Pamumugon ng mga Outdoor Vacuum Circuit Breakers sa mga Simuladong Kapaligiran
Ang mga outdoor vacuum circuit breakers ay pangunahing ginagamit sa segmento ng Medium High Voltage (MHV). Ito ay isang mahalagang komponente sa sektor ng distribusyon, lalo na sa mga grid na 11kV at 33kV. Maraming uri ng composite materials ang ginagamit sa paggawa ng mga breakers na ito. Sa kanilang lahat, ang vacuum interrupter ang pinakamahalagang komponente. Para sa mga outdoor circuit breakers, ang vacuum interrupter ay karaniwang nakapaligid sa isang porcelain housing.
Ang mga breakers na ito ay konektado sa operating mechanism sa pamamagitan ng fibreglass - reinforced resin - cast operating rods, na nagsisilbing link sa isang common gang operating rod na gawa ng metal - steel. Ang operating mechanism ng mga outdoor vacuum circuit breakers ay kadalasang gumagamit ng spring - type design, na nakapaloob sa isang sheet steel enclosure. Dahil sa paggamit ng maraming materyales, mahalaga na suriin ang compatibility ng mga materyales, pati na rin ang disenyo at workmanship, sa iba't ibang environmental conditions kung saan ipaglalagay ang mga breakers. Ang pagsusuri na ito ay nagbibigay-daan para sa trouble - free performance at, bilang resulta, ang estabilidad ng electrical network na bahagi nila.
Ang mga environmental tests para sa circuit breakers, partikular na ang low - temperature at high - temperature tests, ay kasama sa clause 6.101.3 ng IEC 62271 - 100[1]. Para sa mga malamig na lugar, ang pinakamainam na temperatura range para sa minimum at maximum values ay - 50°C hanggang + 40°C, habang para sa mga napakainit na lugar, ito ay - 5°C hanggang + 50°C. Sa mga altitude hanggang 1000 metros, ang pinakamainam na minimum ambient temperatures para sa low - temperature test ay - 10°C, - 25°C, - 30°C, at - 40°C. Sa mga outdoor applications, ang disenyo ng mga vacuum circuit breakers ay dapat magkaroon ng provision para sa mabilis na pagbabago ng temperatura. Sa India, maraming lugar sa mga rehiyon tulad ng Kashmir, Himachal Pradesh, Uttarakhand, at Sikkim ang nakakaranas ng ganitong pagbabago ng temperatura.
Ang temperatura ay maaaring bumaba hanggang -25°C. Sa mga lugar na ito, ang mga isyu na may kaugnayan sa malamig na kondisyon ay pinahihirapan pa lalo ng madalas na pag-occur ng mga phenomena tulad ng wind chill at snow blizzards. Sa tag-init, sa maraming bahagi ng India, ang temperatura ay maaaring tumaas hanggang 50°C. Ang mga manufacturer na nag-e-export ng mga circuit breakers sa mga bansa na nakakaranas ng napakalalamig o napakainit na temperatura ay kailangan na suriin ang performance ng kanilang produkto sa ilalim ng mga ekstremong climatic conditions na ito.
Ang papel na ito ay sumasalamin sa performance ng 36 kV - class outdoor vacuum circuit breakers (VCBs) sa ilalim ng simulated environmental conditions ayon sa IEC 62271 - 100. Ang mga test na itinatalakay dito ay kinabibilangan ng (a) ang low - temperature test at (b) ang high - temperature test. Bukod dito, ang papel ay nag-aaral din ng operating time, ang time difference between poles, at ang charging time ng operating mechanism para sa 36 kV - class outdoor VCB.
Low - Temperature Test
Upang makahanap ng pag-unawa tungkol sa performance ng mga outdoor VCBs sa ilalim ng low - temperature conditions, ang proseso na inilaan sa IEC - 62271 - 100 ay tinanggap bilang sanggunian. Ang IEC standard na ito ay nagtatakda na para sa single - enclosure circuit breakers na may common operating mechanism, ang three - phase tests ay dapat maisagawa. Para sa multi - enclosure circuit breakers na may independent poles, ang testing ng isang buong pole ay pinapayagan. Sa mga kaso kung saan may mga limitasyon sa test facility, ang mga multi - enclosure circuit breakers ay maaaring masubok gamit ang isa o higit pang mga sumusunod na alternatibo, basta't ang mechanical operating conditions ng circuit breaker sa test setup ay hindi mas paborable kaysa sa normal conditions:
Sa panahon ng test, ang anumang maintenance, part replacement, o readjustment ng circuit breaker ay ipinagbabawal. Maliban kung ang disenyo ng circuit breaker ay nangangailangan ng heat source, ang liquid o gas supplies para sa circuit breaker ay dapat nasa test air temperature.
Ang mga sumusunod na operating characteristics ng breaker ang dapat maisubok:
Closing time
Opening time
Time difference between poles
Time spread between units of one pole (if multi - pole tested)
Recharging time of the operating device
Consumption of the control circuit
Consumption of tripping devices and recording of shunt releases
Duration of closing and opening command impulses
Tightness test if applicable
Gas pressure if applicable
Resistance of the main circuit
Time - travel chart
Ang mga characteristics na ito ay dapat irecord sa:
Ang pressure - changed parameters ay hindi applicable para sa VCBs dahil ang contactor ay nakapaloob sa vacuum bottles at ang vacuum interrupter assembly ay encapsulated sa air - insulated porcelain housing para sa outdoor application.
Ang test sequence para sa low - temperature test ay inilalarawan sa cl. 6.101.3.3 ng IEC 62271 - 100. Ang initial operating characteristics [1.4] ay karakterisado pagkatapos mailantad ang breaker sa 20 ± 5°C. Pagkatapos ng initial examination na ang circuit breaker ay nasa closed position, ang temperatura ay bababa sa minimum ambient air temperature ayon sa temperature category. Ang breaker ay ikeep sa closed position nang 24 oras na may anti - condensation heaters on. Pagkatapos ng 24 oras, ang breaker ay binuksan at isinasara sa rated values ng supply voltage. Ang opening at closing time ay irecord upang matukoy ang low - temperature operating characteristics. Pagkatapos, ang supply sa anti - condensation heaters ay ididisconnect sa loob ng isang panahon (t₁) na inilaan ng manufacturer, subjetibo sa minimum na dalawang oras. Sa loob ng interval na ito, ang mga alarm ay pinapayagan ngunit ang mga lockouts ay hindi pinapayagan. Pagkatapos ng oras na t₁, ang breaker ay binuksan at ang opening time ay irecord. Kung posible, ang mechanical travel characteristics ay din imasure upang payagan ang assessment ng interrupting capacity.
Ang breaker ay magiging open position nang 24 oras pagkatapos nito, ang breaker ay isasara at bubuksan. Pagkatapos, 50 CO operations ay isasagawa, ang unang tatlong CO operations ay isasagawa nang walang anumang delay. Ang balanse ng CO operations ay isasagawa bilang C - tₑ - O - tₑ. Ang oras na tₑ ay ang oras na pagitan ng operations. Isang 3 - minute interval ay papayagan para sa bawat cycle o sequence. Pagkatapos ng pagkumpleto ng 50 CO operations, ang temperatura ng climatic test chamber ay itataas nang rate ng 10 K/hour. Sa panahon ng transition period, ang C - tₑ - O - tₑ at O - tₑ - C - tₑ - O operations ay isasagawa upang ang breaker ay mananatiling nasa closed at open position nang 30 minutes period sa pagitan ng operating sequences. Pagkatapos ng circuit breaker ay istabilize sa ambient temperature, ang repeat measurement ng operating characteristics ay isasagawa sa 20 ± 5°C para sa comparison sa initial characteristics sa 20 ± 5°C.
Ang CPRI ay nagko-conduct ng low - at high - temperature tests sa Medium High Voltage (MHV) switchgear hanggang 36 kV nang higit sa sampung taon. Ang Figure 1 ay nagpapakita ng isang typical test arrangement para sa outdoor 36 kV vacuum circuit breaker (VCB) na naka-install sa test chamber para sa high - at low - temperature testing.
Ang experimental results para sa 36 kV - class outdoor VCB sa panahon ng low - at high - temperature tests ay inilalahad. Ang mga VCBs na nasubok ay equipped ng spring operating mechanisms.
Ang high - temperature test ay isinasagawa sa +55°C, at ang low - temperature tests ay isinasagawa sa -10°C at -25°C. Ang mga sumusunod na characteristics ay sinuri upang analisin ang performance ng VCB:
Closing at Opening time (Operating Time)：Ang closing time ay inilalarawan bilang ang interval ng oras sa pagitan ng energizing ng closing circuit, na ang circuit breaker ay nasa open position, at ang instant kung saan ang contacts ay tumutok sa lahat ng poles.Ang opening time ng circuit breaker ay inilalarawan bilang ang interval ng oras sa pagitan ng instant ng energizing ng opening release, na ang circuit breaker ay nasa closed position, at ang instant kung saan ang arcing contacts ay hiwalay sa lahat ng poles.
Upang makakuha ng volumetric data, ang average value ng operating times ng lahat ng tatlong poles ay inilalagay para sa comparison purposes. Dahil ang time spread between poles ay sinuri, ang maximum change sa pagitan ng maximum at minimum time ng individual poles ay awtomatikong kinakatawan.
a) Time Spread between poles
b) Characteristic of the recharging device, such as recharging time and current consumption.
c) Change in operating characteristics in reference to the initial operating characteristics.
Ang performance ng mga breakers sa panahon ng high - at low - temperature tests ay sinuri sa sangguni ng nabanggit na characteristics, at ang mga resulta ay itinalakay sa mga susunod na seksyon.
Performance evaluation at high temperature
Ang mga resulta ng high - temperature test ay inilalahad sa Table 1. Ang initial characteristics ay inimeasure sa 20°C. Ang IEC 62271 - 100 ay hindi nagtatakda ng anumang value para sa operating time o closing time. Ang inimeasure na initial opening times ay halos 36 ms, at ang closing time ay halos 44 ms. Parehong, ang recharging time ng operating device ay nasa range ng 9.6 sec hanggang 11.3 sec, at ang recharging current ay nasa range ng 2.8 A hanggang 3.1 A.
Pagkatapos ng 24 oras ng exposure sa 55°C na ang breaker ay nasa closed position, ang opening time at closing time ay uniform na tumaas nang halos 5%. Pagkatapos ng karagdagang 24 - oras ng exposure sa 55°C na ang breaker ay nasa open position, ang closing time ay tumaas nang halos 2.5%, at ang opening time ay tumaas nang 4%.
Walang significant change sa time spread between poles para sa lahat ng tatlong test samples sa buong test. Kaya, maaari itong ikumpirma na ang behavior ay kapareho sa lahat ng poles ng VCB.Ang recharging time ay bumaba mula 11.3 sec hanggang 9.6 sec, ngunit ang current ay nagbago mula 2.9 A hanggang 3.4 A.
Kapag sinuri ang opening at closing times sa pagitan ng initial at final values sa ambient temperatures, ang change na less than 1% sa operating time ay naitala, na ito ay negligible.
Ang initial operating characteristics ay inimeasure sa 20°C. Ang inimeasure na initial values ng opening time ay halos 36 ms, at ang closing time ay 44 ms. Parehong, ang recharging time ng operating device ay 10.6 sec, at ang recharging device current ay 2.8 A.
Pagkatapos ng 24 oras ng exposure sa -10°C na ang breaker ay nasa closed position, ang opening time ay bumaba nang halos 0.7%, at ang closing time ay tumaas nang halos 2%, na walang significant change.
Sa dalawang oras na walang anti - condensation heaters, ang opening time ay bumaba nang 1.36%.Pagkatapos ng karagdagang 24 oras ng exposure sa -10°C na ang breaker ay nasa open position, ang closing time ay tumaas nang halos 3%, at ang opening time ay bumaba nang halos 2%.
Sa final test sa ambient temperature, ang change ay less than 1%. Sa buong low - temperature test period sa -10°C, walang significant change sa time spread between poles.
Ang performance ng breaker sa iba't ibang temperatura, simula sa +55°C, -10°C, at -25°C, ay inilalahad sa Table 1.
Nabanggit ang significant changes sa operating time kung ang breaker ay nag-operate sa low temperature ng -25°C. Ang mga resulta sa Table 3 ay nagpapakita na ang breaker ay nagpakita ng sluggishness sa panahon ng opening at closing sa -25°C. Ang percentage change sa operating time sa -25°C ay notable. Pagkatapos ng 24 oras ng exposure, ang opening time ay tumaas nang 30%, at ang closing time ay tumaas nang halos 25%. Parehong, pagkatapos ng anti - condensation heating elements ay itinurn off nang dalawang oras, ang opening time ay tumaas nang 46%. Karagdagang exposure nang 24 oras sa -25°C na ang breaker ay nasa open position at ang anti - condensation heating element supply ay naibalik, ang opening time ay tumaas nang 44% at ang closing time ay tumaas nang 21%. Ang timing graphs para sa closing time at opening time na nirecord sa panahon ng test ay malinaw na nagpapakita ng mga pagbabago na ito.
Ang test sa ambient temperature ng 20°C ay ipinapakita sa Figure 2. Ang timing graphs ng closing time na nirecord pagkatapos ng 50 oras ng exposure sa -25°C ay ibinibigay sa Figure 3. Kapag sinuri, ang sluggishness ng breaker sa -25°C ay malinaw na naitala.
Kapag sinuri sa kanyang performance sa -10°C, kung saan ang change sa operating time ay halos 0.5% hanggang 3%, ang mga characteristics ng breaker sa -25°C ay malinaw na lumobo. Sa -25°C, ang operating - time changes sa iba't ibang yugto ng test ay umabot sa halos 45%.
Ang papel na ito ay nagpapakita ng mga experimental results ng paghahambing ng performance ng 36 kV - class outdoor vacuum circuit breakers (VCBs) sa panahon ng low - at high - temperature tests ayon sa IEC 62271 - 100.
Ang mga pangunahing natuklasan ng papel na ito ay kasunod:
Sa panahon ng high - temperature test sa 55°C, ang mga outdoor VCBs ay nagperform nang sapat. Ang mga observed changes sa operating time at time spreads between poles ay hindi significant.
Sa panahon ng low - temperature test sa -10°C, ang mga changes sa operating time at time spread between poles ay hindi significant.
Significant changes sa operating time ay naitala kung ang breaker ay nag-operate sa low temperature ng -25°C. Ang observed changes sa opening time ay nasa range ng 20% hanggang 46%, at ang changes sa closing time ay nasa range ng 25% hanggang 43%.
Ang mga tests na isinasagawa ay nagpapakita na kahit na ang isang outdoor VCB ay maaaring mag-operate nang normal sa -10°C, wala ring tiyak na assurance na ito ay magperform ng parehas sa mas malamig na kondisyon tulad ng -25°C. Kaya, mahalaga na suriin ang kanyang performance sa required low temperature.
