Test wytrzymałości mechanicznej przekaźników: standardy wyzwania i najlepsze praktyki

Testowanie wytrzymałości mechanicznej

Wytrzymałość mechaniczna przekaźników jest testowana zgodnie z IEC 62271-100, wymagając 10 000 operacji (klasa M2). Podczas testów w zagranicznym laboratorium pierwszy prototyp uległ awarii po 6 527 operacjach z powodu pękania sprężyny odskokowej. Laboratorium zaakceptowało tę izolowaną awarię, przypisując ją problemom z montażem sprężyny. Drugi prototyp również został przetestowany, ale podobnie uległ awarii po ponad 6 000 operacjach z powodu kolejnego pęknięcia sprężyny odskokowej. W rezultacie laboratorium wystawiło raport o wytrzymałości mechanicznej tylko dla 2 000 operacji (klasa M1).

Analiza przyczyn: Pęknięcie wynikało z śladów młotkowania maszynowego w punkcie zgięcia sprężyny podczas produkcji, tworząc słabe miejsce, które uległo awarii po tysiącach operacji. Chociaż przekaźnik na 36 kV uzyskał tylko klasę M1 (2 000 operacji) wytrzymałości mechanicznej, wysoka autorytet i wiarygodność raportu testowego KEMA - ważnego zarówno dla systemów 50/60 Hz, jak i zziemionych/niezziemionych - umożliwiły udane sprzedaż w Ameryce Łacińskiej, Europie, Południowo-Wschodniej Azji i innych globalnych rynkach.

Dla przełączników ziemnych i przekaźników wyciąganych różnice w testach wytrzymałości mechanicznej są przedstawione w tabeli 1. Ogólnie mówiąc, klienci IEC akceptują, że wózki przekaźników wyciąganych są używane tylko do konserwacji. Zatem spełnienie wymagań międzynarodowych klientów może być osiągnięte poprzez wykonanie tylko 25 cykli wtyczania i wyciągania, jak określono w IEC 62271-200, punkt 6.102.1.

Weryfikacja zdolności do przeprowadzania i zamykania

Testy przeprowadzania i zamykania przekaźników są przeprowadzane w różnych konfiguracjach w zależności od zastosowania: samodzielne (bez obudowy) przekaźniki, przekaźniki wyciągane zamontowane w sprzęcie testowym lub przekaźniki wyciągane zainstalowane w szafie rozdzielczej. Gdy szafa rozdzielcza i przekaźnik są testowane razem, testy przeprowadzania i zamykania są przeprowadzane w zmontowanej szafie rozdzielczej. Dla samodzielnych testów typu, zaleca się dostarczenie dedykowanego przedziału wyciąganego do testów.

Testy przeprowadzania IEC dla przekaźników definiują różne sekwencje testowe. Klienci mogą wybrać różne sekwencje. Na przykład, sekwencja 1 składa się z 274 operacji przerwania (130 T10, 130 T30, 8 T60 i 6 T100s). Aby zwiększyć efektywność kosztową i czasową - ponieważ laboratoria testowe naliczają opłatę na podstawie czasu trwania testu - klienci często wybierają sekwencję 3, składającą się z łącznie 72 operacji (3 T10/T30, 60 T60 i 6 T100s). Chociaż liczba operacji jest zmniejszona, całkowita energia jest zwiększona. Jednak w porównaniu do standardowego testu pełnej mocy 50 przerwań szeroko stosowanego w kraju, test IEC pozostaje znacznie mniej surowy. Tabela 2 przedstawia liczbę operacji przeprowadzania zdefiniowanych w IEC 62271-100 dla testów wytrzymałości.

Dla przekaźników przeznaczonych zarówno do zastosowań 50 Hz, jak i 60 Hz, wytyczne STL określają częstotliwości testowe, jak pokazano w tabeli 3, aby potwierdzić przydatność i wystawić certyfikat testu typu. Aby spełnić wymagania dotyczące podwójnej częstotliwości, wymagane są tylko podstawowe testy przeprowadzania (klasa E1) zarówno dla 50 Hz, jak i 60 Hz. Test wytrzymałości może być przeprowadzony przy częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz. Podobnie, sekwencja testu O–0,3 s–CO–15 s–CO wymaga tylko podstawowych testów. Choć wymagania testowe różnią się w zależności od różnych systemów zziemienia neutralnego, to nie wpływa na test wytrzymałości.

Test łuku wewnętrznego

Napięcie testowe: Zgodnie z załącznikiem AA.4.2 IEC 62271-200, test powinien być przeprowadzany przy dowolnym odpowiednim napięciu nieprzekraczającym napięcia znamionowego. Jeśli wybrano napięcie niższe niż napięcie znamionowe, muszą być spełnione następujące warunki:
a) Obliczona średnia wartość skuteczna prądu testowego musi spełniać wymagania dotyczące prądu zawarte w AA.4.3.1;
b) Łuk nie może zgasnąć przedwcześnie w żadnym etapie.
Tymczasowe zgaszenie jednofazowe jest dopuszczalne, jeśli suma czasów przerwania prądu nie przekracza 2% całkowitego czasu testu, a żadne przerwanie nie trwa dłużej niż następny oczekiwany moment zerowy prądu. Całkowity prąd naprzemienny musi być co najmniej równy wartości określonej w AA.4.3.1.
Zgodnie z wytycznymi STL, podczas testów łuku trójfazowego i dwufazowego, dwie fazy mogą być zasilane przez źródło prądu przy napięciu niższym niż napięcie znamionowe, podczas gdy trzecia faza jest zasilana przez oddzielne źródło napięcia przy Ur/√3. W przypadku testów jednofazowych, łuk powinien być inicjowany między środkową fazą a ziemią. Układ może być zasilany przez źródło prądu przy napięciu niższym niż napięcie znamionowe, pod warunkiem, że źródło napięcia ma wystarczającą moc krótkiego zwarcia, aby wyraźnie wykryć przewrót napięcia i odróżnić go od zakłóceń.

Dla szafy rozdzielczej na 17,5 kV, test uszkodzenia wewnętrznego łuku jest przeprowadzany przy 7,1 kV, co jest udokumentowane w raporcie testowym.

Warunki testowe i układ sprzętu:

Dozwolone jest przeprowadzanie kolejnych testów na różnych nieprzetestowanych sekcjach jednostki. Laboratorium nie jest odpowiedzialne za dostarczanie ani organizowanie kanałów kablowych. Układ testowy musi być szczegółowo opisany w raporcie testowym. Jeśli typ funkcjonalnej jednostki nie jest przeznaczony do użytku jako jednostka końcowa w warunkach eksploatacyjnych, podczas testów należy ułożyć dwie lub więcej funkcjonalnych jednostek w zestawie, umieszczając przetestowaną jednostkę możliwie najbliżej boku i z dala od symulowanej ściany pomieszczenia.

Sufit musi znajdować się co najmniej 200 mm ± 50 mm nad obiektem testowym. Ścieżka otwarcia panelu odciążeniowego nie może uderzyć w sufit. Wyniki testu są ważne dla wszystkich odległości między obiektem testowym a sufitem większych niż odległość ustawienia testowego. Próbka testowa musi być przetestowana w rzeczywistej konfiguracji eksploatacyjnej. Dla szaf rozdzielczych z zawiasowymi klapy wentylacyjnymi, nie muszą być montowane ruchome uchwyty, ale klapa musi być w pozycji otwartej podczas testu wewnętrznego łuku. Jak pokazano na rysunku 4, układ testu wewnętrznego łuku dla szafy rozdzielczej na 17,5 kV obejmuje cztery szafy rozdzielcze w rzędzie. Testy są przeprowadzane na trzech komorach wysokiego napięcia lewej jednostki końcowej. Górna część szafy znajduje się 600 mm pod sufitem, z płytą odbijającą, aby zapobiec odbiciu łuku od sufitu i spaleniu wskaźników poziomych. Do testów zastępuje przekaźnik specjalny trolej izolacyjny, a wewnętrzna płyta ochronna przy dolnej klapie wentylacyjnej jest w pozycji otwartej.

Dodatkowe uwagi dotyczące testów IEC

Testy IEC prowadzą do osobnych certyfikatów testów typu dla różnych elementów testowych, w tym:

• Certyfikat testu typu dla właściwości izolacyjnych

• Certyfikat testu typu dla właściwości zamykania i przeprowadzania krótkich zwarcia

• Certyfikat testu typu dla właściwości wewnętrznego łuku

Należy dostarczyć następujące rysunki i dokumentację producenta, aby udowodnić zgodność przetestowanej szafy rozdzielczej z wspierającymi rysunkami projektowymi. Laboratorium testowe zweryfikuje próbkę, mierząc i sprawdzając rysunki, specyfikacje busów, odstępy podpór itp., w porównaniu z dostarczoną dokumentacją. Wszelkie odchylenia są rejestrowane.

a) Jednolinijkowy diagram szafy rozdzielczej i sterownika, w tym nazwy typów komponentów.
b) Rysunek ogólny układu (rysunek montażowy), w tym:

• Ogólne wymiary

• Wymiary systemu busów

• Konstrukcja nośna

• Przestrzenie elektryczne

• Materiały głównych komponentów
  c) Rysunki identyfikacyjne szafy rozdzielczej, jak szczegółowo opisano w odpowiednich wytycznych STL.