Beteende hos utomhus-vakuumbrytare under simulerade miljöer
Utomhusvacuumbrytare används främst inom medelhögspänningssegmentet (MHV). De utgör en viktig komponent i distributionssektorn, särskilt inom nät på 11 kV och 33 kV. En rad kompositmaterial används vid konstruktionen av dessa brytare. Bland dessa står vacuumavbrytaren ut som den mest viktiga komponenten. För utomhusbrytare är vanligtvis vacuumavbrytaren inhägnad i en porcelänshölje.
Dessa brytare är anslutna till driftmekanismen via fiberglasförstärkta hartsstiftade drivstång, vilka i sin tur är kopplade till en gemensam drivstång gjord av metall - stål. Driftmekanismen för utomhusvacuumbrytare antar generellt en fjäderdesign, som är inbäddad i ett plåtstängsel. Eftersom flera material används är det viktigt att utvärdera kompatibiliteten mellan dessa material, samt design och utförande, under olika miljöförhållanden där brytarna tänks fungera. Denna utvärdering säkerställer felfri prestanda och därmed stabilit性：请继续
抱歉，我将继续翻译剩余部分：
Denna utvärdering säkerställer felfri prestanda och därmed stabiliteten i det elektriska nät som de ingår i. Miljötester för brytare, specifikt låg- och högtemperaturtester, omfattas i punkt 6.101.3 av IEC 62271-100[1]. För kalla klimat är det föredragna temperaturintervallet för min- och maxvärden -50°C till +40°C, medan det för mycket varma klimat är -5°C till +50°C. Vid höjder upp till 1000 meter är de föredragna minsta ambientsvärden för lågtemperaturtesten -10°C, -25°C, -30°C och -40°C. I utomhusapplikationer måste designen av vacuumbrytare ta hänsyn till snabba temperaturförändringar. I Indien upplever många platser i regioner som Kashmir, Himachal Pradesh, Uttarakhand och Sikkim sådana temperaturvariationer. Temperaturerna kan sjunka så lågt som -25°C. På sådana platser ökas problem relaterade till kalla förhållanden genom frekventa förekomster av fenomen som vindkyla och snöstormar. Under sommaren kan temperaturen i många delar av Indien stiga upp till 50°C. Tillverkare som exporterar brytare till länder som upplever extremt låga eller höga temperaturer behöver bestämma sina produkters prestanda under dessa extrema klimatförhållanden. Denna artikel undersöker prestandan hos 36 kV-klass utomhusvacuumbrytare (VCBs) under simulerade miljöförhållanden i enlighet med IEC 62271-100. De diskuterade testerna inkluderar (a) lågtemperaturtesten och (b) högtemperaturtesten. Dessutom undersöker artikeln drifttid, tidsskillnad mellan poler och laddningstid för driftmekanismen för en 36 kV-klass utomhus VCB. För att få en förståelse av utomhus VCBs prestanda under lågtemperaturförhållanden, antogs proceduren specificerad i IEC-62271-100 som referens. Denna IEC-standard anger att för enstaka-hölje brytare med en gemensam driftmekanism skall trefasstester utföras. För flera-hölje brytare med oberoende poler är test av en fullständig pol tillåtet. I fall där testanläggningen begränsar, kan flera-hölje brytare testas med en eller flera av följande alternativ, förutsatt att brytarens mekaniska driftförhållanden i testuppsättningen inte är mer gynnsamma än normala förhållanden: Under testet är all underhåll, delbyte eller justering av brytaren förbjudet. Om inte brytarens design kräver en värmekälla, bör vätska eller gasleveranser för brytaren vara vid testlufttemperaturen. Följande driftkarakteristika för brytaren bör testas: Stängningstid Öppningstid Tidsskillnad mellan poler Tidsbredd mellan enheter av en pol (om flera poler testas) Återladdningstid för driftanordningen Förbrukning av styrcirkuit Förbrukning av utlösare och inspelning av shuntutlösare Varaktighet av stängnings- och öppningsimpulser Täthetstest om tillämpligt Gastryck om tillämpligt Motstånd i huvudcirkuit Tid-resesträckskurva Dessa karakteristika ska registreras vid: Tryckrelaterade parametrar är inte tillämpliga för VCB eftersom kontakten är inhägnad i vakuumflaskor och denna vakuumavbrytarmontering är inkapslad i luftisolering i porcelänshölje för utomhusanvändning. Testsekvensen för lågtemperaturtest definieras i punkt 6.101.3.3 av IEC 62271-100. Initiala driftkarakteristika [1.4] karaktäriseras efter exponering av brytaren vid 20 ± 5°C. Efter initial granskning med brytaren i stängd position kommer temperaturen att sänkas till det minsta ambientsvärdet enligt temperaturkategori. Brytaren hålls i stängd position i 24 timmar med anti-kondensationsvärmare på. Efter 24 timmar öppnas och stängs brytaren vid nominella spänningvärden. Öppnings- och stängningstiden registreras för att fastställa lågtemperaturdriftkarakteristika. Sedan kopplas ström till anti-kondensationsvärmare från i en period (t₁) som anges av tillverkaren, med en minimumperiod av två timmar. Under denna intervall är larm tillåtna men låsningar är inte tillåtna. Efter tiden t₁ öppnas brytaren och öppningstiden registreras. Om möjligt mäts också mekaniska reseskarakteristika för att tillåta bedömning av avbrytningskapaciteten. Brytaren kommer att vara i öppen position i 24 timmar, efter vilket brytaren stängs och öppnas. Sedan utförs 50 CO-operationer, med de första tre CO-operationerna utförda utan någon fördröjning. Resten av CO-operationerna utförs som C - tₑ - O - tₑ. Tiden tₑ är tidsperioden mellan operationer. En 3-minuters intervall tillåts för varje cykel eller sekvens. Efter slutförandet av 50 CO-operationer höjs temperaturen i klimatprovettkammaren med en hastighet av 10 K/timme. Under övergångsperioden utförs C - tₑ - O - tₑ och O - tₑ - C - tₑ - O-operationer så att brytaren hålls i stängd och öppen position i 30 minuter mellan driftsekvenserna. När brytaren stabiliserats till ambientsvärdet utförs en upprepande mätning av driftkarakteristikan vid 20 ± 5°C för jämförelse med de initiala karakteristikerna vid 20 ± 5°C. CPRI har utfört låg- och högtemperaturtester på MHV-brytare upp till 36 kV i över tio år. Figur 1 visar en typisk testuppställning för en utomhus 36 kV VCB installerad i testkammaren för hög- och lågtemperaturtester. Experimentella resultat för en 36 kV-klass utomhus VCB under låg- och högtemperaturtester presenteras. De testerade VCB:erna var utrustade med fjäderdriftmekanismer. Högtemperaturtesten utfördes vid +55°C, och lågtemperaturtesterna utfördes vid -10°C och -25°C. Följande egenskaper undersöktes för att analysera VCB:ns prestanda: För att erhålla volymdata betraktas medelvärdet av drifttider för alla tre poler för jämförelsesyfte. Eftersom tidsskillnaden mellan poler har jämförts representeras automatiskt den maximala ändringen mellan den maximala och minimala tiden för enskilda poler. a) Tidsskillnad mellan poler b) Karakteristika för återladdningsenheten, såsom återladdningstid och strömförbrukning. c) Förändring i driftkarakteristika i förhållande till de initiala driftkarakteristikerna. Prestandan för brytarna under hög- och lågtemperaturtester har jämförts med hänvisning till de nämnda egenskaperna, och resultaten diskuteras i följande avsnitt. Resultaten från högtemperaturtesten presenteras i tabell 1. Initiala egenskaper mättes vid 20°C. IEC 62271-100 specificerar inget värde för drifttid eller stängningstid. De mätta initiala öppningstiderna är cirka 36 ms, och stängningstiden är cirka 44 ms. På samma sätt ligger återladdningstiden för driftanordningen mellan 9,6 sekunder och 11,3 sekunder, och återladdningsströmmen ligger mellan 2,8 A och 3,1 A. Efter 24 timmars exponering vid 55°C med brytaren i stängd position ökade öppningstiden och stängningstiden jämnt med cirka 5%. Efter ytterligare 24 timmars exponering vid 55°C med brytaren i öppen position ökade stängningstiden med cirka 2,5%, och öppningstiden ökade med 4%. Det var ingen betydande förändring i tidsskillnaden mellan poler för alla tre provexemplar under hela testet. Det kan därför dras slutsatsen att beteendet är likartat i alla poler av VCB. Återladdningstiden minskade från 11,3 sekunder till 9,6 sekunder, men strömmen ändrades från 2,9 A till 3,4 A. När öppningstiden och stängningstiden jämförs mellan de initiala och slutliga värdena vid ambientsvärden observerades en förändring på mindre än 1% i drifttiden, vilket är försumbart. De initiala driftkarakteristika mättes vid 20°C. De mätta initiala värdena för öppningstiden var cirka 36 ms, och stängningstiden var 44 ms. På samma sätt var återladdningstiden för driftanordningen 10,6 sekunder, och återladdningsanordningens ström var 2,8 A. Efter 24 timmars exponering vid -10°C med brytaren i stängd position minskade öppningstiden med cirka 0,7%, och stängningstiden ökade med cirka 2%, utan någon betydande förändring. Under tvåtimmarsperioden utan anti-kondensationsvärmare minskade öppningstiden med 1,36%. Efter ytterligare 24 timmars exponering vid -10°C med brytaren i öppen position ökade stängningstiden med cirka 3%, och öppningstiden minskade med cirka 2%. Under den slutliga testen vid ambientsvärden var förändringen mindre än 1%. Under hela lågtemperaturtestperioden vid -10°C var det ingen betydande förändring i tidsskillnaden mellan poler. Prestandan för brytaren vid olika temperaturer, startande från +55°C, -10°C och -25°C, presenteras i tabell 1. Betydande förändringar i drifttid observerades när brytaren fungerade vid låg temperatur på -25°C. Resultaten i tabell 3 indikerar att brytaren visade tröghet vid öppning och stängning vid -25°C. Procentuella förändringar i drifttid vid -25°C var markant olika. Efter 24 timmars exponering ökade öppningstiden med 30%, och stängningstiden ökade med cirka 25%. På samma sätt, efter att anti-kondensationsvärmare var avstängda i två timmar, ökade öppningstiden med 46%. Ytterligare exponering i 24 timmar vid -25°C med brytaren i öppen position och anti-kondensationsvärmelementets ström återställd ledde till en 44% ökning i öppningstiden och en 21% ökning i stängningstiden. Tidskurvor för stängningstid och öppningstid inspelade under testet visar tydligt dessa förändringar. Testet vid ambientsvärden på 20°C visas i figur 2. Tidskurvor för stängningstid inspelade efter 50 timmars exponering vid -25°C ges i figur 3. När de jämförs är trögheten hos brytaren vid -25°C tydligt synlig. När jämförs med dess prestanda vid -10°C, där förändringen i drifttid var bara runt 0,5% till 3%, har brytarens egenskaper vid -25°C förvärrats betydligt. Vid -25°C uppnådde drifttidsförändringar under olika steg av testet cirka 45%. Denna artikel presenterar experimentella resultat av jämförelse av prestandan för 36 kV-klass utomhusvakuumbrytare (VCBs) under låg- och högtemperaturtester i enlighet med IEC 62271-100. De viktigaste slutsatserna i denna artikel är följande: Under högtemperaturtesten vid 55°C presterade utomhus VCB:erna tillfredsställande. De observerade förändringarna i drifttid och tidsskillnaden mellan poler var insignifikanta. Under lågtemperaturtesten vid -10°C var förändringarna i drifttid och tidsskillnaden mellan poler insignifikanta. Signifikanta förändringar i drifttid observerades när brytaren fungerade vid låg temperatur på -25°C. De observerade förändringarna i öppningstid varierade mellan 20% och 46%, och förändringarna i stängningstid var i intervallet 25% till 43%. Testerna visar att även om en utomhus VCB kan fungera normalt vid -10°C, finns det ingen garanti för att den kommer att presterar likadant i kyligare förhållanden som -25°C. Därför är det viktigt att verifiera dess prestanda vid den krävda låga temperaturen.Lågtemperaturtest
Stängning och öppningstid (drifttid): Stängningstid definieras som tidsintervall mellan energiförsörjning av stängningskretsen, med brytaren i öppen position, och ögonblicket när kontakterna berör varandra i alla poler. Öppningstid för en brytare definieras som tidsintervall mellan ögonblicket för energiförsörjning av öppningsutlösaren, med brytaren i stängd position, och ögonblicket då arcbrytningskontakter separeras i alla poler.
Prestandautvärdering vid hög temperatur
