IEC 60099-4:1991/AMD1:1998
(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 éclateur pour réseaux à courant alternatif
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
60099-4
INTERNATIONAL
STANDARD
AMENDEMENT 1
AMENDMENT 1
1998-04
Amendement 1
Parafoudres –
Partie 4:
Parafoudres à oxyde métallique sans éclateur
pour réseaux à courant alternatif
Amendment 1
Surge arresters –
Part 4:
Metal-oxide surge arresters without gaps
for a.c. systems
IEC 1998 Droits de reproduction réservés Copyright - all rights reserved
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Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http: //www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
Q
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue
– 2 – 60099-4 amend. 1 © CEI:1998
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
37/192/FDIS 37/198/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.
___________
Page 6
SOMMAIRE
Remplacer le titre existant de l'annexe F par le nouveau titre suivant:
Essai de pollution artificielle relatif à la contrainte thermique des parafoudres à oxyde
métallique à enveloppe en porcelaine comportant plusieurs éléments
Page 12
1.2 Références normatives
Insérer, dans la liste existante, le titre de la norme suivante:
CEI 60507:1991, Essais sous pollution artificielle des isolateurs pour haute tension destinés
aux réseaux à courant alternatif
Page 42
7.1 Généralités
Remplacer le point 7) existant par le nouveau point suivant:
7) Essai de pollution artificielle pour les parafoudres à enveloppe porcelaine et à plusieurs
éléments (voir annexe F)
Cet essai est effectué pour évaluer l’augmentation de température des parties internes due
à une distribution non linéaire et transitoire de potentiel à cause d’une couche de pollution à
la surface de l’enveloppe du parafoudre.
Un calcul préliminaire de l’augmentation maximale théorique de température doit être
effectué selon l'article F.5. Si le résultat du calcul est inférieur à 40 K, aucun essai n’est
nécessaire. Si le résultat du calcul est supérieur ou égal à 40 K, un essai selon l’annexe F
doit être effectué, mais il peut néanmoins être omis après accord entre l’utilisateur et le
constructeur (par exemple sur la base d’un retour d’expérience dans des environnements
spécifiques).
60099-4 Amend.1 © IEC:1998 – 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
37/192/FDIS 37/198/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.
___________
Page 7
CONTENTS
Replace the existing title of annex F by the following new title:
Artificial pollution test with respect to the thermal stress on porcelain-housed multi-unit metal-
oxide surge arresters
Page 13
1.2 Normative references
Insert, in the existing list, the title of the following standard:
IEC 60507:1991, Artificial pollution tests on high-voltage insulators to be used in a.c. systems
Page 43
7.1 General
Replace the existing item 7) by the following new item:
7) Artificial pollution test for porcelain-housed multi-unit surge arresters (see annex F)
This test is made to evaluate the temperature rise of the internal parts due to a non-linear
and transient voltage grading caused by the pollution layer on the surface of the arrester
housing.
A preliminary calculation of the maximum theoretical temperature rise shall be performed
according to clause F.5. If the result of the calculation is less than 40 K, no test is required.
If the result of the calculation is 40 K or higher, a test according to annex F shall be
performed unless, by agreement between user and manufacturer (for example, based on
service experience in specified environments), the test can be omitted.
– 4 – 60099-4 amend. 1 © CEI:1998
Page 104
Annexe F
Remplacer le titre et le texte existants de l'annexe F par ce qui suit:
Annexe F
(normative)
Essai de pollution artificielle relatif à la contrainte thermique
des parafoudres à oxyde métallique à enveloppe en porcelaine
comportant plusieurs éléments
F.1 Glossaire
F.1.1 Paramètres mesurés
q [C/hm] Charge externe moyenne s’écoulant à la surface des isolateurs et des
z
enveloppes de parafoudres pendant des épisodes de pollution en service,
correspondant à un épisode de pollution de durée déterminée t . Ce paramètre
z
est utilisé pour classer la sévérité de pollution d’un site.
t [h] Durée d’un épisode de pollution en service.
z
Q [C] Charge s’écoulant à la surface des éléments du parafoudre pendant l’essai de
e
pollution.
Q [C] Charge s’écoulant dans les parties internes des éléments du parafoudre
i
pendant l’essai de pollution.
ΔT [K] Augmentation de température de l’élément k.
k
β [K/C] Rapport entre l’augmentation de température des parties internes du parafoudre
et la charge interne mesurée conformément à l’essai préliminaire d’échauf-
fement.
τ [h] Constante de temps thermique équivalente du parafoudre déterminée pendant
l’essai préliminaire d’échauffement.
F.1.2 Paramètres calculés
D [m] Diamètre moyen de l’enveloppe du parafoudre: il est calculé selon la méthode
m
de la CEI 60815.
Q [C] Charge totale du parafoudre: c’est la somme de Q et Q , et elle est mesurée
tot i e
sur la connexion de terre du parafoudre.
ΔT [K] Augmentation théorique maximale de température en service calculée en
z max
fonction de β, q , t , D et τ.
z z
m
60099-4 Amend.1 © IEC:1998 – 5 –
Page 105
Annex F
Replace the existing title and text of annex F by the following:
Annex F
(normative)
Artificial pollution test with respect to the thermal
stress on porcelain-housed multi-unit metal-oxide surge arresters
F.1 Glossary
F.1.1 Measured quantities
q [C/hm] Mean external charge flowing on the surface of insulators and surge arrester
z
housings during pollution events in service, relevant to a pollution event lasting
a time t . This parameter is used for the classification of the pollution severity
z
of a site.
t [h] Duration of a pollution event in service.
z
Q [C] Charge flowing on the surface of the units of the surge arrester during the
e
pollution test.
Q [C] Charge flowing in the internal parts of the units of the surge arrester during the
i
pollution test.
ΔT [K] Temperature rise relevant to unit k.
k
β [K/C] Ratio between the temperature rise of the internal parts of the arrester and the
relevant charge flowing internally as determined in the preliminary heating test.
τ [h] Equivalent thermal time constant of the arrester as determined in the
preliminary heating test.
F.1.2 Calculated quantities
D [m] Average diameter of the surge arrester housing: it is calculated according to the
m
method reported in IEC 60815.
Q [C] Total charge relevant to the surge arrester: it is the sum of Q and Q and it is
tot i e
measured at the earth terminal of the surge arrester.
ΔT [K] Maximum theoretical temperature rise in service calculated as a function of β,
z max
q , t , D and τ.
z z m
– 6 – 60099-4 amend. 1 © CEI:1998
WU Déséquilibre pondéré du parafoudre calculé en fonction des caractéristiques
électriques et géométriques de chaque élément du parafoudre. Ce paramètre
est utilisé pour sélectionner la configuration la plus critique qui doit être soumise
à l’essai de pollution.
K Rapport entre la charge externe maximale et la charge interne maximale
ie
s’écoulant dans les éléments du parafoudre pendant l’essai de pollution.
ΔT [K] Augmentation prévue de température en service calculée en fonction de β, q ,
z z
τ
t , D , K et .
z m ie
T [°C] Température initiale utilisée pour l’essai de fonctionnement.
OD
F.2 Généralités
Il convient que la pollution de l’isolation externe d’un parafoudre à oxyde métallique soit
considérée en examinant trois effets possibles:
a) le risque de contournement externe;
b) des décharges partielles à l’intérieur du parafoudre dues aux champs radiaux entre la
surface externe et les éléments actifs internes;
c) l’augmentation de la température des éléments actifs internes due à une répartition de
potentiel non linéaire et transitoire causée par une couche de pollution sur la surface de
l’enveloppe du parafoudre.
Cette procédure d’essai concerne uniquement le troisième effet possible.
Des essais en laboratoire et l’expérience en exploitation ont montré que l’échauffement des
éléments actifs internes des parafoudres soumis à de la pollution est liée à la charge
absorbée: ce paramètre est considéré comme essentiel pour l’évaluation de la performance
sous pollution des parafoudres.
Une classification de la sévérité de sites représentatifs a été établie en considérant la charge
moyenne externe s’écoulant à la surface de différents isolateurs et parafoudres.
Les procédures décrites dans cette annexe se réfèrent seulement à des parafoudres à
enveloppe porcelaine; il se peut que les procédures applicables aux parafoudres à enveloppe
synthétique requièrent plus d’investigations, elles sont actuellement à l’étude.
Cette annexe décrit la procédure pour déterminer le préchauffage à appliquer à l’échantillon en
essai avant l’essai de fonctionnement, de façon à prendre en compte l’effet de l’échauffement
dû à la pollution; cette procédure est synthétisée dans l’organigramme de la figure F.1. En
particulier:
– la sévérité de la pollution de différents sites représentatifs est exprimée par q . Les
z
données correspondantes sont reportées dans le tableau F.1;
– les caractéristiques thermiques du parafoudre sont déterminées selon une procédure
dérivée de l’annexe B. Cette procédure permet la détermination de la constante de
temps thermique équivalente τ et le calcul du paramètre β grâce au critère décrit dans
la section 4;
– la connaissance des caractéristiques thermiques du parafoudre et de la sévérité attendue
de la pollution du site dans lequel le parafoudre va être installé permet un calcul
préliminaire de l’augmentation maximale de température pour les conditions les plus
modérées selon lesquelles toute la charge due à l’événement de pollution s’écoulerait par
l’intérieur du parafoudre;
60099-4 Amend.1 © IEC:1998 – 7 –
WU Weighted unbalance of the arrester calculated as a function of the electrical and
geometrical characteristic of each unit of the surge arrester. This parameter is
used to select the most critical design to be submitted to the pollution test.
K Ratio between the maximum external charge and the maximum internal charge
ie
flowing in the surge arrester units during the pollution test.
ΔT [K] Expected temperature rise in service calculated as a function of β, q , t , D ,
z z z m
K and τ.
ie
T [°C] Starting temperature to be used for the operating duty test.
OD
F.2 General
Pollution on external insulation of a metal-oxide surge arrester should be considered regarding
three possible effects:
a) risk of external flashover;
b) partial discharges inside the surge arrester due to radial fields between the external surface
and the internal active elements;
c) temperature rise of the internal active elements due to a non-linear and transient voltage
grading caused by the pollution layer on the surface of the arrester housing.
This test procedure considers only the third possible effect.
Laboratory tests and service experience have shown that the heating of the internal active
parts of the surge arrester under pollution conditions is related to the charge absorbed: this
parameter is therefore considered essential in the evaluation of the pollution performance of
surge arresters.
A classification of the pollution severity of representative sites has been set up considering the
mean external charge flowing on the surface of different insulators and surge arresters.
The procedures described in this annex refer only to surge arresters with a porcelain housing;
the procedures for polymeric type surge arresters may require further investigation and are
presently under consideration.
This annex describes the procedure for the determination of the preheating to be applied to the
test sample before the operating duty test, in order to take into account the heating effect of
the pollution; this procedure is synthesized in the flow-chart of figure F.1. In particular:
– the pollution severity of different representative sites is expressed in terms of q . Relevant
z
data are given in table F.1;
– the thermal characteristics of the surge arrester are determined according to a procedure
derived from that of annex B. This procedure allows the determination of the equivalent
thermal time constant τ and the calculation of the parameter β by means of the criteria
described in section 4;
– the knowledge of the thermal characteristics of the surge arrester and of the expected
pollution severity of the site in which the surge arrester is going to be installed allows a
preliminary calculation of the maximum temperature rise in the most conservative
conditions in which all the charge relevant to the pollution event would flow internally into
the surge arrester;
– 8 – 60099-4 amend. 1 © CEI:1998
– si le calcul de l’augmentation maximale de température ΔT conduit à des valeurs
z max
inférieures à 40 K, les essais de pollution ne sont pas nécessaires et la température initiale
de l’essai de fonctionnement combiné doit être 60 °C. Si le calcul de l’augmentation
maximale de température ΔT conduit à des valeurs supérieures ou égales à 40 K, un
z max
essai selon la procédure décrite dans cette annexe doit être effectué, mais il peut
néanmoins être omis après accord entre l’utilisateur et le constructeur (par exemple, sur la
base d’un retour d’expérience dans des environnements spécifiques). De plus, selon la
décision du constructeur, même si le calcul de ΔT conduit à des valeurs supérieures à
z max
40 K, l’essai de pollution peut être évité en utilisant une température initiale pour l’essai de
fonctionnement combiné égale à (20 + ΔT ) °C;
z max
– les essais de pollution en laboratoire, quand ils sont jugés nécessaires, sont effectués sur
un parafoudre représentatif d’un certain type et d’une certaine conception. Pendant l’essai
de pollution, les charges externe et interne Q et Q doivent être mesurées pour chaque
e i
él
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.