Prove di resistenza meccanica per interruttori: standard sfide e best practice
Prova di resistenza meccanica
La resistenza meccanica degli interruttori è testata secondo la IEC 62271-100, richiedendo 10.000 operazioni (classe M2). Durante i test in un laboratorio estero, il primo prototipo ha fallito dopo 6.527 operazioni a causa della rottura di una molla di scatto. Il laboratorio ha accettato questo singolo fallimento, attribuendolo a problemi di installazione della molla. Un secondo prototipo è stato testato ma ha fallito anch'esso dopo oltre 6.000 operazioni a causa di un'altra rottura della molla di scatto. Di conseguenza, il laboratorio ha emesso un rapporto di resistenza meccanica solo per 2.000 operazioni (classe M1).
Analisi delle cause radicate: La frattura è originata da segni di martellatura macchinosa al punto di flessione della molla durante la fabbricazione, creando un punto debole che ha ceduto dopo migliaia di operazioni. Anche se l'interruttore da 36 kV ha raggiunto solo una classificazione di resistenza meccanica M1 (2.000 operazioni), l'alta autorità e credibilità del rapporto di test KEMA, valido sia per sistemi a 50 Hz che a 60 Hz e sia per sistemi terraati che non terraati, ha permesso vendite di successo in America Latina, Europa, Sud-Est asiatico e altri mercati globali.
Per gli interruttori di messa a terra e gli interruttori estrattibili, le differenze nei test di durata meccanica sono mostrate nella Tabella 1. Generalmente, i clienti IEC accettano che i carrelli degli interruttori estrattibili siano utilizzati solo per la manutenzione. Pertanto, il rispetto dei requisiti internazionali dei clienti può essere soddisfatto eseguendo solo 25 cicli di inserimento ed estrazione come specificato nella IEC 62271-200, clausola 6.102.1.
Verifica della capacità di commutazione e chiusura
I test di commutazione e chiusura per gli interruttori vengono condotti in diverse configurazioni a seconda dell'applicazione: interruttori indipendenti (non alloggiati), interruttori estrattibili montati su apparecchiature di prova o interruttori estrattibili installati in quadri elettrici. Quando il quadro elettrico e l'interruttore vengono testati insieme, i test di commutazione e chiusura vengono eseguiti all'interno del quadro elettrico assemblato. Per i test di tipo indipendente, si consiglia di fornire un compartimento estrattibile dedicato per la prova.
I test di commutazione IEC per gli interruttori definiscono varie sequenze di test. I clienti possono scegliere diverse sequenze. Ad esempio, la Sequenza 1 consiste in 274 operazioni di interruzione (130 T10, 130 T30, 8 T60 e 6 T100s). Per migliorare l'efficienza in termini di costi e tempo - poiché i laboratori di test addebitano in base alla durata del test - i clienti spesso optano per la Sequenza 3, che comprende 72 operazioni (3 T10/T30, 60 T60 e 6 T100s). Anche se il numero di operazioni è ridotto, l'energia totale è aumentata. Tuttavia, confrontandosi con lo standard di test a piena capacità di 50 interruzioni comunemente utilizzato a livello nazionale, il test IEC rimane significativamente meno severo. La Tabella 2 riassume il conteggio delle operazioni di commutazione definite nella IEC 62271-100 per i test di durata.
Per gli interruttori destinati a entrambe le applicazioni a 50 Hz e 60 Hz, la linea guida STL specifica le frequenze di test come mostrato nella Tabella 3 per validare la idoneità e rilasciare un rapporto di test di tipo. Per soddisfare i requisiti a doppia frequenza, sono richiesti solo i test di base (classe E1) a 50 Hz e 60 Hz. Il test di durata può essere eseguito a 50 Hz o 60 Hz. Analogamente, per il test di sequenza O-0,3 s-CO-15 s-CO, è richiesto solo il test di base. Anche se i requisiti di test variano per diversi sistemi di messa a terra neutrale, ciò non influisce sul test di durata.
Test dell'arco interno
Tensione di test: Secondo l'Allegato AA.4.2 della IEC 62271-200, il test deve essere eseguito a qualsiasi tensione appropriata non superiore alla tensione nominale. Se viene selezionata una tensione inferiore a quella nominale, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
a) La corrente media RMS calcolata deve soddisfare i requisiti di corrente in AA.4.3.1;
b) L'arco non deve spegnersi prematuramente in alcuna fase.
L'estinzione temporanea monofase è consentita se la durata cumulativa delle interruzioni di corrente non supera il 2% della durata totale del test e nessuna interruzione singola dura più a lungo del prossimo zero di corrente previsto. L'integrale del componente di corrente alternata deve essere almeno uguale al valore specificato in AA.4.3.1.
Secondo la linea guida STL, durante i test di arco trifase e bifase, due fasi possono essere alimentate da una sorgente di corrente a una tensione inferiore al valore nominale, mentre la terza fase è alimentata da una sorgente di tensione separata a Ur/√3. Nei test monofase, l'arco deve essere iniziato tra la fase centrale e il terreno. Il circuito può essere alimentato da una sorgente di corrente a una tensione inferiore al valore nominale, purché la sorgente di tensione abbia potenza di cortocircuito sufficiente per rilevare chiaramente la rottura della tensione e distinguerla dalle interferenze.
Per un quadro elettrico da 17,5 kV, il test di difetto di arco interno viene eseguito a 7,1 kV, come documentato nel rapporto di test.
Condizioni di test e disposizione dell'attrezzatura:
È consentito eseguire test sequenziali su diverse sezioni non testate di un'unica unità. Il laboratorio non è responsabile della fornitura o dell'organizzazione di canali per cavi. La disposizione del test deve essere dettagliata nel rapporto di test. Se un tipo di unità funzionale non è destinato a essere utilizzato come unità finale nelle condizioni di servizio, durante i test, due o più unità funzionali dovrebbero essere disposte nell'assemblaggio, posizionando l'unità testata il più vicino possibile al lato e lontano dal muro simulato della stanza.
Il soffitto deve trovarsi a almeno 200 mm ± 50 mm sopra l'oggetto di test. Il percorso di apertura del pannello di sfogo di pressione non deve colpire il soffitto. I risultati del test sono validi per tutte le distanze tra l'oggetto di test e il soffitto maggiori della distanza di disposizione del test. Il campione di test deve essere testato nella sua configurazione operativa effettiva. Per i quadri elettrici con alette di ventilazione a cardine, non è necessario installare maniglie operative rimovibili, ma l'aletta deve essere in posizione aperta durante il test di arco interno. Come mostrato nella Figura 4, la disposizione del test di arco interno per un quadro elettrico da 17,5 kV prevede quattro unità di quadro elettrico in fila. Il test viene eseguito sui tre compartimenti ad alta tensione dell'unità di estremità sinistra. La parte superiore del quadro si trova a 600 mm sotto il soffitto, con un pannello riflettente installato per prevenire la riflessione dell'arco dal soffitto e la combustione dei segnali orizzontali. Un carrello isolatore di test sostituisce l'interruttore per il test e il pannello di protezione interno alla porta di ventilazione inferiore è in posizione aperta.
Note aggiuntive sui test IEC
I test IEC producono certificati di test di tipo separati per diversi elementi di test, inclusi:
Certificato di test di tipo per le prestazioni di isolamento
Certificato di test di tipo per le prestazioni di chiusura e interruzione a cortocircuito
Certificato di test di tipo per le prestazioni di arco interno
Devono essere forniti i seguenti disegni e documenti del produttore per dimostrare la coerenza tra il quadro elettrico testato e i disegni di progettazione di supporto. Il laboratorio di test verificherà il campione misurando e controllando i disegni, le specifiche delle busbar, la distanza di supporto, ecc., rispetto alla documentazione fornita. Qualsiasi discrepanza viene registrata.
a) Diagramma unifilare del quadro elettrico e dell'apparecchiatura di comando, incluse le denominazioni dei tipi di componenti.
b) Disegno generale di disposizione (disegno di assemblaggio), compresi:
Dimensioni complessive
Dimensioni del sistema di busbar
Struttura di supporto
Distanze elettriche
Materiali dei componenti principali
c) Disegni di identificazione del quadro elettrico come dettagliato nelle linee guida STL pertinenti.
