Поведение на отворите вакуумски прекинувачи во симулирани услови
Наредните вакумски прекинувачи се претставуваат како доминантни во сегментот на средно-висок напон (MHV). Тие играат важна улога во секторот за дистрибуција, особено во мрежи од 11кВ и 33кВ. Во изградбата на овие прекинувачи се користат различни композитни материјали. Од нив, вакумски прекинувач е најважен компонент. За надворешните прекинувачи, вакумскиот прекинувач обично е обвикнат во порцеланска опколка.
Овие прекинувачи се поврзуваат со оперативниот механизам преку стапови за управување кои се отливани од стакловлакна - подобрен резин, кои на свој ред се поврзуваат со заеднички групен стап за управување направен од метал - челик. Оперативниот механизам на надворешните вакумски прекинувачи обично прифатува дизајн на пружина, кој е сместен во кутија од листов челик. Затоа што се користат многу материјали, е суштинско да се процени совместимоста на овие материјали, како и дизајнот и работата, под различни околински услови каде што прекинувачите треба да функционираат. Оваа евалуација осигурува безпроблемна работа и, како последица, стабилноста на електричната мрежа во која се наоѓаат.
Еколошки тестови за прекинувачи, специфично тестови на ниски и високи температури, се обухватаат во член 6.101.3 на IEC 62271 - 100[1]. За хладни климати, препорачаниот температурен опсег за минимални и максимални вредности е од -50°C до +40°C, додека за многу топли климати е од -5°C до +50°C. До височини од 1000 метри, препорачаните минимални околински температури за тестот на ниска температура се -10°C, -25°C, -30°C и -40°C. Во надворешни применби, дизајнот на вакумските прекинувачи мора да има предвид брзите промени на температурата. Во Индија, многу локации во региони како Кашмир, Химачал Прадеш, Уттаракханд и Сикким се соочуваат со такви варијации на температурата.
Температурите можат да паднат до -25°C. Во такви локации, проблемите поврзани со хладните услови се зголемуваат поради често појавување на феномени како хладни ветрови и снегувачки бурни. Лето, во многу делови од Индија, температурите можат да се задигнат до 50°C. Производителите кои извозат прекинувачи во земји со екстремно ниски или високи температури мора да определат перформансата на нивните производи под овие екстремни климатски услови.
Овој труд се занимава со перформансата на 36 кВ класа надворешни вакумски прекинувачи (VCBs) под симулирани околински услови според IEC 62271 - 100. Тестовите кои се обработуваат тука вклучуваат (а) тестот на ниска температура и (б) тестот на висока температура. Додатно, трудот истражува времето на работа, временската разлика помеѓу полова и времето на пополнување на оперативниот механизам за 36 кВ класа надворешен VCB.
Тест на ниска температура
За да се добие разбирање за перформансата на надворешните VCBs под услови на ниска температура, беше прифатена процедура дефинирана во IEC - 62271 - 100 како референца. Овој IEC стандард предвижува дека за прекинувачи со една опколка со заеднички оперативен механизам, трето-фазни тестови треба да се извршат. За прекинувачи со повеќе опколки со независни поли, испитување на целосен пол е дозволено. Во случаи кога постојат ограничувања на тестната инфраструктура, прекинувачите со повеќе опколки можат да се испитаат користејќи една или повеќе од следните алтернативи, при услов дека механичките оперативни услови на прекинувачите во тестната поставка не се повеќе благоприятни од нормалните услови:
Покрај тоа, под време на тестот, ниедна одржба, замена на делови или пресетирање на прекинувачот не е дозволена. Освен ако дизајнот на прекинувачот не бара извор на топлина, текот или гасот за прекинувачот треба да се наоѓа на температурата на воздухот за тест.
Следните карактеристики на работа на прекинувачот треба да се испитаат:
Време на затварање
Време на отварање
Разлика во време помеѓу поли
Разлика во време помеѓу единици на еден пол (ако се испитуваат повеќеполни)
Време на поновно пополнување на оперативното устройство
Консумација на контролната колона
Консумација на уредите за исключување и запис на паралелни релеа
Продолжителност на импулси за команди за затварање и отварање
Тест на герметичност, доколку е применив
Притисок на гасот, доколку е применив
Отпор на главната колона
Дијаграм на време-патување
Овие карактеристики треба да се запишат на:
Параметрите променети од притискот не се примениви за VCBs затоа што контактот е сместен во вакумски буркови, а овој асембли на вакумски прекинувач е заклучен во опколка од порцелан за надворешна применба.
Секвенцата на тест за ниска температура е дефинирана во член 6.101.3.3 на IEC 62271 - 100. Почетните карактеристики на работа [1.4] се карактеризираат после изложување на прекинувачот на 20 ± 5°C. После почетното испитување со прекинувачот во затворена позиција, температурата ќе се намали до минималната околинска температура на воздухот според категоријата на температурата. Прекинувачот ќе остане во затворена позиција за 24 часа со нагревачи против кондензација вклучени. По 24 часа, прекинувачот ќе се отвори и затвори на номинални вредности на напонот. Времето на отварање и затварање се запишува за да се установат карактеристиките на работа при ниска температура. Потоа, напојувањето на нагревачите против кондензација ќе се прекине за период од време (t₁) како што е одредено од производителот, под услов да е минимум две часа. Во овој интервал, аларми се допуштени, но блокирањето не е допуштено. По времето t₁, прекинувачот ќе се отвори и временото на отварање ќе се запише. Ако е можно, се мери и механичкото путување за да се дозволи оценка на капацитетот за прекинување.
Прекинувачот ќе биде во отворена позиција за 24 часа, по која прекинувачот ќе се затвори и отвори. Потоа, се извршуваат 50 CO операции, со првите три CO операции извршени без забава. Остатокот на CO операциите се извршуваат како C - tₑ - O - tₑ. Времето tₑ е временскиот период помеѓу операциите. Интервал од 3 минути ќе биде дозволен за секој циклус или секвенца. По завршување на 50 CO операции, температурата на камерата за климатски тестови се зголемува со брзина од 10 K/час. Во преминувањето, се извршуваат операции C - tₑ - O - tₑ и O - tₑ - C - tₑ - O така што прекинувачот останува во затворена и отворена позиција за период од 30 минути помеѓу оперативните секвенци. По стабилизација на прекинувачот до околинска температура, повторно се прави меренje на карактеристиките на работа на 20 ± 5°C за споредба со почетните карактеристики на 20 ± 5°C.
CPRI повеќе од десет години извршува тестови на ниска и висока температура на средно-висок напон (MHV) прекинувачи до 36 кВ. Фигура 1 покажува типична поставка за тест на надворешен 36 кВ вакумски прекинувач (VCB) инсталиран во камерата за тестови на висока и ниска температура.
Експериментални резултати за 36 кВ класа надворешен VCB токму под време на тестови на ниска и висока температура се прикажани. Прекинувачите што беа испитани беа опремени со механизми за работа на пружина.
Тестот на висока температура беше извршен на +55°C, а тестовите на ниска температура беа извршени на -10°C и -25°C. Следните карактеристики беа испитани за да се анализира перформансата на VCB:
Време на затварање и отварање (оперативно време): Времето на затварање е дефинирано како интервалот на време помеѓу напојувањето на колоната за затварање, со прекинувачот во отворена позиција, и моментот кога контактите се додируваат во сите поли. Времето на отварање на прекинувачот е дефинирано како интервалот на време помеѓу моментот на напојување на релето за отварање, со прекинувачот во затворена позиција, и моментот кога контактите за арка се одделуваат во сите поли.
За да се добијат волуметрички податоци, се зема просечната вредност на времената на работа на сите три поли за цели на споредба. Бидејќи временската разлика помеѓу поли беше споредена, автоматски се претставува максималната промена помеѓу максималното и минималното време на индивидуалните поли.
а) Разлика во време помеѓу поли
б) Карактеристика на уредот за пополнување, како што се време на пополнување и консумација на стрuja.
в) Промена во карактеристиките на работа во однос на почетните карактеристики на работа.
Перформансата на прекинувачите под време на тестови на висока и ниска температура беше споредена со референција на поменатите карактеристики, а резултатите се расправаат во следните дела.
Евалуација на перформансата при висока температура
Резултатите од тестот на висока температура се прикажани во Табела 1. Почетните карактеристики беа измерени на 20°C. IEC 62271 - 100 не определува ниту една вредност за време на работа или време на затварање. Измерените почетни временски периоди за отварање се околу 36 ms, а времето на затварање е околу 44 ms. Слично, времето на пополнување на оперативниот механизам се движи од 9.6 сек до 11.3 сек, а токот на пополнување е во опсег од 2.8 A до 3.1 A.
После 24 часа на изложување на 55°C со прекинувачот во затворена позиција, времената на отварање и затварање униформно се зголемија за околу 5%. Последователно, после дополнителни 24 часа на изложување на 55°C со прекинувачот во отворена позиција, временото на затварање се зголеми за околу 2.5%, а временото на отварање се зголеми за 4%.
Не се забележал значајна промена во временската разлика помеѓу поли за сите три пробни примероци токму под време на целокупниот тест. Затоа, може да се изведе дека однесувањето е слично во сите поли на VCB. Времето на пополнување се намали од 11.3 сек до 9.6 сек, но токот се промени од 2.9 A до 3.4 A.
Кога се споредуваат времената на отварање и затварање помеѓу почетните и крајните вредности при околинска температура, се забележа промена помала од 1% во времето на работа, што е занемарливо.
Почетните карактеристики на работа беа измерени на 20°C. Измерените почетни временски периоди за отварање беа околу 36 ms, а времето на затварање беше 44 ms. Слично, времето на пополнување на оперативниот механизам беше 10.6 сек, а токот на уредот за пополнување беше 2.8 A.
После 24 часа на изложување на -10°C со прекинувачот во затворена позиција, временото на отварање се намали за околу 0.7%, а временото на затварање се зголеми за околу 2%, без значајна промена.
Под време на два часови период без нагревачи против кондензација, временото на отварање се намали за 1.36%. Последователно, после дополнителни 24 часа на изложување на -10°C со прекинувачот во отворена позиција, временото на затварање се зголеми за околу 3%, а временото на отварање се намали за околу 2%.
Под време на крајниот тест при околинска температура, промената беше помала од 1%. Под време на целокупниот тест на ниска температура при -10°C, не се забележал значајна промена во временската разлика помеѓу поли.
Перформансата на прекинувачот при различни температури, почнувајќи од +55°C, -10°C и -25°C, е прикажана во Табела 1.
Значајни промени во времето на работа се забележани кога прекинувачот работеше при ниска температура од -25°C. Резултатите во Табела 3 покажуваат дека прекинувачот покажа забавување при отварање и затварање на -25°C. Процентуалната промена во времето на работа на -25°C беше значајно различна. Последователно, после 24 часа на изложување, временото на отварање се зголеми за 30%, а временото на затварање се зголеми за околу 25%. Слично, после исключување на нагревачите против кондензација за два часа, временото на отварање се зголеми за 46%. Дополнително изложување за 24 часа при -25°C со прекинувачот во отворена позиција и враќање на напојувањето на нагревачите против кондензација доведе до зголемување на временото на отварање за 44% и временото на затварање за 21%. Дијаграмите на времената на затварање и отварање записани под време на тестот јасно покажуваат овие промени.
Тестот при околинска температура од 20°C е прикажан во Фигура 2. Дијаграмите на времената на затварање записани после 50 часа на изложување при -25°C се прикажани во Фигура 3. Кога се споредуваат, забавувањето на прекинувачот при -25°C е јасно видливо.
Кога се споредува со неговата перформанса при -10°C, каде што промената во времето на работа беше само околу 0.5% до 3%, карактеристиките на прекинувачот при -25°C значајно се влошија. При -25°C, промените во времето на работа под време на различни фази на тестот достигнаа околу 45%.
Овој труд прикажува експериментални резултати од споредба на перформансата на 36 кВ класа надворешни вакумски прекинувачи (VCBs) под време на тестови на ниска и висока температура според IEC 62271 - 100.
Клучните откритија на овој труд се следниве:
Под време на тестот на висока температура при 55°C, надворешните VCBs се показаа задоволително. Набљудуваните промени во времето на работа и временската разлика помеѓу поли беа занемарли
