Standardi Americani Septentrionalis: Comparatio Inter IEE-Business et Standardes Armariorum Commutatorum Sinensium

IEEE Std C37.20.9™ definit normas pro designo, testibus et installatione apparatorum clausorum metallicis cum insulamento gasoso (MEGIS), quae utuntur gaso sub pressione supra ambientem ut principale medium insulantis pro systematis alternantis currentis a 1 kV ad 52 kV. Haec includit, sed non limitatur ad, interruptores circuiti, commutatores, bushings, busbars, transformatores instrumentales, terminations cavis, metrona et relays controlis/protectionis. In his apparatibus clausis, compartimenta verticalia — alia vel omnia sectiones mediae tensionis — insulantur principaliter per gas pressurizatum. Norma applicatur ad installationes tam interiores quam exteriore.

Historice, dominans typus apparatorum clausorum in mercatu Americano fuit apparatus clausus aeris insulato, metallico. Pro applicationibus distributionis ring-main, tranformatores stilo Americano pad-mounted saepe fuerunt usitati, ubi componentes altae tensionis sicut commutatores oneris et fusibilia altae tensionis sunt contenti simul cum nucleo et spireis tranformatoris intra tankem plenam oleo alti ignifugitatis, aut alternative, commutatores oneris aeris insulati sunt employati. Itaque, adoptio apparatorum clausorum gasis insulatis in America facta est relativiter tarde.

Cum introductione apparatorum clausorum gasis insulatis a fabricantibus Europaeis sicut ABB et Schneider Electric in mercatum Americanum, clientes coeperunt acceptare et adoptare hanc technologiam. Igitur, norma IEEE pro apparatis clausis gasis insulatis fuit elaborata postmodum et officialiter publicata tantummodo anno 2019. Haec norma magno ex parte fundatur super normas IEC, sed modificata est quanto ad parametris, constructionem et requisita testium ad congruendum cum IEEE C37.20.2 et aliis relevantibus normis IEEE, praesertim ad satisfaciendum requisitis securitys IEEE pro apparatu.

1.Conditiones Ambientales pro Uso

a) Temperatura operativa: maxima +40 °C; media per 24 horas non excedens +35 °C; minima –5 °C.
b) Altitudo: non excedens 3,300 pedes (1,000 metra).
c) Ratio protectionis inclusurae: NEMA 250 Type 1 (IP20) pro usu interiori; Type 3R (IP24) pro usu exteriori.

Secundum GB/T 11022, apparatus clausus interior in China classificatur in tres categorias minimae temperature ambientalis: –5 °C, –15 °C, et –25 °C. Minima temperatura operativa specificata in IEEE C37.20.9 pro apparatu clauso gasis insulato (–5 °C) est altior quam specificata in IEEE C37.20.2 pro apparatu clauso aeris insulato (–30 °C). Itaque, apparatus clausus gasis insulatus conformis normis Sinicis potest plene satisfacere requisitis ambientalibus IEEE C37.20.9.

Tabula 1 infra ostendit requisita IEEE C37.20.9 pro tensione nominata, tensione ferenda frequentiali potenti et tensione ferenda impulsu fulminis pro apparatu clauso gasis insulato.

Tabula 1 – Tensiones Insulationis pro Apparatu Clauso Gasis Insulato secundum IEEE C37.20.9

Gradus tensionis in normis Americanis ab his in Sinis differunt. Itaque apparatu commutatorio insulato gaseo (GIS) oportet ad satisfaciendum requisitionibus de tensione ferenda continua et impetu fulminantis in normis IEE-Business. Exempli gratia, armarium GIS 12 kV secundum normas Sinenses tantum exigitur ad satisfaciendum requisitionibus dielectricis pro classe tensionis 4.76 kV sub normis Americanis, dum armarium GIS 24 kV Sinense potest satisfacere requisitionibus insulationis usque ad et includens 27 kV.

IEEE Std 386™-2016 praescribit requisitiones pro connectoribus separabilibus insulatis utentibus in systematibus distributionis a 2.5 kV usque ad 35 kV—vulgo cognitis ut "standard conectoris cubiti Americani". Hi connectoris latissime utuntur in apparatibus secundum normas Americanas sicut transformatoribus in stationibus et cistellis distributionis cabellarum. In contrarium, GIS Sinense saepe utitur bushingis et plugis conformantibus EN 50181. Norma IEE-Business pro GIS includit requisitiones specificas pro variis accessoribus terminorum cabellarum.

2 Tensio Nominalis
Valores recommendati pro tensione nominali continuata busbarum principium in GIS IEE-Business (MEGIS) sunt 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, et 4000 A—differenter ab valoribus communibus Sinensibus sicut 630 A, 1250 A, et 3150 A.

3 Frequens Nominalis
Norma IEE-Business praescribit frequens nominalem 60 Hz, dum frequens standard in Sina est 50 Hz. Frequens altior 60 Hz habet impactum significativum super incrementum caloris et performance interruptoris circuiti brevis. Secundum GB/T 11022, pro apparatu commutationis et controlgear nominale vel 50 Hz vel 60 Hz—si non sint componentes ferromagnetici iuxta partes portantes currentem—si incrementus caloris mensuratus in testu continui currentis 50 Hz non excedat 95% limitis maximi permitti, apparatus reputatur ad satisfaciendum ambo frequentibus, id est, etiam ad requirimentum incrementi caloris 60 Hz.

Tamen, ob dissipationem caloris limitatam in GIS et marginem thermicum relativam parvam, meliorationes designi saepe necessariae sunt ad satisfaciendum requisitionibus 60 Hz. Producta quae transierunt testum incrementi caloris 1.1× rated current sub normis Sinensibus generaliter possunt ad satisfaciendum requirituo 60 Hz.

4 Tensio Nominalis Ferenda Tempore Brevi et Tensio Nominalis Impetus Maximi Ferenda
Valores recommendati pro tensione ferenda tempore brevi in GIS IEE-Business ostenduntur in Tabula 3. Diversimode a normis Sinensibus, quae praescribunt durationem circuiti brevis 3 s aut 4 s, norma IEE-Business definivit durationem circuiti brevis 2 secundorum.

Ulterius, quia systema IEE-Business operatur 60 Hz (contra 50 Hz), tensio nominalis impetus maximi ferenda definitur 2.6 vice tensio nominalis ferenda tempore brevi. Exempli gratia, tensio nominalis ferenda tempore brevi 31.5 kA correspondet tensio nominalis impetus maximi ferenda 82 kA—leviter maiori quam typica 80 kA in Sina. Ad sustinendum vires electrodynamicas generatas per tales impetus circuiti brevis, pressio contactus et fortitudo mechanica partium sicut contactus debent augeri.

Tabula 2 – Valores Recommendati pro Tensione Ferenda Tempore Brevi in GIS IEE-Business