Ключови разлики: IEEE vs IEC вакуумни прекъсвачи

Разлики между вакуумни прекъсвачи, съответстващи на IEEE C37.04 и IEC/GB стандарти

Вакуумните прекъсвачи, проектирани да отговарят на северноамериканския стандарт IEEE C37.04, показват няколко ключови конструктивни и функционални разлики в сравнение с тези, които съответстват на IEC/GB стандарти. Тези разлики произтичат главно от изискванията за безопасност, обслужваемост и интеграция на системата в практиката на северноамериканското комутационно оборудване.

1. Механизъм за свободна трева (функция за предотвратяване на пъмпинг)

Механизъмът за "свободна трева" – функционално еквивалентен на функцията за предотвратяване на пъмпинг, гарантира, че ако механичен сигнал за трева (свободна трева) е приложен и поддържан преди всеки заповед за затваряне (електрическа или ръчна), прекъсвачът не трябва да се затвори, дори за кратко време.

• След иницииране на сигнал за трева, движещите контакти трябва да се върнат и да останат в напълно отворено положение, независимо от продължаващите заповеди за затваряне.

• Този механизъм може да изисква освобождаване на съхранената пружинна енергия по време на операцията.

• Однако, движението на контактите по време на този процес не трябва да намали разстоянието между контактите повече от 10%, нито да компрометира диелектричната устойчивост на разстоянието. Контактите трябва да останат в напълно изолирано, отворено състояние.

• И електрическите, и механичните блокирки трябва да предотвратяват затварянето при тези условия.

Методи за реализация:

• Електрическа блокировка: Соленоид предотвратява затварянето. Когато бутонът за трева (ручна или електрическа) е натиснат, микропрекъсвач 1 (показан на фиг. 2) деенергира катушката за затваряне. Едновременно с това плунжерът на соленоида се изпръсква, за да блокира механично бутона за затваряне. Освен това, микропрекъсвач 2 се затваря, включвайки своя нормално отворен контакт в серия с цепта на катушката за затваряне, предотвратявайки електрическото затваряне.

• Алтернативен механичен дизайн: Бутонът за затваряне може да бъде натиснат, но съхранената енергия в пружината се изпуска във въздуха (т.е. без нагрузка), вместо да бъде предадена към главния вал, за да се затвори вакуумният прекъсвач. Това гарантира безопасността, позволявайки механично действие без реално затваряне.

2. Автоматично изпускане на пружина (ASD)

ASD (Автоматично изпускане на пружина) е ключово изискване за безопасност според стандартите IEEE. То изисква прекъсвачът да не е зареден (с пружинна енергия), когато се мести в или извън своето отделение – дали се премества от тестово в служебно положение, или се изважда или вкарва в комутационната кабина.

• Това предотвратява персонала да бъде изложен на високоенергийни пружинни механизми по време на обработка, елиминирайки рискът от случайно изпускане на енергия.

• Затова прекъсвачът трябва да е отворен и незареден, преди да започнат операциите за преместване.

• Трябва да се интегрира специален автоматичен механизъм за безопасно изпускане на съхранената пружинна енергия по време или преди изваждането от свързаното положение.

• Ако енергията е изпусната преди изваждането, допълнителна електрическа блокировка трябва да предотврати автоматичното повторно зареждане на пружината, осигурявайки, че прекъсвачът остава безопасен по време на поддръжката.

Тази функция подобрява безопасността на персонала и се съобразява с северноамериканските протоколи за безопасност на метално-облицованото комутационно оборудване.

3. MOC – Индикатор за положение на главните контакти (C37.20.2-7.3.6)

В противовес на прекъсвачите IEC/GB, където вспомогателните ключове (например S5/S6), указващи положението на главните контакти, обикновено са монтирани вътре в капсулата на механизма за управление на прекъсвача и са насочвани директно от главния вал чрез връзка (просто и надеждно), стандартите IEEE изискват, вспомогателните ключове за положение на главните контакти (MOC) да са монтирани вътре в фиксираното отделение на комутационното оборудване, а не на самия прекъсвач.

Цел на това изискване:

• Осигуряване на вторични системни тестове без прекъсвач: Позволява на техниките да симулират положението на прекъсвача (отворено/затворено) с помощта на пробник или симулятор, позволявайки верификация на защитни реле, контролни цепи и сигнализационни системи – дори когато прекъсвачът е изваден от кабината.

• Подкрепа на високоструйни вспомогателни цепи: По-старите системи за управление понякога изисквали високоструйни сигнали (например >5A), които стандартните вторични контактни колчета (обикновено класифицирани за жичка 1.5 мм²) не могат надеждно да пренасят. Фиксираните MOC ключове позволяват използването на по-тежки жици вътре в отделението.

Дизайнерски предизвикателства:

• Главният вал на прекъсвача трябва да привежда в действие фиксираните MOC ключове както в тестово, така и в служебно положение.

• Механизъм за пренос на движение (горен, долен или страничен) трябва да прехвърля движението от движещия се прекъсвач към стационарния ключ.

• Това изисква подвижен съединител, вместо твърда връзка, което увеличава механичната сложност.

• Поради големите удари при работа и потенциалните толеранции за подравняване, надеждността и механичната издръжливост са критични.

• IEEE изисква минимум 500 механични операции за MOC механизми, но в практика те трябва да съответстват на пълния механичен живот на прекъсвача (често 10,000 операции).

• Добавеният масивен връзки може да влияе на скоростта на затваряне и особено на откриване, затова са необходими леки, с ниска инерция компоненти, за да се минимизира въздействието върху производителността.

4. TOC – Индикатор за тестово и свързано положение (C37.20.2-7.3.6)

В противовес на прекъсвачите IEC/GB, където индикаторите за положение (например S8/S9) обикновено са монтирани на шасито на прекъсвача и са привеждани в действие от винта за преместване, стандартите IEEE изискват, ключовете за тестово и свързано положение (TOC) да са фиксирани вътре в отделението на комутационното оборудване.

• Тези ключове засичат и сигнализират физическото положение на платформата на прекъсвача: дали е в свързано (служебно), тестово или извадено (извън) положение.

• Будейки фиксирани в отделението, те осигуряват последователно, надеждно указание, независимо от вътрешното състояние на прекъсвача.

• Това подкрепя безопасни блокировки (например, предотвратяване на затваряне, когато не е напълно свързано) и позволява отдалечено наблюдение на положението на прекъсвача.

5. Механичен индикатор за износ на контактите на вакуумните прекъсвачи

В противовес на SF₆ прекъсвачите, вакуумните прекъсвачи са герметични единици с лице-към-лице контакти и без рога за дъга или предварителни контакти. И прекъсването на аварийни токове, и нормалните механични операции причиняват износ и изтъняване на контактите.

• Износът на контактите е основен определящ фактор за електрическия живот на вакуумния прекъсвач.

• Макар много алгоритми да оценяват електрическия живот въз основа на брой операции, нива на аварийни токове и време на дъга, тези са по-голямата част теоретични или емпирични.

• Поради вариациите в първото поле, което се изчиства, фазата на тока и индивидуалните различия, прогнозираната продължителност често не съответства точно на действителния физически износ.

• Съществува разстояние между прогнозите, основани на софтуер, и реалното физическо издръжливост.

Затова северноамериканският пазар изисква механичен индикатор за износ на контактите, интегриран директно във вакуумния прекъсвач или механизъма за управление.

• Този визуален или механичен показалец позволява на техническия персонал да наблюдава степента на износ на контактите по време на инспекцията.

• Той предоставя надеждна, физическа мярка за оставащия живот на контактите, подобрява прогнозната поддръжка и осигурява своевременна замяна, преди да настъпи отказ.