GB/T 43022.2-2023 轨道交通 直流避雷器和电压限制装置 第2部分:电压限制装置

标准卡信息
GB/T 43022.2-2023(2023(2023-11-27 发布、2024-03-01 实施,国家市场监督管理总局/国家标准化管理委员会发布;现行,修改采用 IEC 62848-2:2019))含实值
轨道交通 直流避雷器和电压限制装置 第2部分:电压限制装置(Railway applications—DC surge arresters and voltage limiting devices—Part 2: Voltage limiting devices)
适用范围 为满足 GB/T 28026 防电击保护及杂散电流防护规定而应用于直流牵引系统的电压限制装置(VLD)
关键参数 VLD 类别 1/2.1/2.2/3.1/3.2/4.1/4.2;最大响应时间 5 ms(限不小于 U_Tn 电压类);户外使用环境温度 −40 ℃~+45 ℃、海拔 ≤1 400 m;短时电流耐受 I²t(4 类最大 1 200 kA²·s);关合能力 3/4 类最大 100 000 A
资料状态:已核验 — 标准状态:现行(首版,修改采用 IEC 62848-2:2019);核验日期:2026-09-16;替代关系:与 GB/T 43022.1-2023 共同部分代替 GB/T 25890.5-2010;状态证据:国家铁路局 www.nra.gov.cn 验证审核;参数证据:官方标准正文(本地权威 Markdown)提炼,未转录条文原文;2026-10-09 依库内正式出版文本增补关键参数提炼(限值以正式出版标准文本为准)。关键题录、版次与引用关系已按官方现行文本核对,具体限值引用前仍以正式出版文本为准。

标准概况

GB/T 43022.2-2023《轨道交通 直流避雷器和电压限制装置 第2部分:电压限制装置》是 GB/T 43022 系列的第 2 部分,修改采用 IEC 62848-2:2019,2023-11-27 发布、2024-03-01 实施。电压限制装置(VLD)用于直流牵引供电系统电击防护,工作方式是将直流牵引供电系统的回流轨与接地系统或与架空接触网区内或受电器区内的导电部件连接起来。本文件与 GB/T 43022.1-2023(见 GB/T 43022.1 标准卡)共同部分代替 GB/T 25890.5-2010。与 IEC 62848-2:2019 相比主要技术变化包括:增加了接触器分断过程中不应产生过电压引起装置误动作的要求、动作参数多段定值要求;更改短时电流耐受能力最大 I²t 值由 625 kA²·s 调整为 1 200 kA²·s;更改最大关合能力由 50 000 A 调整为 100 000 A。

本标准由国家铁路局提出,由全国轨道交通电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC 278)归口,起草单位包括中铁电气化勘测设计研究院有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中车大同电力机车有限公司[3]。本卡依据标准题录[1]、系列与替代关系[2]及库内正式出版文本[3]提炼。

适用范围

适用于为满足 GB/T 28026 中关于防电击保护措施及杂散电流防护措施的相关规定而在直流牵引系统中应用的电压限制装置(VLD)(依据 GB/T 43022.2-2023 第 1 章)。

本文件规定了城市轨道交通电压限制装置的类别、标志、使用条件、一般特性、基本要求、电气特性、防雷保护、命令和控制、检验规则,描述了相应的试验方法(第 1 章)[3]。

关键参数提炼

以下实值依据官方标准正文(本地权威 Markdown)提炼。 本站仅提炼要素条目与要求方向,不转录条文原文;具体限值以现行文本为准。 2026-10-09 依库内正式出版文本[3]增补检验项目、试验方法关键值与附录 A 优选范围照录,供检索定位使用;条文原文与完整技术要求以正式出版文本为准。

要素 关键限值/要求提炼 条款
类别体系 1 类(金属部件焊接式接通)、2.1/2.2 类(晶闸管触发,单向/双向)、3.1/3.2 类(只有接触器)、4.1/4.2 类(晶闸管与接触器组合);1、2 类不需辅助电源,3、4 类需要 4(表 1)
最大响应时间 1、2 类对不小于 U_Tn 的电压为 5 ms;3 类与电压值有关,不超过 GB/T 28026.1—2018 中 9.3.2.2/9.3.2.3 或 GB/T 28026.3—2018 中 7.2~7.6 规定的限值;4 类对小于 U_Tn 的电压同 3 类限值、对不小于 U_Tn 的电压为 5 ms 4(表 1)
多段定值 VLD 动作定值不少于 5 组;动作时间、电压、动作次数应采用多段定值设定 3.20、5.4.3
接触器分断 分断过程中不应产生由过电压引起的装置误动作;通过 VLD 的电流超过其分断能力时关合后不应分断,否则应在规定时间内分断并规定该时间的设置范围 5.4.3
使用条件 户外:-40 ℃~+45 ℃、污秽不超过 PD4;户内:-5 ℃~+40 ℃、污秽不超过 PD3;海拔均不超过 1 400 m;轨旁装置承受垂直/水平加速度各 5 m/s² 5.2
触发/非触发电压 非触发电压 U_w 施加 300 s 以上不应触发,U_w 通常为标称触发电压 U_Tn 的 80%;标称触发电压优选范围见表 A.1 6.2、表 A.1
泄漏电流 非导通状态在 U_w 下测量,各极泄漏电流宜在表 A.5 范围;型式检验泄漏电流小于 1 μA 的 VLD 不做出厂检验泄漏电流 6.3、表 A.5
直流额定电流 施加 60 min;连接电缆电流密度不超过 1.5 A/mm²;可恢复装置裸铜/铝铜合金端子温升小于 75 K、镀银/镀镍端子小于 100 K;不可恢复装置在试验电流不低于 10 A 下端子间电阻小于 10 mΩ 6.4.1
短时电流耐受 I²t 优选:1 类 60~100、2 类 0.4~50、3 类 80~625、4 类 80~1 200(kA²·s,持续时间 20 ms~250 ms);不可恢复装置试验后 2 min 无火焰 6.4.2、表 A.4
关合/分断能力 3、4 类:关合 20 000~100 000 A、分断 50~1 500 A;恢复试验回路时间常数 7 ms±1 ms,判据为开断试验电流且电流为零后不重燃 表 A.6、6.8
响应时间特性 直流试验点:870 V→0.02 s、520 V→0.2 s、360 V→0.6 s、160 V→1 s、150 V→300 s(表 3 照录) 6.6.1
防雷保护 需承受规定的雷电浪涌影响时,应将符合 GB/T 43022.1 规定的避雷器集成于 VLD 中 5.6
故障保护 需要电源运行的 VLD 应具有故障保护功能,电源发生故障时变为导通状态;应能在现场手动操作 5.4.3

VLD 类别(实值,第 4 章/表 1)

类别 高低阻状态切换方法 辅助电源必需性 极性 最大响应时间 T_R 是否可恢复 能否中断电流
1 金属部件焊接式接通 否 双向 5 ms 视通过电流大小 否
2.1 晶闸管触发 否 单向 5 ms 是 电流自然过零被动中断
2.2 晶闸管触发 否 双向 5 ms 是 电流自然过零被动中断
3.1/3.2 只有接触器 是 双向 与电压有关、不超过 GB/T 28026 规定限值 是 是
4.1/4.2 晶闸管与接触器组合 是 双向 不小于 U_Tn 电压时 5 ms 是 是

响应时间限值的条款对应(表 1 照录自正式出版文本):3.1 类与 4.1 类不超过 GB/T 28026.1—2018 中 9.3.2.2 或 GB/T 28026.3—2018 中 7.2~7.5 规定的限值,3.2 类与 4.2 类不超过 GB/T 28026.1—2018 中 9.3.2.3 或 GB/T 28026.3—2018 中 7.6 规定的限值。对低能耗瞬态小电流,1 类一般不会发生焊接式接通(表 1 注 a)。2、3、4 类 VLD 可延迟触发,以避免开关瞬变等引起不必要的触发(5.4.1)。1 类 VLD 中使用气体放电管时应符合 GB/T 18802.311 的规定(5.4.2)。

使用条件(实值,5.2)

  • 户外:环境温度范围 −40 ℃ ~ +45 ℃,海拔不超过 1 400 m,不超过 PD 4 污染等级;轨旁装置承受垂直加速度 g_v=5 m/s²、水平加速度 g_h=5 m/s²。
  • 户内:环境温度范围 −5 ℃ ~ +40 ℃,海拔不超过 1 400 m,不超过 PD 3 污染等级。

特殊使用条件(5.2.3)宜考虑:户内温度超过+40 ℃或低于-5 ℃、户外温度低于-40 ℃或高于+45 ℃;海拔超过 1 400 m(机柜内 VLD 在较低海拔做温升和绝缘试验时对试验值进行修正);烟雾、蒸汽污垢、盐雾等导电污秽及水分、湿气、滴水;粉尘、气体或烟雾的爆炸性混合物;地震、振动、高冰荷载、高悬臂应力等特殊机械要求;特殊运输或储存;VLD 附近的热源[3]。

多段定值与响应时间要点(实值,3.20、6.6)

  • 多段定值:VLD 动作不少于 5 组的整定值(3.20);
  • 动作时间、电压、动作次数应采用多段定值设定(5.4.3)。

3 类和 4 类附加要求(5.4.3):在给定时间间隔内自动重新分断然后重新触发,经过设定的动作次数后应防止重新分断并发出警告或报警,或只发出警告或报警。直流响应时间试验按表 3 电压点施加(照录见下文"响应时间特性照录"),双向装置在两个极性处试验(对称设计除外)。

优选范围(实值,附录 A)

项目 类别 范围
标称触发电压 U_Tn(V) 1 类 60~870
标称触发电压 U_Tn(V) 2.1/2.2 类 60~300
额定电流 I_r(A) 1 类 250~1 500
额定电流 I_r(A) 2 类 50~500
短时电流耐受 I²t(kA²·s) 3 类 80~625
短时电流耐受 I²t(kA²·s) 4 类 80~1 200
关合/分断能力(A) 3、4 类 关合 20 000~100 000;分断 50~1 500

上表之外,附录 A 还给出(照录自正式出版文本):表 A.1 中 3.1 类 U_Tn 为 120 V~175 V、3.2 类为 60 V、4.1 类为 120 V~175 V、4.2 类为 60 V;表 A.2 瞬时触发电压 U_Ti 优选 60 V~870 V(3.1、4.1 类最小 120 V);表 A.3 中 3、4 类额定电流 200 A~1 500 A;非触发电压 U_w 通常为 U_Tn 的 80%。完整分类别数值见下文照录小节。

标称触发电压与额定电流(附录 A 表 A.1/表 A.3 照录)

VLD 类别 U_Tn 最小~最大(V) I_r 最小~最大(A)
1 60~870 250~1 500
2.1 60~300 50~500
2.2 60~300 50~500
3.1 120~175 200~1 500
3.2 60~60 200~1 500
4.1 120~175 200~1 500
4.2 60~60 200~1 500

短时耐受、泄漏电流与关合分断(附录 A 表 A.4/表 A.5/表 A.6 照录)

VLD 类别 I²t 最小~最大(kA²·s) 最大泄漏电流 I_L(mA) 关合能力最小~最大(A) 分断能力最小~最大(A)
1 60~100 5 — —
2 0.4~50 50 — —
3 80~625 5 20 000~100 000 50~1 500
4 80~1 200 50 20 000~100 000 50~1 500

I²t 持续时间范围为 20 ms~250 ms(表 A.4 注)。

冲击耐受参数(附录 A 表 A.7~表 A.9 照录)

  • 雷电冲击电流 I_imp-n(8/20 μs,视在波前测量值 7 μs~9 μs、波尾半峰值 18 μs~22 μs):1~4 类均为 5 kA~20 kA,仅适用于暴露于雷击下的 VLD;
  • 大电流冲击 I_imp-high:8/20 μs 波形 40 kA~100 kA、4/10 μs 波形 80 kA~200 kA(1~4 类相同);
  • 高冲击电荷 I_imp-hc:1~4 类均为 5 A·s~15 A·s,波形为 10/350 μs 或持续 200 μs~230 μs 的近似正弦波;
  • 高冲击电荷优选参数(表 A.11,峰值 50 μs 以内/电荷与比能量 5 ms 以内):30 kA/15 A·s/225 kJ/Ω、25 kA/12.5 A·s/156 kJ/Ω、20 kA/10 A·s/100 kJ/Ω、12.5 kA/6.25 A·s/39 kJ/Ω、10 kA/5 A·s/25 kJ/Ω、5 kA/2.5 A·s/6.25 kJ/Ω;
  • 适用公差(表 A.12,见 GB/T 18802.11—2020):冲击值 I_imp −10%/+10%、电荷 Q −10%/+20%、比能量 W/R −10%/+45%。

响应时间特性照录(第 6.6 节表 3/表 4)

直流电压响应时间(表 3 照录;3.1、3.2、4.1、4.2 类对应 GB/T 28026.1—2018 表 6 所列电压的最大持续时间,1 类和 2 类可使用其他响应时间值):

直流电压(V) 最大响应时间(s)
870 0.02
520 0.2
360 0.6
160 1
150 300

AC-DC 复合电压的最大响应时间(表 4 照录,仅适用于双向 VLD,交流频率按 GB/T 1402—2010):

交流电压(V) 直流电压(V) 最大响应时间(s)
700 120 0.1
60 625 0.1
560 120 0.2
60 520 0.2
60 85 300
35 120 300
8 60 300
25 35 300

注:场段和车间区域 GB/T 28026.1 与 GB/T 28026.3 仅规定了长期接触电压,试验最大持续时间取 300 s(表 4 注)。

1 类 VLD 短路安全电流-时间特性(附录 A 表 A.10 照录)

最小电流 I_min(A) 最小时间 T_min(ms)
750 250
1 500 100
2 500 30

检验规则与检验项目(第 6.1 节,表 2 照录)

型式检验触发条件(6.1):a) 新产品试制完成时;b) 产品的结构、工艺或材料的变更影响到 VLD 某些特性或参数变化时,部分或全部检验;c) 连续生产的定型产品每 5 年时;d) 转场生产或停产 2 年以上重新生产时。所有试验应记录环境温度。基于相同组件、性能特征相同、结构相似且散热条件相当(支撑结构安装布置可不同)的 VLD 视为同一设计;有防雷要求时,对集成了避雷器的 VLD 按使用条件整体试验[3]。

序号 试验项目 VLD 类别 型式检验 出厂检验 技术要求条款 试验方法条款
1 触发电压和非触发电压(1 类火花间隙焊接式接通型/2 类晶闸管型/3、4 类机械开关及组合型) 1/2/3、4 √ √ 5.5 6.2.2/6.2.3/6.2.4
2 泄漏电流 1、2、4 √ √ 5.5 6.3
3 直流电流耐受(直流额定电流试验/短时耐受电流试验) 所有 √ — 5.5 6.4.1/6.4.2
4 交流电流耐受特性 所有(可选) √ — 6.1 6.5
5 响应时间特性 所有 √ √ 表 1、5.4.1、5.5 6.6
6 暴露在直击雷下的雷电电流耐受特性 所有 √ — 5.5、5.6 6.7
7 恢复试验 3、4 √ — 表 1、5.3 6.8
8 反向电压试验 2.1 √ — 表 1、5.1 6.9
9 绝缘试验 3、4 √ √ 5.2.3 6.10
10 外壳防护等级 所有 √ — 5.2 6.11
11 户外设备环境试验 所有 √ — 5.2.1 6.12
12 1 类 VLD 最小安全短路电流的测定 1 √ — 6.13 6.13
13 检查和控制 3、4 — √ 5.7 6.14

试验方法要点(第 6 章)

  • 触发电压和非触发电压(6.2):20 ℃±15 ℃ 干燥条件;非触发电压 U_w 施加 300 s 以上、两个极性均不应触发;1 类按 GB/T 18802.311 以 100 V/s~2 000 V/s 升压速率施加直至触发,每个样品正、负极在 15 min 内重复 5 次;2、3、4 类施加从 0 V 升至 5 ms 内瞬时触发电压、再按规定的持续时间施加至触发;通过判据为所有测得触发电压不大于 U_Tn(和 U_Ti)且无机械损伤;
  • 泄漏电流(6.3):20 ℃±15 ℃ 干燥条件、最短持续 1 min,施加等于 U_w 的直流电压并记录,两个极性;
  • 直流额定电流试验(6.4.1):触发后施加 60 min 额定电流,温度由至少 3 个温度传感器测量(每端子一个、装置表面至少一个);可恢复装置冷却后复测 U_Tn 与 U_w;1、3、4 类试验电流可为有效值等于规定直流电流的交流电流;
  • 短时耐受电流试验(6.4.2):电流值与关合能力对应并结合表 A.4 确定,或施加 8 ms~10 ms 持续时间、等比能量的电流波形;1 类预计持续时间大于 50 ms 时可用等效交流电流;
  • 交流电流耐受(6.5,可选):若 6.4.1 已使用交流电则可不做本试验;
  • 响应时间特性(6.6):按表 3/表 4 施加(低于或等于 U_Tn 的值除外),从电压开始上升到跌落测 T_R,宜用无弹跳型开关;
  • 雷电冲击电流耐受(6.7):程序为测 U_Tn/U_w 初始值→雷电冲击测残压→大电流冲击→冷却→高冲击电荷→冷却→再测残压、触发/非触发电压及泄漏电流;判据含触发电压在规定范围内、残压变化不超过 5%、无闪络、无机械损伤;
  • 恢复试验(6.8,3、4 类):回路电阻将电流调至规定分断能力,电感使时间常数为 7 ms±1 ms,判据为开断试验电流且电流为零后不重燃;
  • 反向电压试验(6.9,2.1 类):反向施加规定的恒定直流电压 30 min,另施加规定的短时直流电压,反向无触发、复测触发电压在规定范围内;
  • 绝缘试验(6.10,面板型 3、4 类):工频试验电压取 {U_max3×1.15/√2;2 000 V} 的最大值(U_max3 为 GB/T 1402—2010 表 A.1 中的过电压),5 s 内升至规定值保持 60 s,频率范围 45 Hz~55 Hz;辅助和控制回路试验值 2 000 V;户内设备干试,户外设备型式检验湿试、出厂检验干试;
  • 外壳防护(6.11):防护等级高于 IP00 的装置按 GB/T 4208—2017 试验;
  • 户外设备环境试验(6.12):3 个外壳材料样品 1 000 h 紫外线试验(氙弧灯法黑标/黑板温度 65 ℃、辐照度约 60 W/m²,或荧光紫外灯法),喷淋与紫外同时进行;劣化存疑时表面粗糙度 R_a 不应超过 0.1 mm;
  • 1 类最小安全短路电流测定(6.13):验证最小电流下电阻小于 10 mΩ 的关合特性,优选特性见表 A.10;
  • 检查和控制(6.14,3、4 类):故障安全行为(电源切断时自动立即关闭)、关合与分断命令正确性、电压电流测量准确度(按 GB/T 25890.7/.8/.9-2010)、操作状态信号、自动/手动自检、无源触点信号、模拟输出、记录与动作计数器功能。

命令与控制要点(5.7,仅 3 类和 4 类)

  • 就地控制应具有以下特性和测量显示:VLD 两端瞬时直流电压差、流过装置的瞬时直流电流、工作状态(分断或关合)、手动关合和分断按钮或触摸按钮、手动自检按钮(如可能)、记录数据访问;
  • 远程信号至少提供:接触器分断、接触器关合、警告/报警;
  • 动作和报警记录(可选):动作记录含 VLD 状态与动作总数(1 次分断加 1 次关合并计为 1 次动作动作);带时标的报警记录含辅助电源中断、装置分断及对应多段定值的段数、内部操作故障、超过给定的动作次数(次数设置为 3 次及以上)。

相对 IEC 62848-2:2019 的主要技术差异(前言概览)

  • 增加术语"多段定值"(3.20);删除通用术语"防护等级""IP 代码";
  • 表 1 中"在某些条件下可恢复"更改为"视通过电流大小";
  • 环境温度上限更改为+45 ℃(5.2.1、5.2.3);
  • 增加接触器分断过程中不应产生由过电压引起的装置误动作要求(5.4.3)——针对实际运营中接触器分断产生数百伏过电压导致本站或相邻站 VLD 误动的情况;
  • 增加动作时间、电压、动作次数多段定值设定要求(5.4.3);
  • 就地控制特性与测量显示由"宜具有"改为"应具有"(5.7.1);报警记录更改为"装置分断及对应多段定值的段数"与"超过给定的动作次数,次数设置为 3 次及以上"(5.7.3);
  • 工频试验电压频率范围由 45 Hz~65 Hz 更改为 45 Hz~55 Hz(6.10.2);
  • 短时电流耐受能力最大 I²t 值由 625 kA²·s 调整为 1 200 kA²·s(表 A.4);最大关合能力值由 50 000 A 调整为 100 000 A(表 A.6);
  • 引用文件替换:GB/T 4208-2017 替换 IEC 60529、GB/T 1402-2010 替换 IEC 60850、GB/T 16422.1/.2/.3 替换 ISO 4892-1/-2/-3、GB/T 18802.311 替换 IEC 61643-311、GB/T 43022.1 替换 IEC 62848-1、GB/T 32350.1-2015 替换 IEC 62497-1、GB/T 32347.2-2015 替换 IEC 62498-2。

常见问题

VLD 和避雷器怎么分工?

避雷器安装于可能遭受雷击的电源输入端,泄放雷电能量、限制过电压(见 GB/T 43022.1-2023);VLD 用于直流牵引供电系统电击防护,将回流轨与接地系统或接触网区内导电部件连接,防止不允许的高接触电压(第 1 章及其注)。VLD 需承受规定雷电浪涌时,应将符合 GB/T 43022.1 的避雷器集成于装置中(5.6)。

哪些类别需要辅助电源?

3 类(只有接触器)和 4 类(晶闸管与接触器组合)正常工作需要辅助电源;1、2 类不需要(表 1)。需要电源运行的 VLD 应具有故障保护功能,电源故障时变为导通状态(5.4.3)。

动作次数报警怎么整定?

在给定时间间隔内自动重新分断再触发,达到设定的动作次数后应防止重新分断并发出警告或报警(或只报警);报警记录中"超过给定的动作次数"设置为 3 次及以上(5.4.3、5.7.3)。

现行是哪一版?

GB/T 43022.2-2023 为首版(2023-11-27 发布、2024-03-01 实施),修改采用 IEC 62848-2:2019,与 GB/T 43022.1-2023 共同部分代替 GB/T 25890.5-2010。

与条目关联

本卡与直流牵引供电过电压防护主体设备相关,其过电压泄放侧见同系列避雷器卡。

在直流牵引供电安全防护体系中,本标准约束"电击防护"侧的电压限制装置,GB/T 43022.1-2023 约束"过电压泄放"侧的无间隙金属氧化物避雷器,两者同批发布、配合使用。

相关条目

官方查阅/下载

本站不提供标准全文,仅给出官方查阅入口:

  • 国家标准全文公开系统:openstd.samr.gov.cn(检索"GB/T 43022.2-2023")
  • 全国标准信息公共服务平台:std.samr.gov.cn(检索"GB/T 43022.2-2023")

参考资料

  • [1] GB/T 43022.2-2023《轨道交通 直流避雷器和电压限制装置 第2部分:电压限制装置》题录(2023-11-27 发布、2024-03-01 实施;修改采用 IEC 62848-2:2019;访问日期 2026-10-09)
  • [2] 系列与替代关系:GB/T 43022.1-2023、被替代的 GB/T 25890.5-2010(访问日期 2026-10-09)
  • [3] GB/T 43022.2-2023 正式出版文本(中国标准出版社 2023 年 11 月第 1 版,书号 155066·1-73786;本站标准库藏本)——VLD 类别(表 1)、检验项目(表 2)、响应时间(表 3/表 4)与附录 A 优选范围的提炼底本(访问日期 2026-10-09)