IEC 60099-4:2004/AMD1:2006
(Amendment)Amendment 1 - Surge arresters - Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c. systems
Amendment 1 - Surge arresters - Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c. systems
Amendement 1 - Parafoudres - Partie 4: Parafoudres à oxyde métallique sans éclateurs pour réseaux à courant alternatif
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IEC
STANDARD 60099-4
AMENDMENT 1
2006-05
Amendment 1
Surge arresters –
Part 4:
Metal-oxide surge arresters without gaps
for a.c. systems
This English-language version is derived from the original
bilingual publication by leaving out all French-language
pages. Missing page numbers correspond to the French-
language pages.
IEC 2006 Copyright - all rights reserved
No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical,
including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
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For price, see current catalogue
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 3 –
FOREWORD
This amendment has been prepared by IEC technical committee 37: Surge arresters.
The text of this amendment is based on the following documents:
FDIS Report on voting
37/324/FDIS 37/325/RVD
Full information on the voting for the approval of this amendment can be found in the report
on voting indicated in the above table.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
_____________
Page 3
CONTENTS
Replace, on page 7, the title of Annex N by the following new title:
Annex N (normative) Test procedure to determine the lightning impulse discharge capability
Page 9
Add:
Figure 13 – Examples of arrester units
Figure 14 – Short-circuit test setup
Figure 15 – Example of a test circuit for re-applying pre-failing current immediately before
applying the short-circuit test current
Delete the titles of Figures N.1, N.2 and N.3.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 5 –
Page 11
Add:
Table 14 – Test requirements
Table 15 – Required currents for short-circuit tests
Delete the titles of Tables N.1, N.2 and N.3.
Page 51
6.11 Short circuit
Replace the text of this subclause by the following:
An arrester for which a short-circuit rating is claimed by the manufacturer shall be subjected
to a short-circuit test according to 8.7 to show that the arrester will not fail in a manner that
causes violent shattering of the housing and that self-extinguishing of open flames (if any)
occurs within a defined period of time.
6.12.1 Disconnector withstand
Add to this subclause the following third dashed item:
– for surge arresters to be installed in overhead lines with system voltages exceeding 52 kV,
test of the lightning impulse discharge capability (see Annex N).
Page 53
Add, after 6.16, the following new subclause:
6.17 Lightning impulse discharge capability
For surge arresters to be installed in overhead lines with system voltages exceeding 52 kV,
the lightning impulse discharge capability shall be demonstrated by the tests and procedures
of Annex N.
Page 57
Table 3 – Arrester type tests
Delete all references to Annex N.
Page 75
Add, after 8.5.2.2, on page 77, the following new subclauses:
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 7 –
8.5.2.3 Test procedure for resistor elements stressed at or above the reference voltage
If U is close to or above the reference voltage, it may not be possible to perform an
ct
accelerated ageing test at U , due to the extreme voltage dependence for the power losses
ct
and stability of available voltage source. If U ≥ 0,95*U and if it is not possible to perform
ct ref
an accelerated ageing test according to 8.5.2.1, this alternative test procedure shall apply and
replaces 8.5.2.1 and 8.5.2.2.
NOTE To provide an overview and to serve as an aid to understanding the procedure, the steps required are as
follows.
1) Calculate power loss, P , for the highest stressed resistor (at T = 40 °C and U = U ).
ct a c
2) Determine the steady-state temperature, T , for the highest stressed part of the arrester by using one of the
st
three alternative procedures of 8.5.2.3.1.
3) At a voltage U , determine the ratio, k , of power loss at 115 °C to power loss at T for the type of resistor
ct x st
elements used.
4) Perform an accelerated ageing test at constant power loss, k * P .
x ct
5) Interrupt the test for a short time and take measurements of power loss at specified time intervals.
6) If T > 60 °C, increase test temperature or test time.
st
7) Evaluate the power losses of step 5) according to 8.5.2.3.3.
8.5.2.3.1 Determination of test parameters
Calculate the power losses, P , per resistor element at the maximum ambient temperature of
ct
40 °C with the arrester energized at U , for the highest voltage stressed resistor according to
c
Annex L including the effect of the resistive current.
NOTE 1 For dead-front and liquid-immersed arresters, 65 °C and 95 °C, respectively, apply as maximum ambient
temperatures.
Select one of the three following test procedures to determine the steady-state temperature,
T , of the most stressed part of the arrester at maximum ambient temperature.
st
NOTE 2 The test procedures are considered to be conservative in increasing order from 1 to 3.
1. At an ambient temperature of 25 °C ± 10 K, energize the complete arrester at the claimed
until steady-state temperature conditions have been attained. The temperature shall be
U
c
measured on resistor elements, at five points as evenly spaced as possible over the most
highly stressed 20 % portion of the length of each column of the arrester. If this 20 %
portion contains less than five resistor elements, the number of measuring points may be
limited to one point on each resistor element. The average temperature rise above
ambient of the resistor elements shall be added to the maximum ambient temperature to
.
obtain the temperature T
st
2. At the maximum ambient temperature, energize a thermally pro-rated section
representative for the arrester type at a voltage level, which results in the same power
losses per resistor element as determined above. Keep the power losses constant by
adjusting the voltage if necessary. Measure the temperature of the resistors in steady-
state condition and calculate the average steady-state temperature, which is set equal to
T
st.
3. At an ambient temperature of 25 °C ± 10 K, energize a thermally pro-rated section
representative for the arrester type at a voltage level which results in the same power
losses per resistor element as determined above. Keep the power losses constant by
adjusting the voltage if necessary. Measure the temperature of the resistors in steady-
, above
state condition and calculate the average steady-state temperature rise, ΔT
st
ambient. Determine the temperature, T by adding ΔT to the maximum ambient
st , st
temperature.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 9 –
The prorated section shall represent the steady-state thermal behaviour of the complete
arrester.
NOTE 3 The section may not necessarily be the same as that used for the operating duty test.
At a voltage U , determine the ratio, k , of power losses at 115 °C to power losses at T for
ct x st
the type of resistor elements used. For this test the voltage source shall fulfil the requirements
according to 8.5.1.
8.5.2.3.2 Test procedure
Three resistor samples shall be subjected to constant power losses equal to k *P (tolerance
x ct
+30
%) for 1 000 h. During the test, the temperature shall be controlled to keep the surface
temperature of the resistor at the required test temperature T ± 4 K. The applied test voltage
t
at the start of the test shall be not less than 0,95*U .
ct
If the temperature, T , is equal to or below 60 °C, T shall be 115 °C. If T is above 60 °C,
st t st
either the test temperature or the testing time shall be increased as follows.
a) Increase of the test temperature
= 115 + (T – T – ΔT )
T
t st a,max n
where
T is the test temperature in °C;
t
T is the steady-state temperature of the resistors in °C;
st
T is the maximum ambient temperature in °C;
a,max
ΔT = 20 K.
n
NOTE 1 For liquid-immersed arresters ΔT = 25 K, which results from the requirement that the operating duty test
n
starting temperature for these arresters (120 °C) is 25 K above the maximum ambient temperature (95 °C), while
for other arresters the difference between the operating duty test starting temperature and the maximum ambient
temperature is 20 K.
b) Increase of the testing time
ΔT/10
t = t * 2,5
where
t is the testing time in h;
t = 1 000 h;
ΔT is the temperature above 60 °C.
NOTE 2 For dead-front and liquid-immersed arresters, t is 2 000 h and 7 000 h, respectively, and ΔT is the
temperature above 85 °C and 120 °C, respectively.
8.5.2.3.3 Determination of elevated rated and continuous operating voltages
The three test samples shall be heated to T ± 4 K and subjected to the constant power losses
t
k *P . One to two hours after the voltage application, the voltage is adjusted to a voltage in
x ct
to U and the power losses, P , are measured. During the test, after
the range 0,95* U
ct ct 1ct
30 %, 50 % and 70 % of the testing time, the measurement of power losses is repeated under
the same conditions with respect to temperature and voltage. The minimum power loss values
at these times are designated as P . At the end of the ageing test, under the same
3ct
conditions with regard to block temperature and at the same voltage, the power losses P
2ct
are determined.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 11 –
• If P is equal to or below 1,1 times P , then the test according to 8.5.4 and 8.5.5 shall
2ct 3ct
be performed on new resistors:
– if P is equal to or less than P , U and U are used without any modification;
2ct 1ct sc sr
– if P > P , the ratio P /P is determined for each sample. The highest of these
2ct 1ct 2ct 1ct
ratios is called K . On three new resistors at ambient temperature, the power losses
ct
P and P are measured at U and U , respectively. Thereafter, the voltages are
1c 1r sc sr
increased so that the corresponding power losses P and P fill the relation:
2c 2r
P P
2c 2r
= K ; = K
ct ct
P P
1c 1r
U * and U * are the highest of the three increased voltages obtained. As an alternative,
c r
aged resistors may also be used after agreement between the user and the manufacturer.
• If P is greater than 1,1 times P , and P is greater than or equal to P , then aged
2ct 3ct 2ct 1ct
resistors shall be used for the following test of 8.5.4 and 8.5.5. New resistors with
corrected values U * and U * can be used, but only after agreement between the user and
c r
the manufacturer.
Aged resistors are, by definition, resistors tested according to 8.5.2.3.2.
These cases are summarized in Table 7.
Where aged resistors are used in the operating duty test, it is recommended that the time
delay between the ageing test and the operating duty test be not more than 24 h.
The measuring time should be short enough to avoid increased power loss due to heating.
Page 91
8.7 Short-circuit test procedure
Replace the title and contents of 8.7 by the following new title and text:
8.7 Short-circuit tests
8.7.1 General
Arresters, for which a short-circuit rating is claimed by the manufacturer, shall be tested in
accordance with this subclause. The test shall be performed in order to show that an arrester
failure does not result in a violent shattering of the arrester housing, and that self-
extinguishing of open flames (if any) occurs within a defined period of time. Each arrester
type is tested with four values of short-circuit currents. If the arrester is equipped with some
other arrangement as a substitute for a conventional pressure relief device, this arrangement
shall be included in the test.
The frequency of the short-circuit test current supply shall be between 48 Hz and 62 Hz.
With respect to the short-circuit current performance, it is important to distinguish between
two designs of surge arresters.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 13 –
– “Design A” arresters have a design in which a gas channel runs along the entire length of
the arrester unit and fills ≥50 % of the internal volume not occupied by the internal active
parts.
– “Design B” arresters are of a solid design with no enclosed volume of gas or having an
internal gas volume filling <50 % of the internal volume not occupied by the internal active
parts.
NOTE 1 Typically, “Design A” arresters are porcelain-housed arresters, or polymer-housed arresters with a
composite hollow insulator which are equipped either with pressure-relief devices, or with prefabricated weak spots
in the composite housing which burst or flip open at a specified pressure, thereby decreasing the internal pressure.
Typically, “Design B” arresters do not have any pressure relief device and are of a solid type with no enclosed
volume of gas. If the resistors fail electrically, an arc is established within the arrester. This arc causes heavy
evaporation and possibly burning of the housing and/or internal material. These arresters’ short-circuit performance
is determined by their ability to control the cracking or tearing-open of the housing due to the arc effects, thereby
avoiding violent shattering.
NOTE 2 "Active parts" in this context are the non-linear, metal-oxide resistors and any metal spacers directly in
series with them.
Depending on the type of arrester and test voltage, different requirements apply with regard to
the number of test samples, initiation of short-circuit current and amplitude of the first short-
circuit current peak. Table 14 shows a summary of these requirements which are further
explained in the following subclauses.
NOTE 3 After agreement between the manufacturer and the purchaser, the test procedure can be modified to
include, for example, a number of reclosing operations. For such special tests, the procedure and acceptance
criteria should be agreed upon between the manufacturer and the purchaser.
8.7.2 Preparation of the test samples
For the high-current tests, the test samples shall be the longest arrester unit used for the
design with the highest rated voltage of that unit used for each different arrester design.
For the low-current test, the test sample shall be an arrester unit of any length with the
highest rated voltage of that unit used for each different arrester design.
NOTE 1 Figure 13 shows different examples of arrester units.
In case a fuse wire is required, the fuse wire material and size shall be selected so that the
wire will melt within the first 30 electrical degrees after initiation of the test current.
NOTE 2 In order to have melting of the fuse wire within the specified time limit and create a suitable condition for
arc ignition, it is generally recommended that a fuse wire of a low resistance material (for example copper,
aluminium or silver) with a diameter of about 0,2 mm to 0,5 mm be used. Higher fuse-wire cross-sections are
applicable to surge arrester units prepared for higher short-circuit test currents. When there are problems in
initiating the arc, a fuse wire of larger size but with a diameter not exceeding 1,5 mm, may be used since it will
help arc establishment. In such cases, a specially prepared fuse wire, having a larger cross-section along most of
the arrester height with a short thinner section in the middle, may also help.
8.7.2.1 “Design A” arresters
The samples shall be prepared with means for conducting the required short-circuit current
using a fuse wire. The fuse wire shall be in direct contact with the MO resistors and be
positioned within, or as close as possible to, the gas channel and shall short-circuit the entire
internal active part. The actual location of the fuse wire in the test shall be reported in the test
report.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 15 –
No differences with regard to polymer housings or porcelain housings are made in the
preparation of the test samples. However, differences partly apply in the test procedure (see
8.7.4.2). In this case, “Design A” arresters with polymeric sheds which are not made of
porcelain or other hollow insulators, and which are as brittle as ceramics, shall be considered
and tested as porcelain-housed arresters.
8.7.2.2 “Design B” arresters
“Design B” arresters with polymeric sheds which are not made of porcelain or other
mechanically supporting structures, and which are as brittle as ceramics, shall be considered
and tested as porcelain-housed arresters.
8.7.2.2.1 Polymer-housed arresters
No special preparation is necessary. Standard arrester units shall be used. The arrester units
shall be electrically pre-failed with a power frequency overvoltage. The overvoltage shall be
run on completely assembled test units. No physical modification shall be made to the units
between pre-failing and the actual short-circuit current test.
The overvoltage given by the manufacturer shall be a voltage exceeding 1,15 times U . The
c
voltage shall cause the arrester to fail within (5 ± 3) min. The resistors are considered to have
failed when the voltage across the resistors falls below 10 % of the originally applied voltage.
The short-circuit current of the pre-failing test circuit shall not exceed 30 A.
The time between pre-failure and the rated short-circuit current test shall not exceed 15 min.
NOTE The pre-failure can be achieved by either applying a voltage source or a current source to the samples.
– Voltage source method: the initial current should typically be in the range 5-10 mA/cm . The short-circuit
current should typically be between 1 A and 30 A. The voltage source need not be adjusted after the initial
setting, although small adjustments might be necessary in order to fail the resistors in the given time range.
– Current source method: Typically a current density of around 15 mA/cm with a variation of ±50 %, will result
in failure of the resistors in the given time range. The short-circuit current should typically be between 10 A
and 30 A. The current source need not be adjusted after the initial setting, although small adjustments might
be necessary in order to fail the resistors in the given time range.
8.7.2.2.2 Porcelain-housed arresters
The samples shall be prepared with means for conducting the required short-circuit current
using a fuse wire. The fuse wire shall be in direct contact with the MO resistors and be
located as far away as possible from the gas channel and shall short-circuit the entire internal
active part. The actual location of the fuse wire in the test shall be reported in the test report.
8.7.3 Mounting of the test sample
For a base-mounted arrester, the mounting arrangement is shown in Figures 14a and 14b.
The distance to the ground from the insulating platform and the conductors shall be as
indicated in Figures 14a and 14b.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 17 –
For non-base-mounted arresters (for example, pole-mounted arresters), the test sample shall
be mounted on a non-metallic pole using mounting brackets and hardware typically used for
real service installation. For the purpose of the test, the mounting bracket shall be considered
as a part of the arrester base. In cases where the foregoing is at variance with the
manufacturer's instructions, the arrester shall be mounted in accordance with the installation
recommendations of the manufacturer. The entire lead between the base and the current
sensor shall be insulated for at least 1 000 V. The top end of the test sample shall be fitted
with the base assembly of the same design of an arrester or with the top cap.
For base-mounted arresters, the bottom end fitting of the test sample shall be mounted on a
test base that is at the same height as a surrounding circular or square enclosure. The test
base shall be of insulating material or may be of conducting material if its surface dimensions
are smaller than the surface dimensions of the arrester bottom end fitting. The test base and
the enclosure shall be placed on top of an insulating platform, as shown in Figures 14a and
14b. For non-base-mounted arresters, the same requirements apply to the bottom of the
arrester. The arcing distance between the top end cap and any other metallic object (floating
or grounded), except for the base of the arrester, shall be at least 1,6 times the height of the
sample arrester, but not less than 0,9 m. The enclosure shall be made of non-metallic
material and be positioned symmetrically with respect to the axis of the test sample. The
height of the enclosure shall be 40 cm ± 10 cm, and its diameter (or side, in case of a square
enclosure) shall be equal to the greater of 1,8 m or D in Equation (1) below. The enclosure
shall not be permitted to open or move during the test.
D = 1,2 × (2 × H + D) (1)
arr
where
H is the height of tested arrester unit;
D is the diameter of tested arrester unit.
arr
Porcelain-housed arresters shall be mounted according to Figure 14a. Polymer housed
arresters shall be mounted according to Figure 14b.
Test samples shall be mounted vertically unless agreed upon otherwise between the
manufacturer and the purchaser.
NOTE 1 The mounting of the arrester during the short-circuit test and, more specifically, the routing of the
conductors should represent the most unfavourable condition in service.
The routing shown in Figure 14a is the most unfavourable to use during the initial phase of the test before venting
occurs (especially in the case of a surge arrester fitted with a pressure relief device). Positioning the sample as
shown in Figure 14a, with the venting ports facing in the direction of the test source, may cause the external arc to
be swept in closer proximity to the arrester housing than otherwise. As a result, a thermal shock effect may cause
excessive chipping and shattering of porcelain weather sheds, as compared to the other possible orientations of
the venting ports. However, during the remaining arcing time, this routing forces the arc to move away from the
arrester, and thus reduces the risk of the arrester catching fire. Both the initial phase of the test as well as the part
with risk of catching fire are important, especially for arresters where the external part of the housing is made of
polymeric material.
For all polymer-housed arresters, the ground conductor should be directed to the opposite direction as the
incoming conductor, as described in Figure 14b. In this way, the arc will stay close to the arrester during the entire
duration of the short-circuit current, thus creating the most unfavourable conditions with regards to the fire hazard.
NOTE 2 In the event that physical space limitations of the laboratory do not permit an enclosure of the specified
size, the manufacturer may choose to use an enclosure of lesser diameter.
8.7.4 High-current short-circuit tests
Three samples shall be tested at currents based on selection of a rated short-circuit current
selected from Table 15. All three samples shall be prepared according to 8.7.2 and mounted
according to 8.7.3.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 19 –
Tests shall be made in a single-phase test circuit, with an open-circuit test voltage of 77 % to
107 % of the rated voltage of the test sample, as outlined in 8.7.4.1. However, it is expected
that tests on high-voltage arresters will have to be made at laboratories which might not have
the sufficient short-circuit power capability to carry out these tests at 77 % or more of the test
sample rated voltage. Accordingly, an alternative procedure for making the high-current,
short-circuit tests at a reduced voltage is given in 8.7.4.2. The measured total duration of test
current flowing through the circuit shall be ≥0,2 s.
NOTE Experience from porcelain-housed arresters has shown that tests at the rated current do not necessarily
demonstrate acceptable behaviour at lower currents.
8.7.4.1 High-current tests at full voltage (77 % to 107 % of rating)
The prospective current shall first be measured by making a test with the arrester short-
circuited or replaced by a solid link of negligible impedance.
The duration of such a test may be limited to the minimum time required to measure the peak
and symmetrical component of the current waveform.
For “Design A” arresters tested at the rated short-circuit current, the peak value of the first
half-cycle of the prospective current shall be at least 2,5 times the r.m.s. value of the
symmetrical component of the prospective current. The following r.m.s. value of the
symmetrical component shall be equal to the rated short-circuit current or higher. The peak
value of the prospective current, divided by 2,5, shall be quoted as the test current, even
though the r.m.s. value of the symmetrical component of the prospective current may b
...
NORME CEI
INTERNATIONALE 60099-4
AMENDEMENT 1
2006-05
Amendement 1
Parafoudres –
Partie 4:
Parafoudres à oxyde métallique sans éclateurs
pour réseaux à courant alternatif
Cette version française découle de la publication d’origine
bilingue dont les pages anglaises ont été supprimées.
Les numéros de page manquants sont ceux des pages
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– 2 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
AVANT-PROPOS
Le présent amendement a été établi par le comité d’études 37 de la CEI: Parafoudres.
Le texte de cet amendement est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
37/324/FDIS 37/325/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cet amendement.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous «http://webstore.iec.ch» dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
_____________
Page 2
SOMMAIRE
Remplacer, à la page 6, le titre de l’Annexe N par le nouveau titre suivant:
Annexe N (normative) Procédure d’essai pour déterminer la capacité de décharge
aux chocs de foudre
Page 8
Ajouter:
Figure 13 – Exemples d’unités de parafoudres
Figure 14 – Montage d’un circuit d’essai de court-circuit
Figure 15 – Exemple d’un circuit d’essai impliquant le courant prédégradé
immédiatement avant d’appliquer l’essai de courant de court-circuit
Supprimer les titres des Figures N.1, N.2 et N.3.
– 4 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Page 10
Ajouter:
Tableau 14 – Exigences d’essai
Tableau 15 – Courants exigés pour les essais de court-circuit
Supprimer les titres des Tableaux N.1, N.2 et N.3
Page 50
6.11 Court-circuit
Remplacer le texte de ce paragraphe par ce qui suit:
Un parafoudre pour lequel une tension assignée de court-circuit est demandée par le
constructeur doit être soumis à un essai de court-circuit conformément à 8.7 pour montrer que
le parafoudre ne connaîtra pas de défaillance telle qu’elle occasionne de violentes vibrations
de l’enveloppe et que l’auto-extinction de flammes nues (s’il y en a) se produise dans une
période de temps définie.
6.12.1 Tenue du dispositif de déconnexion
Ajouter à ce paragraphe le troisième tiret suivant:
– pour les parafoudres destinés à être installés sur des lignes aériennes dont les tensions
réseau sont supérieures à 52 kV, essai de capacité de décharge aux chocs de foudre (voir
Annexe N).
Page 52
Ajouter, après 6.16, le nouveau paragraphe suivant:
6.17 Capacité de décharge aux chocs de foudre
Pour les parafoudres destinés à être installés sur des lignes aériennes dont les tensions
réseau sont supérieures à 52 kV, la capacité de décharge aux chocs de foudre doit être
démontrée par les essais et les procédures donnés à l’Annexe N.
Page 56
Tableau 3 – Essais de type de parafoudre
Supprimer toutes les références à l’Annexe N.
Page 74
Ajouter, après 8.5.2.2, à la page 76, les nouveaux paragraphes suivants:
– 6 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
8.5.2.3 Procédure d’essai pour les éléments de résistance soumis à des contraintes
à une valeur supérieure ou égale à la tension de référence
Si la valeur de U est proche de, ou supérieure à celle de la tension de référence, il peut ne
ct
pas être possible d’effectuer un essai de vieillissement accéléré sous U en raison de la
ct
dépendance extrême en tension pour les puissances absorbées et la stabilité de la source de
tension disponible. Si U ≥ 0,95*U et s’il n’est pas possible d’effectuer un essai de
ct ref
vieillissement accéléré selon 8.5.2.1, cette procédure d’essai alternative doit s’appliquer et
elle remplace 8.5.2.1 et 8.5.2.2.
NOTE Pour fournir une vue d’ensemble et aider à la compréhension de la procédure, les étapes nécessaires sont
les suivantes:
1) Calculer la puissance absorbée P pour la résistance subissant la contrainte la plus élevée (à T = 40 °C et
ct a
U = U ).
c
2) Déterminer la température d’état stable T pour la partie du parafoudre soumise à la contrainte la plus élevée
st
en utilisant une des trois procédures alternatives de 8.5.2.3.1.
3) A une tension U , déterminer le rapport k de la puissance absorbée à 115 °C sur la puissance absorbée à T
ct x st
pour le type des éléments de résistance utilisés.
4) Effectuer un essai de vieillissement accéléré à la puissance absorbée constante k * P .
x ct
5) Réaliser des mesures de la puissance absorbée à intervalles de temps spécifiés.
6) Si T > 60 °C, augmenter la température ou la durée de l’essai.
st
7) Evaluer les puissances absorbées de l’étape 5) selon 8.5.2.3.3.
8.5.2.3.1 Détermination des paramètres d’essai
Calculer les puissances absorbées, P , par élément de résistance à la température ambiante
ct
maximale de 40 °C avec le parafoudre sous une tension U , pour la résistance subissant la
c
contrainte de tension la plus élevée selon l’Annexe L y compris l’effet du courant résistif.
NOTE 1 Pour les parafoudres débrochables et immergés, les températures ambiantes maximales applicables sont
respectivement 65 °C et 95 °C.
Choisir une des 3 procédures d’essai suivantes pour déterminer la température d’état stable,
T , de la partie du parafoudre qui subit la contrainte la plus élevée à la température ambiante
st
maximale:
NOTE 2 Les procédures d’essai sont considérées comme conservatrices par ordre croissant de 1 à 3.
1. A une température ambiante de 25 °C ± 10 K, mettre le parafoudre complet sous la
tension U déclarée jusqu’à l’obtention des conditions de température d’état stable. La
c
température doit être mesurée sur les éléments de résistance, en 5 points espacés de la
manière la plus régulière possible sur la portion de 20 % subissant la contrainte la plus
élevée de la longueur de chaque colonne de parafoudre. Si cette portion de 20 % contient
moins de 5 éléments de résistance, le nombre de points de mesure peut être limité à un
point sur chaque élément de résistance. L’augmentation moyenne de la température au-
dessus de la température ambiante des éléments de résistance doit être ajoutée à la
température ambiante maximale pour obtenir la température T .
st
2. A la température ambiante maximale, mettre sous tension une fraction thermiquement
proportionnelle pour le type de parafoudre à un niveau de tension qui donne les mêmes
puissances absorbées par élément de résistance que celles déterminées ci-dessus.
Maintenir les puissances absorbées à une valeur constante en ajustant la tension si
nécessaire. Mesurer la température des résistances dans les conditions stables et
calculer la température d’état stable moyenne, qui est réglée comme étant égale à T
st.
3. A une température ambiante de 25 °C ± 10 K, mettre sous tension une fraction
thermiquement proportionnelle pour le type de parafoudre à un niveau de tension qui
donne les mêmes puissances absorbées par élément de résistance que celles
déterminées ci-dessus. Maintenir les puissances absorbées à une valeur constante en
ajustant la tension si nécessaire. Mesurer la température des résistances dans les
conditions stables et calculer l’augmentation moyenne de la température d’état stable,
ΔT , au-delà de la température ambiante. Déterminer la température T en ajoutant ΔT à
st st st
la température ambiante maximale.
– 8 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
La fraction distribuée au prorata doit représenter le comportement thermique stable du
parafoudre complet.
NOTE 3 Cette fraction peut ne pas être nécessairement la même que celle utilisée pour l’essai de
fonctionnement.
A une tension U , déterminer le rapport k des puissances absorbées à 115 °C sur la
ct x
puissance absorbée à T pour le type des éléments de résistance utilisés. Pour cet essai, la
st
source de tension doit satisfaire aux exigences de 8.5.1.
8.5.2.3.2 Procédure d’essai
Trois échantillons de résistances doivent être soumis à des puissances absorbées constantes
+30
égales à k *P (tolérances %) pendant 1 000 h. Au cours de l’essai, la température doit
x ct
être contrôlée pour maintenir la température de surface de la résistance à la température
d’essai exigée T ± 4 K. Il faut que la tension d’essai appliquée au début de l’essai ne soit pas
t
inférieure à 0,95*U .
ct
Si la température T est égale ou inférieure à 60 °C, T doit être de 115 °C. Si T est
st t st
supérieure à 60 °C, la température d’essai ou la durée d’essai doivent être augmentées
comme suit:
a) Augmentation de la température d’essai
= 115 + (T – T – ΔT )
T
t st a,max n
où
est la température d’essai en °C ;
T
t
T eat la température d’état stable des résistances en °C ;
st
est la température ambiante maximale en °C ;
T
a,max
ΔT = 20 K .
n
NOTE 1 Pour les parafoudres immergés ΔT = 25 K, compte tenu de l’exigence qui prévoit que la
n
température de départ de l’essai de fonctionnement pour ces parafoudres (120 °C) est supérieure de 25 K à la
température ambiante maximale (95 °C), tandis que pour d’autres parafoudres, la différence entre la
température de départ de l’essai de fonctionnement et la température ambiante maximale est de 20 K.
b) Augmentation de la durée d’essai
ΔT/10
t = t * 2,5
où
t est la durée d’essai en h ;
t = 1 000 h ;
ΔT est la température supérieure à 60 °C.
NOTE 2 Pour les parafoudres débrochables et immergés, t est égal à 2 000 h et 7 000 h respectivement et ΔT
est la température supérieure à 85 °C et 120 °C respectivement.
8.5.2.3.3 Détermination des tensions assignées et de service permanent majorées
Les trois échantillons en essai doivent être portés à la température T ± 4 K et soumis aux
t
puissances absorbées constantes k *P . Une à deux heures après l’application de la tension,
x ct
celle-ci est réglée sur une valeur dans la gamme de 0,95* U à U et les puissances
ct ct
absorbées, P , sont mesurées. Au cours de l’essai, après 30 %, 50 % et 70 % de la durée
1ct
d’essai, la mesure des puissances absorbées est répétée dans les mêmes conditions de
température et de tension. Les valeurs de puissance absorbée minimales à ces moments sont
désignées P . A la fin de l’essai de vieillissement, les puissances absorbées P sont
3ct 2ct
déterminées dans les mêmes conditions de température de bloc et à la même tension.
– 10 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
• Si P est égale ou inférieure à 1,1 fois P , alors l’essai selon 8.5.4 et 8.5.5 doit être
2ct 3ct
réalisé sur de nouvelles résistances:
– si P est égale ou inférieure à P , U et U sont utilisées sans modification;
2ct 1ct sc sr
– si P > P , le rapport P / P est déterminé pour chaque échantillon. Le plus
2ct 1ct 2ct 1ct
élevé de ces rapports est désigné K . Sur trois nouvelles résistances à température
ct
ambiante, les puissances absorbées P et P sont mesurées à U et U
1c 1r sc sr
respectivement. Ensuite, les tensions sont augmentées de telle sorte que les
puissances absorbées correspondantes P et P remplissent la relation:
2c 2r
P P
2c 2r
= K ; = K
ct ct
P P
1c 1r
U * et U * sont les plus élevées des trois tensions augmentées obtenues. Comme
c r
alternative, les résistances vieillies peuvent également être utilisées après accord entre
l'utilisateur et le fabricant.
• Si P est supérieure à 1,1 fois P , et que P est supérieure ou égale à P alors des
2ct 3ct 2ct 1ct
résistances vieillies doivent être utilisées pour l’essai suivant de 8.5.4 et 8.5.5. De
nouvelles résistances avec des valeurs corrigées U * et U * peuvent être utilisées, mais
c r
uniquement après accord entre l’utilisateur et le constructeur.
Les résistances vieillies sont, par définition, les résistances soumises aux essais selon
8.5.2.3.2.
Ces cas sont résumés au Tableau 7.
Lorsque des résistances vieillies sont utilisées dans l’essai de fonctionnement, il est
recommandé que le laps de temps entre l'essai de vieillissement et l'essai de fonctionnement
ne soit pas supérieur à 24 h.
Il convient que la durée de mesure soit suffisamment courte pour éviter l'augmentation des
puissances absorbées par échauffement.
Page 90
8.7 Procédure d’essais de court-circuit
Remplacer le titre et le texte de 8.7 par le nouveau titre et le nouveau texte suivant:
8.7 Essais de court-circuit
8.7.1 Généralités
Les parafoudres, pour lesquels le constructeur déclare une tenue aux courts-circuits, doivent
être soumis aux essais conformément à ce paragraphe. L’essai doit être réalisé pour montrer
qu’une défaillance du parafoudre ne donne pas lieu à une rupture explosive de l’enveloppe du
parafoudre et que les flammes s’auto-éteignent (le cas échéant) dans un délai défini. Chaque
type de parafoudre est soumis à l’essai avec quatre valeurs de courants de court-circuit. Si le
parafoudre est équipé d’un autre dispositif comme substitut d’un limiteur de pression
conventionnel, ce dispositif doit être inclus dans l’essai.
La fréquence de l’alimentation du courant d’essai de court-circuit doit être comprise entre
48 Hz et 62 Hz.
En ce qui concerne les performances au courant de court-circuit, il est important de distinguer
deux conceptions de parafoudres:
– 12 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
– Les parafoudres de «conception A» sont tels qu’un canal utilisé par le gaz suit toute la
longueur de l’unité de parafoudre et remplit ≥50 % du volume interne qui n’est pas occupé
par les parties actives internes.
– Les parafoudres de «conception B» sont solides et sans volume interne de gaz ou ont un
volume de gaz interne remplissant <50 % du volume interne qui n’est pas occupé par les
parties actives internes.
NOTE 1 Généralement, les parafoudres de «conception A» sont des parafoudres à enveloppe en porcelaine ou
en polymère avec un isolateur creux composite qui sont équipés soit de limiteurs de pression soit de points faibles
préfabriqués dans l’enveloppe composite qui éclate ou s’ouvre à une pression spécifiée, ce qui fait baisser la
pression interne.
Généralement, les parafoudres de «conception B» ne possèdent pas de limiteur de pression et sont solides sans
volume de gaz interne. Si les résistances connaissent une défaillance électrique, il se produit un arc à l’intérieur du
parafoudre. Cet arc provoque une évaporation importante et éventuellement la combustion de l’enveloppe et/ou du
matériau interne. Ces performances de tenue aux courts-circuits des parafoudres sont déterminées par leur
capacité à contrôler l’éclatement ou l’ouverture de l’enveloppe dus aux effets de l’arc, évitant ainsi une rupture
explosive.
NOTE 2 Dans ce contexte, les «parties actives» sont les résistances non linéaires à oxyde métallique et toute
entretoise métallique directement connectée en série avec elles.
En fonction du type de parafoudre et de la tension d’essai, des exigences différentes
s’appliquent concernant le nombre d’échantillons d’essai, le début du passage du courant de
court-circuit et l’amplitude de la première valeur de crête du courant de court-circuit. Le
Tableau 14 donne un résumé de ces exigences qui sont expliquées plus en détails dans les
paragraphes suivants.
NOTE 3 Après accord entre le constructeur et l’acheteur, la procédure d’essai peut être modifiée pour inclure, par
exemple, un certain nombre d’opérations de ré-enclenchement. Pour de tels essais spéciaux, il convient que les
critères de procédure et d’acceptation fassent l’objet d’un accord entre le constructeur et l’acheteur.
8.7.2 Préparation des échantillons d’essai
Pour les essais à courant de forte amplitude, les échantillons d’essai doivent être constitués
par l’unité de parafoudre la plus longue utilisée pour la conception avec la tension assignée la
plus élevée de cette unité utilisée pour chaque conception de parafoudre différente.
Pour l’essai à courant de faible amplitude, l’échantillon d’essai doit être constitué par une
unité de parafoudre avec la tension assignée la plus élevée de cette unité utilisée pour
chaque conception de parafoudre différente.
NOTE 1 La Figure 13 montre différents exemples d’unités de parafoudres
Lorsqu’un fil fusible est exigé, le matériau de ce fil fusible et ses dimensions doivent être
choisis de façon à ce que le fil fonde dans les 30 premiers degrés électriques après le début
du passage du courant d’essai.
NOTE 2 Pour que le fil fusible fonde dans les limites de temps spécifiées et qu’il crée une condition adaptée à
l’amorçage de l’arc, il est généralement recommandé d’utiliser un fil fusible avec un matériau à faible résistance
(par exemple cuivre, aluminium ou argent) avec un diamètre d’environ 0,2 mm à 0,5 mm. Des sections de fil fusible
plus importantes sont applicables aux unités de parafoudres préparées pour des courants d’essai de court-circuit
plus élevés. Lorsqu’il y a des problèmes pour amorcer l’arc, un fil fusible de dimensions plus importantes, mais
d’un diamètre inférieur à 1,5 mm, peut être utilisé dans la mesure où il aidera à l’établissement de l’arc. Dans de
tels cas, un fil fusible spécialement préparé, ayant une section plus importante sur la plus grande partie de la
hauteur du parafoudre avec une courte section plus mince au milieu, peut également aider.
8.7.2.1 Parafoudres de «Conception A»
Les échantillons doivent être préparés avec des moyens pour conduire le courant de court-
circuit exigé en utilisant un fil fusible. Le fil fusible doit être en contact direct avec les
résistances MO et il doit être positionné à l’intérieur ou aussi près que possible du canal
utilisé par le gaz et il doit court-circuiter la partie active interne complète. L’emplacement réel
du fil fusible au cours de l’essai doit être consigné dans le rapport d’essai.
– 14 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Il n'est pas fait de différence entre les enveloppes en polymère et celles en porcelaine dans la
préparation des échantillons d’essai. Toutefois, des différences s’appliquent partiellement
dans la procédure d’essai (voir 8.7.4.2). Dans ce cas, les parafoudres de «conception A»
avec des ailettes polymères qui ne sont pas en porcelaine ou avec d’autres isolateurs creux
et qui sont aussi fragiles que la céramique, doivent être considérés et soumis aux essais
comme des parafoudres sous enveloppe de porcelaine.
8.7.2.2 Parafoudres de «Conception B»
Les parafoudres de «conception B» avec des ailettes polymères qui ne sont pas en
porcelaine ou avec d’autres structures de support mécanique et qui sont aussi fragiles que la
céramique, doivent être considérés et soumis aux essais comme des parafoudres sous
enveloppe de porcelaine.
8.7.2.2.1 Parafoudres à enveloppe polymère
Aucune préparation spéciale n’est nécessaire. Des unités de parafoudres normales doivent
être utilisées. Les unités de parafoudre doivent être électriquement pré-dégradées par
l’application d’une surtension à fréquence industrielle. La surtension doit être appliquée à des
unités d’essai complètement assemblées. Aucune modification physique ne doit être apportée
aux unités entre la pré-dégradation et l’essai au courant de court-circuit réel.
La surtension donnée par le constructeur doit être une tension supérieure à 1,15 fois U . La
c
tension doit entraîner la défaillance du parafoudre en l’espace de (5 ± 3) min. Les résistances
sont considérées comme ayant subi une dégradation lorsque la tension qui les traverse tombe
en dessous de 10 % de la tension appliquée au départ. Le courant de court-circuit du circuit
d’essai de pré-dégradation ne doit pas être supérieur à 30 A.
Le délai entre la pré-dégradation et l’essai de court-circuit assigné ne doit pas dépasser
15 min.
NOTE La pré-dégradation peut être obtenue en appliquant soit une source de tension soit une source de courant
aux échantillons:
– Méthode avec la source de tension: Il convient que le courant initial soit normalement compris entre 5-10
mA/cm . Il convient que le courant de court-circuit soit normalement compris entre 1 A et 30 A. La source de
tension n’a pas besoin d’être ajustée après son réglage initial, bien que de petits réglages puissent être
nécessaires pour dégrader les résistances dans le délai imparti.
– Méthode avec la source de courant: Normalement, une densité de courant d’environ 15 mA/cm avec une
variation de ±50 %, provoquera une défaillance des résistances dans le délai imparti. Il convient que le
courant de court-circuit soit normalement compris entre 10 A et 30 A. La source de courant n’a pas besoin
d’être ajustée après son réglage initial, bien que de petits réglages puissent être nécessaires pour dégrader
les résistances dans le délai imparti.
8.7.2.2.2 Parafoudres à enveloppe en porcelaine
Les échantillons doivent être préparés avec des moyens pour conduire le courant de court-
circuit exigé en utilisant un fil fusible. Le fil fusible doit être en contact direct avec les
résistances MO et il doit être situé aussi loin que possible du canal utilisé par le gaz et il doit
court-circuiter la partie active interne complète. L’emplacement réel du fil fusible au cours de
l’essai doit être consigné dans le rapport d’essai.
8.7.3 Montage de l’échantillon d’essai
Pour un parafoudre monté sur embase, le dispositif de montage est représenté aux Figures
14a et 14b. La distance entre le sol et la plateforme isolante et les conducteurs doit être
comme indiquée aux Figures 14a et 14b.
– 16 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Pour les parafoudres qui ne sont pas montés sur embase (par exemple parafoudres montés
sur poteau), l’échantillon en essai doit être monté sur un poteau non métallique en utilisant
des consoles de montage et des dispositifs normalement utilisés pour leur installation en
service. Dans cet essai, la console de montage doit être considérée comme faisant partie de
l’embase du parafoudre. Dans les cas où cette configuration diffère des instructions du
constructeur, le parafoudre doit être monté conformément aux recommandations d’installation
du constructeur. La totalité du conducteur entre l’embase et le capteur de courant doit être
isolée à au moins 1 000 V. L’extrémité supérieure de l’échantillon d’essai doit être équipée
avec l’embase du parafoudre du même type ou d’un capot haut.
Pour les parafoudres montés sur socle, la partie inférieure de l’échantillon en essai doit être
montée sur un socle d’essai de même hauteur qu’une enceinte circulaire ou carrée. L’embase
d’essai doit être en matériau isolant ou peut être en matériau conducteur si ses dimensions
de surface sont inférieures aux dimensions de surface de la partie inférieure du parafoudre.
L’embase d’essai et l’enceinte doivent être placées au sommet d’une plateforme isolante,
comme indiqué aux Figures 14a et 14b. Pour les parafoudres non montés sur socle, les
mêmes exigences s’appliquent à la partie inférieure du parafoudre. La distance d’arc entre
l’extrémité supérieure et tout autre objet métallique (relié à la terre ou non), à l’exception du
socle du parafoudre, doit être d’au moins 1,6 fois la hauteur du parafoudre échantillon, sans
être inférieure à 0,9 m. L’enceinte doit être en matériau non métallique et elle doit être
positionnée de façon symétrique par rapport à l’axe de l’échantillon d’essai. La hauteur de
l’enceinte doit être de 40 cm ± 10 cm et son diamètre (ou son côté dans le cas d’une enceinte
carrée) doit être égale à la valeur maximale de 1,8 m ou D dans l’Equation (1) ci-dessous. Il
ne doit pas être permis à l’enceinte de s’ouvrir ou de bouger au cours de l’essai.
D = 1,2 × (2 × H + D ) (1)
arr
où
H est la hauteur de l’unité de parafoudre en essai ;
D est le diamètre de l’unité de parafoudre en essai.
arr
Les parafoudres à enveloppe en porcelaine doivent être montés conformément à la Figure
14a. Les parafoudres à enveloppe polymère doivent être montés conformément à la Figure
14b.
Les échantillons en essai doivent être montés verticalement sauf accord contraire entre le
constructeur et l’acheteur.
NOTE 1 Il convient que le montage du parafoudre au cours de l’essai de court-circuit et, plus spécifiquement, la
disposition des conducteurs représente la condition la plus défavorable en service.
La disposition représentée à la Figure 14a est la plus défavorable à utiliser durant la phase initiale de l’essai avant
la relaxation de la surpression (en particulier dans le cas d’un parafoudre équipé d’un limiteur de tension). Le
positionnement de l’échantillon comme indiqué à la Figure 14a, avec ses évents côté source d’essai, peut conduire
l’arc externe à être envoyé plus près de l’enveloppe du parafoudre que dans d’autres cas. En conséquence, un
effet de choc thermique peut causer des fissures et des bris excessifs des ailettes en porcelaine, en comparaison
avec les autres orientations possibles des évents. Toutefois, au cours du temps d’arc restant, cette disposition
force l’arc à s’éloigner du parafoudre et réduit ainsi le risque de voir le parafoudre prendre feu. La phase initiale de
l’essai et la partie pendant laquelle il y a un risque de feu sont toutes deux importantes, en particulier pour les
parafoudres dont la partie extérieure de l’enveloppe est en matériau polymère.
Pour tous les parafoudres à enveloppe polymère, il convient que le conducteur de terre soit dirigé dans le sens
opposé du conducteur d’arrivée, comme décrit à la Figure 14b. De cette manière, l’arc restera près du parafoudre
pendant toute la durée du court-circuit, créant ainsi les conditions les plus défavorables en ce qui concerne le
risque de feu.
NOTE 2 Si les limites d’espace physique du laboratoire ne permettent pas une enveloppe de la taille spécifiée, le
constructeur peut choisir d’utiliser une enveloppe d’un diamètre inférieur.
8.7.4 Essais de court-circuit à courants de forte amplitude
Trois échantillons doivent être soumis aux essais à des courants basés sur le choix d’un
courant assigné de court-circuit choisi dans le Tableau 15. Les trois échantillons doivent être
préparés conformément à 8.7.2 et montés conformément à 8.7.3.
– 18 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Les essais doivent être effectués à l'aide d'un circuit d’essai monophasé, avec une tension
d’essai à vide comprise entre 77 % et 107 % de la tension assignée de l’échantillon d’essai,
comme stipulé en 8.7.4.1. Cependant, il est probable que des essais sur des parafoudres à
haute tension devront être effectués dans des laboratoires ne disposant pas nécessairement
de la puissance de court-circuit suffisante pour réaliser ces essais à 77 % ou plus de la
tension assignée des échantillons d’essai. En conséquence, une procédure alternative pour
réaliser les essais de court-circuit à courants de forte amplitude avec une tension réduite est
donnée en 8.7.4.2. La durée totale mesurée du courant d’essai circulant dans le circuit doit
être ≥0,2 s.
NOTE Pour les parafoudres à enveloppe en porcelaine, l’expérience a montré que les essais en courant assigné
ne démontrent pas nécessairement un comportement acceptable à des courants plus faibles.
8.7.4.1 Essais à courant de forte amplitude à tension pleine
(77 % à 107 % de la tension assignée)
La valeur présumée du courant doit être mesurée par un essai préalable avec parafoudre
court-circuité ou remplacé par une connexion solide d’impédance négligeable.
La durée d’un tel essai peut être limitée au minimum de temps nécessaire pour mesurer la
valeur de crête et la composante symétrique de l’onde de courant présumée.
Pour les parafoudres de «conception A» soumis aux essais à la valeur du courant assigné de
court-circuit, la valeur de crête de la première demi-alternance du courant présumé doit être
d’au moins 2,5 fois la valeur efficace de la composante symétrique du courant présumé. La
valeur efficace suivante de cette composante symétrique doit être égale ou supérieure au
courant assigné de court-circuit. La valeur de crête du courant présumé, divisée par 2,5, doit
être notée comme courant d’essai, même si la valeur efficace de la composante symétrique
du courant présumé peut être plus élevée. En raison de ce courant présumé supérieur, le
parafoudre
...
NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
60099-4
INTERNATIONAL
STANDARD
AMENDEMENT 1
AMENDMENT 1
2006-05
Amendement 1
Parafoudres –
Partie 4:
Parafoudres à oxyde métallique sans éclateurs
pour réseaux à courant alternatif
Amendment 1
Surge arresters –
Part 4:
Metal-oxide surge arresters without gaps
for a.c. systems
IEC 2006 Droits de reproduction réservés Copyright - all rights reserved
International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varembé, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, Switzerland
Telephone: +41 22 919 02 11 Telefax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmail@iec.ch Web: www.iec.ch
CODE PRIX
S
Commission Electrotechnique Internationale
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue
– 2 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
AVANT-PROPOS
Le présent amendement a été établi par le comité d’études 37 de la CEI: Parafoudres.
Le texte de cet amendement est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
37/324/FDIS 37/325/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cet amendement.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous «http://webstore.iec.ch» dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
_____________
Page 2
SOMMAIRE
Remplacer, à la page 6, le titre de l’Annexe N par le nouveau titre suivant:
Annexe N (normative) Procédure d’essai pour déterminer la capacité de décharge
aux chocs de foudre
Page 8
Ajouter:
Figure 13 – Exemples d’unités de parafoudres
Figure 14 – Montage d’un circuit d’essai de court-circuit
Figure 15 – Exemple d’un circuit d’essai impliquant le courant prédégradé
immédiatement avant d’appliquer l’essai de courant de court-circuit
Supprimer les titres des Figures N.1, N.2 et N.3.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 3 –
FOREWORD
This amendment has been prepared by IEC technical committee 37: Surge arresters.
The text of this amendment is based on the following documents:
FDIS Report on voting
37/324/FDIS 37/325/RVD
Full information on the voting for the approval of this amendment can be found in the report
on voting indicated in the above table.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
_____________
Page 3
CONTENTS
Replace, on page 7, the title of Annex N by the following new title:
Annex N (normative) Test procedure to determine the lightning impulse discharge capability
Page 9
Add:
Figure 13 – Examples of arrester units
Figure 14 – Short-circuit test setup
Figure 15 – Example of a test circuit for re-applying pre-failing current immediately before
applying the short-circuit test current
Delete the titles of Figures N.1, N.2 and N.3.
– 4 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Page 10
Ajouter:
Tableau 14 – Exigences d’essai
Tableau 15 – Courants exigés pour les essais de court-circuit
Supprimer les titres des Tableaux N.1, N.2 et N.3
Page 50
6.11 Court-circuit
Remplacer le texte de ce paragraphe par ce qui suit:
Un parafoudre pour lequel une tension assignée de court-circuit est demandée par le
constructeur doit être soumis à un essai de court-circuit conformément à 8.7 pour montrer que
le parafoudre ne connaîtra pas de défaillance telle qu’elle occasionne de violentes vibrations
de l’enveloppe et que l’auto-extinction de flammes nues (s’il y en a) se produise dans une
période de temps définie.
6.12.1 Tenue du dispositif de déconnexion
Ajouter à ce paragraphe le troisième tiret suivant:
– pour les parafoudres destinés à être installés sur des lignes aériennes dont les tensions
réseau sont supérieures à 52 kV, essai de capacité de décharge aux chocs de foudre (voir
Annexe N).
Page 52
Ajouter, après 6.16, le nouveau paragraphe suivant:
6.17 Capacité de décharge aux chocs de foudre
Pour les parafoudres destinés à être installés sur des lignes aériennes dont les tensions
réseau sont supérieures à 52 kV, la capacité de décharge aux chocs de foudre doit être
démontrée par les essais et les procédures donnés à l’Annexe N.
Page 56
Tableau 3 – Essais de type de parafoudre
Supprimer toutes les références à l’Annexe N.
Page 74
Ajouter, après 8.5.2.2, à la page 76, les nouveaux paragraphes suivants:
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 5 –
Page 11
Add:
Table 14 – Test requirements
Table 15 – Required currents for short-circuit tests
Delete the titles of Tables N.1, N.2 and N.3.
Page 51
6.11 Short circuit
Replace the text of this subclause by the following:
An arrester for which a short-circuit rating is claimed by the manufacturer shall be subjected
to a short-circuit test according to 8.7 to show that the arrester will not fail in a manner that
causes violent shattering of the housing and that self-extinguishing of open flames (if any)
occurs within a defined period of time.
6.12.1 Disconnector withstand
Add to this subclause the following third dashed item:
– for surge arresters to be installed in overhead lines with system voltages exceeding 52 kV,
test of the lightning impulse discharge capability (see Annex N).
Page 53
Add, after 6.16, the following new subclause:
6.17 Lightning impulse discharge capability
For surge arresters to be installed in overhead lines with system voltages exceeding 52 kV,
the lightning impulse discharge capability shall be demonstrated by the tests and procedures
of Annex N.
Page 57
Table 3 – Arrester type tests
Delete all references to Annex N.
Page 75
Add, after 8.5.2.2, on page 77, the following new subclauses:
– 6 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
8.5.2.3 Procédure d’essai pour les éléments de résistance soumis à des contraintes
à une valeur supérieure ou égale à la tension de référence
Si la valeur de U est proche de, ou supérieure à celle de la tension de référence, il peut ne
ct
pas être possible d’effectuer un essai de vieillissement accéléré sous U en raison de la
ct
dépendance extrême en tension pour les puissances absorbées et la stabilité de la source de
tension disponible. Si U ≥ 0,95*U et s’il n’est pas possible d’effectuer un essai de
ct ref
vieillissement accéléré selon 8.5.2.1, cette procédure d’essai alternative doit s’appliquer et
elle remplace 8.5.2.1 et 8.5.2.2.
NOTE Pour fournir une vue d’ensemble et aider à la compréhension de la procédure, les étapes nécessaires sont
les suivantes:
1) Calculer la puissance absorbée P pour la résistance subissant la contrainte la plus élevée (à T = 40 °C et
ct a
U = U ).
c
2) Déterminer la température d’état stable T pour la partie du parafoudre soumise à la contrainte la plus élevée
st
en utilisant une des trois procédures alternatives de 8.5.2.3.1.
3) A une tension U , déterminer le rapport k de la puissance absorbée à 115 °C sur la puissance absorbée à T
ct x st
pour le type des éléments de résistance utilisés.
4) Effectuer un essai de vieillissement accéléré à la puissance absorbée constante k * P .
x ct
5) Réaliser des mesures de la puissance absorbée à intervalles de temps spécifiés.
6) Si T > 60 °C, augmenter la température ou la durée de l’essai.
st
7) Evaluer les puissances absorbées de l’étape 5) selon 8.5.2.3.3.
8.5.2.3.1 Détermination des paramètres d’essai
Calculer les puissances absorbées, P , par élément de résistance à la température ambiante
ct
maximale de 40 °C avec le parafoudre sous une tension U , pour la résistance subissant la
c
contrainte de tension la plus élevée selon l’Annexe L y compris l’effet du courant résistif.
NOTE 1 Pour les parafoudres débrochables et immergés, les températures ambiantes maximales applicables sont
respectivement 65 °C et 95 °C.
Choisir une des 3 procédures d’essai suivantes pour déterminer la température d’état stable,
T , de la partie du parafoudre qui subit la contrainte la plus élevée à la température ambiante
st
maximale:
NOTE 2 Les procédures d’essai sont considérées comme conservatrices par ordre croissant de 1 à 3.
1. A une température ambiante de 25 °C ± 10 K, mettre le parafoudre complet sous la
tension U déclarée jusqu’à l’obtention des conditions de température d’état stable. La
c
température doit être mesurée sur les éléments de résistance, en 5 points espacés de la
manière la plus régulière possible sur la portion de 20 % subissant la contrainte la plus
élevée de la longueur de chaque colonne de parafoudre. Si cette portion de 20 % contient
moins de 5 éléments de résistance, le nombre de points de mesure peut être limité à un
point sur chaque élément de résistance. L’augmentation moyenne de la température au-
dessus de la température ambiante des éléments de résistance doit être ajoutée à la
température ambiante maximale pour obtenir la température T .
st
2. A la température ambiante maximale, mettre sous tension une fraction thermiquement
proportionnelle pour le type de parafoudre à un niveau de tension qui donne les mêmes
puissances absorbées par élément de résistance que celles déterminées ci-dessus.
Maintenir les puissances absorbées à une valeur constante en ajustant la tension si
nécessaire. Mesurer la température des résistances dans les conditions stables et
calculer la température d’état stable moyenne, qui est réglée comme étant égale à T
st.
3. A une température ambiante de 25 °C ± 10 K, mettre sous tension une fraction
thermiquement proportionnelle pour le type de parafoudre à un niveau de tension qui
donne les mêmes puissances absorbées par élément de résistance que celles
déterminées ci-dessus. Maintenir les puissances absorbées à une valeur constante en
ajustant la tension si nécessaire. Mesurer la température des résistances dans les
conditions stables et calculer l’augmentation moyenne de la température d’état stable,
ΔT , au-delà de la température ambiante. Déterminer la température T en ajoutant ΔT à
st st st
la température ambiante maximale.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 7 –
8.5.2.3 Test procedure for resistor elements stressed at or above the reference voltage
If U is close to or above the reference voltage, it may not be possible to perform an
ct
accelerated ageing test at U , due to the extreme voltage dependence for the power losses
ct
and stability of available voltage source. If U ≥ 0,95*U and if it is not possible to perform
ct ref
an accelerated ageing test according to 8.5.2.1, this alternative test procedure shall apply and
replaces 8.5.2.1 and 8.5.2.2.
NOTE To provide an overview and to serve as an aid to understanding the procedure, the steps required are as
follows.
1) Calculate power loss, P , for the highest stressed resistor (at T = 40 °C and U = U ).
ct a c
2) Determine the steady-state temperature, T , for the highest stressed part of the arrester by using one of the
st
three alternative procedures of 8.5.2.3.1.
3) At a voltage U , determine the ratio, k , of power loss at 115 °C to power loss at T for the type of resistor
ct x st
elements used.
4) Perform an accelerated ageing test at constant power loss, k * P .
x ct
5) Interrupt the test for a short time and take measurements of power loss at specified time intervals.
6) If T > 60 °C, increase test temperature or test time.
st
7) Evaluate the power losses of step 5) according to 8.5.2.3.3.
8.5.2.3.1 Determination of test parameters
Calculate the power losses, P , per resistor element at the maximum ambient temperature of
ct
40 °C with the arrester energized at U , for the highest voltage stressed resistor according to
c
Annex L including the effect of the resistive current.
NOTE 1 For dead-front and liquid-immersed arresters, 65 °C and 95 °C, respectively, apply as maximum ambient
temperatures.
Select one of the three following test procedures to determine the steady-state temperature,
T , of the most stressed part of the arrester at maximum ambient temperature.
st
NOTE 2 The test procedures are considered to be conservative in increasing order from 1 to 3.
1. At an ambient temperature of 25 °C ± 10 K, energize the complete arrester at the claimed
until steady-state temperature conditions have been attained. The temperature shall be
U
c
measured on resistor elements, at five points as evenly spaced as possible over the most
highly stressed 20 % portion of the length of each column of the arrester. If this 20 %
portion contains less than five resistor elements, the number of measuring points may be
limited to one point on each resistor element. The average temperature rise above
ambient of the resistor elements shall be added to the maximum ambient temperature to
.
obtain the temperature T
st
2. At the maximum ambient temperature, energize a thermally pro-rated section
representative for the arrester type at a voltage level, which results in the same power
losses per resistor element as determined above. Keep the power losses constant by
adjusting the voltage if necessary. Measure the temperature of the resistors in steady-
state condition and calculate the average steady-state temperature, which is set equal to
T
st.
3. At an ambient temperature of 25 °C ± 10 K, energize a thermally pro-rated section
representative for the arrester type at a voltage level which results in the same power
losses per resistor element as determined above. Keep the power losses constant by
adjusting the voltage if necessary. Measure the temperature of the resistors in steady-
, above
state condition and calculate the average steady-state temperature rise, ΔT
st
ambient. Determine the temperature, T by adding ΔT to the maximum ambient
st , st
temperature.
– 8 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
La fraction distribuée au prorata doit représenter le comportement thermique stable du
parafoudre complet.
NOTE 3 Cette fraction peut ne pas être nécessairement la même que celle utilisée pour l’essai de
fonctionnement.
A une tension U , déterminer le rapport k des puissances absorbées à 115 °C sur la
ct x
puissance absorbée à T pour le type des éléments de résistance utilisés. Pour cet essai, la
st
source de tension doit satisfaire aux exigences de 8.5.1.
8.5.2.3.2 Procédure d’essai
Trois échantillons de résistances doivent être soumis à des puissances absorbées constantes
+30
égales à k *P (tolérances %) pendant 1 000 h. Au cours de l’essai, la température doit
x ct
être contrôlée pour maintenir la température de surface de la résistance à la température
d’essai exigée T ± 4 K. Il faut que la tension d’essai appliquée au début de l’essai ne soit pas
t
inférieure à 0,95*U .
ct
Si la température T est égale ou inférieure à 60 °C, T doit être de 115 °C. Si T est
st t st
supérieure à 60 °C, la température d’essai ou la durée d’essai doivent être augmentées
comme suit:
a) Augmentation de la température d’essai
= 115 + (T – T – ΔT )
T
t st a,max n
où
est la température d’essai en °C ;
T
t
T eat la température d’état stable des résistances en °C ;
st
est la température ambiante maximale en °C ;
T
a,max
ΔT = 20 K .
n
NOTE 1 Pour les parafoudres immergés ΔT = 25 K, compte tenu de l’exigence qui prévoit que la
n
température de départ de l’essai de fonctionnement pour ces parafoudres (120 °C) est supérieure de 25 K à la
température ambiante maximale (95 °C), tandis que pour d’autres parafoudres, la différence entre la
température de départ de l’essai de fonctionnement et la température ambiante maximale est de 20 K.
b) Augmentation de la durée d’essai
ΔT/10
t = t * 2,5
où
t est la durée d’essai en h ;
t = 1 000 h ;
ΔT est la température supérieure à 60 °C.
NOTE 2 Pour les parafoudres débrochables et immergés, t est égal à 2 000 h et 7 000 h respectivement et ΔT
est la température supérieure à 85 °C et 120 °C respectivement.
8.5.2.3.3 Détermination des tensions assignées et de service permanent majorées
Les trois échantillons en essai doivent être portés à la température T ± 4 K et soumis aux
t
puissances absorbées constantes k *P . Une à deux heures après l’application de la tension,
x ct
celle-ci est réglée sur une valeur dans la gamme de 0,95* U à U et les puissances
ct ct
absorbées, P , sont mesurées. Au cours de l’essai, après 30 %, 50 % et 70 % de la durée
1ct
d’essai, la mesure des puissances absorbées est répétée dans les mêmes conditions de
température et de tension. Les valeurs de puissance absorbée minimales à ces moments sont
désignées P . A la fin de l’essai de vieillissement, les puissances absorbées P sont
3ct 2ct
déterminées dans les mêmes conditions de température de bloc et à la même tension.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 9 –
The prorated section shall represent the steady-state thermal behaviour of the complete
arrester.
NOTE 3 The section may not necessarily be the same as that used for the operating duty test.
At a voltage U , determine the ratio, k , of power losses at 115 °C to power losses at T for
ct x st
the type of resistor elements used. For this test the voltage source shall fulfil the requirements
according to 8.5.1.
8.5.2.3.2 Test procedure
Three resistor samples shall be subjected to constant power losses equal to k *P (tolerance
x ct
+30
%) for 1 000 h. During the test, the temperature shall be controlled to keep the surface
temperature of the resistor at the required test temperature T ± 4 K. The applied test voltage
t
at the start of the test shall be not less than 0,95*U .
ct
If the temperature, T , is equal to or below 60 °C, T shall be 115 °C. If T is above 60 °C,
st t st
either the test temperature or the testing time shall be increased as follows.
a) Increase of the test temperature
= 115 + (T – T – ΔT )
T
t st a,max n
where
T is the test temperature in °C;
t
T is the steady-state temperature of the resistors in °C;
st
T is the maximum ambient temperature in °C;
a,max
ΔT = 20 K.
n
NOTE 1 For liquid-immersed arresters ΔT = 25 K, which results from the requirement that the operating duty test
n
starting temperature for these arresters (120 °C) is 25 K above the maximum ambient temperature (95 °C), while
for other arresters the difference between the operating duty test starting temperature and the maximum ambient
temperature is 20 K.
b) Increase of the testing time
ΔT/10
t = t * 2,5
where
t is the testing time in h;
t = 1 000 h;
ΔT is the temperature above 60 °C.
NOTE 2 For dead-front and liquid-immersed arresters, t is 2 000 h and 7 000 h, respectively, and ΔT is the
temperature above 85 °C and 120 °C, respectively.
8.5.2.3.3 Determination of elevated rated and continuous operating voltages
The three test samples shall be heated to T ± 4 K and subjected to the constant power losses
t
k *P . One to two hours after the voltage application, the voltage is adjusted to a voltage in
x ct
to U and the power losses, P , are measured. During the test, after
the range 0,95* U
ct ct 1ct
30 %, 50 % and 70 % of the testing time, the measurement of power losses is repeated under
the same conditions with respect to temperature and voltage. The minimum power loss values
at these times are designated as P . At the end of the ageing test, under the same
3ct
conditions with regard to block temperature and at the same voltage, the power losses P
2ct
are determined.
– 10 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
• Si P est égale ou inférieure à 1,1 fois P , alors l’essai selon 8.5.4 et 8.5.5 doit être
2ct 3ct
réalisé sur de nouvelles résistances:
– si P est égale ou inférieure à P , U et U sont utilisées sans modification;
2ct 1ct sc sr
– si P > P , le rapport P / P est déterminé pour chaque échantillon. Le plus
2ct 1ct 2ct 1ct
élevé de ces rapports est désigné K . Sur trois nouvelles résistances à température
ct
ambiante, les puissances absorbées P et P sont mesurées à U et U
1c 1r sc sr
respectivement. Ensuite, les tensions sont augmentées de telle sorte que les
puissances absorbées correspondantes P et P remplissent la relation:
2c 2r
P P
2c 2r
= K ; = K
ct ct
P P
1c 1r
U * et U * sont les plus élevées des trois tensions augmentées obtenues. Comme
c r
alternative, les résistances vieillies peuvent également être utilisées après accord entre
l'utilisateur et le fabricant.
• Si P est supérieure à 1,1 fois P , et que P est supérieure ou égale à P alors des
2ct 3ct 2ct 1ct
résistances vieillies doivent être utilisées pour l’essai suivant de 8.5.4 et 8.5.5. De
nouvelles résistances avec des valeurs corrigées U * et U * peuvent être utilisées, mais
c r
uniquement après accord entre l’utilisateur et le constructeur.
Les résistances vieillies sont, par définition, les résistances soumises aux essais selon
8.5.2.3.2.
Ces cas sont résumés au Tableau 7.
Lorsque des résistances vieillies sont utilisées dans l’essai de fonctionnement, il est
recommandé que le laps de temps entre l'essai de vieillissement et l'essai de fonctionnement
ne soit pas supérieur à 24 h.
Il convient que la durée de mesure soit suffisamment courte pour éviter l'augmentation des
puissances absorbées par échauffement.
Page 90
8.7 Procédure d’essais de court-circuit
Remplacer le titre et le texte de 8.7 par le nouveau titre et le nouveau texte suivant:
8.7 Essais de court-circuit
8.7.1 Généralités
Les parafoudres, pour lesquels le constructeur déclare une tenue aux courts-circuits, doivent
être soumis aux essais conformément à ce paragraphe. L’essai doit être réalisé pour montrer
qu’une défaillance du parafoudre ne donne pas lieu à une rupture explosive de l’enveloppe du
parafoudre et que les flammes s’auto-éteignent (le cas échéant) dans un délai défini. Chaque
type de parafoudre est soumis à l’essai avec quatre valeurs de courants de court-circuit. Si le
parafoudre est équipé d’un autre dispositif comme substitut d’un limiteur de pression
conventionnel, ce dispositif doit être inclus dans l’essai.
La fréquence de l’alimentation du courant d’essai de court-circuit doit être comprise entre
48 Hz et 62 Hz.
En ce qui concerne les performances au courant de court-circuit, il est important de distinguer
deux conceptions de parafoudres:
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 11 –
• If P is equal to or below 1,1 times P , then the test according to 8.5.4 and 8.5.5 shall
2ct 3ct
be performed on new resistors:
– if P is equal to or less than P , U and U are used without any modification;
2ct 1ct sc sr
– if P > P , the ratio P /P is determined for each sample. The highest of these
2ct 1ct 2ct 1ct
ratios is called K . On three new resistors at ambient temperature, the power losses
ct
P and P are measured at U and U , respectively. Thereafter, the voltages are
1c 1r sc sr
increased so that the corresponding power losses P and P fill the relation:
2c 2r
P P
2c 2r
= K ; = K
ct ct
P P
1c 1r
U * and U * are the highest of the three increased voltages obtained. As an alternative,
c r
aged resistors may also be used after agreement between the user and the manufacturer.
• If P is greater than 1,1 times P , and P is greater than or equal to P , then aged
2ct 3ct 2ct 1ct
resistors shall be used for the following test of 8.5.4 and 8.5.5. New resistors with
corrected values U * and U * can be used, but only after agreement between the user and
c r
the manufacturer.
Aged resistors are, by definition, resistors tested according to 8.5.2.3.2.
These cases are summarized in Table 7.
Where aged resistors are used in the operating duty test, it is recommended that the time
delay between the ageing test and the operating duty test be not more than 24 h.
The measuring time should be short enough to avoid increased power loss due to heating.
Page 91
8.7 Short-circuit test procedure
Replace the title and contents of 8.7 by the following new title and text:
8.7 Short-circuit tests
8.7.1 General
Arresters, for which a short-circuit rating is claimed by the manufacturer, shall be tested in
accordance with this subclause. The test shall be performed in order to show that an arrester
failure does not result in a violent shattering of the arrester housing, and that self-
extinguishing of open flames (if any) occurs within a defined period of time. Each arrester
type is tested with four values of short-circuit currents. If the arrester is equipped with some
other arrangement as a substitute for a conventional pressure relief device, this arrangement
shall be included in the test.
The frequency of the short-circuit test current supply shall be between 48 Hz and 62 Hz.
With respect to the short-circuit current performance, it is important to distinguish between
two designs of surge arresters.
– 12 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
– Les parafoudres de «conception A» sont tels qu’un canal utilisé par le gaz suit toute la
longueur de l’unité de parafoudre et remplit ≥50 % du volume interne qui n’est pas occupé
par les parties actives internes.
– Les parafoudres de «conception B» sont solides et sans volume interne de gaz ou ont un
volume de gaz interne remplissant <50 % du volume interne qui n’est pas occupé par les
parties actives internes.
NOTE 1 Généralement, les parafoudres de «conception A» sont des parafoudres à enveloppe en porcelaine ou
en polymère avec un isolateur creux composite qui sont équipés soit de limiteurs de pression soit de points faibles
préfabriqués dans l’enveloppe composite qui éclate ou s’ouvre à une pression spécifiée, ce qui fait baisser la
pression interne.
Généralement, les parafoudres de «conception B» ne possèdent pas de limiteur de pression et sont solides sans
volume de gaz interne. Si les résistances connaissent une défaillance électrique, il se produit un arc à l’intérieur du
parafoudre. Cet arc provoque une évaporation importante et éventuellement la combustion de l’enveloppe et/ou du
matériau interne. Ces performances de tenue aux courts-circuits des parafoudres sont déterminées par leur
capacité à contrôler l’éclatement ou l’ouverture de l’enveloppe dus aux effets de l’arc, évitant ainsi une rupture
explosive.
NOTE 2 Dans ce contexte, les «parties actives» sont les résistances non linéaires à oxyde métallique et toute
entretoise métallique directement connectée en série avec elles.
En fonction du type de parafoudre et de la tension d’essai, des exigences différentes
s’appliquent concernant le nombre d’échantillons d’essai, le début du passage du courant de
court-circuit et l’amplitude de la première valeur de crête du courant de court-circuit. Le
Tableau 14 donne un résumé de ces exigences qui sont expliquées plus en détails dans les
paragraphes suivants.
NOTE 3 Après accord entre le constructeur et l’acheteur, la procédure d’essai peut être modifiée pour inclure, par
exemple, un certain nombre d’opérations de ré-enclenchement. Pour de tels essais spéciaux, il convient que les
critères de procédure et d’acceptation fassent l’objet d’un accord entre le constructeur et l’acheteur.
8.7.2 Préparation des échantillons d’essai
Pour les essais à courant de forte amplitude, les échantillons d’essai doivent être constitués
par l’unité de parafoudre la plus longue utilisée pour la conception avec la tension assignée la
plus élevée de cette unité utilisée pour chaque conception de parafoudre différente.
Pour l’essai à courant de faible amplitude, l’échantillon d’essai doit être constitué par une
unité de parafoudre avec la tension assignée la plus élevée de cette unité utilisée pour
chaque conception de parafoudre différente.
NOTE 1 La Figure 13 montre différents exemples d’unités de parafoudres
Lorsqu’un fil fusible est exigé, le matériau de ce fil fusible et ses dimensions doivent être
choisis de façon à ce que le fil fonde dans les 30 premiers degrés électriques après le début
du passage du courant d’essai.
NOTE 2 Pour que le fil fusible fonde dans les limites de temps spécifiées et qu’il crée une condition adaptée à
l’amorçage de l’arc, il est généralement recommandé d’utiliser un fil fusible avec un matériau à faible résistance
(par exemple cuivre, aluminium ou argent) avec un diamètre d’environ 0,2 mm à 0,5 mm. Des sections de fil fusible
plus importantes sont applicables aux unités de parafoudres préparées pour des courants d’essai de court-circuit
plus élevés. Lorsqu’il y a des problèmes pour amorcer l’arc, un fil fusible de dimensions plus importantes, mais
d’un diamètre inférieur à 1,5 mm, peut être utilisé dans la mesure où il aidera à l’établissement de l’arc. Dans de
tels cas, un fil fusible spécialement préparé, ayant une section plus importante sur la plus grande partie de la
hauteur du parafoudre avec une courte section plus mince au milieu, peut également aider.
8.7.2.1 Parafoudres de «Conception A»
Les échantillons doivent être préparés avec des moyens pour conduire le courant de court-
circuit exigé en utilisant un fil fusible. Le fil fusible doit être en contact direct avec les
résistances MO et il doit être positionné à l’intérieur ou aussi près que possible du canal
utilisé par le gaz et il doit court-circuiter la partie active interne complète. L’emplacement réel
du fil fusible au cours de l’essai doit être consigné dans le rapport d’essai.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 13 –
– “Design A” arresters have a design in which a gas channel runs along the entire length of
the arrester unit and fills ≥50 % of the internal volume not occupied by the internal active
parts.
– “Design B” arresters are of a solid design with no enclosed volume of gas or having an
internal gas volume filling <50 % of the internal volume not occupied by the internal active
parts.
NOTE 1 Typically, “Design A” arresters are porcelain-housed arresters, or polymer-housed arresters with a
composite hollow insulator which are equipped either with pressure-relief devices, or with prefabricated weak spots
in the composite housing which burst or flip open at a specified pressure, thereby decreasing the internal pressure.
Typically, “Design B” arresters do not have any pressure relief device and are of a solid type with no enclosed
volume of gas. If the resistors fail electrically, an arc is established within the arrester. This arc causes heavy
evaporation and possibly burning of the housing and/or internal material. These arresters’ short-circuit performance
is determined by their ability to control the cracking or tearing-open of the housing due to the arc effects, thereby
avoiding violent shattering.
NOTE 2 "Active parts" in this context are the non-linear, metal-oxide resistors and any metal spacers directly in
series with them.
Depending on the type of arrester and test voltage, different requirements apply with regard to
the number of test samples, initiation of short-circuit current and amplitude of the first short-
circuit current peak. Table 14 shows a summary of these requirements which are further
explained in the following subclauses.
NOTE 3 After agreement between the manufacturer and the purchaser, the test procedure can be modified to
include, for example, a number of reclosing operations. For such special tests, the procedure and acceptance
criteria should be agreed upon between the manufacturer and the purchaser.
8.7.2 Preparation of the test samples
For the high-current tests, the test samples shall be the longest arrester unit used for the
design with the highest rated voltage of that unit used for each different arrester design.
For the low-current test, the test sample shall be an arrester unit of any length with the
highest rated voltage of that unit used for each different arrester design.
NOTE 1 Figure 13 shows different examples of arrester units.
In case a fuse wire is required, the fuse wire material and size shall be selected so that the
wire will melt within the first 30 electrical degrees after initiation of the test current.
NOTE 2 In order to have melting of the fuse wire within the specified time limit and create a suitable condition for
arc ignition, it is generally recommended that a fuse wire of a low resistance material (for example copper,
aluminium or silver) with a diameter of about 0,2 mm to 0,5 mm be used. Higher fuse-wire cross-sections are
applicable to surge arrester units prepared for higher short-circuit test currents. When there are problems in
initiating the arc, a fuse wire of larger size but with a diameter not exceeding 1,5 mm, may be used since it will
help arc establishment. In such cases, a specially prepared fuse wire, having a larger cross-section along most of
the arrester height with a short thinner section in the middle, may also help.
8.7.2.1 “Design A” arresters
The samples shall be prepared with means for conducting the required short-circuit current
using a fuse wire. The fuse wire shall be in direct contact with the MO resistors and be
positioned within, or as close as possible to, the gas channel and shall short-circuit the entire
internal active part. The actual location of the fuse wire in the test shall be reported in the test
report.
– 14 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Il n'est pas fait de différence entre les enveloppes en polymère et celles en porcelaine dans la
préparation des échantillons d’essai. Toutefois, des différences s’appliquent partiellement
dans la procédure d’essai (voir 8.7.4.2). Dans ce cas, les parafoudres de «conception A»
avec des ailettes polymères qui ne sont pas en porcelaine ou avec d’autres isolateurs creux
et qui sont aussi fragiles que la céramique, doivent être considérés et soumis aux essais
comme des parafoudres sous enveloppe de porcelaine.
8.7.2.2 Parafoudres de «Conception B»
Les parafoudres de «conception B» avec des ailettes polymères qui ne sont pas en
porcelaine ou avec d’autres structures de support mécanique et qui sont aussi fragiles que la
céramique, doivent être considérés et soumis aux essais comme des parafoudres sous
enveloppe de porcelaine.
8.7.2.2.1 Parafoudres à enveloppe polymère
Aucune préparation spéciale n’est nécessaire. Des unités de parafoudres normales doivent
être utilisées. Les unités de parafoudre doivent être électriquement pré-dégradées par
l’application d’une surtension à fréquence industrielle. La surtension doit être appliquée à des
unités d’essai complètement assemblées. Aucune modification physique ne doit être apportée
aux unités entre la pré-dégradation et l’essai au courant de court-circuit réel.
La surtension donnée par le constructeur doit être une tension supérieure à 1,15 fois U . La
c
tension doit entraîner la défaillance du parafoudre en l’espace de (5 ± 3) min. Les résistances
sont considérées comme ayant subi une dégradation lorsque la tension qui les traverse tombe
en dessous de 10 % de la tension appliquée au départ. Le courant de court-circuit du circuit
d’essai de pré-dégradation ne doit pas être supérieur à 30 A.
Le délai entre la pré-dégradation et l’essai de court-circuit assigné ne doit pas dépasser
15 min.
NOTE La pré-dégradation peut être obtenue en appliquant soit une source de tension soit une source de courant
aux échantillons:
– Méthode avec la source de tension: Il convient que le courant initial soit normalement compris entre 5-10
mA/cm . Il convient que le courant de court-circuit soit normalement compris entre 1 A et 30 A. La source de
tension n’a pas besoin d’être ajustée après son réglage initial, bien que de petits réglages puissent être
nécessaires pour dégrader les résistances dans le délai imparti.
– Méthode avec la source de courant: Normalement, une densité de courant d’environ 15 mA/cm avec une
variation de ±50 %, provoquera une défaillance des résistances dans le délai imparti. Il convient que le
courant de court-circuit soit normalement compris entre 10 A et 30 A. La source de courant n’a pas besoin
d’être ajustée après son réglage initial, bien que de petits réglages puissent être nécessaires pour dégrader
les résistances dans le délai imparti.
8.7.2.2.2 Parafoudres à enveloppe en porcelaine
Les échantillons doivent être préparés avec des moyens pour conduire le courant de court-
circuit exigé en utilisant un fil fusible. Le fil fusible doit être en contact direct avec les
résistances MO et il doit être situé aussi loin que possible du canal utilisé par le gaz et il doit
court-circuiter la partie active interne complète. L’emplacement réel du fil fusible au cours de
l’essai doit être consigné dans le rapport d’essai.
8.7.3 Montage de l’échantillon d’essai
Pour un parafoudre monté sur embase, le dispositif de montage est représenté aux Figures
14a et 14b. La distance entre le sol et la plateforme isolante et les conducteurs doit être
comme indiquée aux Figures 14a et 14b.
60099-4 Amend. 1 IEC:2006 – 15 –
No differences with regard to polymer housings or porcelain housings are made in the
preparation of the test samples. However, differences partly apply in the test procedure (see
8.7.4.2). In this case, “Design A” arresters with polymeric sheds which are not made of
porcelain or other hollow insulators, and which are as brittle as ceramics, shall be considered
and tested as porcelain-housed arresters.
8.7.2.2 “Design B” arresters
“Design B” arresters with polymeric sheds which are not made of porcelain or other
mechanically supporting structures, and which are as brittle as ceramics, shall be considered
and tested as porcelain-housed arresters.
8.7.2.2.1 Polymer-housed arresters
No special preparation is necessary. Standard arrester units shall be used. The arrester units
shall be electrically pre-failed with a power frequency overvoltage. The overvoltage shall be
run on completely assembled test units. No physical modification shall be made to the units
between pre-failing and the actual short-circuit current test.
The overvoltage given by the manufacturer shall be a voltage exceeding 1,15 times U . The
c
voltage shall cause the arrester to fail within (5 ± 3) min. The resistors are considered to have
failed when the voltage across the resistors falls below 10 % of the originally applied voltage.
The short-circuit current of the pre-failing test circuit shall not exceed 30 A.
The time between pre-failure and the rated short-circuit current test shall not exceed 15 min.
NOTE The pre-failure can be achieved by either applying a voltage source or a current source to the samples.
– Voltage source method: the initial current should typically be in the range 5-10 mA/cm . The short-circuit
current should typically be between 1 A and 30 A. The voltage source need not be adjusted after the initial
setting, although small adjustments might be necessary in order to fail the resistors in the given time range.
– Current source method: Typically a current density of around 15 mA/cm with a variation of ±50 %, will result
in failure of the resistors in the given time range. The short-circuit current should typically be between 10 A
and 30 A. The current source need not be adjusted after the initial setting, although small adjustments might
be necessary in order to fail the resistors in the given time range.
8.7.2.2.2 Porcelain-housed arresters
The samples shall be prepared with means for conducting the required short-circuit current
using a fuse wire. The fuse wire shall be in direct contact with the MO resistors and be
located as far away as possible from the gas channel and shall short-circuit the entire internal
active part. The actual location of the fuse wire in the test shall be reported in the test report.
8.7.3 Mounting of the test sample
For a base-mounted arrester, the mounting arrangement is shown in Figures 14a and 14b.
The distance to the ground from the insulating platform and the conductors shall be as
indicated in Figures 14a and 14b.
– 16 – 60099-4 Amend. 1 CEI:2006
Pour les parafoudres qui ne sont pas montés sur embase (par exemple parafoudres montés
sur poteau), l’échantillon en essai doit être monté sur un poteau non métallique en utilisant
des consoles de montage et des dispositifs normalement utilisés pour leur installation en
service. Dans cet essai, la console de montage doit être considérée comme faisant partie de
l’embase du parafoudre. Dans les cas où cette configuration diffère des instructions du
constructeur, le parafoudre doit être monté conformément aux recommandations d’installation
du constructeur. La totalité du conducteur entre l’embase et le capteur de courant doit être
isolée à au moins 1 000 V. L’extrémité supérieure de l’échantillon d’essai doit être équipée
avec l’embase du parafoudre du même type ou d’un capot haut.
Pour les parafoudres montés sur socle, la partie inférieure de l’échantillon en essai doit être
montée sur un socle d’essai de même hauteur qu’une enceinte circulaire ou carrée. L’embase
d’essai doit être en matériau isolant ou peut être en matériau conducteur si ses dimensions
de surface sont inférieures aux dimensions de surface de la partie inférieure du parafoudre.
L’embase d’essai et l’enceinte doivent être placées au sommet d’une plateforme isolante,
comme indiqué aux Figures 14a et 14b. Pour les parafoudres non montés sur socle, les
mêmes exigences s’appliquent à la partie inférieure du parafoudre. La distance d’arc entre
l’extrémité supérieure et tout autre objet métallique (relié à la terre ou non), à l’exception du
socle du parafoudre, doit être d’au moins 1,6 fois la hauteur du parafoudre échantillon, sans
être inférieure à 0,9 m. L’enceinte doit être en matériau non métallique et elle doit être
positionnée de façon symétrique par rapport à l’axe de l’échantillon d’essai. La hauteur de
l’enceinte doit être de 40 cm ± 10 cm et son diamètre (ou son côté dans le cas d’une enceinte
carrée) doit être égale à la valeur maximale de 1,8 m ou D dans l’Equation (1) ci-dessous. Il
ne doit pas être permis à l’enceinte de s’ouvrir ou de bouger au cours de l’essai.
D = 1,2 × (2 × H + D ) (1)
arr
où
H est la hauteur de l’unité de parafoudre en essai ;
D est le diamètre de l’unité de parafoudre en essai.
arr
Les parafoudres à enveloppe en porcelaine doivent être montés conformément à la Figure
14a. Les parafoudres à enveloppe polymère doivent être montés conformément à la Figure
14b.
Les échantillons en essai doivent être montés verticalement sauf accord contraire entre le
constructeur et l’acheteur.
NOTE 1 Il convient que le montage du parafoudre au cours de l’essai de court-circuit et, plus spécifiquement, la
disposition des conducteurs représente la condition la plus défavorable en service.
La disposition représentée à la Figure 14a est la plus défavorable à utiliser durant la phase initiale de l’essai avant
la relaxation de la surpression (en particulier dans le cas d’un parafoudre équipé d’un limiteur de tension). Le
positionnement de l’échantillon comme indiqué à la Figure 14a, avec ses évents côté source d’essai, peut conduire
l’arc externe à être envoyé plus près de l’enveloppe du parafoudre que dans d’autres cas. En conséquence, un
effet de choc thermique peut causer des fissures et des bris excessifs des ailettes en porcelaine, en comparaison
avec les autres orientations possibles des évents. Toutefois, au cours du temps d’arc restant, cette disposition
force l’arc à s’éloigner du parafoudre et
...
Questions, Comments and Discussion
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