Mekanisk udmattelsestest for brydere: Standarder udfordringer og bedste praksis

Mekanisk udmattelsestest

Kompaktbryderes mekaniske udmattelse testes ifølge IEC 62271-100, der kræver 10.000 operationer (klasse M2). Under test på et udlandslaboratorium mislykkedes den første prototyp ved 6.527 operationer pga. en fraktring af tripfjederen. Laboratoriet accepterede denne isolerede fejl og tilskrev det installationsspørgsmål med fjederen. En anden prototyp blev testet, men mislykkedes ligeledes efter over 6.000 operationer pga. en ny fraktring af tripfjederen. Derfor udstedte testlaboratoriet kun en mekanisk udmattelsesrapport for 2.000 operationer (klasse M1).

Rodårsagsanalyse: Fraktringen opstod fra maskinehamringsmærker i fjederens bøjningspunkt under produktion, hvilket skabte et svagt punkt, der mislykkedes efter tusinder af operationer. Selvom 36 kV-kompaktbryderen kun opnåede en M1-klasse (2.000 operationer) mekanisk udmattelsesrating, gjorde den høje autoritet og troværdighed af KEMA-testrapporten – gyldig for både 50/60 Hz og jordede/ujordede systemer – det muligt at sælge vellykket i Latinamerika, Europa, Sydøstasien og andre globale markeder.

For jordningskontakter og trækbar kompaktbrydere vises forskelle i mekanisk holdbarhedstest i Tabel 1. Generelt accepterer IEC-kunder, at trækbar kompaktbryderes vognbræt kun bruges til vedligeholdelse. Således kan international kundekrav opfyldes ved at udføre kun 25 ind- og udtagningscykler, som specificeret i IEC 62271-200, klause 6.102.1.

Bekræftelse af tænd- og slukkekapaciteten

Tænd- og slukketest for kompaktbrydere udføres i flere konfigurationer afhængigt af anvendelsen: selvstændige (ubeboede) kompaktbrydere, trækbar kompaktbryder monteret i testudstyr, eller trækbar kompaktbryder installeret i spændingsudstyret. Når spændingsudstyr og kompaktbryder testes sammen, udføres tænd- og slukketestene i det samlede spændingsudstyr. For selvstændige typeprøver anbefales det at give et dedikeret trækbar kompartment til prøver.

IEC-tændtest for kompaktbrydere definerer forskellige testsekvenser. Kunder kan vælge forskellige sekvenser. For eksempel består Sekvens 1 af 274 afbrydelser (130 T10, 130 T30, 8 T60, og 6 T100s). For at forbedre kost- og tidseffektivitet – da testlaboratorier beregner gebyrer baseret på testvarigheden – vælger kunder ofte Sekvens 3, der totaliserer 72 operationer (3 T10/T30, 60 T60, og 6 T100s). Selvom antallet af operationer er reduceret, øges den totale energi. Imidlertid er IEC-testen betydeligt mindre streng sammenlignet med den almindelige fuldkapacitets 50-afbrydelse standard, der anvendes nationalt. Tabel 2 angiver tændoperationstællinger defineret i IEC 62271-100 for udmattelsestest.

For kompaktbrydere, der skal anvendes både i 50 Hz og 60 Hz applikationer, angiver STL-retningslinjen testfrekvenser som vist i Tabel 3 for at bekræfte egnethed og udstede en typeprøverapport. For at opfylde dobbelfrekvenskrav er kun grundlæggende tændtest (klasse E1) på både 50 Hz og 60 Hz nødvendig. Udmattelsestest kan udføres enten på 50 Hz eller 60 Hz. Lignende gælder O–0,3 s–CO–15 s–CO sekvensprøve, der kræver kun grundlæggende prøver. Selvom prøvekrav varierer for forskellige neutrale jordningssystemer, påvirker dette ikke udmattelsestesten.

Intern bugetest

Testspænding: Ifølge IEC 62271-200, Bilag AA.4.2, skal testen udføres ved enhver passende spænding, der ikke overstiger den nominerede spænding. Hvis en lavere spænding end den nominerede spænding vælges, skal følgende betingelser være opfyldt:
a) Den beregnede gennemsnitlige effektive teststrøm skal opfylde strømkravene i AA.4.3.1;
b) Bogen må ikke udløses for tidligt på nogen tidspunkt.
Midlertidig enefaseudløsning er tilladt, hvis den akkumulerede varighed af strømafbrydelser ikke overstiger 2% af den samlede testvarighed, og ingen enkelt afbrydelse vare længere end den næste forventede strømnull. Integralet af den AC-strømkomponent skal være mindst lig med værdien angivet i AA.4.3.1.
Ifølge STL-retningslinjen kan to faser i tre- og tofasebugetest leveres af en strømkilde ved en spænding under den nominerede værdi, mens den tredje fase leveres af en separat spændingskilde ved Ur/√3. I enefasetest skal bogen initieres mellem midtfasen og jorden. Kredsløbet kan leveres af en strømkilde ved en spænding under den nominerede værdi, hvis spændingskilden har tilstrækkelig kortslutningsmagt til tydeligt at registrere spændingsnedbrydning og adskille den fra støj.

For et 17,5 kV-spændingsudstyr udføres intern bugefejltest ved 7,1 kV, som dokumenteres i testrapporten.

Testbetingelser og udstyrslayout:

Det er tilladt at udføre sekventielle test på forskellige ubrugte dele af en enkelt enhed. Laboratoriet er ikke ansvarlig for at levere eller organisere kabelkanaler. Testlayoutet skal dokumenteres i testrapporten. Hvis en funktionsenhedstype ikke er beregnet til at blive brugt som slutenhed under driftsbetingelser, skal to eller flere funktionsenheder arrangeres i samlingen under test, hvor den testede enhed placeres så tæt som muligt på siden og væk fra den simulerede rumvæg.

Loftet skal være mindst 200 mm ± 50 mm over testobjektet. Åbningsbanen for trykreliefpanel skal ikke ramme loftet. Testresultater er gyldige for alle afstande mellem testobjektet og loftet, der er større end testopsætningsafstanden. Testprøven skal testes i dens faktiske driftskonfiguration. For spændingsudstyr med hinged dørflapper behøver de demontable operationshåndtag ikke installeres, men flappen skal være i åben position under intern bugetest. Som vist i figur 4, involverer intern bugetestlayout for et 17,5 kV-spændingsudstyr fire spændingsudstyr-enheder i række. Testen udføres på de tre højspændingskompartments i den mest venstre slutenhed. Toppen af kabinetet er 600 mm under loftet, med en reflektorplade installeret for at forhindre buge-refleksion fra loftet og brænding af horisontale indikatorer. En testisolatortræle erstatter kompaktbryderen til test, og den interne beskyttelsesplade ved den nedre ventilationsdør er i åben position.

Yderligere bemærkninger om IEC-test

IEC-test resulterer i separate typeprøvecertifikater for forskellige testelementer, herunder:

• Typeprøvecertifikat for isolationsegenskaber

• Typeprøvecertifikat for kortslutningsstart- og -afbrydelsesevne

• Typeprøvecertifikat for intern bueegenskaber

Følgende tegninger og fabrikantdokumentation skal leveres for at demonstrere overensstemmelse mellem det testede spændingsudstyr og de understøttende designtegninger. Testlaboratoriet vil verificere prøven ved at måle og kontrollere tegninger, busbar specifikationer, støtteafstande osv. imod den leverede dokumentation. Enhver afvigelse registreres.

a) Enkeltspændingsdiagram for spændingsudstyr og kontroludstyr, inklusive komponenttypenavn.
b) Generelt layouttegning (monteringstegning), herunder:

• Overordnede dimensioner

• Busbarsystemdimensioner

• Støttestruktur

• Elektriske afstande

• Materialer for hovedkomponenter
  c) Spændingsudstyr identifikationstegninger som detaljeret i de relevante STL-retningslinjer.