IEC 62271-101:2006

High-voltage switchgear and controlgear - Part 101: Synthetic testing

This part of IEC 62271 mainly applies to a.c. circuit-breakers within the scope of IEC 62271-100. It provides the general rules for testing a.c. circuit-breakers, for making and breaking capacities over the range of test duties described in 6.102 to 6.111 of IEC 62271-100, by synthetic methods.
This publication is to be read in conjunction with IEC 62271-100:2008.

Appareillage à haute tension - Partie 101: Essais synthétiques

La présente partie de la CEI 62271 s'applique principalement aux disjoncteurs à courant alternatif définis dans le domaine d'application de la CEI 62271-100. Elle donne les règles générales d'essais de ces disjoncteurs, pour les pouvoirs de fermeture et de coupure dans la gamme des séquences d'essais décrites de 6.102 à 6.111 de la CEI 62271-100, à l'aide de méthodes d'essais synthétiques.
Cette publication doit être lue conjointement avec la CEI 62271-100:2008.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Nov-2010
• ICS: 29.130.10 - High voltage switchgear and controlgear
• Technical Committee: SC 17A - Switching devices
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 12-Oct-2012

Relations

• Replaces: IEC 60427:2000 - Synthetic testing of high-voltage alternating current circuit-breakers
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Amended By: IEC 62271-101:2006/AMD1:2010 - Amendment 1 - High-voltage switchgear and controlgear - Part 101: Synthetic testing
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revised: IEC 62271-101:2012 - High-voltage switchgear and controlgear - Part 101: Synthetic testing
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62271-101
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-05
Appareillage à haute tension –
Partie 101:
Essais synthétiques
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 101:
Synthetic testing
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 62271-101:2006
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devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

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exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
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ainsi que sur les corrigenda.
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Appareillage à haute tension –
Partie 101:
Essais synthétiques
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 101:
Synthetic testing
 IEC 2006 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
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– 2 – 62271-101  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.10

1 Domaine d’application .14

2 Références normatives.14

3 Termes et définitions .14

4 Techniques et méthodes d'essais synthétiques pour les essais de coupure en

court-circuit .18

4.1 Principes fondamentaux et exigences générales pour les méthodes d'essais

synthétiques de coupure .18
4.2 Exigences spécifiques de chaque circuit d'essais synthétiques pour les
essais de coupure .24
4.3 Méthodes d’essais synthétiques triphasés .30
5 Techniques et méthodes d'essais synthétiques pour les essais d'établissement en
court-circuit .34
5.1 Principes fondamentaux et exigences générales pour les méthodes
synthétiques d’établissement.34
5.2 Circuit d'essais synthétiques pour essais d'établissement et exigences
spécifiques s'y rapportant.36
6 Exigences spécifiques pour les essais synthétiques de fermeture et de coupure
relatives aux exigences de 6.102 à 6.111 de la CEI 62271-100 .38

Annexe A (informative) Déformation du courant .78
Annexe B (informative) Méthodes par injection de courant.110
Annexe C (informative) Méthodes par injection de tension .120
Annexe D (informative) Circuit de Skeats (ou par transformateur).126
Annexe E (normative) Indications à donner et résultats à enregistrer lors d'essais
synthétiques .132
Annexe F (informative) Procédures d'essais particulières pour les disjoncteurs
équipés de résistances de coupure parallèles.134
Annexe G (informative) Méthodes d'essais synthétiques pour l’établissement et la
coupure de courants capacitifs .140
Annexe H (informative) Méthodes de réallumage pour l’entretien de l'arc .164
Annexe I (normative) Réduction du di/dt et de la TTR pour la séquence d’essais T100a .172
Annexe J (informative) Circuits d’essais synthétiques triphasés.200

Annexe K (normative) Procédure d’essai utilisant un circuit de courant triphasé et un
circuit de tension .216
Annexe L (normative) Séparation des séquences d'essais en séries d'essais en
tenant compte de la TTR exacte de chaque pôle qui coupe.254
Annexe M (normative) Tolérances sur les paramètres d’essais lors des essais de type .274

Bibliographie.280

Figure 1 – Processus de coupure – Périodes principales .62
Figure 2 – Exemple de tension de rétablissement .64
Figure 3 – Impédance d'onde équivalente du circuit de tension pour la méthode par
injection de courant .66
Figure 4 – Processus d'établissement – Instants principaux.68

62271-101  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.11

1 Scope.15

2 Normative references .15

3 Terms and definitions .15

4 Synthetic testing techniques and methods for short-circuit breaking tests.19

4.1 Basic principles and general requirements for synthetic breaking test

methods .19

4.2 Synthetic test circuits and related specific requirements for breaking tests .25
4.3 Three-phase synthetic test methods .31
5 Synthetic testing techniques and methods for short-circuit making tests .35
5.1 Basic principles and general requirements for synthetic making test methods .35
5.2 Synthetic test circuit and related specific requirements for making tests .37
6 Specific requirements for synthetic tests for making and breaking performance
related to the requirements of 6.102 through 6.111 of IEC 62271-100 .39

Annex A (informative) Current distortion .79
Annex B (informative) Current injection methods.111
Annex C (informative) Voltage injection methods .121
Annex D (informative) Duplicate circuit (transformer or Skeats circuit) .127
Annex E (normative) Information to be given and results to be recorded for synthetic tests . 133
Annex F (informative) Special procedures for testing circuit-breakers having parallel
breaking resistors .135
Annex G (informative) Synthetic methods for capacitive-current switching .141
Annex H (informative) Re-ignition methods to prolong arcing .165
Annex I (normative) Reduction in di/dt and TRV for test duty T100a .173
Annex J (informative) Three-phase synthetic test circuits.201
Annex K (normative) Test procedure using a three-phase current circuit and one
voltage circuit .217
Annex L (normative) Splitting of test duties in test series taking into account the
associated TRV for each pole-to-clear .255
Annex M (normative) Tolerances on test quantities for type tests.275

Bibliography.281

Figure 1 – Interrupting process – Basic time intervals .63
Figure 2 – Example of recovery voltage .65
Figure 3 – Equivalent surge impedance of the voltage circuit for the current injection
method .67
Figure 4 – Making process – Basic time intervals.69

– 4 – 62271-101  CEI:2006
Figure 5 – Circuit d’essais synthétiques de fermeture type pour les essais

monophasés .70

Figure 6 – Circuit type d’essais synthétiques d'établissement pour les essais triphasés

(k = 1,5) .
...

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Edition 1.1 2010-11
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High-voltage switchgear and controlgear –
Part 101: Synthetic testing
Appareillage à haute tension –
Partie 101: Essais synthétiques

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Appareillage à haute tension –
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ELECTROTECHNICAL
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COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
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ICS 29.130.10
ISBN 978-2-88912-191-5
– 2 – 62271-101  IEC:2006+A1:2010

CONTENTS
FOREWORD . 6

INTRODUCTION (to amendment 1) . 8

1 Scope . 9

2 Normative references . 9

3 Terms and definitions . 9

4 Synthetic testing techniques and methods for short-circuit breaking tests . 11

4.1 Basic principles and general requirements for synthetic breaking test

methods . 11
4.2 Synthetic test circuits and related specific requirements for breaking tests . 14
4.3 Three-phase synthetic test methods . 17
5 Synthetic testing techniques and methods for short-circuit making tests . 19
5.1 Basic principles and general requirements for synthetic making test methods . 19
5.2 Synthetic test circuit and related specific requirements for making tests . 20
6 Specific requirements for synthetic tests for making and breaking performance
related to the requirements of 6.102 through 6.111 of IEC 62271-100 . 21

Annex A (informative) Current distortion . 42
Annex B (informative) Current injection methods. 58
Annex C (informative) Voltage injection methods . 63
Annex D (informative) Duplicate circuit (transformer or Skeats circuit) . 66
Annex E (normative) Information to be given and results to be recorded for synthetic tests . 69
Annex F (informative) Special procedures for testing circuit-breakers having parallel
breaking resistors . 70
Annex G (informative) Synthetic methods for capacitive-current switching . 73
Annex H (informative) Re-ignition methods to prolong arcing . 85
Annex I (normative) Reduction in di/dt and TRV for test duty T100a . 89
Annex J (informative) Three-phase synthetic test circuits . 103
Annex K (normative) Test procedure using a three-phase current circuit and one
voltage circuit . 111
Annex L (normative) Splitting of test duties in test series taking into account the
associated TRV for each pole-to-clear . 130
Annex M (normative) Tolerances on test quantities for type tests . 140

Annex N (informative) Typical test circuits for metal-enclosed and dead tank circuit
breakers . 143

Bibliography . 143

Figure 1 – Interrupting process – Basic time intervals . 33
Figure 2 – Example of recovery voltage . 34
Figure 3 – Equivalent surge impedance of the voltage circuit for the current injection
method . 35
Figure 4 – Making process – Basic time intervals . 36
Figure 5 – Typical synthetic make circuit for single-phase tests . 38
Figure 6 – Typical synthetic make circuit for three-phase tests (k = 1,5) . 39
pp
Figure 7 – Comparison of arcing time settings during three-phase direct tests (left)
and three-phase synthetic (right) for T100s with k = 1,5 . 40
pp
62271-101  IEC:2006+A1:2010 – 3 –

Figure 8 – Comparison of arcing time settings during three-phase direct tests (left)

and three-phase synthetic (right) for T100a with k = 1,5 . 41
pp
Figure A.1 – Direct circuit, simplified diagram . 49

Figure A.2 – Prospective short-circuit current . 49

Figure A.3 – Distortion current . 49

Figure A.4 – Distortion current . 50

Figure A.5 – Simplified circuit diagram . 51

Figure A.6 – Current and arc voltage characteristics for symmetrical current . 52

Figure A.7 – Current and arc voltage characteristics for asymmetrical current . 53

Figure A.8 – Reduction of amplitude and duration of final current loop of arcing . 54
Figure A.9 – Reduction of amplitude and duration of final current loop of arcing . 55
Figure A.10 – Reduction of amplitude and duration of final current loop of arcing . 56
Figure A.11 – Reduction of amplitude and duration of final current loop of arcing . 57
Figure B.1 – Typical current injection circuit with voltage circuit in parallel with the test
circuit-breaker . 60
Figure B.2 – Injection timing for current injection scheme with circuit B.1 . 60
Figure B.3 – Typical current injection circuit with voltage circuit in parallel with the
auxiliary circuit-breaker . 61
Figure B.4 – Injection timing for current injection scheme with circuit B.3 . 61
Figure B.5 – Examples of the determination of the interval of significant change of arc
voltage from the oscillograms . 62
Figure C.1 – Typical voltage injection circuit diagram with voltage circuit in parallel
with the auxiliary circuit-breaker (simplified diagram) . 64
Figure C.2 – TRV waveshapes in a voltage injection circuit with the voltage circuit in
parallel with the auxiliary circuit-breaker . 65
Figure D.1 – Transformer or Skeats circuit . 67
Figure D.2 – Triggered transformer or Skeats circuit . 68
Figure G.1 – Capacitive current circuits (parallel mode) . 76
Figure G.2 – Current injection circuit . 77
Figure G.3 – LC oscillating circuit . 78
Figure G.4 – Inductive current circuit in parallel with LC oscillating circuit . 79
Figure G.5 – Current injection circuit, normal recovery voltage applied to both
terminals of the circuit-breaker . 80
Figure G.6 – Synthetic test circuit (series circuit), normal recovery voltage applied to
both sides of the test circuit breaker . 81

Figure G.7 – Current injection circuit, recovery voltage applied to both sides of the
circuit-breaker . 82
Figure G.8 – Making test circuit . 83
Figure G.9 – Inrush making current test circuit . 84
Figure H.1 – T
...