IEC 62271-109:2006

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62271-109
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-08
Appareillage à haute tension –
Partie 109:
Interrupteurs de contournement pour
condensateurs série à courant alternatif

High-voltage switchgear and controlgear –
Part 109:
Alternating-current series capacitor
by-pass switches
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 62271-109:2006
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respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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NORME CEI
INTERNATIONALE
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62271-109
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-08
Appareillage à haute tension –
Partie 109:
Interrupteurs de contournement pour
condensateurs série à courant alternatif

High-voltage switchgear and controlgear –
Part 109:
Alternating-current series capacitor
by-pass switches
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– 2 – 62271-109  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.12

1 Généralités.16

1.1 Domaine d'application.16

1.2 Références normatives.16

2 Conditions normales et spéciales de service .18

3 Termes et définitions .18

3.1 Termes généraux.18

3.2 Ensembles.22
3.3 Parties d'ensembles.22
3.4 Appareils de connexion .22
3.5 Parties de l’interrupteur de contournement .26
3.6 Fonctionnement.30
3.7 Grandeurs caractéristiques.32
3.8 Définitions en rapport avec les batteries de condensateurs série .42
3.9 Index des définitions.48
4 Caractéristiques assignées.54
4.1 Tension assignée (Ur) .54
4.2 Niveau d’isolement assigné.56
4.3 Fréquence assignée (fr).56
4.4 Courant assigné en service continu (Ir) et échauffement.56
4.5 Courant de courte durée admissible assigné (Ik) .56
4.6 Valeur de crête du courant admissible assigné (Ip).56
4.7 Durée de court-circuit assignée (tk) .56
4.8 Tension assignée d’alimentation des dispositifs de fermeture et
d’ouverture, des circuits auxiliaires et de commande (Ua) .58
4.9 Fréquence assignée d’alimentation des dispositifs de fermeture et
d’ouverture et des circuits auxiliaires .58
4.10 Pression assignée d’alimentation en gaz comprimé pour l’isolement, la
manoeuvre et/ou le contournement et l’insertion .58
4.101 Séquence de manœuvres assignée .58
4.102 Courant assigné de contournement (IBP).58
4.103 Courant assigné d’insertion (dans le circuit de contournement, IINS).60
4.104 Tension assignée de réinsertion (UINS).60

4.105 Durées assignées.62
4.106 Nombre de manœuvres mécaniques.62
5 Conception et construction .62
5.1 Exigences pour les liquides utilisés dans les interrupteurs de contournement .62
5.2 Exigences pour les gaz utilisés dans les interrupteurs de contournement .62
5.3 Mise à la terre des interrupteurs de contournement .64
5.4 Équipements auxiliaires.64
5.5 Manœuvre dépendante à source d’énergie extérieure.66
5.6 Manœuvre à accumulation d’énergie .66
5.7 Manœuvre manuelle indépendante.66
5.8 Fonctionnement des déclencheurs.66
5.9 Verrouillages à basse et à haute pression .68
5.10 Plaques signalétiques.68

62271-109  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.13

1 General .17

1.1 Scope.17

1.2 Normative references .17

2 Normal and special service conditions .19

3 Terms and definitions .19

3.1 General terms.19

3.2 Assemblies .23
3.3 Parts of assemblies .23
3.4 Switching devices .23
3.5 Parts of by-pass switches .27
3.6 Operation .31
3.7 Characteristic quantities .33
3.8 Definitions related to series capacitor banks.43
3.9 Index of definitions .49
4 Ratings.55
4.1 Rated voltage (U ) .55
r
4.2 Rated insulation level.57
4.3 Rated frequency (f ).57
r
4.4 Rated normal current (I ) and temperature rise .57
r
4.5 Rated short-time withstand current (I ) .57
k
4.6 Rated peak withstand current (I ) .57
p
4.7 Rated duration of short circuit (t ).57
k
4.8 Rated supply voltage of closing and opening devices and of auxiliary and
control circuits (U ) .59
a
4.9 Rated supply frequency of closing and opening devices and auxiliary
circuits.59
4.10 Rated pressures of compressed gas supply for insulation, operation and/or
by-passing and insertion.59
4.101 Rated operating sequence .59
4.102 Rated by-pass making current (IBP) .59
4.104 Rated reinsertion voltage (UINS) .61
4.105 Rated time quantities.63

4.106 Number of mechanical operations.63
5 Design and construction .63
5.1 Requirements for liquids in by-pass switches.63
5.2 Requirements for gases in by-pass switches.63
5.3 Earthing of by-pass switches .65
5.4 Auxiliary equipment .65
5.5 Dependent power operation.67
5.6 Stored energy operation .67
5.7 Independent manual operation.67
5.8 Operation of releases .67
5.9 Low- and high-pressure interlocking devices.69
5.10 Nameplates .69

– 4 – 62271-109  CEI:2006
5.11 Verrouillages.72

5.12 Indicateur de position .72

5.13 Degrés de protection procurés par les enveloppes.72

5.14 Lignes de fuite.72

5.15 Étanchéité au gaz et au vide.72

5.16 Étanchéité au liquide.72

5.17 Inflammabilité.72

5.18 Compatibilité électromagnétique.74

5.101 Exigences de simultanéité au sein d’un pôle.74

5.102 Exigence générale de fonctionnement .74

5.103 Limites de pression des fluides pour la manœuvre.74
5.104 Orifice d'évacuation .74
6 Essais de type.76
6.1 Généralités.78
6.2 Essais diélectriques.78
6.3 Essais de tension de perturbation radioélectrique.86
6.4 Mesurage de la résistance du circuit principal.86
6.5 Essais d'échauffement.86
6.6 Essais au courant de courte durée et à la valeur de crête du courant
admissible .88
6.7 Vérification du degré de protection .88
6.8 Essais d’étanchéité.88
6.9 Essais de compatibilité électromagnétique (CEM).88
6.101 Essais mécaniques et climatiques .88
6.102 Dispositions diverses pour les essais de contournement et d’insertion.110
6.103 Essais non valables.126
6.104 Séquence des essais.126
6.105 Séquence d’essais d’établissement du courant de contournement .128
6.106 Séquence d’essai de courant d’insertion.130
6.107 Critères de réussite des séquences d’essais .136
7 Essais individuels.136
7.1 Essais diélectriques du circuit principal.136
7.2 Essais diélectriques des circuits auxiliaires et de commande.138
7.3 Mesurage de la résistance du circuit principal.138
7.4 Essai d’étanchéité.138

7.5 Contrôles visuels et du modèle .138
7.101 Essais de fonctionnement mécanique .138
8 Guide pour le choix des interrupteurs de contournement selon le service .142
9 Renseignements à donner dans les appels d'offres, les soumissions et les
commandes.142
9.101 Renseignements à donner dans les appels d'offres et les commandes .142
9.102 Renseignements à donner avec les soumissions .144
10 Règles pour le transport, le stockage, l'installation, la manœuvre et la maintenance .148
10.1 Conditions à respecter pendant le transport, le stockage et l'installation.148
10.2 Installation.148
10.3 Fonctionnement.162
10.4 Maintenance.162
11 Sécurité.162

62271-109  IEC:2006 – 5 –
5.11 Interlocking devices.73

5.12 Position indication.73

5.13 Degrees of protection by enclosures.73

5.14 Creepage distances.73

5.15 Gas and vacuum tightness.73

5.16 Liquid tightness.73

5.17 Flammability .73

5.18 Electromagnetic compatibility.75

5.101 Requirements for simultaneity within a pole .75

5.102 General requirement for operation .75

5.103 Pressure limits of fluids for operation.75
5.104 Vent outlets.75
6 Type tests .77
6.1 General .79
6.2 Dielectric tests.79
6.3 Radio interference voltage (r.i.v.) tests .87
6.4 Measurement of the resistance of the main circuit .87
6.5 Temperature-rise tests.87
6.6 Short-time withstand current and peak withstand current tests.89
6.7 Verification of the degree of protection .89
6.8 Tightness tests.89
6.9 Electromagnetic compatibility (EMC) tests .89
6.101 Mechanical and environmental tests .89
6.102 Miscellaneous provisions for by-pass making and insertion tests .111
6.103 Invalid tests.127
6.104 Sequence of the tests .127
6.105 By-pass making current test-duty.129
6.106 Insertion current test-duty.131
6.107 Criteria to pass the test duties .137
7 Routine tests .137
7.1 Dielectric test on the main circuit .137
7.2 Dielectric test on auxiliary and control circuits .139
7.3 Measurement of the resistance of the main circuit .139
7.4 Tightness test.139
7.5 Design and visual checks .139

7.101 Mechanical operating tests .139
8 Guide to the selection of by-pass switches for service .143
9 Information to be given with enquiries, tenders and orders .143
9.101 Information to be given with enquiries and orders .143
9.102 Information to be given with tenders .145
10 Rules for transport, storage, installation, operation and maintenance .149
10.1 Conditions during transport, storage and installation .149
10.2 Installation .149
10.3 Operation .163
10.4 Maintenance.163
11 Safety.163

– 6 – 62271-109  CEI:2006
Annexe A (normative) Tolérances sur les paramètres d'essais lors des essais de type .198

Annexe B (normative) Enregistrement et comptes rendus des essais de type .206

Annexe C (informative) Liste des symboles et des abréviations utilisés .212

Annexe D (informative) Exemples de caractéristiques d’un interrupteur de

contournement.216

Annexe E (informative) Interrupteurs de contournement utilisés comme dispositifs de
contournement primaires .230

Annexe F (informative) Note explicative concernant la tension de rétablissement

transitoire pendant la réinsertion.232

Bibliographie.254

Figure 1 – Interrupteur de contournement – Manœuvres d’ouverture et de fermeture.164
Figure 2 – Interrupteur de contournement – Cycle de fermeture-ouverture.166
Figure 3 – Interrupteur de contournement – Cycle d’ouverture-fermeture .168
Figure 4 – Séquences d’essais pour les essais à basse et à haute température.170
Figure 5 – Efforts statiques sur les bornes .172
Figure 6 – Directions pour les essais d’efforts statiques sur les bornes.174
Figure 7 – Caractéristique de déplacement mécanique de référence (courbe idéalisée).176
Figure 8 – Caractéristique de déplacement mécanique de référence (courbe idéalisée)
avec l’enveloppe prescrite centrée autour de la courbe de référence (±5 %), dans cet
exemple la séparation des contacts à lieu à t = 20 ms .176
Figure 9 – Caractéristique de déplacement mécanique de référence (courbe idéalisée)
avec l’enveloppe prescrite déplacée totalement vers la haut par rapport à la courbe de
+10
référence ( %), dans cet exemple la séparation des contacts à lieu à t = 20 ms.178
Figure 10 – Caractéristique de déplacement mécanique de référence (courbe
idéalisée) avec l’enveloppe prescrite déplacée totalement vers la bas par rapport
à la courbe de référence ( %), dans cet exemple la séparation des contacts à lieu
−10
à t = 20 ms .178
Figure 11 – Montage d’essai équivalent pour les essais sur éléments séparés des
interrupteurs de contournement ayant plus d’un élément de contournement .180
Figure 12 – Circuit d’essai typique pour une séquence d’essai d'établissement du

courant de contournement .182
Figure 13 – Oscillogramme obtenu avec le circuit d’essai typique pour une séquence
d’essai d’établissement de courant de contournement .184
Figure 14 – Circuit d’essai LC typique pour la séquence d’essai de courant d’insertion.186
Figure 15 – Oscillogramme obtenu avec le circuit d’essai LC typique pour la séquence
d’essai de courant d’insertion .188
Figure 16 – Circuit d’essai typique pour la séquence d’essai de courant d’insertion
(principalement pour un courant d’insertion assigné élevé) .190
Figure 17 – Oscillogramme obtenu avec le circuit d’essai typique montré à la Figure 16
pour la séquence d’essai de courant d’insertion.192
Figure 18 – Circuit d’essai direct typique pour la séquence d’essai de courant
d’insertion.194

62271-109  IEC:2006 – 7 –
Annex A (normative) Tolerances on test quantities during type tests.199

Annex B (normative) Records and reports of type tests.207

Annex C (informative) List of symbols and abbreviations used .213

Annex D (informative) Examples of by-pass switch ratings.217

Annex E (informative) By-pass switches used as the primary by-passing devices .231

Annex F (informative) Explanatory note regarding transient recovery voltage during

reinsertion .233

Bibliography.255

Figure 1 – By-pass switch – Opening and closing operations .165
Figure 2 – By-pass switch – Close-open cycle .167
Figure 3 – By-pass switch – Open-close cycle .169
Figure 4 – Test sequences for low and high temperature tests.171
Figure 5 – Static terminal load forces.173
Figure 6 – Directions for static terminal load tests.175
Figure 7 – Reference mechanical travel characteristics (idealized curve) .177
Figure 8 – Reference mechanical travel characteristics (idealized curve) with the
prescribed envelopes centred over the reference curve (±5 %), contact separation in
this example at time t = 20 ms .177
Figure 9 – Reference mechanical travel characteristics (idealized curve) with the
+10
prescribed envelopes fully displaced upward from the reference curve ( %),
contact separation in this example at time t = 20 ms .179
Figure 10 – Reference mechanical travel characteristics (idealized curve) with the
prescribed envelopes fully displaced downward from the reference curve ( %),
−10
contact separation in this example at time t = 20 ms .179
Figure 11 – Equivalent testing set-up for unit testing of by-pass switches with more
than one separate by-pass units .181
Figure 12 – Typical test circuit for the by-pass making current test-duty .183
Figure 13 – Oscillogram obtained from the typical test circuit for the by-pass making
current test-duty .185
Figure 14 – Typical LC test circuit for the insertion current test-duty .187

Figure 15 – Oscillogram obtained from the typical LC test circuit for the insertion
current test-duty .189
Figure 16 – Typical test circuit for the insertion current test-duty (mainly for high rated
insertion current) .191
Figure 17 – Oscillogram obtained from the typical test circuit shown in Figure 16 for
the insertion current test-duty .193
Figure 18 – Typical direct test circuit for the insertion current test-duty.195

– 8 – 62271-109  CEI:2006
Figure 19 – Oscillogramme obtenu avec le circuit d’essai direct typique pour la

séquence d’essai de courant d’insertion .196

Figure E1 – Implantation type des composants pour les interrupteurs de

contournement utilisés comme dispositifs de contournement primaires .230

Figure F.1 – Exemple typique de tension transitoire de réinsertion entre les bornes
d’un interrupteur de contournement pour une installation à faible facteur de

compensation (k = 0,2) et pour une oscillation de puissance de 1,8 p.u. .246

Figure F.2 – Exemple typique de tension transitoire de réinsertion entre les bornes

d’un interrupteur de contournement pour une installation à facteur de compensation
élevé (k = 0,5) et pour une oscillation de puissance de 1,8 p.u. .246

Figure F.3 – Comparaison des exemples de tensions transitoires de réinsertion
calculées et enveloppes d’essais possibles pour les réseaux à 50 Hz.248
Figure F.4 – Comparaison des exemples de tensions transitoires de réinsertion calculé
et enveloppes d’essais possibles pour les réseaux à 60 Hz .250

Tableau 1 – Informations sur la plaque signalétique.70
Tableau 2 – Essais de type.78
Tableau 3 – Nombre de séquences de manœuvres.98
Tableau 4 – Exemples d’efforts statiques horizontaux et verticaux pour l'essai avec
efforts statiques aux bornes.110
Tableau 5 – Essais non valables.126
Tableau 6 – Application de la tension lors des essais diélectriques du circuit principal .138
Table A.1 – Tolérances sur les paramètres d'essais lors des essais de type .200
Tableau D.1 – Caractéristiques typiques d'un interrupteur de contournement pour
batterie de condensateurs série (Cas 1 à 6).218
Tableau D.2 – Caractéristiques typiques d'un interrupteur de contournement pour
batterie de condensateurs série (Cas 7 à 12).222
Tableau D.3 – Caractéristiques typiques d'un interrupteur de contournement pour
batterie de condensateurs série (Cas 13 à 18).226
Tableau F.1 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des
réseaux sans oscillation de puissance ni surcharge d'urgence I = 1,0 p.u; U =
load PL
2,2 p.u.; β = 0,85 et f = 50 Hz .234
Tableau F.2 – Exemples typique de tensions transitoires de réinsertion pour des
réseaux sans oscillation de puissance, mais avec une surcharge d'urgence I =
load
1,2 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et f = 50 Hz .234
PL
Tableau F.3 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des
réseaux sans oscillation de puissance, mais avec une surcharge d'urgence I =
load
1,4 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et f = 50 Hz .236
PL
Tableau F.4 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des
réseaux sans oscillation de puissance, mais avec une surcharge d'urgence I =
load
1,6 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et f = 50 Hz .236
PL
Tableau F.5 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des
réseaux avec oscillation de puissance I = 1,8 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et
load PL
f = 50 Hz.236

62271-109  IEC:2006 – 9 –
Figure 19 – Oscillogram obtained from the typical direct test circuit for the insertion

current test-duty .197

Figure E.1 – Typical components layout for by-pass switches used as the primary by-

passing device.231

Figure F.1 – Typical example of the transient reinsertion voltage across a by-switch
for a low compensation factor scheme (k = 0,2) and for a power swing of 1,8 p.u. .247

Figure F.2 – Typical example of the transient reinsertion voltage across a by-switch

for an high compensation factor scheme (k = 0,5) and for a power swing of 1,8 p.u. .247

Figure F.3 – Comparison of the calculated transient reinsertion voltage examples and

possible testing envelopes for 50 Hz systems .249

Figure F.4 – Comparison of the calculated transient reinsertion voltage examples and
possible testing envelopes for 60 Hz systems .251

Table 1 – Nameplate information .71
Table 2 – Type tests .79
Table 3 – Number of operating sequences .99
Table 4 – Examples of static horizontal and vertical forces for static terminal load test .111
Table 5 – Invalid tests.127
Table 6 – Application of voltage for dielectric test on the main circuit.139
Table A.1 – Tolerances on test quantities for type tests .201
Table D.1 – Typical ratings for a series capacitor bank by-pass switch – Cases 1 to 6.219
Table D.2 – Typical series capacitor bank by-pass switch ratings – Cases 7 to 12 .223
Table D.3 – Typical series capacitor bank by-pass switch ratings – Cases 13 to 18 .227
Table F.1 – Typical examples of transient reinsertion voltages for systems not having
power swing nor emergency overload, I = 1,0 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 and f =
load PL
50 Hz.235
Table F.2 – Typical examples of transient reinsertion voltages for systems not having
power swing but with an emergency overload, I = 1,2 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85
load PL
and f = 50 Hz .235
Table F.3 – Typical examples of transient reinsertion voltages for systems not having
power swing but with an emergency overload, I = 1,4 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85
load PL
and f = 50 Hz .237
Table F.4 – Typical examples of transient reinsertion voltages for systems not having
power swing but with an emergency overload, I = 1,6 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85
load PL
and f = 50 Hz .237
Table F.5 – Typical examples of transient reinsertion voltages for systems having
power swing, I = 1,8 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 and f = 50 Hz .237
load PL
– 10 – 62271-109  CEI:2006
Tableau F.6 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des

réseaux avec oscillation de puissance I = 2,0 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et
load PL
f = 50 Hz.238

Tableau F.7 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des

réseaux avec oscillation de puissance I = 2,3 p.u; U = 2,2 p.u.; β = 0,85 et
load PL
f = 50 Hz.238

Tableau F.8 – Exemples typiques de tensions transitoires de réinsertion pour des
...