Север Америка стандарттары: IEEE және Китай өнімдік коммутаторлар стандарттарының салыстыруы

IEEE Std C37.20.9™ атмосфердегі көлемнен жоғары басымдағы газды (бірқатар немесе барлық орта басымды бөлшектерді) негізгі изоляция ретінде қолданатын металл меншікті газмен изолдатылған коммутациялық түймелердің (MEGIS) дизайнын тестірованиясын және орнату талаптарын анықтайды. Бұл 1 кВ-ден 52 кВ-ға дейінгі жиыртық ток жүйелері үшін болады. Бұл, бірақ шектелпей, автоматты түймелер, переключателер, втулкалар, шиналар, измерительлік трансформаторлар, кабельдік соңындар, санақ құрылғылар және басқару/коррекция релелерін қамтиды. Бұл коммутациялық түймелердің бөлшектерінде, орта басымды бөлшектер вертикальді болып, басымдағы газмен негізгі түрде изолдалған. Стандарт ішкі және сыртқы орнатуларға қолданылады.

Тарыхий түрде, АҚШ пазарында ең көп таратылған коммутациялық түймелер типі - атмосфералық ауада изолдатылған, металлмен қоршытылған коммутациялық түймелер болған. Кайталанатын распределютивті қолданыстар үшін, Америкалық стилдегі тас-қойылған трансформаторлар көп қолданылған, мұнда жоғары басым компоненттері, мисалы, жүк түймелері және жоғары басымды қозғалтқыштары трансформатордың ядро және виткестерімен бірге жогыртқыштық температуралы мастикамен толтырылған резервуарда же альтернативасы ретінде атмосфералық ауада изолдатылған жүк түймелерімен бірге орналастырылған. Сондықтан, АҚШ-та газмен изолдатылған коммутациялық түймелерді қолдану жаттығуларына қарағанда ескерту қарайынша жазу болды.

ABB және Schneider Electric сияқты Еуропалық өндірушілерден газмен изолдатылған коммутациялық түймелерді АҚШ пазарына енгізу арқылы, клиенттер бұл технологияны қабылдап, қолдануға бастады. Нәтижесінде, IEEE стандарты газмен изолдатылған коммутациялық түймелер үшін кейінірек қалыптасып, 2019 жылы ресми түрде жарық көрді. Бұл стандарт бастапқыда IEC стандарттарына негізделген, бірақ параметрлер, конструкция және тестірования талаптары IEEE C37.20.2 және басқа IEEE стандарттарына қарағанда өзгеріп, әсіресе IEEE құрылғылар үшін қауіпсіздік талаптарына сай болу үшін өзгеріп отыр.

1.Пайдалану үшін жасалған экологиялық шарттар

a) Исауаты: максимум +40 °C; 24 сағат аралығында орташа +35 °C-ден асқан жоқ; минимум –5 °C.
b) Биіктігі: 3,300 фут (1,000 метр) ден асқан жоқ.
c) Кожаның қорғау деңгейі: ішкі қолдану үшін NEMA 250 Type 1 (IP20); сыртқы қолдану үшін Type 3R (IP24).

GB/T 11022 бойынша, Қытайда ішкі коммутациялық түймелер үш азақтық температура категориясына бөлінеді: –5 °C, –15 °C және –25 °C. IEEE C37.20.9 бойынша газмен изолдатылған коммутациялық түймелер үшін анықталған минималды исауаты (–5 °C) IEEE C37.20.2 бойынша атмосфералық ауада изолдатылған коммутациялық түймелер үшін анықталған (–30 °C) нәтижесінен жоғары. Сондықтан, Қытай стандарттарына сай газмен изолдатылған коммутациялық түймелер IEEE C37.20.9 экологиялық талаптарын толық қанағаттандыруға болады.

Төмендегі кесте 1 IEEE C37.20.9 бойынша газмен изолдатылған коммутациялық түймелер үшін анықталған номиналдық напряжение, жиыртық токты жеделдету напряжение және жарық импульсты жеделдету напряжение талаптарын көрсетеді.

Кесте 1 – IEEE C37.20.9 бойынша газмен изолдатылған коммутациялық түймелер үшін изоляция напряжение деңгейлері

Қазақстан және АҚШ стандарттарында коммутаторлық тұтыну деңгейлері өзара айырмаланады. Сондықтан, газмен заттаған коммутатор (GIS) IEEE стандарттарына сәйкес дайындалуы керек. Мысалы, Китай стандарттары бойынша өндірілген 12 кВ GIS шкафы АҚШ стандарттары бойынша 4,76 кВ деңгейіндегі диэлектрикалық тесттік талаптарға ғана сай келеді, ал 24 кВ Китай GIS шкафы 27 кВ дейінгі деңгейлердегі изоляциялық талаптарға сай келеді.

IEEE Std 386™-2016 2,5 кВ-ден 35 кВ-ға дейінгі деңгейде қолданылатын бөлшектену қорғалған байланысшылар үшін талаптарды белгілейді—бұл "Америкалық стилдегі жиыр байланысшы" стандарты ретінде белгілі. Бұл байланысшылар АҚШ стандартындағы платформалық трансформаторлар және кабельдік распределюторлар сияқты құрылғыларда кеңінен қолданылады. Осымен салыстырмалы, Китай газмен заттаған коммутаторлары көбінесе EN 50181 стандартына сәйкес кабельдік втукалар мен плагын қолданады. IEEE стандартының газмен заттаған коммутаторлар үшін әр түрлі кабельдік аяқталу қосымшалары үшін конкретті диэлектрикалық тесттік талаптары бар.

2 Дайындалған тұрақты ағым
IEEE газмен заттаған коммутаторлар (MEGIS) үшін негізгі автобусбалардың дайындалған тұрақты ағымының ұсынылған мәндері 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A және 4000 A болып табылады—Китай стандарттарындағы 630 A, 1250 A және 3150 A сияқты ұсынылған мәндерден өзара айырмаланады.

3 Дайындалған дауыс
IEEE стандарты 60 Гц дайындалған дауысты белгілейді, ал Китайда 50 Гц стандарты қолданылады. 60 Гц жоғары дауысы температура төмендету және киңістік ағымды бұзау өнімділігіне олай-арай таасир етеді. GB/T 11022 стандартына сәйкес, ағымды өту элементтерінің жақында ферромагнитті компоненттер жоқ болса, 50 Гц үшін өзінің максималдық мүмкін температура төмендетуі 95% ті ғана өзгерсе, құрылғы екеуінің дауысына, яғни 60 Гц үшін де сай келеді деп есептеледі.

Бірақ, газмен заттаған коммутаторларда теплота төмендету шектелген және термодинамикалық маржы өте аз болғандықтан, 60 Гц талаптарына сай келу үшін дизайнын жетілдіру керек. Китай стандарттары бойынша 1,1× дайындалған ағым температура төмендету тестін өткен өнімдер өзінің 60 Гц талаптарына сай келеді деп есептеледі.

4 Дайындалған қысқа уақытты тұрақты ағым және дайындалған пиктік тұрақты ағым
IEEE газмен заттаған коммутаторлар үшін ұсынылған қысқа уақытты тұрақты ағым мәндері 3-суретте көрсетілген. Китай стандарттары 3 немесе 4 секунд қысқа заманын ұсынса, IEEE стандарты 2 секунд қысқа заманын ұсынады.

Сонымен қатар, IEEE система 60 Гц (50 Гц-ге салыстырмалы) үшін дайындалған пиктік тұрақты ағым 2,6 есе дайындалған қысқа уақытты тұрақты ағымға тең. Мысалы, 31,5 кА дайындалған қысқа уақытты тұрақты ағым 82 кА дайындалған пиктік тұрақты ағымға сәйкес келеді—Китауда әдетте қолданылатын 80 кА-дан аз емес. Мұндай пиктік киңістік ағымдардың электродинамикалық күштерін тасымалдау үшін контактының басынуы және компоненттердің механикалық қатынасының қалыптасуы қажет.

Сурет 2 – IEEE газмен заттаған коммутаторлар үшін ұсынылған қысқа уақытты тұрақты ағым деңгейлері