تست تحمل مکانیکی برای برش‌کننده‌های مدار: استانداردها، چالش‌ها و بهترین شیوه‌ها

آزمون تحمل مکانیکی

تحلیل تحمل مکانیکی برش‌ها بر اساس IEC 62271-100 انجام می‌شود که نیاز به ۱۰,۰۰۰ عملیات (رده M2) دارد. در طول آزمایش در یک آزمایشگاه خارجی، نخستین نمونه در ۶,۵۲۷ عملیات به دلیل شکست فنر سوئیچ شکست. آزمایشگاه این شکست منفرد را پذیرفت و آن را به مشکلات نصب فنر نسبت داد. یک نمونه دوم نیز آزمایش شد اما به طور مشابه پس از بیش از ۶,۰۰۰ عملیات به دلیل شکست دیگری در فنر سوئیچ شکست. بنابراین، آزمایشگاه فقط گزارش تحمل مکانیکی برای ۲,۰۰۰ عملیات (رده M1) صادر کرد.

تجزیه و تحلیل علت اصلی: شکست از نشانه‌های ضربه ماشینی در نقطه خمیدگی فنر در طول تولید ناشی شد که یک نقطه ضعف ایجاد کرد که پس از هزاران عملیات شکست. با این حال، چون برش ۳۶ kV تنها رتبه تحمل مکانیکی M1 (۲,۰۰۰ عملیات) را به دست آورد، اعتبار و معتبر بودن گزارش آزمایش KEMA - که برای هر دو سیستم ۵۰/۶۰ Hz و زمین‌دار/بی‌زمین است - به فروش موفق در آمریکای لاتین، اروپا، جنوب شرق آسیا و دیگر بازارهای جهانی کمک کرد.

برای سوئیچ‌های زمین‌دار و برش‌های قابل خروج، تفاوت‌های آزمون تحمل مکانیکی در جدول ۱ نشان داده شده است. به طور کلی، مشتریان IEC قبول دارند که دکمه‌های قابل خروج برش فقط برای نگهداری استفاده می‌شوند. بنابراین، با اجرای فقط ۲۵ دور ورود و خروج مطابق با بند ۶.۱۰۲.۱ در IEC 62271-200، می‌توان نیازهای مشتریان بین‌المللی را برآورده کرد.

تأیید قابلیت برش و بستن

آزمون‌های برش و بستن برش‌ها در چندین کنفیگوراسیون مختلف بر اساس کاربرد انجام می‌شود: برش‌های مستقل (بدون پوشش)، برش‌های قابل خروج نصب شده در تجهیزات آزمایشی یا برش‌های قابل خروج نصب شده در تجهیزات برش. وقتی تجهیزات برش و برش همزمان آزمایش می‌شوند، آزمون‌های برش و بستن در داخل تجهیزات برش مونتاژ شده انجام می‌شوند. برای آزمون‌های نوع مستقل، توصیه می‌شود یک کمد جداگانه برای آزمایش فراهم شود.

آزمون‌های IEC برای برش‌ها دنباله‌های آزمون مختلفی تعریف می‌کنند. مشتریان می‌توانند دنباله‌های مختلف را انتخاب کنند. به عنوان مثال، دنباله ۱ شامل ۲۷۴ عملیات برش (۱۳۰ T10، ۱۳۰ T30، ۸ T60 و ۶ T100s) است. برای بهبود کارایی هزینه و زمان - چون آزمایشگاه‌ها بر اساس مدت زمان آزمون هزینه می‌گیرند - مشتریان اغلب دنباله ۳ را با ۷۲ عملیات (۳ T10/T30، ۶۰ T60 و ۶ T100s) انتخاب می‌کنند. با اینکه تعداد عملیات کاهش یافته است، انرژی کل افزایش یافته است. با این حال، در مقایسه با استاندارد آزمون ۵۰ برش با ظرفیت کامل که معمولاً در داخل کشور استفاده می‌شود، آزمون IEC به طور قابل توجهی کمتر سخت است. جدول ۲ تعداد عملیات برش تعریف شده در IEC 62271-100 برای آزمون تحمل را نشان می‌دهد.

برای برش‌های قصد شده برای استفاده در هر دو کاربرد ۵۰ Hz و ۶۰ Hz، رهنمود STL فرکانس‌های آزمون مطابق با جدول ۳ را برای تأیید مناسب بودن و صدور گزارش آزمون نوع تعیین می‌کند. برای برآورده کردن نیازهای دو فرکانس، فقط آزمون‌های اساسی برش (رده E1) در هر دو ۵۰ Hz و ۶۰ Hz مورد نیاز است. آزمون تحمل می‌تواند در یکی از ۵۰ Hz یا ۶۰ Hz انجام شود. به طور مشابه، آزمون دنباله O–0.3 s–CO–15 s–CO فقط نیاز به آزمون اساسی دارد. با وجود اینکه نیازهای آزمون برای سیستم‌های زمین‌دار مختلف متفاوت است، این تاثیری بر آزمون تحمل ندارد.

آزمون قوس داخلی

ولتاژ آزمون: مطابق با ضمیمه AA.4.2 در IEC 62271-200، آزمون باید در هر ولتاژ مناسبی که از ولتاژ اسمی فراتر نرود انجام شود. اگر ولتاژی کمتر از ولتاژ اسمی انتخاب شود، شرایط زیر باید برقرار باشد:
الف) مقدار متوسط RMS جریان آزمون محاسبه شده باید نیازمندی‌های جریان در AA.4.3.1 را برآورده کند؛
ب) قوس نباید در هر مرحله به صورت زودرس خاموش شود.
خاموش شدن موقت یک‌فازه مجاز است اگر مجموع مدت زمان قطع جریان بیش از ۲٪ مدت کل آزمون نباشد و هیچ قطع تکی بیش از مدت زمان صفر بعدی جریان نباشد. انتگرال مؤلفه جریان AC باید حداقل برابر با مقدار مشخص شده در AA.4.3.1 باشد.
بر اساس رهنمود STL، در طول آزمون‌های قوس سه‌فازه و دو‌فازه، دو فاز می‌توانند توسط یک منبع جریان با ولتاژ کمتر از ولتاژ اسمی تغذیه شوند، در حالی که فاز سوم توسط یک منبع ولتاژ جداگانه با Ur/√3 تغذیه می‌شود. در آزمون‌های یک‌فازه، قوس باید بین فاز میانی و زمین تشکیل شود. مدار می‌تواند توسط یک منبع جریان با ولتاژ کمتر از ولتاژ اسمی تغذیه شود، به شرطی که منبع ولتاژ دارای قدرت کوتاه‌مداری کافی برای تشخیص واضح شکست ولتاژ و تمایز آن از اختلال باشد.

برای تجهیزات برش ۱۷.۵ kV، آزمون خطای قوس داخلی در ۷.۱ kV انجام می‌شود که در گزارش آزمون مستند شده است.

شرایط آزمون و ترتیب تجهیزات:

اجازه داده شده است که آزمون‌های متوالی روی بخش‌های مختلف یک واحد بدون آزمون انجام شود. آزمایشگاه مسئولیت فراهم کردن یا ترتیب دادن لوله‌های کابلی را ندارد. ترتیب آزمون باید در گزارش آزمون جزئیات داده شود. اگر نوع واحد عملکردی قرار نیست که به عنوان واحد پایانی در شرایط کاری استفاده شود، در حین آزمون، دو یا چند واحد عملکردی باید در مونتاژ قرار گیرند و واحد آزمون شده باید به نزدیک‌ترین نقطه جانبی و دور از دیوار شبیه‌سازی شده قرار گیرد.

سقف باید حداقل ۲۰۰ میلی‌متر ± ۵۰ میلی‌متر بالاتر از شیء آزمون باشد. مسیر باز شدن پنل رفع فشار نباید به سقف برخورد کند. نتایج آزمون برای تمام فواصل بین شیء آزمون و سقف که بیشتر از فاصله تنظیم آزمون باشد معتبر است. نمونه آزمون باید در کنفیگوراسیون عملیاتی واقعی آزمون شود. برای تجهیزات برش با صفحه‌های تهویه‌ای مفصلی، دسته‌های عملیاتی قابل خروج نیازی به نصب ندارند، اما صفحه باید در حین آزمون قوس داخلی در وضعیت باز باشد. همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است، ترتیب آزمون قوس داخلی برای تجهیزات برش ۱۷.۵ kV شامل چهار واحد تجهیزات برش در یک ردیف است. آزمون روی سه کمد ولتاژ بالا از واحد پایانی سمت چپ انجام می‌شود. بالای کابینت ۶۰۰ میلی‌متر زیر سقف قرار دارد و صفحه بازتابنده‌ای نصب شده است تا جلوگیری از بازتاب قوس از سقف و سوختن نشانگرهای افقی را فراهم کند. یک ترولی جداگانه برای آزمون جایگزین برش شده و صفحه محافظ داخلی در درب تهویه پایین در وضعیت باز قرار دارد.

یادداشت‌های اضافی درباره آزمون‌های IEC

آزمون‌های IEC منجر به صدور گواهینامه‌های آزمون نوع جداگانه برای موارد آزمون مختلف می‌شود، از جمله:

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد عایق

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد بستن و باز کردن کوتاه‌مداری

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد قوس داخلی

نقشه‌ها و مستندات سازنده باید برای نشان دادن همخوانی بین تجهیزات برش آزمون شده و نقشه‌های طراحی پشتیبانی فراهم شود. آزمایشگاه نمونه را با اندازه‌گیری و بررسی نقشه‌ها، مشخصات بارهای اصلی، فاصله‌های پشتیبانی و غیره نسبت به مستندات فراهم شده تأیید می‌کند. هر گونه انحراف ثبت می‌شود.

الف) نمودار خط تکی تجهیزات برش و کنترل، شامل نام‌های نوع مولفه‌ها.
ب) نقشه ترتیب کلی (نقشه مونتاژ)، شامل:

• ابعاد کلی

• ابعاد سیستم بارهای اصلی

• ساختار پشتیبانی

• فاصله‌های الکتریکی

• مواد مولفه‌های اصلی
  ج) نقشه‌های شناسایی تجهیزات برش مطابق با رهنمودهای STL مرتبط.