GB∕T 21413.1-2018 轨道交通 机车车辆电气设备 第1部分：一般使用条件和通.用规则

ICS29.280GB/T21413.1—2018代替GB/T21413.1—2008(IEC60077-1:2017,MOD)国家市场监督管理总局I Ⅲ 1 1 2 4 5 5 7 8 9 附录A(资料性附录)定义之间的协调 附录B(资料性附录)适用于特定应用绝缘系统的耐热性计算示例 附录C(资料性附录)设备的型式和出厂介电试验(1min) ⅢGB/T21413.1—2018本部分为GB/T21413的第1部分。——修改了范围(见第1章，2008年版的第1章);——修改了术语和定义(见第3章，2008年版的 增加了缩略语(见第4章):——修改了试验(见第10章，2008年版的第9章);●用修改采用国际标准的GB/T32350.1代替IECGB/T21413.1—2018●用修改采用国际标准的GB/T32347.1—2015代替IEC●用等同采用国际标准的GB/T●用等同采用国际标准的GB/T●用等同采用国际标准的GB/T2423.1代替IEC2423.3代替IEC2423.4代替IEC——删除了IEC60077-1:2017的表2,直接引用GB/T32347.1—2015的表2,以适应我国的情况； GB/T21413.1—2008.IW1GB/T21413.1—2018轨道交通机车车辆电气设备备的一般使用条件和要求。本部分目的在于尽可能规范机车车辆电气设备中具有共性的规则和要求，以达到对设备要求和试以及受到广泛关注和应用的特殊领域如温升、介电特性等。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T1402轨道交通牵引供电系统电压(GB/T1402—2010,IEC60850:2007,MOD)GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温(GB/T2423.1—2008,IEC60068-2-1:2007,IDT)GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温(GB/T2423.2—2008,IEC60068-2-2:2007,IDT)IEC60068-2-78:2012,IDT)GB/T2423.4电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热(12h+12h循环)(GB/T2423.4—2008,IEC60068-2-30:2005,IDT)GB/T2423.18环境试验第2部分：试验方法试验Kb:盐雾，交变(氯化钠溶液)(GB/T2423.18—2012,IEC60068-2-52:1996,IDT)GB/T4208—2017外壳防护等级(IP代码)(IEC60529:2013,IDT)GB/T4798.5—2007电工电子产品应用环境条件第5部分：地面车辆使用(IEC60721-3-5:GB/T11021电气绝缘耐热性和表示方法(GB/T11021—2014,IEC60085:2007,IDT)GB/T11026.1电气绝缘材料耐热性第1部分：老化程序和试验结果的评定(GB/T11026.1—2016,IEC60216-1:2013,IDT)GB/T20112电气绝缘系统的评定与鉴别(GB/T20112—2015,IEC60505:2011,IDT)GB/T21414铁路应用机车车辆电气隐患防护的规定(GB/T21414—2008,IEC61991:2000,IDT)GB/T21563轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验(GB/T21563—2018,IEC61373:2010,MOD)2GB/T21413.1—2018GB/T24338.4轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备(GB/T24338.4—2018,GB/T25890.1轨道交通地面装置直流开关设备第1部分：总则(GB/T25890.1—2010,GB/T32347.1—2015轨道交通设备环境条件第1部分：机车车辆设备(IEC62498-1:2010,MOD)离(GB/T32350.1—2015,IEC62497-1:2010,MOD)IEC61133:2016轨道交通机车车辆机车车辆制成后投入使用前的试验方法(Railwayapplications—Rollingstock—Testingofroll下列术语和定义适用于本文件。3.1.1对带或不带电动机的各种机车和车辆的总称。[GB/T2900.36—2003,定义811.2.1]3.1.2机车车辆中的某一种。[GB/T2900.36—2003,定义811.2.2]3.2.13.2.2系统中承载电流以完成系统功能的所有导电部分的电路。3.2.33.2.4使主电路或辅助电路设备工作的电路。3.2.5指示或记录是否存在某种运行状态的信号(如电气设备故障信号)的电路。33.3.1将吸收的电能储存为化学能并可复原释放的电化学装置。3.3.2电极与一个可使电池持续保持近似满充电状态的恒压源连接的蓄电池组，用于正常供电临时中断时给电路供电。3.3.3主要在电池浮充状态下工作的供电设备。3.3.43.4.1型式检验typetest对有代表性的一件或多件产品进行的符合性试验。3.4.2每件产品在制造期间或制成后都要进行的符合性试验。3.4.3抽样试验samplingtest对抽样样本进行的试验。3.4.4研究性试验investigationtest专门为获得额外信息所进行的选择性试验。3.4.5电气设备能被触及的导电部分。3.5.1注：改写GB/T2900.83—2008,定义151-16-10。4GB/T21413.1—20183.5.33.5.43.5.5等效持续工作状态对应的电流值。重要的功能特性劣化。[GB/T2900.97—2016,定义395-07-100]3.6.23.6.3承受温度作用的能力。注2:改写GB/T2900.99—2016,定义192-01-21。AC:交流电流(AlternatingCurrent)EMC:电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)OV:过电压类别(Overvoltagecategory)RMS:方均根值(RootMeanSquarevalue)521413.1—201821413.1—2018VC:电压分类(VoltageClass)本章用于列出由制造商给出的设备特性值，这些值应通过相关试验验证。本部分涉及的设备按其控制电路和辅助电路的供电电源进行分类，详见6.3.3.2。6应用类别的特性值6.1概述设备的应用类别用于说明预期的用途，应在相关产品标准中规定，其特性取决于以下的一个或多个参数：——频率；——气压。参见附录A。6.2电压定额额定电压通常与设备的输入和输出值有关。其数值一般由制造商给定。6.2.2额定工作电压(U,)设备的额定工作电压是与额定工作电流、额定工作频率一起确定设备用途的电压，也是与相关试验和应用类别有关的电压。6.2.3额定绝缘电压UNm额定绝缘电压的定义见GB/T32350.1。额定绝缘电压是与额定冲击电压和爬电距离有关的电压值。当电压为非正弦或非连续波形时，单凭方均根值或平均值不足以说明器件的额定绝缘电压。在无法估计以下因素：——周期性脉冲的占空比；——每个周期内的脉冲数；——冲击电压上升率(dv/dt)。对介电强度的影响时，认为该电压等于实际的方均根值，但不应小于峰值的70%。6.2.4工频试验电压(Ua)工频试验电压是在规定试验条件下不发生绝缘击穿的工频正弦电压的方均根值。U,在GB/T32350.1中给出。6GB/T21413.1—20186.2.5额定冲击电压(UN;)UN定义在GB/T32350.1中给出。额定冲击电压用于确定最小的电气间隙和介电试验电压。6.3设备的额定工作电压6.3.1由接触网(轨)供电的设备由接触网(轨)供电的设备，其额定工作电压(U₂)是GB/T1402规定网压的最大持续电压。6.3.2由变压器供电的设备由变压器绕组供电的设备，其额定工作电压(U₁)等于变压器在额定工作电压工作时其二次侧绕组端子上的电压的方均根值。如果上述变压器与设备之间还有其他中间变压器，则额定工作电压(U₂)还应乘以中间变压器的变比。6.3.3由直流低压源供电的设备6.3.3.1标称电压(Un)本节适用于由GB/T21414中规定的电压等级I和电压等级Ⅱ供电的设备。标称电压(Un)仅用于标明电路和设备的电压值，宜优先选用下列数值：24V、72V或110V。其他电压值可根据用户和制造商之间的协议选取。注：上述标称电压值，仅作为设备设计时的标准值给出，不能当作空载时的蓄电池电压，空载时蓄电池电压取决于本部分涉及的设备按其控制电路和辅助电路的供电电源分类如下：——VC1:由浮充蓄电池系统供电；——VC3:不是直接由车载蓄电池供电，而是由如直流发电机、交流发电机或电子逆变器供电。表1给出了每个设备类型的控制电路和辅助电路的电压范围和额定工作电压(U₁)。VC3的值适用于稳定的电压源。表1控制电路和辅助电路电压范围设备分类最低电压额定工作电压(U₁)最高电压VC1VC2VC3注1:原则上，给VC1设备供电的蓄电池是在充电模式。其电压值在短时间内可低于浮充电压，如在启动充电设备前、电池电压建立过程中或者接触网(轨)供电中断时。注3:VC3设备的供电电压不是供给直流发电机、交流发电机或电子逆变器本身的电压。注4:VC1和VC2的电压范围相同，但设备的生命周期范围内，在工作过程中的变化进程是不同的。76.4.1额定工作电流(Ir)设备的额定工作电流I,由制造商提供，并应考虑额定工作电压和额定工作频率。6.4.2额定短时耐受电流(Iew)设备的额定短时耐受电流是由制造商提供的短时能承受而不致损坏的短时电流值。——型号或序列号；——额定工作电压下的额定工作电流；——额定工作频率——最大电流消耗或最大功耗；——封闭设备的IP代码(按GB/T4208—2017);——设备可承受的污染等级(按8.9);——额定气压和气压变化限值(气动控制设备);——外形尺寸；8GB/T21413.1—2018以上所列并不详尽，应根据需要采用。有时还可能补充设备校准时的环境温度值。7.2标志7.1中的所有相关信息，如果标在设备上，都应在相关产品标准中规定。以下标志对于设备是必不可少的：——制造商名称或商标；——型号；这些信息宜标在铭牌(如有)上，以便能从制造商得到完整的数据(可追溯性)。标志应不易磨损，字制造商应在其文件或产品样本中给出运行中或故障后产品的贮存、安装、使用和维护说明。这些文件应说明推荐的维修范围和频度。本部分涉及的设备并不一定都是按需要维护而设计的。8通常使用条件2015和GB/T4798.5—2007中给出了进一步的参数。设备通常工作的海拔为GB/T32347.1—2015表1中的G1.4(常规型)。高原型海拔等级，应考虑介电强度和空气冷却效果的降低。注：考虑到空气冷却效果随海拔升高而降低，海拔升高导致的温升增加通常被最高环境温度的降低补偿。IEC/TR60943:2009的5.1给出了有关的指南。环境温度即环境空气温度，应考虑的是装置周围的空气温度，且随装置的安装位置的不同而不同。除非另有规定，电气设备工作的环境温度的分级应按GB/T32347.1—2015表2中T1执行。对于车内安装，环境温度(T₄)等于外部环境温度加上温升，该温升是由在正常冷却条件下设备所处位置的热损耗而产生的。除非已有规定，存储温度不作为一般使用条件。对于发动机室、屏柜、箱体等车体内部不同处，环境温度升高值可能不同。如果该值在相关文件中未作规定，而且也不知道具体值，则应按在整个工作过程中不超过30K来考虑。如果设备使用环境温度高于设计温度，则应降低定额运行。对于GB/T32347.1—2015中高原型等级海拔，海拔与温度的对应关系[即每一相应海拔范围(例如：0m～1000m和1000m～2000m)的温度分布]应由用户提供。9基准温度(T₂)是等效的周围空气或者冷却介质的长期温度，其对材料老化的影响等效于寿命期间环境温度的影响。它可用于寿命和可靠性计算。基准温度的确a)除非另有规定，对车外安装，T,应采用GB/T32347.1—2015表3TR2级中规定的25℃;c)可由制造商基于采购商提供的温度分布计算来确定。注1:热老化是温度的指数函数(如参见GB/T11026关于绝缘材料的描述),因而基准温度通常高于算术平均湿度见GB/T32347.1—2015中4.4的规定。生物侵蚀的危险见GB/T4798.5—2007中的5B2级。盐或其他化学活性物质的规定见GB/T4798.5—2007中的5C2级。清洁产品应由买方规定。机械活性物质的规定见GB/T4798.5—2007中的5S2级。污染等级(PD)分为PD1～PD4,在确定电气间隙和爬电距离时应考虑污染等级。详见GB/T32350.1。9结构与性能要求应按GB/T21414执行。GB/T21413.1—2018蓄电池与熔断器之间的连接电缆应尽可能短。GB/T21413.1—2018设备应能在表1的电压范围内正常工作。设备应能在供电电源产生的最低频率至最高频率之间正常工作。0.7Un～1.25Un之间、不超过1s的电压波动不应造成功能失常。由具有电压修正功能(即不同的电池组分别用于充电和放电)的蓄电池作为牵引供电时，由制造商设备能接受脉动电压。除非有特别说明，脉动电压的直流纹波因数应按式(1)计算，且不超过5%。气动或电空设备应能在制造商规定的以下极限范围内正常工作：——6.6规定的额定气压最大限值。气压最大值与最小值之比不应超过1.8。按10.3.2的条件在等效持续额定电流或规定的电流下测得的设备器件工作温度不应超过表2、表3和表4中的值。表2、表3和表4中的温度限值适用于新制且洁净设备的试验。根据不同的试验条件，产品标准可各种不同过载情况下设备不致损坏。此类试验中，温度限值可能不同于表2、表3和表4,而且与使用材考虑短时发热(如设备起动和停止时冷却不够或滤网堵塞使冷却效果降低)等特殊情况。用户应将GB/T21413.1—2018和表4的限值。注3:表2、表3和表4不适用于设备上浸于绝缘液体中部件的温升，可参见IEC60310:2016.GB/T21413.1—2018绝缘系统热分级20000h寿命温度限值短时工作的温度限值*/℃℃基于基准温度Tr的温升限值“/K一般部件绕组T,=25℃T,=55℃200(N)220(R)未定义"温度限值适用于整个寿命周期中的某一小段，如降级模式工作。此列为温度指数，用℃表示，从给定时间内的耐热系数推导出来，通常为20000h(见GB/T11026.1)。车外安装(T,=25℃)和车内安装(T,=55℃)温升限值。d按照IEC60310:2016的表3,干式绕组列出了温度限值。绕组的其他温度限值参见GB/T25123牵引电动机系列标准。端子材料最高温度/℃最高环境温度下的温升限值b/K裸紫铜裸黄铜镀锡紫铜或黄铜镀银或镀镍的紫铜或黄铜其他金属d仅定义了镀锡紫铜或黄铜的最高温度。b温升限值按车外安装(T,=25℃)及车内安装(T,=55℃)、损耗引起的环境温度升高未知(见8.3)给出。这些限值适用于新产品(见9.2.2.1)。°端子温升限值对应于某种电缆连接，其温度等级为90℃。如果电缆温度等级不同，则上述数值可能不同d温升基于使用经验和寿命试验，但T,=25℃时不超过70K(见“)。GB/T21413.1—2018易接近部件最高温度/℃最高环境温度下的温升限值/K人工操作手柄：金属非金属不可用不可用需触及但不必手握的部件：金属非金属不推荐正常工作时不必触及的部件：金属非金属设备(如电阻器)壳体外部设备(如电阻器)壳体外部通风口的流动空气GB/T21413.1—2018GB/T21413.1—2018出厂检验的细节及试验条件应在本部分和相关产品标准的有关章节中说明。表5列出了本部分范围内的电气设备可适用的检验项目(并不详尽)。表5检验项目(如适用)检验项目型式检验对应条款出厂检验对应条款结构要求验证性能要求验证工作限值和功能试验温升试验介电特性电气间隙和相关的固体绝缘验证表5(续)检验项目型式检验对应条款出厂检验对应条款施加试验电压爬电距离验证设备型式检验工频电压试验工作性能气动设备的气密性试验液压设备的泄露试验耐久性机械耐久性—电气耐久性继电器和保护设备的整定和动作检查(校正)冲击和振动电磁兼容性(EMC)—噪声气候试验功能试验应作为出厂检验内容。试验过程中，环境温度应在+10℃~+40℃之间，且温度变化不应超过10KGB/T21413.1—2018温度(如在线圈内用直流电阻的变化间接测得)之间可存在很大的温度梯度。温度测量方式不应明显影响温升。测量时间应足够长，以使温升达到稳定。根据产品的结构和冷却方法确定测试时间。除非另外有线圈的热态温度T,取决于冷态温度T₁、热阻R₂、冷阻R₁,见式(2)。…k——材料在0℃时电阻温度系数的倒数，紫铜导体k为234.5℃,铝导体k为228.1℃。部件温升等于按10.3.2.2测得的温度与按10.3.2.1测得的环境温度之差。GB/T21413.1—2018温度应在主电路和电磁铁线圈都达到热平衡时进行测量。应按GB/T32350.1中描述的测量或介电试验方法来验证电气间隙。GB/T21413.1—2018工频电压试验电压(Ua)的方均根值(kV)基于设备介电试验的额定冲击电压(UNi)(kV),应按GB/T21413.1—2018压的1/2。应隔离那些试验中可能损坏或可能形成试验电压负载的部件。连接的容器V内，其气压每分钟降低不应超过1%。应对设备通电或不通电时的每个状态进行重复试验。型式检验应在单个样品(气缸或电磁阀)上进行，出厂检验可在不超过10个的相同产品上进行。对于具有几个气缸或电磁阀但不能分开进行试验的设备，只要检查总体泄漏是否不大于各单元允许泄漏之和。t——试验时间，单位为分(min),不应小于1min;dP——试验终了时容器气压变化值，单位为兆帕(MPa),m——被试电磁阀的数目；n——试验时供气的气缸数；V——总体积，单位为立方分米(dm³),包括由容器、气缸(如有)组成的气路再加上管道(如果较大)的体积。总体积应为被试设备气路体积的5倍。存在危及设备正常工作或需要添加液体的泄漏情况。运行要求中应考虑调整失效时的短时电压。图A.1极限值相互关系示例26A标称电压B额定工作电流图A.2应用类别示例UAAB/发热极限电流图A.3各种工作条件下的协调GB/T21413.1—2018(资料性附录)适用于特定应用绝缘系统的耐热性计算示例B.1序言本附录仅是IEC60310:2016附录B的计算方法的一个示例。CEP——给定热点耐热消耗率，%;…………(B.2)B.2示例1:电气绝缘系统温度限值表B.1的示例，列举了TI为热分级的最低限值，HIC见表中给定值的两个不同等级的绝表B.1干式绝缘系统的温度限值和预期寿命(示例)热分级耐热特性最高热点温度的短时工作(注1)连续工作(注2)HIC最高热点温度℃预期寿命h最高热点温度℃64100注2:第6列是绝缘系统在给定寿命(210000h,即30a和7000h/a)内连续工作的最高温度。GB/T21413.1—2018B.3示例2:耐热性计算工作条件TAMB℃电压V寿命周期内工作工作分配%AOTh40.097200总计对于VC1类电器设备蓄电池电压通常不是常数，但通过充电器的温度补偿特性进行调节，即蓄电池温度升高，浮充电电压降低。表B.3给出了温升试验测量值和计算值。该试验提供了线圈绕组在基准温度时(如0℃)的电阻GB/T21413.1—2018Tamb℃UVIAPWRTavg℃KRth_avgK/W℃KK基准点00试验0.124945.5…………(B.4)TimbUPTavgRThs℃VWK℃ΩKK℃试验45.5重复45.5重复43.348.1重复43.648.4重复43.648.4条件143.648.4表B.5基于耐热性的寿命计算温度推算耐热性计算UP寿命周期内工作寿命℃VWK℃K℃%hh%试验条件1条件2条件3总计注：老化速度随温度升高而增加。在最高温度条件(条件3)下工作时间占要求寿命的10%,消耗了线圈绝缘系统潜在寿命的21%,而在最低温度条件(条件1)下，工作时间为要求寿命的40%,却只消耗了线圈绝缘系统潜在寿命的16%。小于100%,线圈的绝缘系统是可接受的额定连续工作制：同样地，对于一个给定的目标寿命(AOT),可确定CEP为100%的环境温度表B.6等效连续工作制和额定连续工作制温度推算耐热性计算TamUPTav连续工作时间寿命℃VWK℃K℃AOThECOhCEP%试验45.5等效连续工作制42.194.646.899.321344391.1额定连续工作制41.996.946.499.8GB/T21413.1—2018(资料性附录)本附录给出了GB/T2