锈性能验证GB10963.1—2005中8.12适用，金属零件应有足够的防锈保护。可靠性要求28天运行要求应按GB10963.1—2005中9.9的试验要求，对断路器进行28天试验，试验后测量断路器温升，应满足表7要求。机械寿命要求应按GB10963.1—2005中9.1120%动触头位置和指示装置相应位置不一致；外壳损坏至能被试指触及带电部件；电气或机械连接松动；密封化合物渗漏；特殊要求时，应该在规定的环境条件下进行试验。电气寿命要求应按GB10963.1—2005中9.1120%或高于标准功耗；动触头位置和指示装置相应位置不一致；外壳损坏至能被试指触及带电部件；电气或机械连接松动；密封化合物渗漏。控制方式要求断路器控制采用AC220V电平（内部串联100kΩ电阻后输出）。断路器反馈采用AC220V串接100kΩ电阻后输出，当外置断路器处于合闸状态时，反馈电平应为（开路。全自动控制方式的断路器控制信号和动作状态满足表99序号1之外的所有要求。表9 断路器状态控制表序号相线控制信号线初始状态动作后状态备注1AC220V↑分闸合闸（从0V跳变至AC220V）收到合闸信号2AC220VAC220V合闸分闸手动分闸3AC220VAC220V分闸合闸手动合闸4AC220V↓合闸分闸（从AC220V跳变至0V）收到分闸信号5AC220V↓分闸分闸（从AC220V跳变至0V）收到分闸信号6AC220V0V分闸分闸0V控制信号，不允许合闸（手动）7AC220V→0V→AC220VAC220V合闸合闸线路断电前处于合闸状态，线路断电后又上电，不允许分闸后再合闸8AC220V→0V→AC220VAC220V分闸分闸线路断电前处于分闸状态，线路断电后又上电，不允许合闸后或合闸后再分闸序号相线控制信号线初始状态动作后状态备注90V/分闸分闸线路断电，保持原状态100V/合闸合闸线路断电，保持原状态电磁兼容要求断路器应满足电磁兼容要求，试验后能工作正常，且手动和远程控制功能正常。环保要求断路器中限用物质的最大允许含量及其符合性判定规则宜满足GB/T26572—2011标准。断路器在正常运行过程发热时和在短路分断产生电弧时，不应产生有毒有害气体。试验方法一般要求试验条件如无特殊需要，应在下列大气条件下进行：温度：20～25℃；相对湿度：≤70%；大气压力：86kPa～106kPa。外观检查和尺寸检查检查外置断路器的状态、加工质量和表面质量，测量断路器的尺寸，应符合5.1和5.2的要求。标识耐久性试验GB10963.1—2005中9.3适用，采用压印、模压或蚀刻等方法制成的标识不需进行本试验。电气性能试验电气间隙和爬电距离按照GB10963.1—2005中附录B的试验方法测量断路器的最小电气间隙和最小爬电距离。试验结果应符合6.2.1的要求。介电性能按照GB10963.1—2005中9.7.1、9.7.3、9.7.4和9.7.5的方法进行试验，试验电压2.5kV，满足6.2.2的要求。绝缘电阻按照GB10963.1—2005中9.7.2的方法进行试验，满足6.2.3的要求。冲击耐受电压参照GB10963.1—2005中9.7.6试验要求进行，满足6.2.4的要求，试验后仍能正常工作。温升试验及功耗测量参照GB10963.1—2005中9.8试验要求进行，满足4.2.14和6.2.5的要求。脱扣特性按GB10963.1—2005中9.10试验要求进行，满足6.2.6要求。短路性能试验参照GB10963.1—2005中9.12进行，试验后仍能正常工作，满足6.3的要求。机械性能要求试验应在下列条件下进行：a) 频率范围：10Hz～150Hz；交越频率：60Hz；频率<60Hz0.075mm；频率>60Hz1g；每轴扫描周期数：10。注：10个扫描为一个周期，试验周期为75min。试验后，断路器应满足6.4的要求。材料性能要求耐热性验证试验按GB10963.1—2005中9.14进行。（钢球直径为然后放入125℃±2℃的加热箱中，1h后把钢球从试品上移开，然后将试品浸在冷水里，使其在10s内冷却到接近室温。试验后，测量零件表面由钢球产生的压痕直径，不应超过2mm。耐受非正常火焰和发热试验按GB10963.1—2005中9.15进行。断路器外壳应进行下述试验：灼热丝顶端的温度为（960±15）℃。试验结果:在使用灼热丝期间和之后30s之内，应观察试样以及试样下面的铺底层，并记录试样起燃的时间和火焰熄灭的时间。如果：没有明显的火焰、持续不断的亮光或火焰、亮光在灼热丝移开后，30s之内熄灭；铺于底层的绢纸不起燃，松木板无烧焦现象；则认为通过灼热丝试验，样品合格。防锈性能试验按GB10963.1—2005中9.16试验要求。把被试零件浸入冷的化学去油剂，例如甲基氯仿或精炼汽油中浸10min，除去全部油脂。然后再把这些零件放入温度为（20±5）℃，10%的氯化铵水溶液中浸10min。不经烘干，但甩干所有水滴后，把这些零件放进温度为（20±5）℃含有饱和水汽的空气的箱子中10min。把零件放在温度为（100±5）℃的烘箱中干燥10min后，其表面不应有锈蚀的迹象。注：在使用试验规定的溶液时，应采取适当的措施以防蒸汽吸入。电磁兼容试验电快速瞬变脉冲群抗扰性试验参照GB/T17626.4—2008进行，选择严酷等级4，在供电电源端口和保护接地（PE）施加4kV（峰值或100kHz；在I/O峰值或100kHz。试验时，断路器应闭合。试验过程中，断路器不应脱扣。试验后，断路器应能满足6.8的要求。静电放电试验参照GB/T17626.2—2006试验时，断路器应闭合。试验过程中，断路器不应脱扣。试验后，断路器应能满足6.8的要求。浪涌试验参照GB/T17626.5—2008进行试验,选择严酷等级4，开路试验电压为4.0kV（±10%）。试验时，断路器应闭合。试验过程中，断路器不应脱扣。试验后，断路器应能满足6.8的要求。远程控制试验驱动能力试验驱动能力试验为：23±270%~120%100kΩ±1%5010s；23±2380V100kΩ±1%电阻。电压信号加在断路器的控制端。试验后，断路器应无损坏。AC220V电平控制试验按照6.7控制方式规定的功能进行试验，满足表9要求。取电方式满足5.3.1的要求。相线泄漏电流试验对于单相断路器的两个进线端施加70%～120%的额定电压，并串接电流表。给控制线施加合、分闸电平信号，断路器应能正常动作，动作结束后，泄漏电流满足4.2.13和4.2.14的要求。对于三相断路器的进线端每相分别施加70%～120%的额定电压，并串接电流表。给控制线施加合、分闸电平信号，断路器应能正常动作，动作结束后，每相泄漏电流满足4.2.13和4.2.14的要求。环境试验高温操作试验断路器在周围环境温度为（70±2）℃时能满足6.7的要求。参照GB/T2423.2—2008中规定的方法，对断路器进行高温操作试验。实验过程中断路器处于合闸带电状态，试验运行时间为96h，要求实验过程中，断路器不脱扣，试验后，断路器应能满足6.7的要求。低温操作试验断路器在周围环境温度为（-40±2）℃时能满足6.7的要求。参照GB/T2423.1—2008中规定的方法，对断路器进行低温操作试验。实验过程中断路器处于合闸带电状态，试验运行时间为96h，要求实验过程中，断路器不脱扣，试验后，断路器应能满足6.7的要求。高低温脱扣试验高温脱扣试验对断路器在周围环境温度为（70±2）℃时进行高温脱扣试验。实验过程中断路器处于合闸带电状态，其运行状态为冷态时，试验电流为额定电流的0.9倍，当断路器的规格大于63A时，各极串联不脱扣状态至少保持2h；当断路器的规格小于等于63A时，各极串联不脱扣状态至少保持1h。试验后，断路器应能满足6.7的要求。低温脱扣试验对断路器在周围环境温度为（-40±2）℃时进行低温脱扣试验。实验