Mekanisk uthållighetstestning för strömbrytare: standarder utmaningar och bästa metoder

Mekanisk utmattningstest

Mekanisk utmattning av strömbrytare testas enligt IEC 62271-100, vilket kräver 10 000 operationer (M2-klass). Under testningen på ett utländskt laboratorium misslyckades den första prototypen vid 6 527 operationer på grund av en fraktur i tripfjädern. Laboratoriet accepterade denna isolerade misslyckande och lade det tillbaka på installationssvårigheter med fjädern. En andra prototyp testades men misslyckades likaledes efter över 6 000 operationer på grund av en annan fraktur i tripfjädern. Därför utfärdade testlaboratoriet endast en mekanisk utmattningsrapport för 2 000 operationer (M1-klass).

Rotorsaksanalys: Frakturen hade sitt ursprung i maskinhamrarsmärken vid fällningspunkten under tillverkningen, vilket skapade en svag punkt som gav vika efter tusentals operationer. Även om 36 kV strömbrytaren endast uppnådde en M1-klass (2 000 operationer) mekanisk utmattning, gjorde KEMAs testrapports höga auktoritet och trovärdighet - giltig för både 50/60 Hz och jordade/nej ej jordade system - det möjligt att lyckas med försäljning i Latinamerika, Europa, Sydostasien och andra globala marknader.

För jordningskopplingar och uttagbara strömbrytare visas skillnader i mekanisk utmattningstest i tabell 1. Generellt accepterar IEC-kunder att uttagbara strömbrytarvagnar används endast för underhåll. Således kan internationella kundkrav uppfyllas genom att endast utföra 25 infognings- och uttagningscykler enligt IEC 62271-200, paragraf 6.102.1.

Verifiering av kopplings- och stängningsförmåga

Kopplings- och stängningstester för strömbrytare utförs i flera konfigurationer beroende på tillämpning: enskilda (utan behållare) strömbrytare, uttagbara strömbrytare monterade i testutrustning eller uttagbara strömbrytare installerade i spänningsväxlar. När spänningsväxel och strömbrytare testas tillsammans utförs kopplings- och stängningstesterna inuti den monterade spänningsväxeln. För enskilda typtester rekommenderas att en dedikerad uttagbar hytt tillhandahålls för testning.

IEC:s kopplingstester för strömbrytare definierar olika testsekvenser. Kunder kan välja olika sekvenser. Till exempel består sekvens 1 av 274 brytningsoperationer (130 T10, 130 T30, 8 T60 och 6 T100s). För att förbättra kostnadseffektiviteten och tidseffektiviteten - eftersom testlaboratorier debiterar baserat på testtid - väljer kunder ofta sekvens 3, totalt 72 operationer (3 T10/T30, 60 T60 och 6 T100s). Även om antalet operationer är minskat ökar den totala energin. Men jämfört med den fullkapacitetsstandard som vanligen används inom landet, 50-brytningsprov, är IEC-testen fortfarande betydligt mindre sträng. Tabell 2 visar antalet kopplingsoperationer definierade i IEC 62271-100 för utmattningstest.

För strömbrytare avsedda för både 50 Hz och 60 Hz-tillämpningar anger STL-guiden testfrekvenser som visas i tabell 3 för att verifiera lämplighet och utfärda en typtestrapport. För att uppfylla dubbelfrekvenskraven krävs endast grundläggande kopplingstester (E1-klass) vid både 50 Hz och 60 Hz. Utmattningstestet kan utföras vid antingen 50 Hz eller 60 Hz. På samma sätt krävs endast grundläggande tester för O–0.3 s–CO–15 s–CO-sekvensen. Trots att testkraven varierar för olika neutraljordade system påverkar detta inte utmattningstestet.

Inre buktetest

Testspänning: Enligt IEC 62271-200, Bilaga AA.4.2, ska testet utföras vid någon lämplig spänning som inte överstiger den angivna spänningen. Om en spänning lägre än den angivna spänningen väljs måste följande villkor uppfyllas:
a) Den beräknade genomsnittliga RMS-testströmmen måste uppfylla strömkraven i AA.4.3.1;
b) Buktet får inte släcka för tidigt på något stadium.
Tillfälliga enfasutsläckningar är tillåtna om den kumulativa varaktigheten av ströminterruptioner inte överstiger 2 % av den totala testvaraktigheten, och ingen enskild avbrott varar längre än nästa förväntade strömnullpunkt. Integralen av växelströmskomponenten måste vara åtminstone lika stor som den värde som anges i AA.4.3.1.
Enligt STL-guiden, under trefas- och tvåfasbuktetester, kan de två faserna matas av en strömkälla vid en spänning under den angivna spänningen, medan den tredje fasen matas av en separat spänningskälla vid Ur/√3. Vid enfasprov ska buktet initieras mellan mittenfasen och mark. Anslutningen kan matas av en strömkälla vid en spänning under den angivna spänningen, förutsatt att spänningskällan har tillräcklig kortslutningskraft för att tydligt upptäcka spänningssammanbrott och skilja det från interferens.

För en 17,5 kV spänningsväxel utförs inre buktetfeltest vid 7,1 kV, vilket dokumenteras i testrapporten.

Testvillkor och utrustningslayout:

Det är tillåtet att utföra sekventiella tester på olika otestade delar av en enda enhet. Laboratoriet är inte ansvarigt för att tillhandahålla eller ordna kabelförgreningskanaler. Testarrangemanget måste detaljerat beskrivas i testrapporten. Om en funktionsenhets typ inte är avsedd att användas som slutenhet under driftsförhållanden, ska under testning två eller flera funktionsenheter placeras i anordningen, med den testade enheten så nära sidan som möjligt och borta från simulerade rumsväggen.

Taket måste vara minst 200 mm ± 50 mm över testobjektet. Öppningsvägen för tryckavlastningspanelen får inte träffa taket. Testresultaten är giltiga för alla avstånd mellan testobjektet och taket som är större än testuppsättningens avstånd. Provobjektet måste testas i dess faktiska driftskonfiguration. För spänningsväxlar med fällda ventilationsfläpplar behöver inga avtagbara handtag installeras, men flappen måste vara i öppen position under inre buktetest. Som visas i figur 4, innehåller inre buktetestuppsättningen för en 17,5 kV spänningsväxel fyra spänningsväxelenheter i en rad. Testningen utförs på de tre högspänningshyttarna i den vänstra ände-enheten. Toppen av kabinettet är 600 mm under taket, med en reflektorplatta installerad för att förhindra buktegens reflexion från taket och bränning av horisontella indikatorer. En testisoleringstrollbyggnad ersätter strömbrytaren för testning, och den inre skyddsplattan vid den nedre ventilationsdörren är i öppen position.

Ytterligare noteringar om IEC-testning

IEC-tester resulterar i separata typcertifikat för olika testobjekt, inklusive:

• Typcertifikat för isoleringsprestanda

• Typcertifikat för kortslutningskoppling och -brytning

• Typcertifikat för inre buktetprestanda

Följande ritningar och tillverkardokumentation måste tillhandahållas för att visa samstämmighet mellan den testade spänningsväxeln och de understödjande designritningarna. Testlaboratoriet kommer att verifiera provet genom att mäta och kontrollera ritningar, busbar-specifikationer, stödstavning, etc., mot den tillhandahållna dokumentationen. Alla avvikelser registreras.

a) Enkeltrådad diagram av spänningsväxeln och kontrollutrustningen, inklusive komponenttypnamn.
b) Allmän layoutritning (monteringsritning), inklusive:

• Totala dimensioner

• Busbarsystemdimensioner

• Stödstruktur

• Elektriska avstånd

• Material för huvudkomponenter
  c) Spänningsväxelidentifieringsritningar som detaljerats i relevanta STL-guidlinjer.