Noord-Amerikaanse standaarde: 'n vergelyking tussen IEEE en Chinese skakelbordstandaarde

IEEE Std C37.20.9™ definieer die ontwerp, toetsing en installasievereistes vir gasgeïsoleerde skakelstoel (MEGIS) in metaalbeskermde behuisinge wat gas onder druk as primêre isolasie-medium gebruik vir wisselstroomstelsels met 'n spanningsbeoordeling van 1 kV tot 52 kV. Dit sluit in, maar is nie beperk tot, skakelaars, busbars, meettransformers, kabel-eindpunte, meetinstrumente, en beheer/beskermingsrelais. In hierdie skakelstoel-assemblees word vertikale kompartemente - sommige of al die medium-spanningseksies - hoofsaaklik deur gedruk gas geïsoleer. Die standaard is van toepassing op beide binne- en buite-installasies.

Geskiedkundig gesien was luggeïsoleerde, metaalbeskermde skakelstoel die dominante tipe in die Amerikaanse mark. Vir ringhoofverdelings-toepassings is Amerikaanse styl platopgestelde transformateurs algemeen gebruik, waar hoëspanningskomponente soos belastingskakelaars en hoëspanningsfuses saam met die transformator-kern en windings in 'n tank gevul met hoog-brandpunt olie, of alternatief luggeïsoleerde belastingskakelaars, gehuisves word. Daarom het die aanvaarding van gasgeïsoleerde skakelstoel in die VSA relatief laat plaasgevind.

Met die introductie van gasgeïsoleerde skakelstoel van Europese vervaardigers soos ABB en Schneider Electric in die Amerikaanse mark, het klante begin aanvaar en oorneem hierdie tegnologie. As gevolg hiervan is die IEEE-standaard vir gasgeïsoleerde skakelstoel later ontwikkel en slegs amptelik in 2019 gepubliseer. Hierdie standaard is grootliks gebaseer op IEC-standaarde, maar is aangepas ten opsigte van parameters, konstruksie en toetsbehoeftes om in lyn te wees met IEEE C37.20.2 en ander relevante IEEE-standaarde, veral om IEEE se veiligheidsvereistes vir toerusting te bevredig.

1.Omgewingsvoorwaardes vir Gebruik

a) Bedryfstemperatuur: maksimum +40 °C; gemiddeld oor 24 uur nie meer as +35 °C; minimum –5 °C.
b) Hoogte: nie meer as 3,300 voet (1,000 meter).
c) Behuising beskermingsgraad: NEMA 250 Type 1 (IP20) vir binne-gebruik; Type 3R (IP24) vir buite-gebruik.

Volgens GB/T 11022 word binne-skakelstoel in China in drie minimum omgewingstemperatuur-kategorieë ingedeel: –5 °C, –15 °C, en –25 °C. Die minimum bedryfstemperatuur spesifiseer in IEEE C37.20.9 vir gasgeïsoleerde skakelstoel (–5 °C) is hoër as dié spesifiseer in IEEE C37.20.2 vir luggeïsoleerde skakelstoel (–30 °C). Daarom kan gasgeïsoleerde skakelstoel in ooreenstemming met Chinese standaarde volledig die omgewingsvereistes van IEEE C37.20.9 bevredig.

Tabel 1 hieronder wys die IEEE C37.20.9 vereistes vir beoordeelde spanning, kragfrequentie bestandspanning, en ligtingsinslag bestandspanning vir gasgeïsoleerde skakelstoel.

Tabel 1 – Isolasiespanningsbeoordelinge vir Gasgeïsoleerde Skakelstoel volgens IEEE C37.20.9

Die swakspanningsbeoordelings van skakeltoerusting in Noord-Amerikaanse standaarde verskil van dié in China. Daarom moet gasgeïsoleerde skakeltoerusting (GIS) voldoen aan die beoordeelde netwerkfrequentiehouvolspanning en beoordeelde blikseminslaghouvolspanning vereistes soos gespesifiseer in IEE-Business standaarde. Byvoorbeeld, 'n 12 kV GIS-kabinet wat volgens Chinese standaarde ontwerp is, kan slegs die dielektriese toetsvereistes vir die 4.76 kV-spanningsklas onder Amerikaanse standaarde voldoen, terwyl 'n 24 kV Chinese GIS-kabinet insulasievereesne vir spanningsklasse tot en met 27 kV kan bevredig.

IEE-Business Std 386™-2016 spesifiseer vereistes vir skeibare geïsoleerde verbinders gebruik in verspreidingsisteme beoordeel van 2.5 kV tot 35 kV—bekend as die "Amerikaanse-styl elleboogverbonder" standaard. Hierdie verbinders word wyd gebruik in U.S.-standaard toerusting soos padgemonteerde transformators en kabelverspreidingskaste. In teenstelling daarmee maak Chinese gasgeïsoleerde skakeltoerusting tipies gebruik van kabelbuisse en pynne wat ooreenstem met EN 50181. Die IEE-Business standaard vir gasgeïsoleerde skakeltoerusting sluit spesifieke dielektriese toetsvereistes in vir verskeie tipes kabelafsluittoebehore.

2 Beoordeelde Stroom
Aanbevole waardes vir die beoordeelde kontinue stroom van hoofbusleiers in IEE-Business gasgeïsoleerde skakeltoerusting (MEGIS) is 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, en 4000 A—wat verskil van algemene Chinese beoordelings soos 630 A, 1250 A, en 3150 A.

3 Beoordeelde Frekwensie
Die IEE-Business standaard spesifiseer 'n beoordeelde frekwensie van 60 Hz, terwyl die standaardfrekwensie in China 50 Hz is. Die hoër frekwensie van 60 Hz het 'n beduidende impak op temperatuurstyg en kortsluitonderbrekingprestasie. Volgens GB/T 11022, vir skakeltoerusting en -bedieningstoerusting beoordeel by of 50 Hz of 60 Hz—mits daar geen ferromagnetiese komponente naby stroomdragende dele is—as die gemeet temperatuurstyg tydens 'n kontinue stroomtoets by 50 Hz nie meer as 95% van die maksimum toelaatbare limiet oorskry, word die toerusting as voldoende beskou vir albei frekwensies, d.w.s. dit voldoen ook aan die 60 Hz temperatuurstygvereiste.

Owee aan beperkte warmte-afvoer in gasgeïsoleerde skakeltoerusting en sy relatief klein termiese margin, is ontwerpondersteunings dikwels nodig om 60 Hz vereistes te bevredig. Produkte wat die 1.1× beoordeelde stroomtemperatuurstygtoets onder Chinese standaarde deurstaan het, kan in die algemeen die 60 Hz vereiste bevredig.

4 Beoordeelde Korttydige Houvolstroom en Beoordeelde Piekhouvolstroom
Die aanbevole korttijdige houvolstroomwaardes vir IEE-Business gasgeïsoleerde skakeltoerusting word in Tabel 3 getoon. Anders as Chinese standaarde, wat 'n kortsluitduur van 3 s of 4 s spesifiseer, definieer die IEE-Business standaard 'n kortsluitduur van 2 sekondes.

Verder, omdat die IEE-Business-sisteem by 60 Hz (teenoor 50 Hz) werk, word die beoordeelde piekhouvolstroom gedefinieer as 2.6 keer die beoordeelde korttijdige houvolstroom. Byvoorbeeld, 'n beoordeelde korttijdige houvolstroom van 31.5 kA kom ooreen met 'n beoordeelde piekhouvolstroom van 82 kA—iets hoër as die tipiese 80 kA wat in China gebruik word. Om die elektrodynamiese kragte gegenereer deur sodanige piekkortsluitstrome te weerstaan, moet die kontakdruk en meganiese sterkte van komponente soos kontakte verhoog word.

Tabel 2 – Aanbevole Korttijdige Houvolstroombeoordelings vir IEE-Business Gasgeïsoleerde Skakeltoerusting