Северноамерикански стандарти: Сравнение между IEEE и китайски стандарти за комутационни апарати

IEEE Std C37.20.9™ определява изискванията за проектиране, тестване и инсталиране на метално обковани газово изолирани комплекти (MEGIS), които използват газ под налягане над амбиентното като основен изолиращ материал за системи с променящо се напрежение от 1 кВ до 52 кВ. Това включва, но не се ограничава до, прекъсватели, ключове, бушони, шини, преобразуватели, кабелни завършни части, мереци и реле за управление/защита. В тези комплекти изолацията на вертикалните секции - някои или всички средновисоконапрегови секции - е осигурявана главно чрез газ под налягане. Стандартът се прилага както за вътрешни, така и за външни инсталации.

Исторически, доминиращият тип комплект в американската пазарна среда е бил комплект с въздушна изолация и метално обкован. За приложения на разпределителния колец се са използвали американски трансформатори с платформа, в които високонапреговите компоненти като ключове за зареждане и високонапрегови предпазни устройства са били разположени заедно с ядрото и обмотките на трансформатора в резервоар, пълен с масло с висока точка на запалване, или по-скоро, са били използвани ключове за зареждане с въздушна изолация. Поради това, приемането на газово изолирани комплекти в САЩ се е случило относително късно.

С въвеждането на газово изолирани комплекти от европейски производители като ABB и Schneider Electric на американския пазар, клиентите започнаха да приемат и да прилагат тази технология. В резултат на това, стандартът IEEE за газово изолирани комплекти беше разработен по-късно и беше официално публикуван само през 2019 г. Този стандарт е основно базиран на стандарти IEC, но е модифициран спрямо параметри, конструкция и изисквания за тестване, за да съответства на IEEE C37.20.2 и други съответни стандарти IEEE, особено за да отговаря на изискванията за безопасност на оборудването от страна на IEEE.

1. Експлуатационни условия

a) Работна температура: максимум +40 °C; средна за 24 часа, не превишаващ +35 °C; минимум –5 °C.
b) Надморска височина: не повече от 3,300 фута (1,000 метра).
c) Клас на защита на обвивката: NEMA 250 Type 1 (IP20) за вътрешно ползване; Type 3R (IP24) за външно ползване.

Според GB/T 11022, вътрешните комплекти в Китай са класифицирани в три категории с минимална околна температура: –5 °C, –15 °C и –25 °C. Минималната работна температура, определена в IEEE C37.20.9 за газово изолирани комплекти (–5 °C), е по-висока от тази, определена в IEEE C37.20.2 за комплекти с въздушна изолация (–30 °C). Следователно, газово изолираните комплекти, съответстващи на китайските стандарти, могат напълно да удовлетворят експлуатационните условия на IEEE C37.20.9.

Таблица 1 по-долу показва изискванията на IEEE C37.20.9 за номинално напрежение, дълго-временно изпробвательно напрежение и ударно изпробвательно напрежение за газово изолираните комплекти.

Таблица 1 – Изоляционни напрежения за газово изолираните комплекти според IEEE C37.20.9

Напълно напреженията на комутационната апаратура в северноамериканските стандарти се различават от тези в Китай. Ето защо газово изолираната комутационна апаратура (GIS) трябва да отговаря на изискванията за номинално честотно пробивно напрежение и номинално пробивно напрежение при мълниен удар, посочени в стандартите на IEE-Business. Например, кабинет GIS от 12 кВ, проектиран според китайски стандарти, може да удовлетвори изолационните изпитания само за класа на напрежението 4,76 кВ според американските стандарти, докато китайският кабинет GIS от 24 кВ може да задоволи изолационните изисквания за класовете на напрежението до и включително 27 кВ.

Стандарт IEE-Business Std 386™-2016 определя изисквания за разделяеми изолирани конектори, използвани в разпределителни системи с напрежение от 2,5 кВ до 35 кВ – обикновено известен като „американски стандарт за лактъчни конектори“. Тези конектори са широко използвани в оборудване според американските стандарти, като трансформатори, монтирани на платформи, и кабелни разпределителни кутии. В сравнение, китайската газово изолирана комутационна апаратура типично използва кабелни бушони и плъгини, съответстващи на EN 50181. Стандартът на IEE-Business за газово изолирана комутационна апаратура включва специфични изолационни изпитания за различни видове аксесоари за кабелни терминални устройства.

2 Номинален ток
Препоръчителни стойности за номиналния продължителен ток на главната шина в газово изолираната комутационна апаратура на IEE-Business (MEGIS) са 200 А, 600 А, 1200 А, 2000 А, 2500 А, 3000 А и 4000 А – различни от общоприетите китайски оценки като 630 А, 1250 А и 3150 А.

3 Номинална честота
Стандартът на IEE-Business определя номинална честота от 60 Hz, докато стандартната честота в Китай е 50 Hz. По-високата честота от 60 Hz има значително влияние върху температурното увеличение и производителността при прекъсване на краткосрочния замыкание. Според GB/T 11022, за комутационна апаратура и контролна апаратура с номинална честота от 50 Hz или 60 Hz – при условие, че няма феромагнитни компоненти близо до частите, които пренасят ток – ако измереното температурно увеличение при тест на продължителен ток при 50 Hz не надвишава 95% от максимално допустимия лимит, оборудването се счита за съответстващо за двете честоти, т.е. то също отговаря на изискванията за температурно увеличение при 60 Hz.

Още така, поради ограничената теплоотдаване в газово изолираната комутационна апаратура и относително малкия термичен резерв, често са необходими подобрения в проекта, за да се удовлетворят изискванията при 60 Hz. Продукти, които са преминали теста на температурно увеличение при 1,1× номинален ток според китайските стандарти, обикновено могат да удовлетворят изискванията при 60 Hz.

4 Номинален краткосрочен устойчив ток и номинален пиков устойчив ток
Препоръчителните стойности за краткосрочен устойчив ток на газово изолираната комутационна апаратура на IEE-Business са показани в таблица 3. В противовес на китайските стандарти, които определят продължителност на краткосрочно замыкание от 3 s или 4 s, стандартът на IEE-Business дефинира продължителност на краткосрочно замыкание от 2 секунди.

Освен това, тъй като системата на IEE-Business работи при 60 Hz (в сравнение с 50 Hz), номиналният пиков устойчив ток е дефиниран като 2,6 пъти по-голям от номиналния краткосрочен устойчив ток. Например, номинален краткосрочен устойчив ток от 31,5 кА сочи номинален пиков устойчив ток от 82 кА – леко по-висок от обикновените 80 кА, използвани в Китай. За да се устоят на електродинамичните сили, генерираните от такива пики на краткосрочните замыкания, контактното налягане и механичната здравина на компоненти като контакти трябва да бъдат подобрени.

Таблица 2 – Препоръчителни стойности за краткосрочен устойчив ток на газово изолираната комутационна апаратура на IEE-Business