Estándares Norteamericanos: Unha comparación entre IEE-Business y los estándares chinos de interruptores

IEEE Std C37.20.9™ metal-itsaski iturriko gas-insulatutako itsasgailuen (MEGIS) diseinua, probaketa eta instalazio eskariak zehazten ditu, gasa ambientoaren gaineko presioetan erabiliz, 1 kV-etik 52 kV-ra arteko korronte alternatibo sistemarako insulazio nagusitzat. Hona hemen batera, ez da soilik, zirkuitu-hedaketak, sakelariek, bushingak, busbarrek, instrumentu-trasnformatorrek, kabulu-amaierak, medidorrek eta kontrola/ babesa relaiak barne hartzen dira. Itsasgailu bilduetan hauek, bertikalaren kompartimentu batzuk edo guztiak—medio-tensionaren atal batzuk—presionatutako gasarekin insulatu behar dira. Estandarra barruko eta kanpoko instalazioetara aplikagarria da.

Historikoki, Ameriketako merkatuan dominante izan den itsasgailu mota aire-insulatutako, metal-klad itsasgailua izan da. Anillo-baimeneko banaketarako, Ameriketako estiloan oinarritutako pad-mounted transformagailuak arrakasta handia izan dute, non alto-tensioaren osagaiak, zirkuitu-hedaketak eta alto-tensioaren fusioak transformagailuaren nukleoa eta biraketaekin batera, indarrerako puntua altua duen oil-en betetatutako tank batean edota aire-insulatutako zirkuitu-hedaketak erabiltzen diren. Horrela, gas-insulatutako itsasgailuak Ameriketan askoz gehien ustez agertu dira.

ABB eta Schneider Electric bezalako Europako fabrikantzuek gas-insulatutako itsasgailuak Ameriketako merkatuan sartzearekin, bezeroek teknologia hau onartu eta hartu dute. Emaitza gisa, IEEE-ren gas-insulatutako itsasgailu estandarra beranduago garatuta, 2019ean ofizialki argitaratua izan da. Estandar hau IEC estandarretan oinarrituta dago, baina parametroei, eraikuntzari eta probaketen eskarietara dagokionez aldatu egin da, IEEE C37.20.2 eta beste IEEE estandar pertsondoetan adierazitako IEEEren segurtasun eskarietara moldatzeko.

1.Erabilera Begoineko Baldintzak

a) Funtzionamendurako tenperatura: gehien +40 °C; 24 orduko batazbesteko +35 °C baino ez; gutxienez –5 °C.
b) Altitudina: 3,300 oinei (1,000 metro) baino ez.
c) Enkapsulazioaren babesa: NEMA 250 Type 1 (IP20) barruko erabilera; Type 3R (IP24) kanpoko erabilera.

GB/T 11022 arabera, Txinako barruko itsasgailuak hiru tenperatura inguru txikien kategorietan sailkatzen dira: –5 °C, –15 °C, eta –25 °C. IEEE C37.20.9-k zehaztutako gas-insulatutako itsasgailuentzako funtzionamendurako tenperatura txikiena (–5 °C) IEEE C37.20.2-k zehaztutako aire-insulatutako itsasgailuentzako (–30 °C) baino altuagoa da. Beraz, Txinan egiten diren estandarrekin bat datorren gas-insulatutako itsasgailuak IEEE C37.20.9-en begoineko eskari guztiak bete ditzakete.

Ondorengo taulan IEEE C37.20.9-k zehaztutako gas-insulatutako itsasgailuentzako baliozko tenperia, maiztasun-potentsialeko urrats-garraiaren tenperia eta ilberri-impulsuaren urrats-garraiaren tenperia agertzen dira.

Taula 1 – IEEE C37.20.9-en zehaztutako Gas-Insulatutako Itsasgailuentzako Insulazio-Tenperatura Balioak

Amerikako estandareen eta Txinako estandareen artean dagoen tenperatura-eremua desberdina da. Beraz, gas isolatutako konmutagailuak (GIS) bete behar dituzte IEEE estandareetan zehaztutako tenperatura arrunta eta tximena erresistentzia eskaintzeko eskariak. Adibidez, Txinan diseinatutako 12 kV GIS armairuak soilik bete dezake Amerikako estandareen 4.76 kV tenperatura-eremurako dielektriko proba eskariak, eta 24 kV Txinarrizko GIS armairuak bete dezake 27 kVra arteko tenperatura-eremuren isolamendu eskariak.

IEEE Std 386™-2016 zehazten ditu banaketako sistemetan 2.5 kV-etik 35 kVrako erabilgarri diren isola gabeko elkarketa eskariak—“amerikar estilo” elkarketa estandarra ezagutzen dena. Elkarketa horiek askotan erabiltzen dira Amerikarako estandarreko tresnean, hala nola, oihanean kokatutako transformagailuetan eta kableko banaketa kutxetan. Ordea, Txinarrizko gas isolatutako konmutagailuak EN 50181-rekiko kableko berriztagileak eta plugak erabiltzen dituzte. IEEE gas isolatutako konmutagailuaren estandarrek zehazten ditu hainbat motatako kableko bukaera tresnak dituzten dielektriko proba eskariak.

2 Eremu Arrunt
IEEE gas isolatutako konmutagailuen (MEGIS) nagusien barrakideen eremu arrunt gomendatutako balioak 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A eta 4000 A dira—Txinarrizko eremu arrunt arruntetatik, hala nola 630 A, 1250 A eta 3150 A desberdinak dira.

3 Eremu Arruntakoa
IEEE estandarrek 60 Hz eremua zehazten dute, baina Txinako estandarreko eremua 50 Hz da. 60 Hz eremua handiagoa tenperatura gorrigintza eta tximena erresistentzia indarkeria handia du. GB/T 11022-en arabera, 50 Hz edo 60 Hz eremuan erregulatutako konmutagailuak eta kontrolgailuak—korrontea duten osagaien ondoan ez badago ferromagnetiko osagaiak—50 Hzren jarraitzeko korronte proba batean neurtutako tenperatura gorrigintza gehieneko baimendutako muga baino ez badu 95% gainditzen, tresna bi eremutan ere egokitzen dela kontsideratzen da, hau da, 60 Hzren tenperatura gorrigintza eskaria ere betetzen duela.

Baina, gas isolatutako konmutagailuek散热器的热裕度相对较小，因此常常需要进行设计改进以满足60赫兹的要求。根据中国标准通过1.1×额定电流温升测试的产品通常可以满足60赫兹的要求。

4 额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流
IEEE气体绝缘开关设备推荐的短时耐受电流值如表3所示。与中国的标准不同，IEEE标准定义的短路持续时间为2秒。

此外，由于IEEE系统运行在60赫兹（而不是50赫兹），额定峰值耐受电流被定义为额定短时耐受电流的2.6倍。例如，31.5千安的额定短时耐受电流对应于82千安的额定峰值耐受电流——略高于中国常用的80千安。为了承受这种峰值短路电流产生的电动力，必须增强触点压力和诸如触点等组件的机械强度。

表2 – IEEE气体绝缘开关设备推荐的短时耐受电流等级

Amerikako estandareen eta Txinako estandareen artean dagoen tenperatura-eremua desberdina da. Beraz, gas isolatutako konmutagailuak (GIS) bete behar dituzte IEEE estandareetan zehaztutako tenperatura arrunta eta tximena erresistentzia eskaintzeko eskariak. Adibidez, Txinan diseinatutako 12 kV GIS armairuak soilik bete dezake Amerikako estandareen 4.76 kV tenperatura-eremurako dielektriko proba eskariak, eta 24 kV Txinarrizko GIS armairuak bete dezake 27 kVra arteko tenperatura-eremuren isolamendu eskariak.

IEEE Std 386™-2016 zehazten ditu banaketako sistemetan 2.5 kV-etik 35 kVrako erabilgarri diren isola gabeko elkarketa eskariak—“amerikar estilo” elkarketa estandarra ezagutzen dena. Elkarketa horiek askotan erabiltzen dira Amerikarako estandarreko tresnean, hala nola, oihanean kokatutako transformagailuetan eta kableko banaketa kutxetan. Ordea, Txinarrizko gas isolatutako konmutagailuak EN 50181-rekiko kableko berriztagileak eta plugak erabiltzen dituzte. IEEE gas isolatutako konmutagailuaren estandarrek zehazten ditu hainbat motatako kableko bukaera tresnak dituzten dielektriko proba eskariak.

2 Eremu Arrunt
IEEE gas isolatutako konmutagailuen (MEGIS) nagusien barrakideen eremu arrunt gomendatutako balioak 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A eta 4000 A dira—Txinarrizko eremu arrunt arruntetatik, hala nola 630 A, 1250 A eta 3150 A desberdinak dira.

3 Eremu Arruntakoa
IEEE estandarrek 60 Hz eremua zehazten dute, baina Txinako estandarreko eremua 50 Hz da. 60 Hz eremua handiagoa tenperatura gorrigintza eta tximena erresistentzia indarkeria handia du. GB/T 11022-en arabera, 50 Hz edo 60 Hz eremuan erregulatutako konmutagailuak eta kontrolgailuak—korrontea duten osagaien ondoan ez badago ferromagnetiko osagaiak—50 Hzren jarraitzeko korronte proba batean neurtutako tenperatura gorrigintza gehieneko baimendutako muga baino ez badu 95% gainditzen, tresna bi eremutan ere egokitzen dela kontsideratzen da, hau da, 60 Hzren tenperatura gorrigintza eskaria ere betetzen duela.

Baina, gas isolatutako konmutagailuek zeramanen eremua txikiagoa denez, 60 Hz eskariak betetzeko diseinu hobekuntza batzuk beharrezak dira. Txinako estandareen arabera 1.1× eremu arruntakoa duten korronte proba batean pasatu dituzten produktuak, orokorrean 60 Hz eskariak bete ditzakete.

4 Eremu Arruntakoa Tximen Bistaurrenikoa eta Eremu Arruntakoa Tximen Pika
IEEE gas isolatutako konmutagailuentzat gomendatutako eremu arruntakoa tximen bistaurrenikoa Taula 3an agertzen dira. Txinako estandareen arabera, 3 s edo 4 s izan daitezkeen tximen bistaurreniko iraunkortasunak, IEEE estandarrek 2 segundo defini dute.

Gainera, IEEE sistema 60 Hz-n (50 Hz-ren ordez) funtzionatzen delako, eremu arruntakoa tximen pika 2.6 aldizkoa da eremu arruntakoa tximen bistaurrenikoarekin. Adibidez, 31.5 kAko eremu arruntakoa tximen bistaurrenikoak 82 kAko eremu arruntakoa tximen pikara dagokio, nahiz eta Txinan erabili dena 80 kA izan. Hona hemen lortutako tximen pikak sortzen dituzten elektriko-indarrak konpromisatzeko, kontaktuen presioa eta mekanikoki indartasuna hobetu behar dira.

Taula 2 – IEEE Gas Isolatutako Konmutagailuentzat Gomendatutako Eremu Arruntakoa Tximen Bistaurreniko Balioak