Probas de resistencia mecánica para interruptores: Normas Desafíos e Prácticas Recomendadas

Probas de resistencia mecánica

A resistencia mecánica dos interruptores é probada segundo a IEC 62271-100, que require 10.000 operacións (clase M2). Durante as probas nun laboratorio no estranxeiro, o primeiro prototipo fallou a 6.527 operacións debido a unha fractura da molla de disparo. O laboratorio aceptou esta falla aislada, atribuíndoa a problemas na instalación da molla. Un segundo prototipo foi probado pero tamén fallou despois de máis de 6.000 operacións debido a outra rotura da molla de disparo. Como consecuencia, o laboratorio emitiu só un informe de resistencia mecánica para 2.000 operacións (clase M1).

Análise da causa raíz: A fractura orixinouse das marcas de martillado mecánico no punto de dobra da molla durante a fabricación, creando un punto débil que fallou despois de millares de operacións. Aínda que o interruptor de 36 kV só logrou unha clasificación de resistencia mecánica M1 (2.000 operacións), a alta autoridade e credibilidade do informe de proba KEMA, válido tanto para sistemas de 50/60 Hz como terrestres ou non terrestres, permitiu a venda exitosa en América Latina, Europa, Sudeste Asiático e outros mercados globais.

Para interruptores de terra e interruptores extraíbles, as diferenzas nas probas de durabilidade mecánica amóstranse na Táboa 1. Xeralmente, os clientes da IEC aceptan que os carros de interruptores extraíbles úsanse só para manutención. Así, o cumprimento dos requisitos internacionais de clientes pode lograrse realizando só 25 ciclos de inserción e extracción, como se especifica na IEC 62271-200, cláusula 6.102.1.

Verificación da capacidade de comutación e cierre

As probas de comutación e cierre para interruptores realízanse en varias configuracións dependendo da aplicación: interruptores autónomos (sen carcasa), interruptores extraíbles montados en equipos de proba, ou interruptores extraíbles instalados en armarios de conmutación. Cando o armario de conmutación e o interruptor probánse xuntos, as probas de comutación e cierre realizanse dentro do armario de conmutación montado. Para probas de tipo autónomo, recoméndase proporcionar un compartimento extraíbel dedicado para as probas.

As probas de comutación da IEC para interruptores definen varias secuencias de proba. Os clientes poden seleccionar diferentes secuencias. Por exemplo, a Secuencia 1 consiste en 274 operacións de interrupción (130 T10, 130 T30, 8 T60 e 6 T100s). Para mellorar a eficiencia de custo e tempo, xa que os laboratorios de proba cobran en función da duración da proba, os clientes optan frecuentemente pola Secuencia 3, totalizando 72 operacións (3 T10/T30, 60 T60 e 6 T100s). Aínda que o número de operacións diminúe, a enerxía total aumenta. No entanto, comparado co estándar de proba de capacidade total de 50 interrupcións comúnmente utilizado no país, a proba da IEC permanece significativamente menos severa. A Táboa 2 detalla o número de operacións de comutación definidas na IEC 62271-100 para as probas de resistencia.

Para interruptores destinados a aplicacións de 50 Hz e 60 Hz, a guía STL especifica as frecuencias de proba mostradas na Táboa 3 para validar a idoneidade e emitir un informe de proba de tipo. Para cumprir os requisitos de dúas frecuencias, só son necesarias as probas básicas de comutación (clase E1) a 50 Hz e 60 Hz. A proba de resistencia pode realizarse a 50 Hz ou 60 Hz. De xeito semellante, a secuencia de proba O–0,3 s–CO–15 s–CO require só as probas básicas. Aínda que os requisitos de proba varían para diferentes sistemas de aterramento neutro, isto non afecta á proba de resistencia.

Probas de arco interno

Tensión de proba: Segundo o Apéndice AA.4.2 da IEC 62271-200, a proba debe realizarse a calquera tensión adecuada que non supere a tensión nominal. Se se selecciona unha tensión inferior á nominal, deben cumprirse as seguintes condicións:
a) A corrente de proba media RMS calculada debe satisfacer os requisitos de corrente en AA.4.3.1;
b) O arco non debe extinguirse prematuramente en ningunha etapa.
Permite-se a extinción temporal monofásica se a duración acumulada de interrupcións de corrente non excede o 2% da duración total da proba, e ningúnha interrupción dura máis que o seguinte cero de corrente esperado. A integral do compoñente de corrente alternativa debe ser polo menos igual ao valor especificado en AA.4.3.1.
Segundo a guía STL, durante as probas de arco trifásico e bifásico, as dúas fases poden alimentarse por unha fonte de corrente a unha tensión inferior ao valor nominal, mentres que a terceira fase alimentase por unha fonte de tensión separada a Ur/√3. Nas probas monofásicas, o arco debe iniciarse entre a fase central e a terra. O circuito pode alimentarse por unha fonte de corrente a unha tensión inferior ao valor nominal, sempre que a fonte de tensión teña suficiente potencia de curto-circuito para detectar claramente a ruptura de tensión e distingui-la da interferencia.

Para un armario de conmutación de 17,5 kV, a proba de fallo de arco interno realiza-se a 7,1 kV, o que está documentado no informe de proba.

Condicions de proba e disposición do equipo:

É permitido realizar probas secuenciais en diferentes seccións non probadas dunha única unidade. O laboratorio non é responsable de proporcionar ou organizar conductos de cable. A disposición da proba debe detallarse no informe de proba. Se un tipo de unidade funcional non está destinado a utilizarse como unidade final nas condicións de servizo, durante as probas, deben disporse dúas ou máis unidades funcionais na montaxe, colocando a unidade probada o máis próximo posible ao lado e lejos da parede simulada da sala.

O techo debe estar a polo menos 200 mm ± 50 mm sobre o obxecto de proba. A via de apertura do panel de alivio de presión non debe golpear o techo. Os resultados da proba son válidos para todas as distancias entre o obxecto de proba e o techo maiores que a distancia de configuración da proba. A mostra de proba debe probarse na súa configuración operativa real. Para armarios de conmutación con aletas de ventilación articuladas, non é necesario instalar as manetas de operación removibles, pero a aleta debe estar na posición aberta durante a proba de arco interno. Como se amosa na Figura 4, a disposición da proba de arco interno para un armario de conmutación de 17,5 kV implica catro unidades de armario de conmutación en fila. As probas realizanse nos tres compartimentos de alta tensión da unidade final máis á esquerda. A parte superior do armario está a 600 mm baixo o techo, cunha placa reflectora instalada para evitar a reflexión do arco no techo e a combustión de indicadores horizontais. Un carro de proba de aislador substitúe o interruptor para as probas, e a placa protectora interna na porta de ventilación inferior está na posición aberta.

Notas adicionais sobre as probas IEC

As probas IEC resultan en certificados de proba de tipo separados para diferentes elementos de proba, incluíndo:

• Certificado de proba de tipo para rendemento de aislamento

• Certificado de proba de tipo para rendemento de corte e cierre de curto-circuito

• Certificado de proba de tipo para rendemento de arco interno

Debe proporcionarse os seguintes debuxos e documentación do fabricante para demostrar a consistencia entre o armario de conmutación probado e os debuxos de deseño de apoio. O laboratorio de proba verificará a mostra mediante medidas e comprobacións de debuxos, especificacións de barras de bus, espaciamiento de soportes, etc., en comparación coa documentación proporcionada. Calquera desviación será rexistrada.

a) Diagrama de liña simple do armario de conmutación e control, incluíndo os nomes dos tipos de componentes.
b) Debuxo xeral de disposición (debuxo de montaxe), incluíndo:

• Dimensiones xerais

• Dimensiones do sistema de barras de bus

• Estructura de soporte

• Claridades eléctricas

• Materiais dos compoñentes principais
  c) Debuxos de identificación do armario de conmutación tal como se detalla nas guías STL pertinentes.