اختبار التحمل الميكانيكي للمفاتيح الكهربائية: المعايير والتحديات وأفضل الممارسات

اختبارات المتانة الميكانيكية

تتم اختبارات المتانة الميكانيكية للفاصل الكهربائي وفقًا للمعايير IEC 62271-100، وتتطلب 10,000 عملية (فئة M2). خلال الاختبار في مختبر خارجي، فشل النموذج الأول بعد 6,527 عملية بسبب انفصال ربيع القفل. قبل المختبر هذا الفشل المعزول، ونسبه إلى مشاكل في تركيب الربيع. تم اختبار نموذج ثانٍ ولكنه فشل أيضًا بعد أكثر من 6,000 عملية بسبب انفصال آخر للربيع. نتيجة لذلك، أصدر المختبر تقرير متانة ميكانيكية لـ 2,000 عملية فقط (فئة M1).

تحليل السبب الجذري: بدأ الانفصال من علامات التثقيب الآلي عند نقطة الانحناء للربيع أثناء التصنيع، مما أدى إلى إنشاء نقطة ضعف فاشلة بعد آلاف العمليات. على الرغم من أن الفاصل الكهربائي بجهد 36 كيلو فولت حقق تصنيف متانة ميكانيكية من فئة M1 (2,000 عملية) فقط، إلا أن سلطة وموثوقية تقرير اختبار KEMA - صالح لكل من الأنظمة ذات التردد 50/60 هرتز والأنظمة الأرضية وغير الأرضية - مكنت من تحقيق مبيعات ناجحة في أمريكا اللاتينية وأوروبا وجنوب شرق آسيا وغيرها من الأسواق العالمية.

بالنسبة للمفاتيح الأرضية والفواصل القابلة للسحب، تظهر الاختلافات في اختبارات المتانة الميكانيكية في الجدول 1. بشكل عام، يقبل العملاء الذين يستخدمون المعايير IEC أن يتم استخدام عربات الفواصل القابلة للسحب فقط لأغراض الصيانة. وبالتالي، يمكن استيفاء متطلبات العملاء الدوليين من خلال تنفيذ 25 دورة فقط من الإدخال والسحب كما هو محدد في IEC 62271-200، البند 6.102.1.

تحقق من قدرة الفتح والإغلاق

تُجرى اختبارات الفتح والإغلاق للفواصل الكهربائية في عدة تكوينات اعتمادًا على التطبيق: الفواصل الكهربائية المستقلة (غير المحمية)، والفواصل القابلة للسحب المثبتة في معدات الاختبار، أو الفواصل القابلة للسحب المثبتة في معدات التوزيع. عندما يتم اختبار معدات التوزيع والفواصل الكهربائية معًا، يتم تنفيذ اختبارات الفتح والإغلاق داخل معدات التوزيع المجمعة. بالنسبة للاختبارات المستقلة، يُوصى بتوفير حجرة سحب خاصة للاختبار.

تعرّف اختبارات IEC للفواصل الكهربائية العديد من تسلسلات الاختبار. يمكن للعملاء اختيار تسلسلات مختلفة. على سبيل المثال، يتكون التسلسل 1 من 274 عملية فصل (130 T10، 130 T30، 8 T60، و6 T100s). لتحسين الكفاءة التكلفة والزمنية - حيث تقوم مختبرات الاختبار بحساب الرسوم بناءً على مدة الاختبار - غالبًا ما يختار العملاء التسلسل 3، الذي يبلغ مجموعه 72 عملية (3 T10/T30، 60 T60، و6 T100s). على الرغم من تقليل عدد العمليات، فإن الطاقة الكلية تزداد. ومع ذلك، مقارنة بالمعيار المحلي الشائع لاختبار القدرة الكاملة بمقدار 50 عملية فصل، فإن اختبار IEC لا يزال أقل صرامة بشكل كبير. يوضح الجدول 2 عدد عمليات الفصل المحددة في IEC 62271-100 لاختبارات المتانة.

بالنسبة للفواصل الكهربائية المخصصة للاستخدام في كل من تردد 50 هرتز و60 هرتز، يحدد دليل STL الترددات المطلوبة للاختبار كما هو موضح في الجدول 3 لتأكيد مدى ملاءمتها وإصدار تقرير اختبار النوع. لتحقيق متطلبات التردد المزدوج، تكون الاختبارات الأساسية للفصل (فئة E1) عند كل من 50 هرتز و60 هرتز كافية. يمكن تنفيذ اختبار المتانة عند أي من الترددات 50 هرتز أو 60 هرتز. وبالمثل، يتطلب اختبار تسلسل O–0.3 s–CO–15 s–CO فقط الاختبارات الأساسية. بينما تختلف متطلبات الاختبار لمختلف أنظمة التأريض المحايدة، فإن هذا لا يؤثر على اختبار المتانة.

اختبار القوس الداخلي

جهد الاختبار: وفقًا لـ IEC 62271-200، الملحق AA.4.2، يجب إجراء الاختبار عند أي جهد مناسب لا يتجاوز الجهد المقنن. إذا تم اختيار جهد أقل من الجهد المقنن، فيجب تلبية الشروط التالية:
أ) يجب أن يفي المتوسط الحسابي للتيار الجذر التربيعي للاختبار بمتطلبات التيار في AA.4.3.1؛
ب) يجب ألا يطفئ القوس مبكرًا في أي مرحلة.
يسمح بإطفاء المرحلة الواحدة مؤقتًا إذا لم تتجاوز مدة التوقف التراكمية للتيار 2% من مدة الاختبار الإجمالية، ولم تتجاوز أي فترة توقف واحدة المدة المتوقعة للصفر التالي للتيار. يجب أن يكون متكامل المكون التيار المتردد على الأقل مساويًا للقيمة المحددة في AA.4.3.1.
وفقًا لدليل STL، خلال اختبارات القوس الثلاثي والأحادي، يمكن تغذية المرحلتين بواسطة مصدر تيار بجهد أقل من الجهد المقنن، بينما يتم تغذية المرحلة الثالثة بواسطة مصدر جهد منفصل بقيمة Ur/√3. في الاختبارات الأحادية، يجب أن يتم توليد القوس بين المرحلة الوسطى والأرض. يمكن تغذية الدائرة بواسطة مصدر تيار بجهد أقل من الجهد المقنن، شريطة أن يكون للمصدر الجهد قوة قصر كافية للكشف بوضوح عن انهيار الجهد والتفرقة بينه وبين التداخل.

للمعدات الكهربائية بجهد 17.5 كيلو فولت، يتم إجراء اختبار العطل الداخلي بقوس كهربائي عند 7.1 كيلو فولت، وهو ما يوثق في تقرير الاختبار.

شروط الاختبار وتخطيط المعدات:

يجوز إجراء اختبارات متتابعة على أقسام غير مختبرة من الوحدة الواحدة. لا يتحمل المختبر توفير أو ترتيب أنابيب الكابلات. يجب تفصيل ترتيب الاختبار في تقرير الاختبار. إذا لم يكن نوع الوحدة الوظيفية مصممًا ليستخدم كوحدة نهاية تحت ظروف الخدمة، فيجب خلال الاختبار وضع وحدتين أو أكثر في التجميع، بحيث يتم وضع الوحدة المختبرة بأقرب ما يمكن إلى الجانب بعيدًا عن جدار الغرفة المحاكاة.

يجب أن يكون السقف على الأقل 200 مم ± 50 مم فوق الجسم المختبر. يجب ألا يصطدم مسار فتح لوحة تسرب الضغط بالسقف. تكون نتائج الاختبار صالحة لجميع المسافات بين الجسم المختبر والسقف أكبر من مسافة ترتيب الاختبار. يجب اختبار العينة في تكوين التشغيل الفعلي لها. بالنسبة لمعدات التوزيع ذات الشرائح الهوائية المتحركة، لا يتعين تثبيت مقابض التشغيل القابلة للإزالة، ولكن يجب أن تكون الشريحة في وضعية مفتوحة خلال اختبار القوس الداخلي. كما هو موضح في الشكل 4، يتضمن ترتيب اختبار القوس الداخلي لمعدات التوزيع بجهد 17.5 كيلو فولت أربع وحدات معدات توزيع في صف واحد. يتم إجراء الاختبار على ثلاثة أقسام جهد عالي من الوحدة الطرفية اليسرى. يبلغ ارتفاع الجزء العلوي من الخزان 600 مم تحت السقف، مع تثبيت لوح عاكس لمنع انعكاس القوس من السقف واحتراق المؤشرات الأفقية. يتم استبدال الفاصل الكهربائي بعربة اختبار فاصلة، ويكون اللوح الواقي الداخلي عند الباب السفلي للتهوية في وضعية مفتوحة.

ملاحظات إضافية حول اختبارات IEC

تؤدي اختبارات IEC إلى شهادات اختبار النوع المنفصلة لمختلف البنود الاختبارية، بما في ذلك:

• شهادة اختبار النوع لأداء العزل

• شهادة اختبار النوع لأداء صنع وفصل القصر

• شهادة اختبار النوع لأداء القوس الداخلي

يجب تقديم الرسومات والوثائق الخاصة بالشركة المصنعة لإظهار التوافق بين المعدات المختبرة والرسومات التصميمية الداعمة. سيقوم مختبر الاختبار بالتحقق من العينة من خلال قياس الرسومات وفحص مواصفات القضبان الرئيسية والمسافات بين الدعامات وما إلى ذلك مقارنة بالوثائق المقدمة. يتم تسجيل أي انحرافات.

أ) مخطط خط واحد للمعدات الكهربائية والمعدات التحكمية، بما في ذلك أسماء أنواع المكونات.
ب) الرسم العام للتجميع (رسم التجميع)، بما في ذلك:

• الأبعاد الكلية

• أبعاد نظام القضبان الرئيسية

• هيكل الدعم

• التباعدات الكهربائية

• مواد المكونات الرئيسية
  ج) رسومات تحديد المعدات الكهربائية كما هو مفصل في دليل STL المتعلق.