Механічне витривалість тестування для автоматичних вимикачів: стандарти, виклики та кращі практики

Механічні випробування на стійкість

Механічну стійкість автоматичних вимикачів випробовують відповідно до IEC 62271-100, що вимагає 10 000 операцій (клас M2). Під час випробувань у закордонній лабораторії перший прототип зазнав невдачі після 6 527 операцій через розрив пружини. Лабораторія прийняла цю ізольовану невдачу, пов'язавши її з проблемами встановлення пружини. Другий прототип також був випробований, але аналогічно зазнав невдачі після понад 6 000 операцій через розрив іншої пружини. В результаті лабораторія видала лише звіт про механічну стійкість для 2 000 операцій (клас M1).

Аналіз первинної причини: Розрив появився через відбитки від машинного молотка в точці згину пружини під час виробництва, що створило слабку точку, яка не витримала після тисяч операцій. Хоча автоматичний вимикач на 36 кВ досяг лише класу M1 (2 000 операцій) за механічною стійкістю, авторитет та надійність звіту KEMA, що діє як для систем з частотою 50/60 Гц, так і для заземлених/незаземлених систем, дозволили успішні продажі в Латинській Америці, Європі, Південно-Східній Азії та інших глобальних ринках.

Для заземлювачів та вивільнюваних автоматичних вимикачів, різниця в механічних випробуваннях на стійкість показана в таблиці 1. Зазвичай, клієнти IEC приймають, що вивільнювані вагонетки автоматичних вимикачів використовуються лише для обслуговування. Тому, відповідність міжнародним вимогам клієнтів може бути забезпечена шляхом проведення лише 25 циклів введення та виведення, як вказано в IEC 62271-200, пункт 6.102.1.

Перевірка здатності до включення та відключення

Включення та відключення автоматичних вимикачів проводяться в різних конфігураціях залежно від застосування: окремі (без корпусу) автоматичні вимикачі, вивільнювані автоматичні вимикачі, монтувані в тестове обладнання, або вивільнювані автоматичні вимикачі, встановлені в комутаційній апаратурі. Коли комутаційна апаратура та автоматичний вимикач випробовуються разом, включення та відключення проводяться в зібраній комутаційній апаратурі. Для окремих типових випробувань рекомендується надати спеціальний вивільнюваний отсік для тестування.

IEC включення та відключення автоматичних вимикачів визначають різні послідовності випробувань. Клієнти можуть вибирати різні послідовності. Наприклад, Послідовність 1 складається з 274 операцій відключення (130 T10, 130 T30, 8 T60 та 6 T100s). Для покращення ефективності за вартістю та часом - оскільки тестові лабораторії нараховують вартість за тривалість тесту - клієнти часто обирають Послідовність 3, що становить 72 операції (3 T10/T30, 60 T60 та 6 T100s). Хоча кількість операцій зменшується, загальна енергія збільшується. Однак, порівняно з повною потужністю стандарту 50 відключень, який широко використовується внутрішньо, IEC тест залишається значно менш строгим. Таблиця 2 викладає кількість операцій включення, визначених в IEC 62271-100, для випробувань на стійкість.

Для автоматичних вимикачів, призначених як для систем з частотою 50 Гц, так і 60 Гц, керівництво STL визначає частоти випробувань, як показано в таблиці 3, для підтвердження придатності та видання типового звіту про випробування. Для задоволення двочастотних вимог достатньо базових випробувань (клас E1) на обох частотах 50 Гц та 60 Гц. Випробування на стійкість може бути проведено на будь-якій з частот 50 Гц або 60 Гц. Подібним чином, послідовність випробувань O–0.3 с–CO–15 с–CO вимагає лише базових випробувань. Хоча вимоги до випробувань можуть варіюватися для різних систем заземлення нейтралі, це не впливає на випробування на стійкість.

Випробування внутрішнього дугового вогню

Напруга випробування: Згідно з IEC 62271-200, Додаток AA.4.2, випробування має бути проведено при будь-якій допустимій напрузі, що не перевищує номінальну напругу. Якщо вибрана напруга нижча за номінальну, повинні бути виконані наступні умови:
a) Обчислений середній RMS тестовий струм має задовольняти вимогам струму в AA.4.3.1;
b) Дуга не повинна гаснути передчасно на жодному етапі.
Допускається тимчасове однофазне затухання, якщо сумарна тривалість переривань струму не перевищує 2% загальної тривалості випробування, і жодне переривання не триває довше, ніж очікувана наступна нульова точка струму. Інтеграл від компоненти струму переменного струму має бути принаймні дорівнювати значенню, вказаному в AA.4.3.1.
Згідно з керівництвом STL, під час трифазних та двофазних дугових випробувань, дві фази можуть бути запитувані струмом з напругою нижче номінальної, тоді як третя фаза запитується окремим джерелом напруги Ur/√3. У однофазних випробуваннях дуга повинна бути ініційована між середньою фазою та землею. Цепі може бути запитувана струмом з напругою нижче номінальної, якщо джерело напруги має достатню короткої мощності, щоб чітко виявити розряд напруги та відрізняти його від інтерференції.

Для комутаційної апаратури на 17.5 кВ, випробування внутрішнього дугового вогню проводиться при 7.1 кВ, що документовано в звіті про випробування.

Умови випробування та розташування обладнання:

Допускається проводити послідовні випробування на різних неперевірених секціях одного модуля. Лабораторія не несе відповідальності за надання або організацію каналів для кабелів. Схема випробування має бути детально викладена в звіті про випробування. Якщо тип функціонального модуля не призначений для використання як крайній модуль у службових умовах, під час випробування, два або більше функціональні модулі повинні бути розташовані в агрегаті, розміщуючи випробовуваний модуль максимально близько до сторони та подалі від імітованої стіни приміщення.

Стеля повинна бути не нижче 200 мм ± 50 мм над випробувальним об'єктом. Шлях відкриття панелі зниження тиску не повинен торкатися стелі. Результати випробувань є дійсними для всіх відстаней між випробувальним об'єктом та стелею, більших за відстань встановлення. Випробувальний зразок повинен бути випробований у своїй фактичній конфігурації роботи. Для комутаційної апаратури з обертовими вентиляційними клапанами, від'ємні ручки не потрібно встановлювати, але клапан повинен бути відкритим під час випробування внутрішнього дугового вогню. Як показано на рисунку 4, випробування внутрішнього дугового вогню для комутаційної апаратури на 17.5 кВ включає чотири модулі комутаційної апаратури в ряд. Випробування проводиться на трьох високонапіжних камерах крайнього модуля зліва. Верхня частина шафи знаходиться на відстані 600 мм від стелі, з встановленою рефлекторною плитою, щоб запобігти відображення дуги від стелі та спалюванню горизонтальних індикаторів. Випробувальний ізолятор замінює автоматичний вимикач для випробування, а внутрішня захисна плита нижнього вентиляційного дверцята відкрита.

Додаткові зауваження щодо випробувань IEC

Випробування IEC дають окремі типові сертифікати для різних випробувальних предметів, включаючи:

• Типовий сертифікат для характеристик ізоляції

• Типовий сертифікат для характеристик включення та відключення короткого замикання

• Типовий сертифікат для характеристик внутрішнього дугового вогню

Наступні креслення та документація виробника повинні бути надані, щоб довести зв'язок між випробуваним комутаційним обладнанням та підтверджувальними кресленнями. Лабораторія перевірить зразок, виконавши вимірювання та перевірку креслень, специфікацій шин, відстаней підтримки тощо, відповідно до наданої документації. Будь-які відхилення фіксуються.

a) Однолінійна схема комутаційного обладнання, включаючи типові назви компонентів.
b) Генеральна схема розташування (схема зборки), включаючи:

• Загальні розміри

• Розміри системи шин

• Конструкція підтримки

• Електричні прогалини

• Матеріали основних компонентів
  c) Креслення ідентифікації комутаційного обладнання, як детально викладено в відповідних керівництвах STL.