Pamantayan ng Hilagang Amerika: Paghahambing sa mga Pamantayan ng IEE-Business at Tsino para sa Switchgear

Ang IEEE Std C37.20.9™ ay naglalarawan ng mga pamantayan sa disenyo, pagsusulit, at pag-install para sa metal-enclosed gas-insulated switchgear (MEGIS) na gumagamit ng gas na may presyon na mas mataas kaysa sa normal bilang pangunahing insulator para sa mga sistema ng alternating current na may rating mula 1 kV hanggang 52 kV. Ito ay kasama, ngunit hindi limitado, sa mga circuit breakers, switches, bushings, busbars, instrument transformers, cable terminations, meters, at control/protection relays. Sa mga switchgear assemblies na ito, ang mga vertical compartments—ilang o lahat ng mga medium-voltage sections—ay insulated nang pangunahing gamit ng pressurized gas. Ang pamantayan ay naglalapat sa parehong indoor at outdoor installations.

Sa kasaysayan, ang dominant na uri ng switchgear sa U.S. market ay ang air-insulated, metal-clad switchgear. Para sa ring-main distribution applications, ang American-style pad-mounted transformers ang kadalasang ginagamit, kung saan ang mga high-voltage components tulad ng load switches at high-voltage fuses ay nakakitaan nang sama-sama sa loob ng isang tank na puno ng high-fire-point oil, o alternatibong, air-insulated load switches ang ginagamit. Bilang resulta, ang pag-adopt ng gas-insulated switchgear sa U.S. ay nangyari nang huli.

Kapag ipinasok ng mga European manufacturers tulad ng ABB at Schneider Electric ang gas-insulated switchgear sa U.S. market, nagsimulang tanggapin at adoptin ng mga customer ang teknolohiyang ito. Dahil dito, ang IEEE standard para sa gas-insulated switchgear ay unti-unting binuo at opisyal na inilathala lamang noong 2019. Ang pamantayan na ito ay malaking batay sa IEC standards ngunit binago nang may kaugnayan sa mga parameter, konstruksyon, at pagsusulit upang tugunan ang iba pang relevant na IEEE standards, lalo na ang mga safety requirements ng IEEE para sa equipment.

1.Kalagayang Pangkapaligiran para sa Paggamit

a) Operating temperature: maximum +40 °C; average over 24 hours not exceeding +35 °C; minimum –5 °C.
b) Altitude: not exceeding 3,300 feet (1,000 meters).
c) Enclosure protection rating: NEMA 250 Type 1 (IP20) for indoor use; Type 3R (IP24) for outdoor use.

Ayon sa GB/T 11022, ang indoor switchgear sa China ay nakaklase sa tatlong minimum ambient temperature categories: –5 °C, –15 °C, at –25 °C. Ang minimum operating temperature na tinukoy sa IEEE C37.20.9 para sa gas-insulated switchgear (–5 °C) ay mas mataas kaysa sa tinukoy sa IEEE C37.20.2 para sa air-insulated switchgear (–30 °C). Kaya, ang gas-insulated switchgear na sumasabay sa Chinese standards ay maaaring ganap na tugunan ang mga environmental requirements ng IEEE C37.20.9.

Ang Table 1 sa ibaba ay nagpapakita ng mga requirements ng IEEE C37.20.9 para sa rated voltage, power-frequency withstand voltage, at lightning impulse withstand voltage para sa gas-insulated switchgear.

Table 1 – Insulation Voltage Ratings for Gas-Insulated Switchgear per IEEE C37.20.9

Ang mga rating ng voltageng switchgear sa mga pamantayan ng Hilagang Amerika ay iba sa mga nasa Tsina. Kaya, ang gas-insulated switchgear (GIS) ay kailangan sumunod sa mga requirement ng rated power-frequency withstand voltage at rated lightning impulse withstand voltage na ipinahiwatig sa mga pamantayan ng IEEE. Halimbawa, isang 12 kV GIS cabinet na idinisenyo ayon sa mga pamantayan ng Tsina ay maaari lamang tumugon sa mga requirement ng dielectric test para sa klase ng 4.76 kV voltageng ito sa ilalim ng mga pamantayan ng U.S., habang isang 24 kV Chinese GIS cabinet ay maaaring tugunan ang mga requirement ng insulation para sa klase ng voltageng hanggang at kasama ang 27 kV.

Ang IEEE Std 386™-2016 ay nagtatakda ng mga requirement para sa separable insulated connectors na ginagamit sa mga distribution system na may rating mula 2.5 kV hanggang 35 kV—karaniwang kilala bilang "American-style elbow connector" standard. Ang mga konektor na ito ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan na sumusunod sa U.S. standard tulad ng pad-mounted transformers at cable distribution boxes. Sa katulad, ang Chinese gas-insulated switchgear ay karaniwang gumagamit ng mga cable bushings at plugs na sumusunod sa EN 50181. Ang IEEE standard para sa gas-insulated switchgear ay kasama ang mga espesipikong dielectric test requirements para sa iba't ibang uri ng cable termination accessories.

2 Rated Current
Ang inirerekomendang values para sa rated continuous current ng main busbars sa IEEE gas-insulated switchgear (MEGIS) ay 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, at 4000 A—na iba sa mga karaniwang ratings sa Tsina tulad ng 630 A, 1250 A, at 3150 A.

3 Rated Frequency
Ang IEEE standard ay nagtatakda ng rated frequency na 60 Hz, samantalang ang standard frequency sa Tsina ay 50 Hz. Ang mas mataas na frequency na 60 Hz ay may malaking epekto sa temperature rise at short-circuit breaking performance. Ayon sa GB/T 11022, para sa switchgear at controlgear na may rating na 50 Hz o 60 Hz—basta walang ferromagnetic components malapit sa mga current-carrying parts—kung ang sukat na temperature rise sa panahon ng continuous current test sa 50 Hz ay hindi lumampas sa 95% ng maximum allowable limit, ang kagamitan ay itinuturing na compliant para sa parehong frequencies, i.e., ito rin ay tumutugon sa 60 Hz temperature rise requirement.

Gayunpaman, dahil sa limitadong heat dissipation sa gas-insulated switchgear at ang relatibong maliit na thermal margin, madalas kinakailangan ang mga pagbabago sa disenyo upang matugunan ang mga requirement ng 60 Hz. Ang mga produkto na lumampas sa 1.1× rated current temperature rise test sa ilalim ng mga pamantayan ng Tsina ay maaaring pangkalahatan na matugunan ang 60 Hz requirement.

4 Rated Short-Time Withstand Current at Rated Peak Withstand Current
Ang inirerekomendang values ng short-time withstand current para sa IEEE gas-insulated switchgear ay ipinapakita sa Table 3. Hindi tulad ng mga pamantayan ng Tsina, na nagtatakda ng short-circuit duration na 3 s o 4 s, ang IEEE standard ay nagtatakda ng short-circuit duration na 2 segundo.

Bukod dito, dahil ang IEEE system ay gumagana sa 60 Hz (kasalanan sa 50 Hz), ang rated peak withstand current ay inilalarawan bilang 2.6 beses ang rated short-time withstand current. Halimbawa, ang rated short-time withstand current na 31.5 kA ay tumutugon sa rated peak withstand current na 82 kA—kaunti na lang mas mataas kaysa sa karaniwang 80 kA na ginagamit sa Tsina. Upang makatakdang ang electrodynamic forces na idinudulot ng gayong peak short-circuit currents, ang contact pressure at mechanical strength ng mga bahagi tulad ng contacts ay kailangang palakasin.

Table 2 – Inirerekomendang Short-Time Withstand Current Ratings para sa IEEE Gas-Insulated Switchgear