Συμπεριφορά Εξωτερικών Καταστροφών Υποθαλάσσιων Στροβίλων Υπό Συμπεριφερομένες Περιβάλλοντα
Οι εξωτερικοί σπαστήρες κύκλων σε κενό χρησιμοποιούνται κυρίως στο τμήμα Μέσης-Υψηλής Τάσης (MHV). Λειτουργούν ως βασικό στοιχείο στον τομέα διανομής, ειδικά σε δίκτυα 11kV και 33kV. Για την κατασκευή αυτών των σπαστήρων χρησιμοποιούνται πολλαπλά σύνθετα υλικά. Από αυτά, ο σπαστήρας σε κενό είναι το πιο σημαντικό στοιχείο. Για τους εξωτερικούς σπαστήρες, ο σπαστήρας σε κενό είναι συνήθως εγκατεστημένος σε θάλαμο πορσελάνης.
Αυτοί οι σπαστήρες συνδέονται με το μηχανισμό λειτουργίας μέσω λειτουργικών ραβδίων που είναι κατασκευασμένα από φιβρογλάσα - ενισχυμένη νάρθηξη, οι οποίοι, στη σειρά τους, είναι συνδεδεμένοι με ένα κοινό λειτουργικό ράβδο από μέταλλο - χάλυβα. Ο μηχανισμός λειτουργίας των εξωτερικών σπαστήρων σε κενό γενικά ακολουθεί ένα σχεδιασμό τύπου ελατηρίου, τοποθετημένος μέσα σε κάλυμμα από σιδηροπλάκα. Λόγω της χρήσης πολλαπλών υλικών, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί η συμβατότητα αυτών των υλικών, καθώς και ο σχεδιασμός και η εκτέλεση, σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες όπου προορίζονται να λειτουργούν οι σπαστήρες. Αυτή η αξιολόγηση εξασφαλίζει άνεμποδο λειτουργία και, επομένως, τη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου στο οποίο είναι ενσωματωμένοι.
Οι περιβαλλοντικοί δοκιμασμοί για σπαστήρες, συγκεκριμένα οι δοκιμές χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών, καλύπτονται στην παράγραφο 6.101.3 του IEC 62271 - 100[1]. Για ψυχρές κλίματα, η προτιμώμενη θερμοκρασιακή γραμμή για ελάχιστες και μέγιστες τιμές είναι -50°C έως +40°C, ενώ για πολύ ζεστά κλίματα, είναι -5°C έως +50°C. Σε υψηλίες έως 1000 μέτρα, οι προτιμώμενες ελάχιστες περιβαλλοντικές θερμοκρασίες για τη δοκιμή χαμηλών θερμοκρασιών είναι -10°C, -25°C, -30°C και -40°C. Σε εξωτερικές εφαρμογές, ο σχεδιασμός των σπαστήρων σε κενό πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας. Στην Ινδία, πολλά σημεία σε περιοχές όπως η Κασμίρ, η Χιμάτσαλ Πραντές, η Ουτταράκχαντ και η Σίκκιμ αντιμετωπίζουν τέτοιες αλλαγές θερμοκρασίας.
Η θερμοκρασία μπορεί να πέφτει ως τα -25°C. Σε τέτοιες τοποθεσίες, τα προβλήματα που σχετίζονται με τις κρύες συνθήκες επιδεινώνονται από τη συχνή εμφάνιση φαινομένων όπως ο πνευματικός χιονισμός και οι χιονοπόντοι. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, σε πολλές περιοχές της Ινδίας, η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει ως τα 50°C. Οι κατασκευαστές που εξάγουν σπαστήρες σε χώρες που βιώνουν εξαιρετικά χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες πρέπει να καθορίσουν τη λειτουργία των προϊόντων τους σε αυτές τις ακραίες κλιματικές συνθήκες.
Αυτό το έγγραφο εξετάζει τη λειτουργία των εξωτερικών σπαστήρων σε κενό τάξης 36 kV υπό προσομοιωμένες περιβαλλοντικές συνθήκες σύμφωνα με το IEC 62271 - 100. Οι δοκιμές που συζητούνται εδώ περιλαμβάνουν (a) τη δοκιμή χαμηλών θερμοκρασιών και (b) τη δοκιμή υψηλών θερμοκρασιών. Επιπλέον, το έγγραφο εξετάζει τον χρόνο λειτουργίας, τη διαφορά χρόνου μεταξύ πόλων και τον χρόνο φόρτισης του μηχανισμού λειτουργίας για έναν εξωτερικό σπαστήρα σε κενό 36 kV.
Δοκιμή χαμηλών θερμοκρασιών
Για να αποκτήσουμε κατανόηση της λειτουργίας των εξωτερικών σπαστήρων σε κενό υπό χαμηλές θερμοκρασιακές συνθήκες, εντάσσεται ως αναφορά το προσωρινό πρωτόκολλο που καθορίζεται στο IEC - 62271 - 100. Αυτό το πρότυπο IEC προβλέπει ότι για σπαστήρες με μία κάλυψη και κοινό μηχανισμό λειτουργίας, πρέπει να εκτελεστούν τριφασικές δοκιμές. Για σπαστήρες με πολλαπλές κάλυψεις και ανεξάρτητους πόλους, επιτρέπεται η δοκιμή ενός ολοκληρωμένου πόλου. Σε περιπτώσεις που υπάρχουν περιορισμοί στις δοκιμαστικές εγκαταστάσεις, οι σπαστήρες με πολλαπλές κάλυψεις μπορούν να δοκιμαστούν χρησιμοποιώντας μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες εναλλακτικές, εφόσον οι μηχανικές συνθήκες λειτουργίας του σπαστήρα στη δοκιμαστική διάταξη δεν είναι πιο ευνοϊκές από τις φυσικές συνθήκες:
Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, είναι απαγορευμένη η διατήρηση, η αντικατάσταση μερών ή η επαναρύθμιση του σπαστήρα. Εκτός αν ο σχεδιασμός του σπαστήρα απαιτεί έναν πηγαίο θερμότητας, οι προμήθειες υγρών ή αερίων για τον σπαστήρα θα πρέπει να είναι στη θερμοκρασία του αέρα της δοκιμής.
Οι εξής λειτουργικές χαρακτηριστικές του σπαστήρα πρέπει να δοκιμαστούν:
Χρόνος κλεισίματος
Χρόνος ανοίγματος
Διαφορά χρόνου μεταξύ πόλων
Εκτάση χρόνου μεταξύ μονάδων ενός πόλου (αν δοκιμάζονται πολλοί πόλοι)
Χρόνος φόρτισης του μηχανισμού λειτουργίας
Κατανάλωση του κυκλώματος ελέγχου
Κατανάλωση των μηχανισμών ανοίγματος και καταγραφή των παράλληλων απολυτήρων
Διάρκεια των εντολών κλεισίματος και ανοίγματος
Δοκιμή διατήρησης εάν απαιτείται
Πίεση αερίου εάν απαιτείται
Αντίσταση του κύριου κυκλώματος
Διάγραμμα χρόνου-μετακίνησης
Αυτές οι χαρακτηριστικές πρέπει να καταγράφονται σε:
Οι παραμέτροι που αλλάζουν με την πίεση δεν είναι εφαρμόσιμες για σπαστήρες σε κενό, καθώς ο επαφοποιός είναι εγκατεστημένος σε φιάλες κενού και αυτή η συνδυασμένη συσκευή κενού είναι εγκατεστημένη σε πορσελανό κάλυμμα αεριοειδούς απομόνωσης για εξωτερική εφαρμογή.
Η ακολουθία δοκιμών για τη δοκιμή χαμηλών θερμοκρασιών καθορίζεται στην παράγραφο 6.101.3.3 του IEC 62271 - 100. Οι αρχικές λειτουργικές χαρακτηριστικές [1.4] χαρακτηρίζονται μετά την εκτέθειση του σπαστήρα σε 20 ± 5°C. Μετά την αρχική εξέταση με τον σπαστήρα σε κλειστή θέση, η θερμοκρασία θα μειωθεί στην ελάχιστη περιβαλλοντική θερμοκρασία αέρα σύμφωνα με την κατηγορία θερμοκρασίας. Ο σπαστήρας θα παραμείνει σε κλειστή θέση για 24 ώρες με τους θερμαντήρες αντικατακόρυφης προστασίας ενεργούς. Μετά 24 ώρες, ο σπαστήρας θα ανοίξει και θα κλείσει σε τιμές τάσης προμήθειας. Οι χρόνοι ανοίγματος και κλεισίματος καταγράφονται για να καθοριστούν οι λειτουργικές χαρακτηριστικές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια, η προμήθεια στους θερμαντήρες αντικατακόρυφης προστασίας αποσυνδέεται για ένα διάστημα (t₁) όπως καθορίζεται από τον κατασκευαστή, με ελάχιστη διάρκεια δύο ωρών. Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος, επιτρέπονται τα σήματα αλάρμ, αλλά δεν επιτρέπονται τα κλείδωμα. Μετά το διάστημα t₁, ο σπαστήρας ανοίγει και καταγράφεται ο χρόνος ανοίγματος. Εάν είναι δυνατό, μετρούνται επίσης οι μηχανικές χαρακτηριστικές μετακίνησης για να επιτραπεί η εκτίμηση της ικανότητας διακοπής.
Ο σπαστήρας θα παραμείνει σε ανοιχτή θέση για 24 ώρες, μετά τις οποίες θα κλείσει και θα ανοίξει. Στη συνέχεια, εκτελούνται 50 λειτουργίες CO, με τις πρώτες τρεις λειτουργίες CO να εκτελούνται χωρίς καθυστέρηση. Οι υπόλοιπες λειτουργίες CO εκτελούνται ως C - tₑ - O - tₑ. Το tₑ είναι το διάστημα μεταξύ λειτουργιών. Θα επιτρέπεται ένα διάστημα τριών λεπτών για κάθε κύκλο ή αλληλουχία. Μετά την ολοκλήρωση των 50 λειτουργιών CO, η θερμοκρασία του δοκιμαστικού κλιματικού κάμπινα αυξάνεται με ρυθμό 10 K/ώρα. Κατά τη διάρκεια της μεταβατικής περιόδου, εκτελούνται λειτουργίες C - tₑ - O - tₑ και O - tₑ - C - tₑ - O, ώστε ο σπαστήρας να παραμένει σε κλειστή και ανοιχτή θέση για 30 λεπτά μεταξύ των λειτουργικών αλληλουχιών. Μετά τη σταθεροποίηση του σπαστήρα στην περιβαλλοντική θερμοκρασία, γίνεται επαναμέτρηση των λειτουργικών χαρακτηριστικών σε 20 ± 5°C για σύγκριση με τα αρχικά χαρακτηριστικά σε 20 ± 5°C.
Το CPRI εκτελεί δοκιμές χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών σε στροφορές MHV μέχρι 36 kV για πάνω από δέκα χρόνια. Η Σχεδιαγράμματος 1 δείχνει μια τυπική δοκιμαστική διάταξη για έναν εξωτερικό σπαστήρα σε κενό 36 kV (VCB) εγκατεστημένο στη δοκιμαστική κάμπινα για δοκιμές υψηλών και χαμηλών θερμοκρασιών.
Παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα για έναν σπαστήρα σε κενό 36 kV κατά τη διάρκεια δοκιμών χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών. Οι δοκιμασμένοι σπαστήρες ήταν εξοπλισμένοι με μηχανισμούς λειτουργίας ελατηρίου.
Η δοκιμή υψηλών θερμοκρασιών εκτελέστηκε σε +55°C, ενώ οι δοκιμές χαμηλών θερμοκρασιών εκτελέστηκαν σε -10°C και -25°C. Οι εξής χαρακτηριστικές εξετάστηκαν για την ανάλυση της λειτουργίας του VCB:
Χ
