Pamamagitan 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). Sila ay isang mahalagang komponente sa sektor ng distribution, lalo na sa grid ng 11kV at 33kV. Maraming uri ng composite materials ang ginagamit sa paggawa ng mga breakers na ito. Sa kanila, ang vacuum interrupter ang pinakamahalagang komponente. Para sa mga outdoor circuit breakers, ang vacuum interrupter ay karaniwang nakapalibot sa porcelain housing.
Ang mga breakers na ito ay konektado sa operating mechanism sa pamamagitan ng fibreglass - reinforced resin - cast operating rods, na naka-link naman sa common gang operating rod na gawa sa metal - steel. Ang operating mechanism ng mga outdoor vacuum circuit breakers ay pangkalahatan ay may disenyo ng spring - type, na nakakubli sa sheet steel enclosure. Dahil sa paggamit ng maraming materyales, mahalaga ang pagsusuri ng compatibility ng mga materyales, pati na rin ang disenyo at workmanship, sa iba't ibang environmental conditions kung saan inilaan ang mga breakers na ito upang mag-operate. Ang pagsusuring ito ay nagpapatiyak ng trouble - free performance at, bilang resulta, ang stability ng electrical network na bahagi nila.
Ang mga environmental tests para sa circuit breakers, lalo na ang low - temperature at high - temperature tests, ay saklaw sa clause 6.101.3 ng IEC 62271 - 100[1]. Para sa mga malamig na lugar, ang pinakamababang at pinakamataas na temperatura range 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 pinakamababang ambient temperatures para sa low - temperature test ay -10°C, -25°C, -30°C, at -40°C. Sa mga outdoor applications, ang disenyo ng vacuum circuit breakers ay kailangan na i-consider ang 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 pinanghuhusayan ng madalas na pag-occur ng mga phenomena tulad ng wind chill at snow blizzards. Sa panahon ng 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 may napakalamig o mainit na temperatura ay kailangan na tuklasin ang performance ng kanilang mga produkto sa ilalim ng mga ekstremong climatic conditions na ito.
Ang paper na ito ay nagpapaliwanag ng 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 itinalakay dito ay kinabibilangan ng (a) ang low - temperature test at (b) ang high - temperature test. Bukod dito, ang paper 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 maintindihan ang performance ng mga outdoor VCBs sa ilalim ng low - temperature conditions, ang proseso na inilapat sa IEC - 62271 - 100 ay ginamit bilang reference. Ang IEC standard na ito ay nagtatakda na para sa mga single - enclosure circuit breakers na may common operating mechanism, ang three - phase tests ay dapat maisagawa. Para sa mga 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 ma-test gamit ang isa o higit pa sa mga sumusunod na alternatibo, basta't ang mechanical operating conditions ng circuit breaker sa test setup ay hindi mas favorable kaysa 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 ay dapat ma-test:
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 ma-record sa:
Ang mga pressure - changed parameters ay hindi applicable para sa VCBs dahil ang contactor ay nakakubli 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 characterized pagkatapos ng exposure ng breaker sa 20 ± 5°C. Pagkatapos ng initial examination na ang circuit breaker ay nasa closed position, ang temperatura ay bibaba sa minimum ambient air temperature ayon sa temperature category. Ang breaker ay mananatili sa closed position para sa 24 oras na may anti - condensation heaters on. Pagkatapos ng 24 oras, ang breaker ay bubuksan at isasara sa rated values of supply voltage. Ang opening at closing time ay ire-record upang matukoy ang low - temperature operating characteristics. Pagkatapos, ang supply sa anti - condensation heaters ay ididisconnect para sa isang period of time (t₁) na inilalarawan ng manufacturer, subject to a minimum of two hours. Sa loob ng interval na ito, ang mga alarm ay pinapayagan pero ang lockouts ay hindi pinapayagan. Pagkatapos ng oras na t₁, ang breaker ay bubuksan at ang opening time ay ire-record. Kung posible, ang mechanical travel characteristics ay susukatin din upang payagan ang assessment ng interrupting capacity.
Ang breaker ay mananatili sa open position para sa 24 oras pagkatapos ay isasara at bubuksan. Pagkatapos, 50 CO operations ay isasagawa, ang unang tatlong CO operations ay isasagawa nang walang delay. Ang natitirang 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 ibibigay sa bawat cycle o sequence. Pagkatapos ng pagkumpleto ng 50 CO operations, ang temperatura ng climatic test chamber ay itataas sa 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 mananatili sa closed at open position para sa 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 nag-conduct ng low - at high - temperature tests sa Medium High Voltage (MHV) switchgear hanggang 36 kV para sa mahigit sa sampung taon. Ang Figure 1 ay nagpapakita ng typical test arrangement para sa outdoor 36 kV vacuum circuit breaker (VCB) na nakainstall 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 ipinapakita. Ang mga VCBs na itest ay equipped ng spring operating mechanisms.
Ang high - temperature test ay isinagawa sa +55°C, at ang low - temperature tests ay isinagawa sa -10°C at -25°C. Ang mga sumusunod na characteristics ay in-examine upang analisin ang performance ng VCB:
Closing at Opening time (Operating Time)：Ang closing time ay inilalarawan bilang ang interval ng oras mula sa energizing ng closing circuit, na ang circuit breaker ay nasa open position, hanggang sa instant na ang mga contacts ay tumutok sa lahat ng poles.Ang opening time ng circuit breaker ay inilalarawan bilang ang interval ng oras mula sa instant ng energizing ng opening release, na ang circuit breaker ay nasa closed position, hanggang sa instant na 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 in-consider para sa comparison purposes. Dahil ang time spread between poles ay in-compare, ang maximum change between the maximum at minimum time ng individual poles ay automatically represented.
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 in-compare sa reference sa nabanggit na characteristics, at ang mga resulta ay itinalakay sa mga sumusunod na seksyon.
Performance evaluation at high temperature
Ang mga resulta ng high - temperature test ay ipinapakita sa Table 1. Ang initial characteristics ay in-measure sa 20°C. Ang IEC 62271 - 100 ay hindi nagtatakda ng anumang value para sa operating time o closing time. Ang measured initial opening times ay humigit-kumulang 36 ms, at ang closing time ay humigit-kumulang 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 ng humigit-kumulang 5%. Pagkatapos ng karagdagang 24 - hour exposure sa 55°C na ang breaker ay nasa open position, ang closing time ay tumaas ng humigit-kumulang 2.5%, at ang opening time ay tumaas ng 4%.
Walang significant change sa time spread between poles para sa lahat ng tatlong test samples sa buong test. Kaya, maaari itong infer 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 in-compare ang opening at closing times sa pagitan ng initial at final values sa ambient temperatures, ang change ng less than 1% sa operating time ay naitala, na ito ay negligible.
Ang initial operating characteristics ay in-measure sa 20°C. Ang measured initial values ng opening time ay humigit-kumulang 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 ng humigit-kumulang 0.7%, at ang closing time ay tumaas ng humigit-kumulang 2%, na walang significant change.
Sa dalawang oras na walang anti - condensation heaters, ang opening time ay bumaba ng 1.36%.Pagkatapos ng karagdagang 24 oras ng exposure sa -10°C na ang breaker ay nasa open position, ang closing time ay tumaas ng humigit-kumulang 3%, at ang opening time ay bumaba ng humigit-kumulang 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, mula +55°C, -10°C, at -25°C, ay ipinapakita sa Table 1.
Significant changes sa operating time ay naitala kapag 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 naiiba. Pagkatapos ng 24 oras ng exposure, ang opening time ay tumaas ng 30%, at ang closing time ay tumaas ng humigit-kumulang 25%. Parehong, pagkatapos ng anti - condensation heating elements ay in-off para sa dalawang oras, ang opening time ay tumaas ng 46%. Karagdagang exposure para sa 24 oras sa -25°C na ang breaker ay nasa open position at ang anti - condensation heating element supply ay restored, ang opening time ay tumaas ng 44% at ang closing time ay tumaas ng 21%. Ang timing graphs para sa closing time at opening time na in-record sa panahon ng test ay 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 in-record pagkatapos ng 50 oras ng exposure sa -25°C ay ipinapakita sa Figure 3. Kapag in-compare, ang sluggishness ng breaker sa -25°C ay malinaw.
Kapag in-compare sa kanyang performance sa -10°C, kung saan ang change sa operating time ay humigit-kumulang 0.5% hanggang 3%, ang mga characteristics ng breaker sa -25°C ay lubhang nagdeteriorate. Sa -25°C, ang operating - time changes sa iba't ibang stages ng test ay umabot sa humigit-kumulang 45%.
Ang paper na ito ay nagpapakita ng mga experimental results ng pag-compare 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 key findings ng paper na ito ay kasunod:
Sa panahon ng high - temperature test sa 55°C, ang mga outdoor VCBs ay nag-perform nang satisaktoryo. Ang observed changes sa operating time at time spreads between poles ay hindi significant.
Sa panahon ng low - temperature test sa -10°C, ang changes sa operating time at time spread between poles ay hindi significant.
Significant changes sa operating time ay naitala kapag 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 isinagawa ay nagpapakita na kahit ang outdoor VCB ay maaaring mag-operate nang normal sa -10°C, wala ring guarantee na ito ay magpe-perform ng parehas sa mas malamig na kondisyon tulad ng -25°C. Kaya, mahalaga ang pagsusuri ng kanyang performance sa required low temperature.
