Mga Pangunahing Pagkakaiba: IEEE vs IEC Vacuum Circuit Breakers

Pagkakaiba ng mga Vacuum Circuit Breaker na Sumusunod sa IEEE C37.04 at IEC/GB Standards

Ang mga vacuum circuit breaker na disenyo upang sumunod sa North American IEEE C37.04 standard ay may ilang pangunahing pagkakaiba sa disenyo at pagganap kumpara sa mga sumusunod sa IEC/GB standards. Ang mga pagkakaiba na ito ay nagmumula sa mga requirement sa kaligtasan, serbisibilidad, at sistemang integrasyon sa mga pamantayan ng switchgear sa Hilagang Amerika.

1. Trip-Free Mechanism (Anti-Pumping Function)

Ang "trip-free" mechanism—na katumbas ng anti-pumping feature—ay nag-uugyos na kapag isinagawa at pinanatili ang mekanikal na trip (trip-free) signal bago anumang closing command (electrical o manual), ang breaker ay hindi dapat mag-close, kahit sandali lamang.

• Kapag nagsimula ang trip signal, ang mga moving contacts ay kailangang bumalik at manatili sa buong bukas na posisyon, kahit na may patuloy na closing commands.

• Ang mekanismo na ito ay maaaring nangangailangan ng paglabas ng nakaimbak na spring energy sa panahon ng operasyon.

• Ngunit, ang paggalaw ng contact sa prosesong ito ay hindi dapat bawasan ang gap ng contact ng higit sa 10%, o kompromisohan ang dielectric withstand capability ng gap. Ang mga contact ay kailangang manatili sa buong isolated, open state.

• Ang parehong electrical at mechanical interlocks ay kailangang pigilan ang closing sa mga kondisyong ito.

Mga Paraan ng Implementasyon:

• Electrical Interlock: Isang solenoid ang nagpipigil sa closing. Kapag in-press ang trip button (manual o electrical), ang Microswitch 1 (ipinapakita sa Fig. 2) ay nawawalan ng enerhiya ang closing coil. Samantalang ito, ang plunger ng solenoid ay lumalabas upang mekanikal na ibarang ang closing button. Bukod dito, ang Microswitch 2 ay nagsasara, na idinadagdag ang kanyang normal na bukas na contact sa serye ng closing coil circuit, na nagpapigil ng electrical closing.

• Alternatibong Mekanikal na disenyo: Ang closing button ay maaaring ipindot, ngunit ang nakaimbak na enerhiya sa spring ay inililabas sa hangin (i.e., walang load), hindi na ito ipinapadala sa main shaft upang sarado ang vacuum interrupter. Ito ay nagbibigay ng seguridad habang pinapayagan ang mekanikal na aktwasyon nang walang tunay na closure.

2. Automatic Spring Discharge (ASD)

Ang ASD (Auto Spring Discharge) ay isang mahalagang requirement sa kaligtasan sa ilalim ng IEEE standards. Ito ay nag-uutos na ang circuit breaker ay hindi dapat nasa charged (spring-energized) state kapag ito ay ina-rack in o out ng kanyang compartment—kahit na naghahalili mula test position hanggang service position, o ina-withdraw mula o ina-insert sa switchgear cubicle.

• Ito ay nagpaprevent sa mga tauhan na ma-expose sa mataas na enerhiyang spring mechanisms sa panahon ng handling, na nagbabawas ng panganib ng accidental energy release.

• Kaya, ang breaker ay kailangang bukas at uncharged bago magsimula ang racking operations.

• Ang dedikadong automatic energy release mechanism ay kailangang maiintegro upang ligtas na i-discharge ang nakaimbak na spring energy sa panahon o bago ang withdrawal mula sa connected position.

• Kung ang enerhiya ay inilabas bago ang removal, ang additional electrical interlock ay kailangang pigilan ang automatic re-energization ng spring, na sigurado na ang breaker ay ligtas sa panahon ng maintenance.

Ang feature na ito ay nagpapalakas ng kaligtasan ng mga tauhan at sumasama sa mga protocol ng kaligtasan sa Hilagang Amerika para sa metal-clad switchgear.

3. MOC – Main Contacts Position Indicator (C37.20.2-7.3.6)

Kumpara sa IEC/GB breakers, kung saan ang auxiliary switches (e.g., S5/S6) na nagpapakita ng posisyon ng main contact ay tipikal na nakamontado sa loob ng operating mechanism enclosure ng breaker at direkta na dinriven ng main shaft via linkage (simple at reliable), ang IEEE standards ay nangangailangan na ang Main-Open/Main-Closed (MOC) auxiliary switches ay nakamontado sa loob ng fixed switchgear compartment, hindi sa breaker mismo.

Layunin ng Requirement na Ito:

• Paggawad ng Secondary System Testing Without the Breaker: Nagbibigay-daan sa mga tekniko na simularin ang posisyon ng breaker (open/closed) gamit ang test probe o simulator, na nagpapahintulot sa verification ng protection relays, control circuits, at signaling systems—kahit na ang breaker ay inalis mula sa cubicle.

• Suporta sa High-Current Auxiliary Circuits: Ang mga lumang control systems minsan ay nangangailangan ng high-current signaling (e.g., >5A), na ang standard secondary plug contacts (tipikal na rated para sa 1.5 mm² wire) ay hindi mapapanatili nang maayos. Ang fixed MOC switches ay nagbibigay ng mas matibay na gauge wiring sa loob ng compartment.

Mga Hamon sa disenyo:

• Ang main shaft ng breaker ay kailangang drayberin ang fixed MOC switch sa parehong test at service positions.

• Ang drive linkage (top, bottom, o side-mounted) ay kailangang ilipat ang galaw mula sa moving breaker patungo sa stationary switch.

• Ito ay nangangailangan ng movable coupling kesa sa rigid connection, na nagpapataas ng mekanikal na kumplikado.

• Dahil sa mataas na impact forces sa panahon ng operasyon at potensyal na alignment tolerances, ang reliability at mechanical endurance ay kritikal.

• Ang IEEE ay nangangailangan ng minimum na 500 mechanical operations para sa MOC mechanisms, ngunit sa praktikal, ito ay kailangang tumugon sa buong mechanical life ng breaker (madalas 10,000 operations).

• Ang dagdag na mass ng linkage ay maaaring makaapekto sa closing at lalo na sa opening speed, kaya ang lightweight, low-inertia components ay mahalaga upang makamit ang minimong impact sa performance.

4. TOC – Test and Connected Position Indicator (C37.20.2-7.3.6)

Kumpara sa IEC/GB breakers, kung saan ang position indicators (e.g., S8/S9) ay karaniwang nakamontado sa chassis ng breaker at dinriven ng racking screw, ang IEEE standards ay nangangailangan na ang Test and Connected (TOC) position switches ay fixed sa loob ng switchgear compartment.

• Ang mga switches na ito ay nagdedetect at nag-signal ng physical position ng breaker truck: kung ito ay nasa Connected (Service), Test, o Disconnected (Withdrawn) position.

• Ang pagiging fixed sa compartment ay nagbibigay ng consistent, reliable indication independent ng internal condition ng breaker.

• Ito ay sumusuporta sa safe interlocking (e.g., prevention ng closing kapag hindi pa fully connected) at nagbibigay ng remote monitoring ng posisyon ng breaker.

5. Mechanical Contact Wear Indicator para sa Vacuum Interrupters

Kumpara sa SF₆ circuit breakers, ang vacuum interrupters ay sealed units na may face-to-face contacts at walang arcing horns o pre-insertion contacts. Ang pag-interrupt ng fault currents at normal na mekanikal na operasyon ay nagdudulot ng contact erosion at wear.

• Ang contact wear ay ang primary determinant ng electrical life ng vacuum breaker.

• Bagaman maraming algorithms ang nag-estimate ng electrical life batay sa number of operations, short-circuit current levels, at arcing time, ang mga ito ay malaking teoretikal o empirical.

• Dahil sa variations sa first-pole-to-clear, current phase, at individual unit differences, ang predicted life madalas hindi eksaktong tumutugma sa actual physical wear.

• Mayroon pa ring gap sa pagitan ng software-based predictions at real-world physical degradation.

Kaya, ang North American market ay nangangailangan ng mechanical contact wear indicator na direktang integrated sa vacuum interrupter o operating mechanism.

• Ang visual o mechanical gauge na ito ay nagbibigay-daan sa maintenance personnel na direktang obserbahan ang degree ng contact wear sa panahon ng inspection.

• Ito ay nagbibigay ng reliable, physical measurement ng natitirang contact life, na nagpapalakas ng predictive maintenance at nag-aasure na timely replacement bago ang failure.