การทดสอบความทนทานทางกลสำหรับเบรกเกอร์: มาตรฐาน ความท้าทาย และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

การทดสอบความทนทานทางกล

การทดสอบความทนทานทางกลของตัวตัดวงจรทำตาม IEC 62271-100 ซึ่งกำหนดให้มีการปฏิบัติงาน 10,000 ครั้ง (คลาส M2) ในระหว่างการทดสอบที่ห้องปฏิบัติการต่างประเทศ ต้นแบบแรกล้มเหลวที่ 6,527 ครั้งเนื่องจากสปริงทริปแตก ห้องปฏิบัติการยอมรับความล้มเหลวนี้โดยอ้างว่าเกิดจากปัญหาการติดตั้งสปริง ต้นแบบที่สองถูกทดสอบแต่ก็ล้มเหลวหลังจากทำการทดสอบมากกว่า 6,000 ครั้งเนื่องจากสปริงทริปแตกเช่นกัน ดังนั้น ห้องปฏิบัติการจึงออกรายงานความทนทานทางกลเพียง 2,000 ครั้ง (คลาส M1)

การวิเคราะห์สาเหตุราก: การแตกเกิดขึ้นจากรอยตีด้วยเครื่องจักรที่จุดโค้งของสปริงในการผลิต สร้างจุดอ่อนที่ล้มเหลวหลังจากการทำงานหลายพันครั้ง แม้ว่าตัวตัดวงจร 36 kV จะได้รับการประเมินความทนทานทางกลในระดับ M1 (2,000 ครั้ง) แต่รายงานทดสอบ KEMA ที่มีอำนาจและความน่าเชื่อถือสูง—ใช้ได้ทั้งระบบ 50/60 Hz และระบบต่อพื้นหรือไม่ต่อพื้น—ช่วยให้สามารถขายในละตินอเมริกา ยุโรป เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และตลาดอื่นๆ ทั่วโลกได้สำเร็จ

สำหรับสวิตช์ต่อพื้นและตัวตัดวงจรที่สามารถถอดออกได้ ความแตกต่างในการทดสอบความทนทานทางกลแสดงในตาราง 1 โดยทั่วไปแล้วลูกค้า IEC ยอมรับว่ารถเข็นตัวตัดวงจรที่สามารถถอดออกได้ใช้เฉพาะในการบำรุงรักษาเท่านั้น ดังนั้น การปฏิบัติตามข้อกำหนดของลูกค้าระหว่างประเทศสามารถทำได้โดยการทดสอบการใส่และถอดเพียง 25 รอบตามที่ระบุไว้ใน IEC 62271-200 ข้อ 6.102.1

การตรวจสอบความสามารถในการเปิดและปิดวงจร

การทดสอบการเปิดและปิดวงจรของตัวตัดวงจรจะดำเนินการในหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับการใช้งาน: ตัวตัดวงจรเดี่ยว (ไม่มีโครงสร้าง), ตัวตัดวงจรที่สามารถถอดออกได้ที่ติดตั้งในอุปกรณ์ทดสอบ, หรือตัวตัดวงจรที่สามารถถอดออกได้ที่ติดตั้งในสวิตช์เกียร์ เมื่อทดสอบสวิตช์เกียร์และตัวตัดวงจรพร้อมกัน การทดสอบการเปิดและปิดวงจรจะดำเนินการภายในสวิตช์เกียร์ที่ประกอบเสร็จ สำหรับการทดสอบประเภทเดี่ยว มีคำแนะนำให้เตรียมช่องสำหรับทดสอบที่แยกออกมา

การทดสอบการเปิดวงจรของ IEC สำหรับตัวตัดวงจรกำหนดลำดับการทดสอบต่างๆ ลูกค้าอาจเลือกลำดับการทดสอบที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ลำดับที่ 1 ประกอบด้วยการทดสอบการตัดวงจร 274 ครั้ง (130 T10, 130 T30, 8 T60, และ 6 T100s) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในด้านค่าใช้จ่ายและเวลา—เนื่องจากห้องปฏิบัติการคิดค่าใช้จ่ายตามระยะเวลาการทดสอบ—ลูกค้ามักเลือกลำดับที่ 3 รวม 72 ครั้ง (3 T10/T30, 60 T60, และ 6 T100s) แม้ว่าจำนวนครั้งของการทดสอบลดลง แต่พลังงานรวมเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับมาตรฐานการทดสอบ 50 ครั้งที่ใช้ทั่วไปในประเทศ การทดสอบ IEC ยังคงน้อยกว่าอย่างมาก ตาราง 2 แสดงจำนวนครั้งของการทดสอบการเปิดวงจรที่กำหนดใน IEC 62271-100 สำหรับการทดสอบความทนทาน

สำหรับตัวตัดวงจรที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานทั้ง 50 Hz และ 60 Hz แนวทาง STL กำหนดความถี่ในการทดสอบตามที่แสดงในตาราง 3 เพื่อยืนยันความเหมาะสมและออกรายงานการทดสอบประเภท เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งสองความถี่ จำเป็นต้องทดสอบการเปิดวงจรพื้นฐาน (คลาส E1) ทั้ง 50 Hz และ 60 Hz การทดสอบความทนทานสามารถทำได้ที่ 50 Hz หรือ 60 Hz เช่นเดียวกัน การทดสอบลำดับ O–0.3 s–CO–15 s–CO ต้องการเฉพาะการทดสอบพื้นฐาน แม้ว่าความต้องการในการทดสอบจะแตกต่างกันสำหรับระบบต่อพื้นที่แตกต่างกัน แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อการทดสอบความทนทาน

การทดสอบอาร์คภายใน

แรงดันทดสอบ: ตาม IEC 62271-200 ภาคผนวก AA.4.2 การทดสอบควรดำเนินการที่แรงดันใดๆ ที่เหมาะสมไม่เกินแรงดันที่กำหนด หากเลือกแรงดันต่ำกว่าแรงดันที่กำหนด ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขดังนี้:
a) ค่าเฉลี่ย RMS ของกระแสทดสอบที่คำนวณได้ต้องสอดคล้องกับความต้องการของกระแสใน AA.4.3.1;
b) อาร์คไม่ควรดับก่อนเวลานานเกินไปในขั้นตอนใดๆ
การดับอาร์คชั่วคราวเฟสเดียวได้รับอนุญาตหากระยะเวลาสะสมของการหยุดกระแสไม่เกิน 2% ของระยะเวลาทดสอบทั้งหมด และไม่มีการหยุดกระแสครั้งใดนานเกินกว่าจุดศูนย์กระแสที่คาดว่าจะเกิดขึ้นต่อไป ปริมาณรวมของส่วนกระแส AC ต้องเท่ากับหรือมากกว่าค่าที่ระบุใน AA.4.3.1
ตามแนวทาง STL ในระหว่างการทดสอบอาร์คสามเฟสและสองเฟส เฟสสองเฟสอาจได้รับกำลังจากแหล่งกำเนิดกระแสที่แรงดันต่ำกว่าแรงดันที่กำหนด ในขณะที่เฟสที่สามได้รับกำลังจากแหล่งกำเนิดแรงดันแยกต่างหากที่ Ur/√3 ในการทดสอบเฟสเดียว อาร์คต้องเกิดขึ้นระหว่างเฟสกลางกับพื้น วงจรอาจได้รับกำลังจากแหล่งกำเนิดกระแสที่แรงดันต่ำกว่าแรงดันที่กำหนด ตราบใดที่แหล่งกำเนิดแรงดันมีกำลังไฟฟ้าสั้นเพียงพอในการตรวจจับแรงดันที่แตกและแยกแยะออกจากสัญญาณรบกวน

สำหรับสวิตช์เกียร์ 17.5 kV การทดสอบอาร์คภายในทำที่ 7.1 kV ซึ่งมีเอกสารบันทึกในรายงานการทดสอบ

สภาพการทดสอบและการจัดวางอุปกรณ์:

สามารถทำการทดสอบลำดับต่างๆ บนส่วนที่ยังไม่ได้ทดสอบของหน่วยเดียวได้ ห้องปฏิบัติการไม่รับผิดชอบในการจัดหาหรือจัดเตรียมท่อสายเคเบิล การจัดวางการทดสอบต้องรายละเอียดในรายงานการทดสอบ หากประเภทหน่วยการทำงานไม่ได้หมายถึงการใช้งานเป็นหน่วยปลายทางภายใต้สภาพการใช้งาน ในระหว่างการทดสอบ ควรจัดวางหน่วยการทำงานสองหน่วยหรือมากกว่าในชุดประกอบ วางหน่วยที่ทดสอบให้ใกล้กับด้านข้างและห่างจากผนังห้องจำลองให้มากที่สุด

ฝ้าเพดานต้องอยู่ที่ระดับอย่างน้อย 200 มม. ± 50 มม. เหนือวัตถุทดสอบ ทางเปิดของแผ่นปล่อยแรงดันไม่ควรกระทบฝ้าเพดาน ผลการทดสอบมีผลสำหรับระยะห่างระหว่างวัตถุทดสอบและฝ้าเพดานที่มากกว่าระยะการตั้งค่าทดสอบ ตัวอย่างทดสอบต้องทดสอบในคอนฟิกเกอร์การดำเนินงานจริง สำหรับสวิตช์เกียร์ที่มีฝาเปิดระบายอากาศแบบพับได้ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งที่จับการดำเนินงานที่สามารถถอดออกได้ แต่ฝาต้องอยู่ในตำแหน่งเปิดในระหว่างการทดสอบอาร์คภายใน ดังแสดงในรูปที่ 4 การตั้งค่าทดสอบอาร์คภายในสำหรับสวิตช์เกียร์ 17.5 kV ประกอบด้วยสวิตช์เกียร์สี่หน่วยในแถว การทดสอบดำเนินการบนช่องแรงดันสูงสามช่องของหน่วยปลายทางด้านซ้าย ด้านบนของตู้อยู่ที่ 600 มม. ใต้ฝ้าเพดาน พร้อมแผ่นสะท้อนแสงเพื่อป้องกันการสะท้อนอาร์คจากฝ้าเพดานและการเผาไหม้ของตัวบ่งชี้แนวนอน รถเข็นตัวตัดวงจรทดแทนตัวตัดวงจรสำหรับการทดสอบ และแผ่นป้องกันภายในที่ประตูล่างอยู่ในตำแหน่งเปิด

ข้อสังเกตเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบ IEC

การทดสอบ IEC ทำให้ได้ใบรับรองการทดสอบประเภทที่แยกกันสำหรับรายการทดสอบต่างๆ รวมถึง:

• ใบรับรองการทดสอบประเภทสำหรับสมรรถนะฉนวน

• ใบรับรองการทดสอบประเภทสำหรับสมรรถนะการตัดวงจรและการปิดวงจรในภาวะสั้น

• ใบรับรองการทดสอบประเภทสำหรับสมรรถนะอาร์คภายใน

ต้องให้แผนภาพและเอกสารของผู้ผลิตเพื่อแสดงความสอดคล้องระหว่างสวิตช์เกียร์ที่ทดสอบและแผนภาพการออกแบบที่สนับสนุน ห้องปฏิบัติการจะตรวจสอบตัวอย่างโดยการวัดและตรวจสอบแผนภาพ ขนาดบัสบาร์ ระยะห่างการสนับสนุน ฯลฯ ตามเอกสารที่ให้มา ความแตกต่างใดๆ จะถูกบันทึก

a) แผนภาพวงจรเดี่ยวของสวิตช์เกียร์และสวิตช์ควบคุม รวมถึงชื่อประเภทของส่วนประกอบ
b) แผนภาพการจัดวางทั่วไป (แผนภาพการประกอบ) รวมถึง:

• ขนาดทั่วไป

• ขนาดระบบบัสบาร์

• โครงสร้างการสนับสนุน

• ระยะห่างทางไฟฟ้า

• วัสดุของส่วนประกอบหลัก
  c) แผนภาพการระบุสวิตช์เกียร์ตามที่ระบุในแนวทาง STL ที่เกี่ยวข้อง