Mekanisk utmattningstesting for sirkuitsbrytere: Standarder utfordringer og beste praksis
Mekanisk utmattningstesting
Mekanisk utmattning av sirkuitbrytere testes i henhold til IEC 62271-100, som krever 10 000 operasjoner (klasse M2). Under testing på et utenlandsk laboratorium mislyktes den første prototypen etter 6 527 operasjoner på grunn av en sprekking i trippfjederen. Laboratoriet aksepterte denne enkelte mislykkelsen, og hevdet at det var forårsaket av problemer med fjedermontering. En annen prototyp ble testet, men mislyktes også etter over 6 000 operasjoner på grunn av en ny sprekking i trippfjederen. Derfor utstedte testlaboratoriet bare en mekanisk utmattningsrapport for 2 000 operasjoner (klasse M1).
Årsaksanalyse: Sprekningen oppsto fra maskinhamringsmerker ved buing av fjederen under produksjon, som skapte et svakt punkt som feilet etter tusenvis av operasjoner. Selv om 36 kV-sirkuitbryteren bare oppnådde en M1-klasse (2 000 operasjoner) mekanisk utmattningsvurdering, gjorde høyheten og troverdigheten av KEMA-testrapporten, som er gyldig for både 50/60 Hz og jordede/ujordede systemer, at salg ble vellykket i Latin-Amerika, Europa, Sørøst-Asien og andre globale markeder.
For jordingsveitsere og trekkbare sirkuitbrytere vises forskjeller i mekanisk holdbarhetstesting i tabell 1. Generelt aksepterer IEC-kunder at trekkbare sirkuitbryterevogn kun brukes til vedlikehold. Dermed kan internasjonale kundekrav oppfylles ved å utføre bare 25 innsetting og uttakssykler som spesifisert i IEC 62271-200, seksjon 6.102.1.
Verifisering av slårings- og lukkingskapasitet
Slårings- og lukkingstester for sirkuitbrytere utføres i flere konfigurasjoner avhengig av bruksområde: selvstendige (uten behusning) sirkuitbrytere, trekkbare sirkuitbrytere montert i testutstyr, eller trekkbare sirkuitbrytere installert i strømskabet. Når strømskab og sirkuitbryter tester sammen, utføres slårings- og lukkingstestene innenfor det samlede strømskabet. For selvstendige typetest, anbefales det å gi et dedikert trekkbart kompartiment for testing.
IEC-slåringstester for sirkuitbrytere definerer ulike testsekvenser. Kunder kan velge ulike sekvenser. For eksempel består sekvens 1 av 274 brytinger (130 T10, 130 T30, 8 T60, og 6 T100s). For å forbedre kostnadseffektivitet og tidsbruk, siden testlaboratorier beregner gebyrer basert på testvarighet, velger kunder ofte sekvens 3, totalt 72 operasjoner (3 T10/T30, 60 T60, og 6 T100s). Selv om antallet operasjoner reduseres, økes den totale energien. Imidlertid er IEC-testen betydelig mildere sammenlignet med den vanlige fullkapasitets 50-brytingsteststandarden som brukes innenlands. Tabell 2 viser antall slåringsoperasjoner definert i IEC 62271-100 for utmattningstesting.
For sirkuitbrytere ment for både 50 Hz og 60 Hz-applikasjoner, spesifiserer STL-retningslinjen testfrekvenser som vist i tabell 3 for å validere egnetilstand og utstede en typeprøverapport. For å møte dobbelfrekvenskrav, kreves det bare grunnleggende slåringstester (klasse E1) både ved 50 Hz og 60 Hz. Utmattningstesten kan utføres enten ved 50 Hz eller 60 Hz. På samme måte krever O–0.3 s–CO–15 s–CO sekvensen bare grunnleggende testing. Mens testkrav varierer for ulike neutrale jordesystemer, påvirker dette ikke utmattningstesten.
Intern bugetesting
Testspenning: I henhold til IEC 62271-200, vedlegg AA.4.2, skal testen utføres ved enhver passende spenning som ikke overstiger den nominerte spenningen. Hvis en lavere spenning enn den nominerte spenningen velges, må følgende vilkår være oppfylt:
a) Den beregnede gjennomsnittlige RMS-teststrømmen må oppfylle strømkravene i AA.4.3.1;
b) Bua må ikke slukke unødig tidlig i noen fase.
Midlertidig enefaseutslukking er tillatt hvis den kumulative varigheten av strømavbrudd ikke overstiger 2% av den totale testvarigheten, og ingen enkelt avbrudd varer lenger enn den neste forventede strømnull. Integralet av den AC-strømkomponenten må være minst lik verdien angitt i AA.4.3.1.
Ifølge STL-retningslinjen, under trefase- og tofasebugetester, kan de to fasene forsynes med en strømkilde ved en spenning under den nominerte verdien, mens den tredje fasen forsynes med en separat spenningkilde ved Ur/√3. I enefasetester må bua initiere mellom midtfasen og jord. Kretsen kan forsynes med en strømkilde ved en spenning under den nominerte verdien, så lenge spenningkilden har tilstrekkelig kortslutningskraft for å tydelig oppdage spenningssammenbrudd og skille det fra støy.
For et 17.5 kV strømskab, utføres intern bufeiltest ved 7.1 kV, som dokumenteres i testrapporten.
Testbetingelser og utstyrsoppstilling:
Det er tillatt å gjennomføre sekvensielle tester på ulike uteste deler av en enkelt enhet. Laboratoriet har ikke ansvar for å tilby eller organisere kabelkanaler. Testoppstillingen må dokumenteres i testrapporten. Hvis en funksjonsenhetsktype ikke er ment å brukes som endeenhet under driftsbetingelser, bør to eller flere funksjonsenheter arrangeres i samlingen under testing, med den testede enheten plassert så nær sidevegg som mulig og unna den simulerede romveggen.
Taket må være minst 200 mm ± 50 mm over testobjektet. Åpningsbanen for trykkrelatert panel må ikke treffe taket. Testresultater er gyldige for alle avstander mellom testobjektet og taket større enn testoppstillingsavstanden. Testprøven må testes i sin faktiske driftskonfigurasjon. For strømskab med hinged ventilasjonflapper, trenger ikke demonteble handlemonteres, men flappen må være i åpen posisjon under intern bugetest. Som vist i figur 4, involverer intern bugetestoppstilling for et 17.5 kV strømskab fire strømskabenhet i rekke. Testing utføres på de tre høyspenningkompartimentene av den mest venstre endeenheten. Toppen av skabet er 600 mm under taket, med en reflektorplate installert for å forhindre burefleksjon fra taket og brenning av horisontale indikatorer. En testisolatortrolley erstatter sirkuitbryteren for testing, og den interne beskyttelsesplaten ved nedre ventilasjonsdør er i åpen posisjon.
Ekstra notater om IEC-testing
IEC-tester resulterer i separate typetestsertifikater for ulike testemner, inkludert:
Typetestsertifikat for isolasjonsytelse
Typetestsertifikat for kortslutningsbryting og -lukking
Typetestsertifikat for intern bugeytelse
Følgende tegninger og produsentdokumentasjon må leveres for å demonstrere overensstemmelse mellom det testede strømskabet og de støttekonstruksjonstegningene. Testlaboratoriet vil verifisere prøven ved å måle og sjekke tegninger, busbar-speksifikasjoner, støtteavstander, etc., mot den leverte dokumentasjonen. Enhver avvikling registreres.
a) Enkeltledningsdiagram for strømskab og kontrollutstyr, inkludert komponenttypenavn.
b) Generell oppstillingstegning (samlingstegning), inkludert:
Overordnede dimensjoner
Busbarsystemdimensjoner
Støttestruktur
Elektriske avstander
Materialer for hovedkomponenter
c) Strømskabidentifikasjonstegninger som detaljert i relevante STL-retningslinjer.
