Väliskonna Vakuumpõhiste Lülitetelukide Käitumine Simuleeritud Keskkondades
Väljaspoolseid vakuumlõhkitulest kasutatakse peamiselt keskmise kõrge pingena (MHV) segmentis. Need on oluline osa jaotussüsteemides, eriti 11kV ja 33kV võrkudes. Nende lõhkituleste ehitamisel kasutatakse mitmeid komposiitmaterjale. Neist väljendub vakuumkatsekitsendaja kui kõige olulisem komponent. Väljaspoolsete lõhkituleste puhul on vakuumkatsekitsendaja tavaliselt kaetud porseleinikatusega.
Need lõhkituled on ühendatud tööriistaga fiberglaasi - armatuuri - reisinade kaudu, mis on omakorda ühendatud metall - terasega valmistatud ühisele tööriista. Väljaspoolsete vakuumlõhkituleste tööriista kasutab tavaliselt keeratise tüüpi disaini, mida hooldatakse teraseplaadiga katuses. Arvestades mitmete materjalide kasutamist, on oluline hinnata nende materjalide, disaini ja töövalmistuse vastastikkust kooskõlastatust mitmesugustes keskkondlikes tingimustes, kus lõhkituled peaksid toimima. See hindamine tagab probleemide vähendamise ja seeläbi elektrivõrgu stabiilsuse, mille osa need lõhkituled moodustavad.
Lõhkitulede keskkonnateadused, eriti madal- ja kõrge-temperatuuritestid, on hõivatud IEC 62271 - 100[1] lõigus 6.101.3. Soojamate kliimatsoonide jaoks, soovitud temperatuurivalik vähim ja maksimaalne väärtus on -50°C kuni +40°C, samas kui väga soojade kliimatsoonide jaoks on see -5°C kuni +50°C. Kuni 1000 meetri kõrguseni, soovitud ümberkõrvilise temperatuur madal-temperatuuri testi jaoks on -10°C, -25°C, -30°C ja -40°C. Väljaspoolsete rakenduste puhul tuleb vakuumlõhkituleste disain arvestada kiirete temperatuurimuutustega. India mitmes asukohas, näiteks Kašmiiris, Himachalis, Uttarakhandis ja Sikkimes, esinevad sellised temperatuurimuutused.
Temperatuurid võivad langeda kuni -25°C-ni. Sellistes asukohtades tõmbavad külmaks tingitud probleemid sagedaste ilmingute, nagu tuulpinge ja lumitoroo, tekitatud raskeolukordade tõttu. Suvel, India paljudes osades, võivad temperatuurid tõusta kuni 50°C-ni. Tootjad, kes eksportivad lõhkituleid riikidesse, kus on äärmiselt madalad või kõrgead temperatuurid, peavad määrama oma toodete jõudlust nende äärmuslike kliimatundlikkustest tingitud tingimustes.
See artikkel uurib 36 kV - klassi väljaspoolsete vakuumlõhkituleste (VCB) jõudlust simulatsioonikeskkonna tingimustes vastavalt IEC 62271 - 100. Siin arutletakse (a) madal-temperatuuri testi ja (b) kõrge-temperatuuri testi üle. Lisaks uurib artikkel 36 kV - klassi väljaspoolse VCB tööriista tööaega, vahepeal poleide vahel, ning tööriista laadimisaega.
Madal-temperatuuri test
Väljaspoolsete VCB-de jõudluse mõistmiseks madal-temperatuurilisi tingimusi, viidati IEC - 62271 - 100 ette nähtud protsessile. See IEC standard näeb ette, et ühe katusega lõhkitulede korral, kus on ühine tööriist, tuleb läbi viia kolme-faasi test. Mitme katusega lõhkitulede korral, kus on sõltumatud poleed, lubatakse ühe täieliku poole testimist. Testimisvõimaluste piirangute korral võivad mitme katusega lõhkituled testida järgmiste alternatiivide abil, kui lõhkitulede mehaanilised töötingimused testijärjekorras ei ole normaalsetest tingimustest soodsamad:
Testi käigus on keelatud lõhkitulede hooldus, osade vahetamine või uuesti seadmine. Kui lõhkitulede disain nõuab soojendit, siis lõhkitulede vedelike või gaaside tarned peaksid olema testi õhusooste temperatuuril.
Järgmised lõhkitulede töötingimused tuleb testida:
Suletusaeg
Avamisaeg
Vahepeal poleide vahel
Ühe poole üksuste vahel (kui mitme-poole test)
Tööriista laadimisaeg
Juhtimiskiiruse tarbimine
Lülitumise seadmete tarbimine ja paralleelsete vabastajate registreerimine
Suletuse ja avamise käskude impulside kestus
Tiheduse test, kui see on sobilik
Gaasi rõhk, kui see on sobilik
Peamise tsirguti vastand
Aja-reisikaart
Need omadused tuleb salvestada:
Rõhku muutuvad parameetrid ei ole VCB-de puhul sobilikud, kuna kontaktor on paigutatud vakuumflaskides ja see vakuumkatsekitsendaja komplekt on kapseldatud õhuisolaatoril porseleinikatuses väljaspoolsete rakenduste jaoks.
Madal-temperatuuri testi järjestus on defineeritud IEC 62271 - 100 lõigus 6.101.3.3. Algsed töötingimused [1.4] on määratletud pärast lõhkitulede panustamist 20 ± 5°C. Algsel kontrollil, kus lõhkitule on suletud asendis, lükatakse temperatuur alla kuni temperatuurikategooria minimaalsele ümberkõrvilisele õhutemperatuurile. Lõhkitule jääb suletud asendisse 24 tundi, kus anti-kondenseerumise soojenditel on võrk. Pärast 24 tundi avatakse ja sulgeb lõhkitule tarnivoolu niminaalväärtusega. Avamise ja suletuse aeg salvestatakse, et määrata madal-temperatuuri töötingimused. Seejärel lõpetatakse anti-kondenseerumise soojendite tarnitus perioodile (t₁), mida tootja on määratanud, vähemalt kaks tundi. Selle perioodi jooksul on lubatud häireteated, kuid lukustamise teated ei ole lubatud. Pärast aega t₁ avatakse lõhkitule ja avamisaeg salvestatakse. Kui võimalik, mõõdetakse ka mehaanilisi reisiparameetreid, et analüüsida lõpetamise võimet.
Lõhkitule jääb avatud asendisse 24 tundi, millele järgnevad lõhkitule suletakse ja avatakse. Seejärel tehakse 50 CO operatsiooni, kus esimesed kolm CO operatsiooni tehakse viivitamatult. Ülejäänud CO operatsioonid tehakse C - tₑ - O - tₑ. Aeg tₑ on operatsioonide vaheline aeg. Igale tsüklile või järjestusele lubatakse kolm minutit. Pärast 50 CO operatsiooni lõpetamist tõstetakse kliimatunde kabinetti temperatuur 10 K / tundi. Üleminekuperioodil tehakse C - tₑ - O - tₑ ja O - tₑ - C - tₑ - O operatsioonid, nii et lõhkitule jääb suletud ja avatud asendisse 30 minutit operatsioonide vahel. Pärast seda, kui lõhkitule stabiliseerub ümberkõrvilisele temperatuurile, tehakse uus mõõt algsed töötingimused 20 ± 5°C, et võrrelda algseid töötingimusi 20 ± 5°C.
CPRI on juba üle kümme aastat teinud madal- ja kõrge-temperatuuri teste keskmise kõrge pingena (MHV) lülitiüksustele kuni 36 kV-ni. Joonis 1 näitab tipilist testiarvestust väljaspoolsele 36 kV vakuumlõhkitulele (VCB), mis on installitud testkabinetis kõrge- ja madal-temperatuuritestide jaoks.
Esitatakse 36 kV - klassi väljaspoolse VCB eksperimentaalsed tulemused madal- ja kõrge-temperatuuri testide käigus. Testitud VCB-d olid varustatud veeretise tööriistaga.
Kõrge-temperatuuri test tehti +55°C-l, madal-temperatuuri testid tehti -10°C ja -25°C. Analüüsiks VCB jõudlust uuriti järgmisi omadusi:
Suletuse ja avamise aeg (tööaeg): Suletusaeg määratakse aja intervallina, mil energiast saadud suletuse ringlus, kus lõhkitule on avatud asendis, ja hetkel, mil kontaktid puutuvad kokku kõigis poleedes. Avamisaeg määratakse aja intervallina, mil energiast saadud avamise vabastaja, kus lõhkitule on suletud asendis, ja hetkel, mil arkide kontaktid lahkuvad kõigis poleedes.
Volumetrilise andme saamiseks võetakse kõigi kolme poole tööaegade keskmine väärtus võrdluseks. Kuna poleede vahel on võrreldud aja erinevust, on automaatselt esitatud maksimaalne muutus individuaalsete poleede maksimaalne ja minimaalne aeg.
a) Poleede vaheline aja erinevus
b) Laadimise seadme omadused, näiteks laadimisaeg ja kulutus.
c) Töötingimuste muutus algsed töötingimused võrreldes.
Lõhkitulede jõudlust kõrge- ja madal-temperatuuri testide käigus on võrreldud eelnimetatud omadustega, ja tulemusi arutatakse järgmistes lõigutes.
Jõudluse hindamine kõrge temperatuuril
Kõrge-temperatuuri testi tulemused on esitatud tabelis 1. Algsete omaduste mõõtmine toimus 20°C. IEC 62271 - 100 ei näita mingit väärtust tööajale või suletusaeg. Mõõdetud algne avamisaeg oli umbes 36 ms, ja suletusaeg oli umbes 44 ms. Samuti veeretise tööriista laadimisaeg oli vahemikus 9,6 sekundit kuni 11,3 sekundit, ja laadimise kulutus oli vahemikus 2,8 A kuni 3,1 A.
Pärast 24 tunni eksponeerimist 55°C-l, kus lõhkitule oli suletud asendis, avamisaeg ja suletusaeg ühtlaselt tõusis umbes 5%. Pärast edasiset 24 tunni eksponeerimist 55°C-l, kus lõhkitule oli avatud asendis, suletusaeg tõusis umbes 2,5%, ja avamisaeg tõusis 4%.
Kõigis kolmes testnäidetes ei olnud poleede vahelises aja erinevuses mingit olulist muutust. Seega võib järeldada, et käitumine on sarnane kõigis VCB poleedes.Laadimise aeg vähenes 11,3 sekundilt 9,6 sekundini, kuid kulutus muutus 2,9 A-st 3,4 A-le.
Kui võrrelda avamise ja suletuse aega algse ja lõpliku väärtusega ümberkõrvilise temperatuuriga, oli tööaja muutus vähem kui 1%, mis on ebatõenäoline.
Algsete töötingimuste mõõtmine toimus 20°C. Mõõdetud algne avamisaeg oli umbes 36 ms, ja suletusaeg oli 44 ms. Samuti veeretise tööriista laadimisaeg oli 10,6 sekundit, ja laadimise seadme kulutus oli 2,8 A.
Pärast 24 tunni eksponeerimist -10°C, kus lõhkitule oli suletud asendis, avamisaeg vähenes umbes 0,7%, ja suletusaeg tõusis umbes 2%, ilma mingeid olulisi muutusi.
Kahe tunni perioodil, kus anti-kondenseerumise soojendid polnud töös, avamisaeg vähenes 1,36%.Pärast edasiset 24 tunni eksponeerimist -10°C, kus lõhkitule oli avatud asendis, suletusaeg tõusis umbes 3%, ja avamisaeg vähenes umbes 2%.
Lõplikus testis ümberkõrvilise temperatuuriga, muutus oli vähem kui 1%. Kogu madal-temperatuuri testi perioodil -10°C polnud poleede vahelises aja erinevuses mingeid olulisi muutusi.
Lõhkitulede jõudlus erinevatel temperatuuridel, alates +55°C, -10°C ja -25°C, on esitatud tabelis 1.
Olulisi muutusi tööajal märgiti, kui lõhkitule toimis madal-temperatuuril -25°C. Tabelis 3 olevad tulemused näitavad, et lõhkitule näitas ebavõrdset käitumist avamisel ja suletisel -25°C. Tööaja muutusprotsent -25°C oli märgatav. Pärast 24 tunni eksponeerimist, avamisaeg tõusis 30%, ja suletusaeg tõusis umbes 25%. Samuti, pärast anti-kondenseerumise soojendite väljalülitamist kaks tundi, avamisaeg tõusis 46%. Edasisel 24 tunnil -25°C, kus lõhkitule oli avatud asendis ja anti-kondenseerumise soojendite tarnitus taastati, avamisaeg tõusis 44% ja suletusaeg tõusis 21%. Suletuse ja avamise aja graafikud, mida testi käigus salvestati, selgelt näitavad neid muutusi.
Test ümberkõrvilisel temperatuuril 20°C on näidatud joonis 2. Suletuse aja graafikud, mida salvestati pärast 50 tunni eksponeerimist -25°C, on esitatud joonis 3. Võrreldes, on lõhkitulede ebavõrdne käitumine -25°C selgelt näha.
Võrreldes selle jõudlusega -10°C, kus tööaja muutus oli ainult umbes 0,5% kuni 3%, on lõhkitulede omadused -25°C oluliselt halvenenud. -25°C, tööaja muutus erinevatel testi faaside lõikus jõudsid umbes 45%.
See artikkel esitab 36 kV - klassi väljaspoolsete vakuumlõhkituleste (VCB) jõudluse võrdluse madal- ja kõrge-temperatuuri testide käigus vastavalt IEC 62271 - 100.
Artikli põhiline leid on järgmine:
Kõrge-temperatuuri testi käigus 55°C, väljaspoolsed VCB-d toimusid rahuldavalt. Märgitavaid muutusi tööajal ja poleede vahelises aja erinevuses ei olnud.
Madal-temperatuuri testi käigus -10°C, tööaja ja poleede vaheline aja erinevus ei olnud märgatav.
Olulisi muutusi tööajal märgiti, kui lõhkitule toimis madal-temperatuuril -25°C. Märgitavaid muutusi avamise ajal oli vahemikus 20% kuni 46%, ja suletuse aja muutus oli vahemikus 25% kuni 43%.
Teostatud testid näitavad, et isegi kui väljaspoolne VCB võib toimida normaalselt -10°C, pole garanteeritud, et see toimiks sama -25°C. Seega on oluline kontrollida selle jõudlust vajalikul madal-temperatuuril.
