Põhjamerika standardid: võrdlus IEEE ja hiina lülitustehnika standardite vahel

IEEE Std C37.20.9™ määrab muundatud gaasiga eraldatud metalli-kaetud lülitusrakenduste (MEGIS) disainimise testimise ja paigaldamise nõuded, kus ümbritseva keskkonna suuremat rõhut kasutatakse põhilineeritud insulatsioonimeediumina vahelduvvoolu süsteemide jaoks, mis on hinnatud 1 kV-st 52 kV-ni. See hõlmab, kuid mitte ainult, lüliturid, lülitlused, kaelad, juhtmetid, mõõturid, kaablilõiked, meetrid ja juhtimis/kaitse relid. Nendes lülitusrakendustes on vertikaalsed kompartimendid - osa või kogu keskvoolu sektord - põhiliselt pressuriseeritud gaasiga insuleeritud. Standard rakendub nii siseseks kui ka välisteks paigaldusteks.

Ajalooliselt on USA turul domineerinud õhuinsuleeritud metallikaetud lülitusrakendused. Ringmainejaotuseks on USA-stiiliselt pad-mounted transformatoreid tavaliselt kasutatud, kus kõrgepingelised komponendid nagu laadilüliturid ja kõrgepingelised katked on koos transformatorkerne ja poolitustega paigutatud tanki, mis on täidetud kõrge läbipõletuspunktiga õlit, või alternatiivselt õhuinsuleeritud laadilüliturid. Seetõttu toimus USA-s gaasiinsuleeritud lülitusrakenduste kasutuselevõtt suhteliselt hilja.

Kui Euroopa tootjad nagu ABB ja Schneider Electric tuvisid gaasiinsuleeritud lülitusrakendusi USA turule, hakkasid klientid seda tehnoloogiat aktsepteerima ja kasutama. Tulemusena arendati IEEE standard gaasiinsuleeritud lülitusrakenduste jaoks hiljem ning see avaldati ametlikult alles 2019. aastal. See standard põhineb suuresti IEC standarditel, kuid on muudetud parameetrite, ehituse ja testimisnõuetega vastavalt IEEE C37.20.2 ja teiste relevantsete IEEE standarditega, eriti et rahuldada IEEE varustuse ohutuseeskirju.

1.Kasutamise keskkonnatingimused

a) Toimingutemperatuur: maksimaalne +40 °C; 24 tunni jooksul keskmine mitte üle +35 °C; minimaalne –5 °C.
b) Kõrgus: mitte üle 3,300 jalga (1,000 meetrit).
c) Kaitsmise reiting: NEMA 250 Type 1 (IP20) siseseks kasutamiseks; Type 3R (IP24) väliseseks kasutamiseks.

Vastavalt GB/T 11022 on Hiina sisesed lülitusrakendused jagatud kolmele minimaalsele ümbris temperatuuri kategooriale: –5 °C, –15 °C ja –25 °C. IEEE C37.20.9-s määratud gaasiinsuleeritud lülitusrakenduste minimaalne töötemperatuur (–5 °C) on kõrgem kui IEEE C37.20.2-s määratud õhuinsuleeritud lülitusrakenduste minimaalne töötemperatuur (–30 °C). Seetõttu saavad Hiina standarditele vastavad gaasiinsuleeritud lülitusrakendused täielikult rahuldada IEEE C37.20.9 keskkonnatingimusi.

Allpool olev tabel 1 näitab IEEE C37.20.9 nõudeid gaasiinsuleeritud lülitusrakenduste hindamispingele, võrgosageduse pingekandevõimele ja uksekisku pingekandevõimele.

Tabel 1 – Gaasiinsuleeritud lülitusrakenduste insuleerimispinge hinnanguid vastavalt IEEE C37.20.9

Põhjamerika standardite järgi erinevad lülitusehituste pingelüved Hiina standarditest. Seega peab gaasiga eraldatud lülitusehitus (GIS) vastama IEE-Business standardites määratud sageduspinge ja ülekandepinge tõstetavuse nõuetele. Näiteks 12 kV GIS-kabinet, mis on disainitud vastavalt Hiina standarditele, võib vastata Ameerika Ühendriikide standarditega määratud dielektrilistele katsetustele ainult 4,76 kV pingealale, samas kui 24 kV Hiina GIS-kabinet rahuldab isolatsiooninõudeid kuni ja kaasaarvatud 27 kV pingeastmeni.

IEEE Std 386™-2016 määrab nõuded eraldatud isolatsiooniga ühenditutele, mis kasutatakse 2,5 kV kuni 35 kV suurusluupis hinnatud jaotussüsteemides - tavaliselt teada "Ameerika stiili käteülemise" standardina. Neid ühendituja laialdaselt Ameerika Ühendriikide standarditega varustuses, nagu paadipõhised transformatood ja kabelijaotuskastid. Vastupidiselt kasutatakse Hiina gaasiga eraldatud lülitusehitustes tavaliselt EN 50181-le vastavaid kabelipuud. IEEE standard gasiga eraldatud lülitusehitusele sisaldab spetsiifilisi dielektriliste katsetuse nõudeid erinevate tüüpide kabeli lõppvarustuste jaoks.

2 Määratud vool
Soovitatavad määratud pideva voolu väärtused IEE-Business gasiga eraldatud lülitusehituse (MEGIS) peamistes juhtkondades on 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A ja 4000 A - need erinevad tavalistest Hiina määratlustest, nagu 630 A, 1250 A ja 3150 A.

3 Määratud sagedus
IEEE standard määrab sageduseks 60 Hz, samas kui Hiina standardne sagedus on 50 Hz. 60 Hz sagedus mõjutab oluliselt temperatuuri tõusu ja lühikese sügavuse katkestamisjõudu. GB/T 11022 järgi, kui lülitusehitus ja juhtimisehitus on hinnatud kas 50 Hz või 60 Hz - tingimusel, et ei ole läheduses ferromagnetilisi komponente - ja kui mõõdetud temperatuuri tõus 50 Hz pideva voolu katsetuses ei ületa maksimaalse lubatud piiri 95%, siis ehitus vastab nõuetele mõlemal sagedusel, st rahuldab ka 60 Hz temperatuuri tõusu nõuet.

Kuid tõenäoliselt tuleb gaasiga eraldatud lülitusehituse piiratud soojenemise ja suhteliselt väikese soojusmargina tõttu muuta disaini, et rahuldada 60 Hz nõudeid. Tooted, mis on läbinud 1,1× määratud voolu temperatuuri tõusu katsetuse Hiina standardite kohaselt, võivad tavaliselt rahuldada 60 Hz nõuet.

4 Määratud lühiajaline tõstetav vool ja määratud huippvool
IEE-Business gasiga eraldatud lülitusehituse soovitatavad lühiajalised tõstetavad voolud on näidatud tabelis 3. Erinevalt Hiina standarditest, mis määravad lühikese sügavuse kestuse 3 sekundi või 4 sekundi jooksul, määrab IEEE standard lühikese sügavuse kestuseks 2 sekundit.

Lisaks, kuna IEEE süsteem töötab 60 Hz sagedusel (mitte 50 Hz), on määratud huippvool defineeritud kui 2,6 korda määratud lühiajaline tõstetav vool. Näiteks 31,5 kA määratud lühiajaline tõstetav vool vastab 82 kA määratud huippvoolule - mis on veidi kõrgem kui Hiinas tavaliselt kasutatav 80 kA. Sellise huippvoolu elektrodünaamiliste jõudude vastu võitlemiseks tuleb kontaktsurve ja komponentide mehaaniline tugevus, nagu kontaktid, tugevdada.

Tabel 2 – Soovitatavad lühiajalised tõstetavad voolud IEE-Business gasiga eraldatud lülitusehituse jaoks