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电力金具热循环试验方法

发布时间：2010/5/15 阅读次数：1011 字体大小: 【小】【中】【大】

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电力金具 热循环试验方法

Heat cycle tests for electric power fittings

GB/T 2317.3—2000

代替 GB/T 2317—1985

前言

电力金具热循环试验是确定电气接续金具在长期载流条件下电气性能的一项重要试验。参照IEC/TC 11的有关标准草案，并结合我国具体情况，将原GB/T 2317—1985分别修订为：GB/T 2317.1、GB/T 2317.2、GB/T 2317.3和GB/T 2317.4，本标准是对原GB/T 2317—1985标准中的有关部分作了详细修订，以便于与国际先进标准接轨，也有利于产品进入国际市场。

本标准对原标准中有关部分作了大量修订，尤其在试验条件方面提出了不少新的要求，包括试件数量、试验回路的典型布置方法及试验环境温度、热循环试验程序，推荐了不同温升条件下的热循环次数，制定了热循环试验验收规则，使新标准与IEC标准相一致。

本标准自实施之日起同时代替GB/T 2317—1985。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F是标准的附录。

本标准由国家经贸委电力司提出。

本标准由全国架空线路（电力金具）标准化技术委员会归口。

本标准由国家电力公司电力建设研究所负责起草。

本标准主要起草人：徐乃管、董吉谔、薄通、李朝辉、徐绍贤。

中华人民共和国国家标准

电力金具 热循环试验方法

GB/T 2317.3—2000

代替 GB/T 2317—1985

Heat cycle tests for electric power fittings

1 范围

本标准规定了电力金具的热循环试验方法。

本标准适用于载流电力金具的电阻、温升及热循环电气性能的试验。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 2314—1997 电力金具通用技术条件

GB/T 2317.4—2000 电力金具验收规则、标志与包装

3 一般要求

3.1 概述

电气接续金具按受力情况可分为承受拉力（A类）和不承受拉力（B类）两类（见附录A）。

3.2 试验温度

本规定热循环试验方法适用于导线电气接续金具。

导线最大允许温度：持续电流下，≤80℃。

对于用于更高温度导线的电气接续金具，其试验温度应按用户与厂家协议进行修改。

4 试件

4.1 试件数量

试件数量一组4件。提供的试件应符合GB 2314及GB/T 2317.4，并与交货产品一致。

4.2 连接两种以上导线的电气接续金具

对连接同一种导线的各种电气接续金具，均应进行热循环试验。如用户同意可减少试件数量。对于连接两种及以上导线的电气接续金具，则可在最大、最小两种导线上进行热循环试验。

4.3 准备

电气接续金具及导线上的接触表面，应按厂家的装卸技术要求进行处理，然后将其安装在新导线上，不得有松动。

5 试验规则

5.1 试验条件

本试验应在环境温度15℃～30℃的较为不通风的条件下进行。试验布置要使得电气接续金具之间，或便于试验而引入的其他连接件之间保持一定的距离，要足以保证忽略掉热扰动的影响。试件应这样支撑，使得空气可以绕试件自由环流而将试件自然冷却。如采用加速冷却，则应在整个试验布置区产生均匀冷却。

对受拉电气接续金具试件可以施加张力，但不超过导线的平均运行应力（EDS）。

5.2 参照导线

为测量电阻和温度，试验回路内应包括具有一定长度的一根导线，作为测量金具电阻和温度的参照体。如果布置中一个电气接续金具要连接两种型号的导线，那么就将较小的导线作为参考导线。参考导线的长度不得小于导线直径的100倍，最长4m。

5.3 电位测点

测量电阻时的测点位置应位于距离各电气接续金具端部25mm处的导线上。对于参考导线的电位测点可采用附录B和附录C的示图。

注意：电位测点不必焊接，附录D中电位测点的实用操作方法可以得到满意的性能。

5.4 试验回路的安装

试验回路的典型布置见附录B、附录C所示，同时给出了各电气接续金具之间导线的最小长度及其他连接件之间导线最小长度。

5.5 测试方法

5.5.1 电阻测量方法

各试验电气接续金具及参考导线，其电阻测量应按5.3规定的电位测点之间进行。

测量电阻时应读出参考导线的温度和试验电气接续金具的温度，并按下式求出20℃时的电阻值。

式中： Rθ——测得的电阻值；

θ——测量电阻时的电气接续金具温度或参考导线的温度，℃；

α₂₀——电阻温度系数，取值为：

对于铜、铝与钢芯铝绞线，α₂₀＝4×10^-3/℃，

对于铝合金，α₂₀＝3.6×10^-3/℃。

测量电阻应在15℃～30℃之间的稳定环境温度下进行，测量的为直流电阻。电流引入点距电气接续金具的距离不得小于导线直径的50倍，并应与导线的全部线股有效接续，在计算导线等效电阻时要计及到这一条件。

测量电阻所用仪表，其误差不大于1%，或不大于0.5 Ω。

注意：

最重要的是要注意，当采用附录E中的统计法这一判定方法时，测量电阻的误差会增加试件不能通过的机会。

要考虑下列情况：

——热电势会影响低电阻的测量精度（约定10 Ω），作为补偿应改变引线电流方向，测量两次电阻值，将两次记录的平均值作为试件的实际电阻值。

——测量电阻前试件要有一段时间的恒温或冷却。恒温或冷却时间的长短会影响到电阻测量值，因此切断试验电流后需要足够长的时间，对于截面大于200mm^２的电气接续金具，这一时间也许需要长达12h。为了减短试验时间，允许对试件作强迫冷却，这时，一次热循环试验约需2.5h～3h左右。

5.2.2 温度测量方法

电气接续金具、参考导线以及环境温度应使用热电偶或其他合适仪器进行测量。测量精度为2℃或更高精度。

记录的电气接续金具温度应是其表面最热部分的温度，热电偶紧固于试件表面，或在试件上打个小孔，插入小孔中。对于参考导线，热电偶应置于中央，且可靠固定好；对于绞合导线，应置于线股中；对整根导体，可打一小孔，放在小孔之内（见附录B、附录C）。

整个试验中都要测量环境温度，所以热电偶应放在不受电气回路发热所影响的地方。

6 热循环试验规则

6.1 概述

热循环试验包括了N次载流循环，循环次数N应按表1选择。

每次热循环包括了对试验回路的一次通电加热过程和一次切断电流的冷却过程。热循环试验应使用交流电进行。

表1

循环次数N	温升T_f，℃
500	100
300	115
200	122
100	130

6.2 试验程序

对电气接续金具应进行N次热循环试验，方法如下：

a）按4.3要求准备好试件，而后进行试验。试验回路中布置4个试件。试验前应按5.5.1的要求，测量各试件电阻及参考导线的电阻。为说明试件长度上电阻应计算出参考导线等效长度上的电阻值。

b）让电流通过试验回路。试验电流的大小和通电时间的长短应使参考导线的温升高至环境温度以上，温升达到表1中的T_f值＋5℃，恒温30min。为缩短加温时间，允许加速加热，但初期电流不得超过试验电流的1.5倍。

c）加热过程结束，切断电源，让导线冷却至环境温度以上的以内。为缩短冷却时间，允许使用强迫冷却。

d）重复操作，进行0.1N±0.02N次热循环。

e）在0.1N±0.02N次热循环中，应在最后5次热循环中的某一次，在恒温30min的15min内测量导线的温度及各试件的温度。

f）然后让试件温度冷却至环境温度，测量各试件的电阻。

g）继续进行热循环，在每个0.1N次末的热循环中测量环境温度和电阻，直至完成0.5N次循环。

h）在以后的0.5N次循环中，每个0.5N（±0.01N）次循环要测量电阻，每个0.5N（±0.02N）次循环要测量温度。

试验过程中不得对电气接续金具再予紧固和调整。上述试验过程以图表形式示于附录E中。

6.3 验收准则

每个电气接续金具应满足下列要求：

a）每个试件的初始电阻值对验收回路中4个试件的差值不应超过平均值的30%。

b）每0.1N次热循环通电中，测得的试件表面温度不得超过参考导线的温度。

c）在每0.1N次热循环末，在环境温度下测得的试件电阻，不得超过参考导线等效长度电阻。

d）在每0.5N次热循环中，试件的平均电阻值不得高出初始电阻值的1.5倍。

e）电阻-热循环关系曲线应表明有一合理概率，即每0.5N次热循环中电阻的增加不得超过同期内电阻平均值的15%。确定此概率的方法应符合附录F的要求。

附 录 A

（标准的附录）

常用的电气接续金具型式

A类受拉的接续金具

图A1 耐张线夹

图A2 接续管或修补管

图A3 跳线接续管B类不受拉的接续金具

图A4 引流管

图A5 分支式接续管

附 录 B

（标准的附录）

A类电气接续金具的典型试验回路

图B1 A类电气接续金具试验回路

试验回路中允许串入不同型号的接续金具。例如此回路中：

J1～J4—耐张线夹；

J5～J6—直线管；

JL—接续金具长度，mm；

JR—接续金具电阻， Ω；

CR—导线电阻， Ω；

P_p—电位测点，距试件25mm，见附录D；

T_c—参考导线测温点温度，℃；

CL—参考导线长度，mm，为试件之间的导线直径的100倍（最长为4m）。

单位长度导线电阻：CR/（CL-50mm）；

单位长度金具电阻：JR/（JL-50mm）。

附 录 C

（标准的附录）

B类电气接续金具的典型试验回路

图C1 B类电气接续金具的典型试验回路

试验回路中允许串入不同型号的接续金具。例如此回路中：

J1～J6—T型线夹；

JL—接续金具长度，mm；

JR—接续金具电阻， Ω；

CR—导线电阻， Ω；

P_p—电位测点，距试件25mm，见附录D；

T_c—参考导线测温点温度，℃；

CL—参考导线长度，mm，为试件之间的导线直径的100倍（最长为4m）。

单位长度导线电阻：CR/（CL-50mm）；

单位长度金具电阻：JR/（JL-50mm）。

图C2 不受拉的接续金具的电位测点

附 录 D

（标准的附录）

电位测点

对于绞合导线，用3圈镀锡铜线绕紧的测点具有满意的性能。应注意，测量前必须保证铜丝紧紧缠绕在测点处导线上，见图D1。

图D1 电位测点

附 录 E

（标准的附录）

热循环试验程序图

图E1 热循环试验程序图

附 录 F

（标准的附录）

统计法

F1 概述

附录提出的统计法，目的是对0.5N～N次热循环试验结果提供一个客观的评价方法，这是因为对电阻-热循环次数关系曲线进行直观判断不易作出准确评价。当然，采用统计法并不是摒弃直观判断的方法，因为在对一个试件的统计方法中，尽管要记录11个数据中的每一个数据，但是一个明显偏离最佳拟合直线的数据会对试验结果产生严重影响，对此数据应该剔除。例如B类电气接续金具，6个试件中5个通过了试验，而第6个试件要不是由于试验误差造成的一次靠不住的读数，试验也将被通过。在6个电阻读数中，依据一次不良的电阻读数而报废设计的金具，这不符合常识。舍去这一不良读数，继续在此区间进行试验的结果或许跟其余试验数据一致。

判定准则有以下三步：

a）计算电阻变化量M。用最小二乘法对数据拟合最佳直线，以此为基准线计算0.5N～N次热循环中电阻的升降变化量。将此变化量表示成对0.5N～N次热循环中电阻平均读数的比值，计作M。

注意：电阻升降变化量M通常取为正值。

b）计算离散度S。计算对于最佳拟合直线的电阻离散度，将其表示成对0.5N～N次热循环中电阻平均值的比值，计作S。

c）计算考虑了电阻变化量D＝Ｍ＋S。参数D实际上是0.5N～N次热循环的电阻变化量，将其表示成为0.5N～N次热循环中的电阻平均值的比值。假如电阻对最佳拟合直线成正态分布，有95%的置信度，则可接受的判定准则是D不得超过0.15。

F2 测量电阻的表示方法

被测量的电阻值见表F1。

表F1

循环次数	0.5N	0.55N	0.6N	0.65N	0.7N	0.75N	0.8N	0.85N	0.9N	0.95N	1N
测量电阻值	R₁	R₂	R₃	R₄	R₅	R₆	R₇	R₈	R₉	R₁₀	R₁₁

F3 计算电阻平均值R

平均值R＝

F4 计算电阻最佳拟合直线的斜率b

斜率B＝

F5 计算电阻变化量M

根据拟合直线的斜率，将其表示成对平均电阻的比值。

电阻变化量M=

F6 将M与判定准则相比较

若M＞0.15，则试样不合格；

若M≤0.15，则继续进行第7步计算。

F7 对拟合直线离散度S的计算

式中：A₁＝R₁-R＋5B

A₂＝R₂-R＋4B

A₃＝R₃-R＋4B

A₄＝R₄-R＋2B

A₅＝R₅-R＋B

A₆＝R₆-R

A₇＝R₇-R＋B

A₈＝R₈-R＋2B

A₉＝R₉-R＋3B

A₁₀＝R₁₀-R＋4B

A₁₁＝R₁₁-R＋5B

F8 将M＋S与判定准则比较

对于合格试件，D＝M＋S≤0.15

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