Sähkökatkojen mekaaninen kestävyystestaus: standardit haasteet ja parhaat käytännöt

Mekaaninen kestävyystestaus

Sulakeiden mekaanista kestävyyttä testataan IEC 62271-100 -standardin mukaan, vaatimalla 10 000 toimintakertaa (M2-luokka). Ulkomaisessa laboratoriossa ensimmäinen prototyyppi epäonnistui 6 527 toimintakerroksen jälkeen matkapinnan murrosta. Laboratorio hyväksyi tämän yksittäisen epäonnistumisen ja syyllistyi asennusongelmiin. Toiselle prototyypille suoritettu testi epäonnistui myös yli 6 000 toimintakerroksen jälkeen toisen matkapinnan murrosta. Tämän seurauksena laboratorio antoi vain 2 000 toimintakerroksen (M1-luokka) mekaanisen kestävyyden raportin.

Syytutkimus: Murroksen alkuperä oli valmistuksen aikana konehammasjäljet matkapinnan taivutuskohdassa, mikä loi heikon kohdan, joka epäonnistui tuhattoimintakerroksen jälkeen. Vaikka 36 kV sulakin sai vain M1-luokan (2 000 toimintakerroksen) mekaanisen kestävyyden arvion, KEMA-testiraportin korkea auktoriteetti ja uskottavuus – joka on voimassa sekä 50/60 Hz- että maanjäteillä/maanpoistoilla – mahdollistivat menestyksekkään myynnin Latinalaisessa Amerikassa, Euroopassa, Etelä-Aasiassa ja muissa maailmanmarkkinoilla.

Maanjäteiden ja vetäytymiskelpoisten sulakkeiden välillä on eroja mekaanisen kestävyyden testauksessa, kuten taulukossa 1 näkyy. Yleensä IEC-asiakkaat hyväksyvät, että vetäytymiskelpoiset sulakkeiden rattaat käytetään vain huollon yhteydessä. Näin ollen kansainvälisten asiakkaiden vaatimukset voidaan täyttää suorittamalla vain 25 sisäänsijoitus- ja ulosottojaksoa, kuten IEC 62271-200-standardin 6.102.1-kappaleessa määrätään.

Katkaisun ja sulkeutumisen kyvyn varmistaminen

Sulakkeiden katkaisu- ja sulkeutumistestit suoritetaan useissa konfiguraatioissa riippuen sovelluksesta: erillisillä (ilman kotelua) sulakkeilla, vetäytymiskelpoisilla sulakkeilla, jotka on asennettu testilaitteisiin, tai vetäytymiskelpoisilla sulakkeilla, jotka on asennettu sulakekoneisiin. Kun sulakekone ja sulake testataan yhdessä, katkaisu- ja sulkeutumistestit suoritetaan kokoonpanon sisällä. Erillisille tyyppitesteille on suositeltavaa tarjota omaksi testausta varten vetäytymiskelpoinen laatikko.

IEC:n sulakkeiden katkaisutestit määrittelevät useita testijonoja. Asiakkaat voivat valita eri jonoja. Esimerkiksi jono 1 koostuu 274 katkaisutoimintakerroksesta (130 T10, 130 T30, 8 T60 ja 6 T100s). Tehokkuuden ja ajan säästämiseksi – sillä testilaboratoriot laskuttavat testin keston perusteella – asiakkaat usein valitsevat jonon 3, joka koostuu yhteensä 72 toimintakerroksesta (3 T10/T30, 60 T60 ja 6 T100s). Vaikka toimintakerrosten määrä on vähemmän, kokonaismääräinen energia on enemmän. Kuitenkin verrattuna kotimaassa yleisesti käytettyyn täysipainoiseen 50 katkaisutoimintakerroksen testistandardiin, IEC-testi on merkittävästi lievempi. Taulukko 2 esittelee IEC 62271-100 -standardin määrittelemät katkaisutoimintakerrosten määrät kestävyyden testaukseen.

Sulakkeille, jotka on tarkoitettu sekä 50 Hz- että 60 Hz-sovelluksiin, STL-ohje määrittelee testiajoituksen kuten taulukossa 3 näkyy, jotta voidaan vahvistaa sopivuus ja luoda tyyppitestiraportti. Kaksifrekvenssin vaatimuksen täyttämiseksi tarvitaan vain perustason katkaisutestit (E1-luokka) sekä 50 Hz- että 60 Hz-frekvensseillä. Kestävyystesti voidaan suorittaa joko 50 Hz- tai 60 Hz-frekvenssillä. Samoin O–0.3 s–CO–15 s–CO-jono-testi vaatii vain perustason testit. Vaikka testivaatimukset vaihtelevat eri neutraalipisteen kierrontajärjestelmien mukaan, tämä ei vaikuta kestävyyden testiin.

Sisäisen kaaren testaus

Testivoltti: IEC 62271-200 -standardin liite AA.4.2 mukaan testi suoritetaan sopivalla voltilla, joka ei ylitä nimellistä jännitettä. Jos valitaan alhaisempi jännite kuin nimellinen, on täytettävä seuraavat ehdot:
a) Laskettu keskimääräinen RMS-testisähkö virta täyttää AA.4.3.1-kappaleessa määritellyt sähkövirtavaatimukset;
b) Kaari ei saa sammua ennenaikaisesti missään vaiheessa.
Tilapäinen yksivaiheinen sammuminen on sallittua, jos sähkövirran katkaisujen yhteiskesto ei ylitä 2 % koko testin kestosta, eikä mikään yksittäinen katkaisu kestä pidempään kuin seuraavan odotetun nollakohtaa. Vaihtovirtasähkövirran integraali on oltava vähintään yhtä suuri kuin AA.4.3.1-kappaleessa määritetty arvo.
STL-ohjeen mukaan kolmivaiheisissa ja kaksivaiheisissa kaaritesteissä kaksi vaihetta voidaan syöttää sähkövirtalähteen avulla alhaisemmalla jännitteellä, kun taas kolmas vaihe syötetään erillisellä jännitelähteen avulla Ur/√3-voltilla. Yksivaiheisissa testeissä kaari on aloitettava keskivaiheen ja maan välillä. Piiri voidaan syöttää sähkövirtalähteen avulla alhaisemmalla jännitteellä, kunhan jännitelähde on riittävän suuri lyhytsulkuvoiman selvittääksesi jännitetehdyksen ja erottaa se häiriöistä.

17.5 kV:n sulakekoneen sisäinen kaarivirhe testataan 7.1 kV:ssa, mikä dokumentoidaan testiraportissa.

Testiohjelmat ja laiterakenteen asettelu:

On sallittua suorittaa jonoisia testejä eri yksikön testaamattomissa osissa. Laboratorio ei ole vastuussa kabelikanavien tarjoamisesta tai järjestämisestä. Testiasettelu on selitettävä testiraportissa. Jos toiminnallisella yksiköllä ei ole tarkoitus käyttää päättyyksikkönä käyttöolosuhteissa, testauksen aikana kaksi tai useampi toiminnallinen yksikkö pitäisi asettaa kokoonpanoon, asettamalla testattu yksikkö mahdollisimman lähelle reunaa ja pois simuloitun huoneen seinästä.

Katto on oltava vähintään 200 mm ± 50 mm testattavan kohteen yläpuolella. Paineen vapautuspaneelin avaussuunta ei saa osua kattoon. Testitulokset ovat voimassa kaikilla etäisyyksillä, jotka ovat suurempia kuin testiasettelu. Testiesimerkki on testattava sen todellisessa käyttökuvauksessa. Sulakekoneille, joilla on hinged ventilation flaps, ei tarvitse asentaa poistoisia käsitteitä, mutta lappeen on oltava auki sisäisen kaarin testauksen aikana. Kuvassa 4 on 17.5 kV:n sulakekoneen sisäisen kaarin testiasettelu, jossa on neljä sulakekoneyksikköä rivissä. Testaus suoritetaan vasemman laidan päätepisteen kolmelle korkeajänniteosastolle. Kaapelin oikean reunan yläosa on 600 mm katon alta, ja siellä on asennettu heijastinlevy, joka estää kaarin heijastumisen katon pinnalle ja horisontaalisten ilmaisinmerkkien palamisen. Testiin on asennettu testieristinratta paikan päälle, ja alareunan ilmanvaihtoluukun sisäinen suojauslevy on auki.

Lisähuomautuksia IEC-testeistä

IEC-testit johtavat erillisille tyyppitestitodistuksille eri testikohteille, mukaan lukien:

• Tyyppitestitodistus eristyksen suorituskyvylle

• Tyyppitestitodistus lyhytsulun tekemisen ja katkaisemisen suorituskyvylle

• Tyyppitestitodistus sisäisen kaaren suorituskyvylle

Seuraavat piirustukset ja valmistajan dokumentaatio on annettava osoittamaan testattujen sulakekoneiden ja tukevien suunnittelupiirustusten yhteensopivuus. Testilaboratorio tarkistaa näyteosuuden mitaten ja tarkistamalla piirustuksia, busbaarien spesifikaatioita, tukivälien välimatkoja jne. tarjottuihin dokumentteihin. Kaikki poikkeamat kirjataan.

a) Sulakekoneiden ja ohjauslaitteiden yksiviivapiirros, mukaan lukien komponenttityypin nimet.
b) Yleiskaava (kokoonpanopiirros), mukaan lukien:

• Yleiset mitat

• Busbaarisyteman mitat

• Tukirakenne

• Sähköiset etäisyydet

• Pääkomponenttien materiaalit
  c) Sulakekoneiden tunnistuspiirustukset, kuten relevantit STL-ohjeet määrittelevät.