آزمون تحمل مکانیکی برای شیرهای قطع: استانداردها، چالش‌ها و بهترین روش‌ها

آزمون تحمل مکانیکی

تحلیل تحمل مکانیکی شیرهای برش بر اساس استاندارد IEC 62271-100 صورت می‌گیرد که نیاز به ۱۰,۰۰۰ عملیات (طبقه M2) دارد. در طول آزمون در یک آزمایشگاه خارجی، نخستین نمونه در ۶,۵۲۷ عملیات به دلیل شکست فنر سوئیچ خراب شد. آزمایشگاه این شکست منفرد را پذیرفت و آن را به مشکلات نصب فنر نسبت داد. نمونه دوم نیز در بیش از ۶,۰۰۰ عملیات به دلیل شکست دیگری از فنر سوئیچ خراب شد. بنابراین، آزمایشگاه تنها گزارش تحمل مکانیکی برای ۲,۰۰۰ عملیات (طبقه M1) صادر کرد.

تحلیل علت اصلی: شکست از نشانه‌های ضربه ماشینی در نقطه انحنای فنر در حین تولید شروع شد که یک نقطه ضعف ایجاد کرد که پس از هزاران عملیات شکست. با این حال، چون شیر برش ۳۶ kV تنها به طبقه M1 (۲,۰۰۰ عملیات) رسید، اعتبار بالای گزارش آزمون KEMA که برای سیستم‌های ۵۰/۶۰ Hz و زمین‌بندی شده/غیر زمین‌بندی شده معتبر است، به موفقیت در فروش در آمریکای لاتین، اروپا، جنوب شرق آسیا و بازارهای جهانی دیگر منجر شد.

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

تایید توانایی قطع و بستن

آزمون‌های قطع و بستن شیرهای برش به چندین نحو انجام می‌شود، بسته به کاربرد: شیرهای برش مستقل (بدون پوشش)، شیرهای برش قابل خروج که در تجهیزات آزمون نصب شده‌اند یا شیرهای برش قابل خروج که در دستگاه‌های برش نصب شده‌اند. وقتی دستگاه برش و شیر برش با هم آزمون می‌شوند، آزمون‌های قطع و بستن در داخل دستگاه برش نصب شده انجام می‌شوند. برای آزمون‌های نوع مستقل، توصیه می‌شود برای آزمون یک قسمت قابل خروج اختصاصی در نظر گرفته شود.

آزمون‌های IEC برای شیرهای برش توالی‌های مختلف آزمون را تعریف می‌کنند. مشتریان می‌توانند توالی‌های مختلف را انتخاب کنند. به عنوان مثال، توالی 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 غالباً توالی ۳ را انتخاب می‌کنند که مجموعاً ۷۲ عملیات (۳ T10/T30، ۶۰ T60 و ۶ T100s) است. اگرچه تعداد عملیات کاهش می‌یابد، اما انرژی کل افزایش می‌یابد. 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 شیرهای برش مورد استفاده برای هر دو کاربرد ۵۰ Hz و ۶۰ Hz، رهنمود STL فرکانس‌های آزمون را مطابق با جدول ۳ تعیین می‌کند تا مناسب بودن را تأیید کند و گزارش آزمون نوع صادر کند. برای برآورده کردن نیازهای دو فرکانس، فقط آزمون‌های پایه (طبقه E1) در هر دو فرکانس ۵۰ Hz و ۶۰ Hz مورد نیاز است. آزمون تحمل می‌تواند در هر یک از فرکانس‌های ۵۰ Hz یا ۶۰ Hz انجام شود. به همین ترتیب، آزمون توالی O–0.3 s–CO–15 s–CO فقط نیازمند آزمون پایه است. اگرچه نیازهای آزمون برای سیستم‌های زمین‌بندی متفاوت متفاوت است، اما این تاثیری بر آزمون تحمل ندارد.

آزمون قوس داخلی

ولتاژ آزمون: طبق ضمیمه AA.4.2 استاندارد IEC 62271-200، آزمون باید در هر ولتاژ مناسبی که از ولتاژ اسمی تجاوز نکند انجام شود. اگر ولتاژی کمتر از ولتاژ اسمی انتخاب شود، شرایط زیر باید رعایت شود:
الف) مقدار متوسط جریان آزمون RMS باید نیازهای جریان در AA.4.3.1 را برآورده کند؛
ب) قوس نباید در هر مرحله به طور زودرس خاموش شود.
خاموش شدن موقت یک‌فازی مجاز است اگر مدت زمان کلی توقف جریان بیش از ۲٪ مدت زمان کل آزمون نباشد و هیچ توقف تکی بیش از 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 آزمون‌های قوس سه‌فازی و دو‌فازی، دو فاز می‌توانند توسط منبع جریان با ولتاژ کمتر از ولتاژ اسمی تغذیه شوند، در حالی که فاز سوم توسط منبع ولتاژ جداگانه با Ur/√3 تغذیه می‌شود. در آزمون‌های یک‌فازی، قوس باید بین فاز میانی و زمین ایجاد شود. مدار می‌تواند توسط منبع جریان با ولتاژ کمتر از ولتاژ اسمی تغذیه شود، به شرطی که منبع ولتاژ توان کافی برای تشخیص واضح خرابی ولتاژ و تمایز آن از تداخل داشته باشد.

برای دستگاه 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 می‌شود آزمون‌های متوالی روی بخش‌های مختلف یک واحد بدون آزمون انجام شود. آزمایشگاه مسئولیت تامین یا ترتیب کانال‌های کابلی را ندارد. ترتیب آزمون باید در گزارش آزمون به طور دقیق ذکر شود. اگر نوع واحد عملیاتی قرار نیست که تحت شرایط کاری به عنوان واحد پایانی استفاده شود، در طول آزمون، باید دو یا چند واحد عملیاتی در ترتیب نصب شوند و واحد آزمون به طور نزدیک به سمت و دور از دیوار شبیه‌سازی شده قرار گیرد.

سقف باید حداقل ۲۰۰ میلی‌متر ± ۵۰ میلی‌متر بالاتر از شیء آزمون باشد. مسیر باز شدن پانل تخلیه فشار نباید سقف را لمس کند. نتایج آزمون برای تمام فواصل بین شیء آزمون و سقف که بیشتر از فاصله تنظیم آزمون است معتبر است. نمونه آزمون باید در ترتیب عملیاتی فعلی خود آزمون شود. برای دستگاه‌های برش با تیغه‌های تهویه قابل چرخاندن، دسته‌های عملیاتی قابل خلع نیازی به نصب ندارند، اما تیغه باید در موقعیت باز در طول آزمون قوس داخلی باشد. همان‌طور که در شکل ۴ نشان داده شده است، ترتیب آزمون قوس داخلی برای دستگاه برش ۱۷.۵ kV شامل چهار واحد دستگاه برش در یک ردیف است. آزمون روی سه قسمت فشار بالایی واحد انتهایی سمت چپ انجام می‌شود. بالای کابینت ۶۰۰ میلی‌متر زیر سقف است و صفحه بازتاب‌دهنده‌ای نصب شده تا از بازتاب قوس از سقف و سوختن نشانگرهای افقی جلوگیری شود. دستگاه جداکننده آزمون جایگزین شیر برش برای آزمون می‌شود و صفحه محافظ داخلی در درب تهویه پایین در موقعیت باز است.

یادداشت‌های اضافی در مورد آزمون‌های IEC

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

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد عایق‌بندی

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد بستن و قطع کوتاه‌مداری

• گواهینامه آزمون نوع برای عملکرد قوس داخلی

نقشه‌ها و مستندات سازنده باید برای نشان دادن همخوانی بین دستگاه برش آزمون شده و نقشه‌های طراحی پشتیبان ارائه شود. آزمایشگاه نمونه را با اندازه‌گیری و بررسی نقشه‌ها، مشخصات میله‌های اصلی، فاصله پشتیبانی و غیره در مقابل مستندات ارائه شده تأیید می‌کند. هر گونه انحراف ثبت می‌شود.

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

• ابعاد کلی

• ابعاد سیستم میله‌های اصلی

• ساختار پشتیبان

• فاصله‌های الکتریکی

• مواد المان‌های اصلی
  ج) نقشه‌های شناسایی دستگاه برش مطابق با رهنمودهای STL مرتبط.