Proves de resistència mecànica per a interruptors: Estàndards desafiaments i bones pràctiques

Prova de resistència mecànica

La resistència mecànica dels interruptors es prova segons l'IEC 62271-100, que requereix 10.000 operacions (classe M2). Durant la prova en un laboratori estranger, el primer prototip va fallar a les 6.527 operacions a causa d'una fractura de la molla de desconnexió. El laboratori va acceptar aquesta fallada aïllada, atribuint-la a problemes d'instal·lació de la molla. Un segon prototip va ser provat, però també va fallar després de més de 6.000 operacions a causa d'una altra fractura de la molla de desconnexió. Com a conseqüència, el laboratori només va emitir un informe de resistència mecànica per a 2.000 operacions (classe M1).

Anàlisi de la causa arrel: La fractura va originar-se a partir de marques de martellatge mecànic al punt de corbatura de la molla durant la fabricació, creant un punt feble que va fallar després de milers d'operacions. Tot i que l'interruptor de 36 kV només va assolir una classificació de resistència mecànica M1 (2.000 operacions), l'alta autoritat i credibilitat del informe de prova KEMA—vàlid tant per a sistemes de 50/60 Hz com per a sistemes terraçats/no terraçats—va permetre vendes exitoses a Amèrica Llatina, Europa, Sudest Asiàtic i altres mercats globals.

Per als commutadors de terra i els interruptors extraibles, les diferències en la prova de durabilitat mecànica es mostren a la Taula 1. Generalment, els clients de l'IEC accepten que els carros d'interruptors extraibles s'utilitzen només per a manteniment. Així, es pot complir amb els requisits dels clients internacionals realitzant només 25 cicles d'inserció i extracció, tal com es especifica a l'IEC 62271-200, apartat 6.102.1.

Verificació de la capacitat de commutació i tancament

Les proves de commutació i tancament dels interruptors es duen a terme en diverses configuracions depenent de l'aplicació: interruptors individuals (sense capsa), interruptors extraibles muntats en maquinari de prova o interruptors extraibles instal·lats en quadres electrics. Quan el quadre elèctric i l'interruptor es proven conjuntament, les proves de commutació i tancament es realitzen dins del quadre elèctric assemblat. Per a proves de tipus independents, es recomana proporcionar un compartiment extraible dedicat per a la prova.

Les proves de commutació de l'IEC per a interruptors defineixen diverses seqüències de prova. Els clients poden seleccionar diferents seqüències. Per exemple, la Seqüència 1 consta de 274 operacions de tall (130 T10, 130 T30, 8 T60 i 6 T100s). Per millorar l'eficiència en costos i temps—ja que els laboratoris cobren en funció de la durada de la prova—els clients sovint trien la Seqüència 3, que totalitza 72 operacions (3 T10/T30, 60 T60 i 6 T100s). Tot i que el nombre d'operacions es redueix, l'energia total augmenta. No obstant això, comparat amb l'estàndard de prova de 50 talls a ple càrrega comunament utilitzat a nivell domèstic, la prova de l'IEC és significativament menys severa. La Taula 2 detalla els comptatges d'operacions de commutació definits a l'IEC 62271-100 per a les proves de resistència.

Per a interruptors destinats a aplicacions de 50 Hz i 60 Hz, la guia STL especifica les freqüències de prova com es mostra a la Taula 3 per validar la idoneïtat i emetre un informe de prova de tipus. Per complir amb els requisits de doble freqüència, només són necessàries proves bàsiques de commutació (classe E1) a 50 Hz i 60 Hz. La prova de resistència es pot realitzar a 50 Hz o 60 Hz. De manera similar, la seqüència de prova O–0,3 s–CO–15 s–CO només requereix proves bàsiques. Encara que els requisits de prova varien per a diferents sistemes de terra neutra, això no afecta la prova de resistència.

Proves d'arc intern

Tensió de prova: Segons l'IEC 62271-200, Annex AA.4.2, la prova s'ha de realitzar a qualsevol tensió adequada que no superi la tensió nominal. Si s'escull una tensió inferior a la tensió nominal, calen les següents condicions:
a) La corrent mitjana quadràtica calculada ha de satisfacer els requisits de corrent a l'AA.4.3.1;
b) L'arc no ha de extinguir-se prematurament en cap etapa.
Es permet l'extinció temporal d'un sol fase si la durada acumulativa de les interrupcions de corrent no supera el 2% de la durada total de la prova, i cap interrupció individual dura més que el següent zero de corrent previst. La integral del component de corrent alternada ha de ser almenys igual al valor especificat a l'AA.4.3.1.
Segons la guia STL, durant les proves d'arc trifàsic i bifàsic, les dues fases es poden alimentar amb una font de corrent a una tensió inferior al valor nominal, mentre que la tercera fase es alimenta amb una font de tensió separada a Ur/√3. En les proves monofàsiques, l'arc s'ha d'iniciar entre la fase central i la terra. El circuit es pot alimentar amb una font de corrent a una tensió inferior al valor nominal, sempre que la font de tensió tingui suficient potència de curtcircuït per detectar clarament la ruptura de tensió i distingir-la de les interferències.

Per a un quadre elèctric de 17,5 kV, la prova de fallada d'arc intern s'ha realitzat a 7,1 kV, tal com es documenta en l'informe de prova.

Condicions de prova i disposició de l'equipament:

És permès realitzar proves seqüencials en diferents seccions no provades d'una unitat única. El laboratori no és responsable de proporcionar o organitzar conductes de cablització. La disposició de la prova s'ha de detallar en l'informe de prova. Si un tipus d'unitat funcional no està destinat a ser utilitzat com a unitat final en condicions de servei, durant la prova, haurien de disposar-se dos o més unitats funcionals en l'assembleig, col·locant l'unitat provada tan a prop com sigui possible del costat i allunyada de la paret simulada de la sala.

El sostre ha de estar com a mínim a 200 mm ± 50 mm sobre l'objecte de prova. La trajectòria d'obertura del panell de descàrrega de pressió no ha de col·lisionar amb el sostre. Els resultats de la prova són vàlids per a totes les distàncies entre l'objecte de prova i el sostre majors que la distància de la configuració de prova. L'especimen de prova s'ha de provar en la seva configuració operativa real. Per a quadres elèctrics amb aletxes de ventilació articulades, no cal instal·lar manetes d'operació extraïbles, però l'aletxa ha d'estar en posició oberta durant la prova d'arc intern. Com es mostra a la Figura 4, la disposició de la prova d'arc intern per a un quadre elèctric de 17,5 kV implica quatre unitats de quadre elèctric en fila. La prova es duu a terme en els tres compartiments de alta tensió de l'unitat final més a l'esquerra. La part superior de l'armari està a 600 mm sota el sostre, amb una placa reflectora instal·lada per evitar la reflexió de l'arc del sostre i la cremació d'indicadors horitzontals. Un carro isolador de prova reemplaça l'interruptor per a la prova, i la placa protectora interna a la porta inferior de ventilació està en posició oberta.

Notes addicionals sobre les proves IEC

Les proves IEC resulten en certificats de prova de tipus separats per a diferents elements de prova, incloent-hi:

• Certificat de prova de tipus per a rendiment aïllant

• Certificat de prova de tipus per a rendiment de tall i tancament de curtcircuït

• Certificat de prova de tipus per a rendiment d'arc intern

S'han de proporcionar els següents dibuixos i documentació del fabricant per demostrar la coherència entre el quadre elèctric provat i els dibuixos de disseny de suport. El laboratori de prova verificarà l'especimen mesurant i comprovant els dibuixos, les especificacions de les barres de distribució, l'espaiat dels suports, etc., en relació amb la documentació proporcionada. Qualsevol desviació es registra.

a) Diagrama de línia simple del quadre elèctric i el control, incloent noms de tipus de components.
b) Dibuix general d'agrupació (dibuix d'assembleig), incloent-hi:

• Dimensions generals

• Dimensions del sistema de barres de distribució

• Estructura de suport

• Aclarances elèctriques

• Materials dels components principals
  c) Dibuixs d'identificació del quadre elèctric tal com es detalla en les guies relevantes de l'STL.