Северноамерикански стандарди: Споредба помеѓу IEEE и кинеските стандарди за превключувачки апарати

IEEE Std C37.20.9™ дефинира дизајнот, тестовите и барањата за инсталација на метално-затворено гасно-изолирано превклучувачко опрема (MEGIS) која користи гас под повисок притисок од околината како основна изолаторска средина за системи со променлив ток од 1 кВ до 52 кВ. Ова вклучува, но не е ограничено на, прекинувачи, превклучувачи, влезните и излезните отвори, шински магистрали, мерни трансформатори, завршници на кабели, мерачи и реле за контрола/заштита. Во овие агрегати на превклучувачката опрема, вертикалните компартменти - некои или сите од деловите со среден напон - се изолирани главно со притиснат гас. Стандардот се однесува како на инсталации во внатрешност, така и во спољност.

Историски, доминантниот тип на превклучувачка опрема на пазарот во САД бил воздухо-изолирана, метално-облечена превклучувачка опрема. За примените на распределба на прстени, често се користеле амерички трансформатори поставени на платформи, каде што компоненти со висок напон како прекинувачи за оптерување и предохраници со висок напон биле сместени заедно со језглото и намотките на трансформаторот во резервоар исполнет со масло со висока температура на запалување, или наизменично, воздухо-изолирани прекинувачи за оптерување. Затоа, усвојувањето на гасно-изолирана превклучувачка опрема во САД се случило релативно касно.

Со уводот на гасно-изолирана превклучувачка опрема од европски производители како ABB и Schneider Electric на пазарот во САД, клиентите почнале да прифаќаат и да усвојуваат оваа технологија. Како резултат, IEEE стандардот за гасно-изолирана превклучувачка опрема беше развиен подоцна и официјално објавен само во 2019 година. Овој стандард е многу базиран на IEC стандарди, но е модифициран во однос на параметри, конструкција и барања за тестови за да се порамне со IEEE C37.20.2 и други релевантни IEEE стандарди, особено за да задоволи барањата за безбедност на опремата на IEEE.

1. Услови на околината за употреба

a) Температура на работа: максимум +40 °C; просечна за 24 часа не надминува +35 °C; минимум –5 °C.
b) Височина: не надминува 3,300 фет (1,000 метри).
c) Класа на заштита на облекачата: NEMA 250 Тип 1 (IP20) за употреба во внатрешност; Тип 3R (IP24) за употреба во спољност.

Според GB/T 11022, внатрешната превклучувачка опрема во Кина е класифицирана во три категории на минимална температура на околината: –5 °C, –15 °C, и –25 °C. Минималната рабоча температура специфицирана во IEEE C37.20.9 за гасно-изолирана превклучувачка опрема (–5 °C) е повисока од таа специфицирана во IEEE C37.20.2 за воздухо-изолирана превклучувачка опрема (–30 °C). Затоа, гасно-изолираната превклучувачка опрема во согласност со кинеските стандарди може потполно да задоволи барањата за околина на IEEE C37.20.9.

Табела 1 подолу покажува барањата на IEEE C37.20.9 за номинален напон, напон на држане на силодорната фреквенција и напон на држане на светкови импулси за гасно-изолирана превклучувачка опрема.

Табела 1 – Класификација на напоните на изолација за гасно-изолирана превклучувачка опрема според IEEE C37.20.9

Напонските класи на преклопото во стандардите на Северна Америка се разликуваат од тие во Кина. Затоа, гасно-изолираното преклопо (GIS) мора да се придржува на барањата за номинативно напонско издржувачко испитување на фреквенцијата и номинативното издржувачко испитување на светкавичен импулс како што се специфицираат во IEEE стандардите. На пример, кабинет со GIS од 12 kV дизајниран според кинеските стандарди може само да задоволи барањата за диелектричко испитување за напонска класа од 4,76 kV под американски стандарди, додека кинескиот кабинет со GIS од 24 kV може да задоволи барањата за изолација за напонски класи до и вклучувајќи 27 kV.

IEEE Std 386™-2016 специфицира барања за одделни изолирани конектори користени во распределбени системи со напон од 2,5 kV до 35 kV—познати и како „американски елбочен конектор“ стандард. Овие конектори се широко користат во опрема со американските стандарди како што се трансформатори поставени на падина и кабларски распределбени кутии. Насупроти тоа, кинеското гасно-изолирано преклопо обично користи кабларски цевчиња и плагови кои се придржуваат на EN 50181. IEEE стандардот за гасно-изолирано преклопо вклучува специфични диелектрични тестови за различни типови аксесоари за завршување на каблар.

2 Номинативна ток
Препорачани вредности за номинативната непрекината ток на главната бусбар во IEEE гасно-изолирано преклопо (MEGIS) се 200 A, 600 A, 1200 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A и 4000 A—што се разликува од обичните кинески класификации како 630 A, 1250 A и 3150 A.

3 Номинативна фреквенција
IEEE стандардот специфицира номинативна фреквенција од 60 Hz, додека стандардната фреквенција во Кина е 50 Hz. Повисоката фреквенција од 60 Hz има значителен влијание врз температурното повеќе и перформансите за прекинување на кратки спојови. Според GB/T 11022, за преклопо и контролно опрема со напон од 50 Hz или 60 Hz—со услов дека нема феромагнетни компоненти близу до деловите што носат ток—ако температурното повеќе мерено во тестот на непрекинат ток при 50 Hz не надминува 95% од максималната дозволена граница, опремата се смета за соодветна за двете фреквенции, т.е. исто така задоволува барањата за температурно повеќе при 60 Hz.

Меѓутоа, поради ограничена отстранување на топлина во гасно-изолираното преклопо и неговата релативно мала термална маржа, често е потребно да се направат подобрувања во дизајнот за да се задоволат барањата за 60 Hz. Продуктите кои поминуваат тестот за температурно повеќе при 1,1× номинативна ток под кинеските стандарди обично можат да задоволат барањата за 60 Hz.

4 Номинативна краткотрајна издржувачка ток и номинативна врвна издржувачка ток
Препорачаните вредности за краткотрајна издржувачка ток за IEEE гасно-изолирано преклопо се прикажани во Табела 3. Спротивно на кинеските стандарди, кои специфицираат продолжителност на кратки спојови од 3 с или 4 с, IEEE стандардот дефинира продолжителност на кратки спојови од 2 секунди.

Поради тоа што IEEE системот работи на 60 Hz (спротивно на 50 Hz), номинативната врвна издржувачка ток е дефинирана како 2,6 пати од номинативната краткотрајна издржувачка ток. На пример, номинативна краткотрајна издржувачка ток од 31,5 kA соодветствува на номинативна врвна издржувачка ток од 82 kA—малку повисока од обичните 80 kA користени во Кина. За да се издржи на електродинамичките сили генерираани од такви врвни кратки спојови, притисокот на контактите и механичката јачина на компонентите како што се контакти треба да се подобрат.

Табела 2 – Препорачани вредности за краткотрајна издржувачка ток за IEEE гасно-изолирано преклопо