Klíčové rozdíly: IEE-Business vs IEC vakuové vypínače

Rozdíly mezi vakuovými přerušovači splňujícími normy IEEE C37.04 a IEC/GB

Vakuové přerušovače navržené pro splnění severoamerické normy IEEE C37.04 se liší v několika klíčových aspektech návrhu a funkce od těch, které splňují normy IEC/GB. Tyto rozdíly jsou způsobeny požadavky na bezpečnost, obsluhu a integraci systémů v praxi s čelitovým zařízením v Severní Americe.

1. Mechanismus bezpečného vyřazení (Funkce proti nekonečnému opakování)

Mechanismus "bezpečného vyřazení" – funkčně ekvivalentní funkcí proti nekonečnému opakování – zajišťuje, že pokud je aplikován a udržován mechanický signál k vyřazení (bezpečné vyřazení) před jakýmkoli příkazem k zapnutí (elektrickým nebo manuálním), přerušovač nesmí ani dočasně zapnout.

• Jakmile je zahájen signál k vyřazení, pohyblivé kontakty musí vrátit do a zůstat v plně otevřené poloze, bez ohledu na pokračující příkazy k zapnutí.

• Tento mechanismus může vyžadovat uvolnění uložené pružinové energie během provozu.

• Nicméně, pohyb kontaktů během tohoto procesu nesmí snížit vzdálenost mezi kontakty více než o 10 %, ani nesmí kompromitovat dielektrickou odolnost mezery. Kontakty musí zůstat v plně izolovaném, otevřeném stavu.

• Oba elektrické a mechanické interlocky musí bránit zapnutí za těchto podmínek.

Metody implementace:

• Elektrický interlock: Elektromagnet brání zapnutí. Když je stisknuto tlačítko k vyřazení (manuální nebo elektrické), mikrospínač 1 (viz obr. 2) deenergizuje cívku k zapnutí. Současně se plunger elektromagnetu rozšiřuje, aby mechanicky zabránil zapnutí tlačítka. Kromě toho se mikrospínač 2 uzavře, což vloží jeho obvykle otevřený kontakt do série s okruhem cívky k zapnutí, což brání elektrickému zapnutí.

• Alternativní mechanický návrh: Tlačítko k zapnutí může být stisknuto, ale uložená energie v pružině je uvolněna do vzduchu (tj. bez zatěžování), místo aby byla přenesena na hlavní hřídel k zapnutí vakuového přerušovače. To zajišťuje bezpečnost a umožňuje mechanické spuštění bez skutečného zapnutí.

2. Automatické uvolnění pružiny (ASD)

ASD (Automatické uvolnění pružiny) je klíčovým bezpečnostním požadavkem podle norm IEEE. Stanovuje, že přerušovač nesmí být v nabitém (pružinově energizovaném) stavu, když je vytahován do nebo ven z jeho oddílu – ať už při přesunu z testovací do provozní pozice, nebo při vytahování z nebo vkládání do čelitového zařízení.

• To brání osobám při manipulaci s expozicí vysoké energie pružinových mechanismů, eliminuje riziko náhodného uvolnění energie.

• Proto musí být přeružovač otevřen a nenabité před zahájením operací vytahování.

• Musí být začleněn speciální automatický mechanismus k bezpečnému uvolnění uložené pružinové energie během nebo před vytahováním z připojené pozice.

• Pokud je energie uvolněna před odstraněním, další elektrický interlock musí bránit automatickému znovuenergizování pružiny, což zajistí bezpečnost přerušovače během údržby.

Tato funkce zlepšuje bezpečnost osob a odpovídá severoamerickým bezpečnostním protokolům pro čelitové zařízení s kovovou obalovou konstrukcí.

3. MOC – Indikátor polohy hlavních kontaktů (C37.20.2-7.3.6)

Na rozdíl od přerušovačů IEC/GB, kde pomocné spínače (např. S5/S6) indikující polohu hlavních kontaktů jsou obvykle montovány uvnitř obalu provozního mechanismu přerušovače a jsou přímo poháněny hlavním hřídelem prostřednictvím spoje (jednoduché a spolehlivé), normy IEEE požadují, aby pomocné spínače Hlavní otevřeno/Hlavní zavřeno (MOC) byly umístěny uvnitř pevného oddílu čelitového zařízení, nikoli na samotném přerušovači.

Účel tohoto požadavku:

• Povolit testování sekundárního systému bez přerušovače: Umožňuje technikům simulovat polohu přerušovače (otevřeno/zavřeno) pomocí testovací sondy nebo simulátoru, což umožňuje ověření ochranných relé, řídicích okruhů a signalizačních systémů – i když je přerušovač odstraněn z čelitového zařízení.

• Podpora okruhů s vysokým proudem: Starší řídicí systémy někdy vyžadovaly signálové proudy s vysokým proudem (např. >5A), které standardní sekundární přípojné kontakty (typicky označené pro drát 1,5 mm²) nemohou spolehlivě přenést. Pevné spínače MOC umožňují použití drátů s větším průřezem uvnitř oddílu.

Návrhové výzvy:

• Hlavní hřídel přerušovače musí pohánět pevný spínač MOC v obou testovací a provozní pozici.

• Spojnice (umístěná nahoře, dole nebo na straně) musí přenést pohyb z pohyblivého přerušovače na stacionární spínač.

• To vyžaduje pohyblivé spojení namísto tuhého spojení, což zvyšuje mechanickou složitost.

• Vzhledem k vysokým dopadovým silám během provozu a potenciálním tolerancím zarovnání je klíčové zabezpečit spolehlivost a mechanickou životnost.

• IEEE požaduje minimálně 500 mechanických cyklů pro mechanismy MOC, ale v praxi musí odpovídat celkové mechanické životnosti přerušovače (často 10 000 cyklů).

• Přidaná hmotnost spojnice může ovlivnit rychlost zapínání a zejména vypínání, proto jsou nezbytné lehké, nízkoinerciální komponenty, aby byl minimalizován vliv na výkon.

4. TOC – Indikátor testovací a připojené pozice (C37.20.2-7.3.6)

Na rozdíl od přerušovačů IEC/GB, kde jsou indikátory polohy (např. S8/S9) obvykle montovány na podvozku přerušovače a jsou poháněny šroubem pro vytahování, normy IEEE požadují, aby spínače Test a Připojeno (TOC) byly pevně umístěny uvnitř oddílu čelitového zařízení.

• Tyto spínače detekují a signalizují fyzickou polohu vozíku přerušovače: zda je v polohách Připojeno (Provozní), Test nebo Odpojeno (Odtažené).

• Jejich pevné umístění v oddílu zajišťuje konzistentní a spolehlivou indikaci nezávisle na vnitřním stavu přerušovače.

• To podporuje bezpečné interlocky (např. brání zapnutí, pokud není plně připojeno) a umožňuje dálkové monitorování polohy přerušovače.

5. Mechanický indikátor opotřebení kontaktů pro vakuové přerušovače

Na rozdíl od přerušovačů SF₆, jsou vakuové přerušovače uzavřenými jednotkami s tváří v tvář umístěnými kontakty a bez rohorů na oblouk nebo předvstupních kontaktů. Oba přerušování poruchových proudů a normální mechanické operace způsobují erozi a opotřebení kontaktů.

• Opotřebení kontaktů je primárním určujícím faktorem elektrické životnosti vakuového přerušovače.

• Zatímco mnoho algoritmů odhaduje elektrickou životnost na základě počtu operací, úrovní krátkozávodných proudů a doby oblouku, tyto jsou z velké části teoretické nebo empirické.

• Vzhledem ke změnám v prvním pólu, který je vyřešen, fázi proudu a individuálním rozdílům mezi jednotkami, předpovězená životnost často nesouvisí přesně s reálným fyzickým opotřebením.

• Existuje mezer mezi softwarovými předpověďmi a skutečnou fyzickou degradací.

Proto trh v Severní Americe vyžaduje mechanický indikátor opotřebení kontaktů přímo integrovaný do vakuového přerušovače nebo provozního mechanismu.

• Tento vizuální nebo mechanický ukazatel umožňuje personálu pro údržbu přímo pozorovat stupeň opotřebení kontaktů během inspekce.

• Poskytuje spolehlivý, fyzický měření zbývající životnosti kontaktů, což posiluje prediktivní údržbu a zajišťuje včasné nahrazení před selháním.