Differenze chiave: IEE-Business vs IEC interruttori a vuoto
Differenze tra interruttori a vuoto conformi allo standard IEEE C37.04 e agli standard IEC/GB
Gli interruttori a vuoto progettati per soddisfare lo standard nordamericano IEEE C37.04 presentano diverse differenze di progettazione e funzionalità rispetto a quelli conformi agli standard IEC/GB. Queste differenze derivano principalmente da requisiti di sicurezza, manutenibilità e integrazione del sistema nelle pratiche di switchgear nordamericane.
1. Meccanismo a rilascio libero (funzione anti-pumping)
Il meccanismo "a rilascio libero" - funzionalmente equivalente a una funzione anti-pumping - assicura che, se viene applicato e mantenuto un segnale di trip (rilascio libero) prima di qualsiasi comando di chiusura (elettrico o manuale), l'interruttore non deve chiudersi, neppure momentaneamente.
Una volta iniziato il segnale di trip, i contatti mobili devono tornare e rimanere nella posizione completamente aperta, indipendentemente dai comandi di chiusura continuativi.
Questo meccanismo può richiedere la liberazione dell'energia accumulata dalla molla durante l'operazione.
Tuttavia, il movimento dei contatti durante questo processo non deve ridurre la distanza dei contatti di oltre il 10%, né compromettere la capacità dielettrica della distanza. I contatti devono rimanere in uno stato completamente isolato e aperto.
Entrambi gli interlock elettrici e meccanici devono impedire la chiusura in queste condizioni.
Metodi di implementazione:
Interlock elettrico: Un solenoide impedisce la chiusura. Quando si preme il pulsante di trip (manuale o elettrico), il microinterruttore 1 (mostrato in Fig. 2) de-energizza la bobina di chiusura. Simultaneamente, lo stantuffo del solenoide si estende per bloccare meccanicamente il pulsante di chiusura. Inoltre, il microinterruttore 2 si chiude, inserendo il suo contatto normalmente aperto in serie con il circuito della bobina di chiusura, impedendo la chiusura elettrica.
Design meccanico alternativo: Il pulsante di chiusura può essere premuto, ma l'energia accumulata nella molla viene rilasciata nell'aria (cioè senza carico), invece di essere trasmessa all'albero principale per chiudere l'interruttore a vuoto. Questo garantisce la sicurezza consentendo l'attuazione meccanica senza chiusura effettiva.
2. Scollegamento automatico della molla (ASD)
L'ASD (Automatic Spring Discharge) è un requisito di sicurezza critico secondo gli standard IEEE. Esso stabilisce che l'interruttore non deve trovarsi in uno stato caricato (con molla energizzata) quando viene estratto o introdotto nel suo compartimento - sia che si passi dalla posizione di test alla posizione di servizio, sia che venga estratto o inserito nel cubo di switchgear.
Questo impedisce al personale di essere esposto a meccanismi ad alta energia durante la manutenzione, eliminando il rischio di rilascio accidentale di energia.
Pertanto, l'interruttore deve essere aperto e scarico prima che possano iniziare le operazioni di estrazione.
Deve essere incorporato un meccanismo automatico di rilascio dell'energia per scaricare in modo sicuro l'energia accumulata nella molla durante o prima dell'estrazione dalla posizione collegata.
Se l'energia viene rilasciata prima della rimozione, un interlock elettrico aggiuntivo deve impedire la ricarica automatica della molla, garantendo che l'interruttore rimanga sicuro durante la manutenzione.
Questa caratteristica migliora la sicurezza del personale e si allinea con i protocolli di sicurezza nordamericani per l'armadio metallico di switchgear.
3. MOC – Indicatore di posizione dei contatti principali (C37.20.2-7.3.6)
A differenza degli interruttori IEC/GB, dove gli interruttori ausiliari (ad esempio, S5/S6) che indicano la posizione dei contatti principali sono solitamente montati all'interno dell'incastellatura del meccanismo di operazione dell'interruttore e azionati direttamente dall'albero principale tramite un collegamento (semplice e affidabile), gli standard IEEE richiedono che gli interruttori ausiliari Main-Open/Main-Closed (MOC) siano montati all'interno del compartimento fisso dello switchgear, non sull'interruttore stesso.
Scopo di questo requisito:
Consentire la verifica del sistema secondario senza l'interruttore: Permette ai tecnici di simulare la posizione dell'interruttore (aperto/chiuso) utilizzando un probe di test o un simulatore, consentendo la verifica dei relè di protezione, dei circuiti di controllo e dei sistemi di segnalazione - anche quando l'interruttore è rimosso dal cubo.
Supportare circuiti ausiliari ad alta corrente: I vecchi sistemi di controllo a volte richiedevano segnalazioni ad alta corrente (ad esempio, >5A), che i contatti secondari standard (tipicamente calibrati per fili da 1,5 mm²) non possono trasportare in modo affidabile. Gli interruttori MOC fissi permettono l'utilizzo di cavi di sezione più pesante all'interno del compartimento.
Sfide di progettazione:
L'albero principale dell'interruttore deve azionare l'interruttore MOC fisso sia in posizione di test che in posizione di servizio.
Un collegamento di trasmissione (montato in alto, in basso o lateralmente) deve trasferire il movimento dall'interruttore mobile all'interruttore fisso.
Questo richiede un accoppiamento mobile piuttosto che una connessione rigida, aumentando la complessità meccanica.
A causa delle forze d'impatto elevate durante l'operazione e delle tolleranze di allineamento, la affidabilità e la resistenza meccanica sono critiche.
Lo standard IEEE richiede un minimo di 500 operazioni meccaniche per i meccanismi MOC, ma in pratica devono durare quanto la vita meccanica completa dell'interruttore (spesso 10.000 operazioni).
La massa aggiuntiva del collegamento può influire sulla velocità di chiusura e, in particolare, di apertura, quindi componenti leggeri e a bassa inerzia sono essenziali per minimizzare l'impatto sulle prestazioni.
4. TOC – Indicatore di posizione di test e connesso (C37.20.2-7.3.6)
A differenza degli interruttori IEC/GB, dove gli indicatori di posizione (ad esempio, S8/S9) sono solitamente montati sul telaio dell'interruttore e azionati dalla vite di racking, gli standard IEEE richiedono che gli interruttori di posizione di test e connesso (TOC) siano fissi all'interno del compartimento dello switchgear.
Questi interruttori rilevano e segnalano la posizione fisica del carrello dell'interruttore: se è in posizione Connesso (Servizio), Test o Disconnesso (Estratto).
Essere fissi nel compartimento garantisce un'indicazione costante e affidabile indipendente dalle condizioni interne dell'interruttore.
Questo supporta l'interlocking sicuro (ad esempio, impedendo la chiusura quando non completamente connesso) e consente il monitoraggio remoto della posizione dell'interruttore.
5. Indicatore di usura meccanica dei contatti per interruttori a vuoto
A differenza degli interruttori SF₆, gli interruttori a vuoto sono unità sigillate con contatti frontali e senza corna di arco o contatti di pre-inserimento. Tanto l'interruzione delle correnti di cortocircuito quanto le operazioni meccaniche normali causano erosione e usura dei contatti.
L'usura dei contatti è il principale determinante della vita elettrica di un interruttore a vuoto.
Mentre molti algoritmi stimano la vita elettrica in base al numero di operazioni, ai livelli di corrente di cortocircuito e al tempo di arco, questi sono largamente teorici o empirici.
A causa delle variazioni nel primo polo a spegnere, nella fase di corrente e nelle differenze individuali, la vita prevista spesso non corrisponde precisamente all'usura fisica reale.
Rimane un divario tra le previsioni basate su software e la degradazione fisica nel mondo reale.
Pertanto, il mercato nordamericano richiede un indicatore di usura meccanica dei contatti integrato direttamente nell'interruttore a vuoto o nel meccanismo di operazione.
Questo indicatore visivo o meccanico consente al personale di manutenzione di osservare direttamente il grado di usura dei contatti durante l'ispezione.
Fornisce una misurazione fisica affidabile della vita residua dei contatti, migliorando la manutenzione predittiva e assicurando la sostituzione tempestiva prima del guasto.
