Nøkkel forskjeller: IEEE vs IEC vakuum brytere

Forskjeller mellom vakuumkretsutslagere som er i samsvar med IEEE C37.04 og IEC/GB-standarder

Vakuumkretsutslagere designet for å møte den nordamerikanske IEEE C37.04-standarden viser flere viktige forskjeller i design og funksjon sammenlignet med de som er i samsvar med IEC/GB-standarder. Disse forskjellene kommer hovedsakelig fra sikkerhets-, vedlikeholds- og systemintegreringskrav i nordamerikanske bryterpraksiser.

1. Fritt-fall-mekanisme (Anti-pumpesfunksjon)

"Fritt-fall"-mekanismen—funktionelt ekvivalent til en anti-pumpesfunksjon—sørger for at hvis et mekanisk utslagsignal (fritt-fall) settes inn og holdes før noen slutterkommando (elektrisk eller manuell), må kretsutslageren ikke lukkes, selv midlertidig.

• Når et utslagsignal initieres, må de bevegelige kontaktene returnere til og forbli i den fullt åpne posisjonen, uansett fortsettende lukkekommandoer.

• Denne mekanismen kan kreve frigjøring av lagret fjærenergi under drift.

• Kontaktbevegelse under denne prosessen må imidlertid ikke redusere kontaktavstanden mer enn 10%, eller svekke dielektriske tålegrenser for avstanden. Kontakter må forbli i en fullt isolert, åpen tilstand.

• Både elektriske og mekaniske låsefunksjoner må forhindre lukking under disse betingelsene.

Implementeringsmetoder:

• Elektrisk låsefunksjon: En solenoide forhindrer lukking. Når utslagsknappen (manuell eller elektrisk) trykkes, deaktiviserer mikroskudd 1 (vist i figur 2) lukkebobinen. Samtidig utvider solenoidspytten seg mekanisk for å blokkere lukkeknappen. I tillegg lukker mikroskudd 2, setter sin normalt åpne kontakt i serie med lukkebobinens krets, forhindrer elektrisk lukking.

• Alternativ mekanisk design: Lukkeknappen kan trykkes, men lagret energi i fjæren slipper ut i luften (altså ingen last), snarere enn å overføres til hovedakselen for å lukke vakuumavbryteren. Dette sikrer sikkerhet samtidig som det tillater mekanisk aktivering uten faktisk lukking.

2. Automatisk fjæravlastning (ASD)

ASD (Automatisk fjæravlastning) er et viktig sikkerhetskrav ifølge IEEE-standarder. Det krever at kretsutslageren ikke skal være i en ladd (fjæraktivert) tilstand når den rammes inn eller ut av dens kompartiment—uansett om den beveges fra testtilstand til tjenestetilstand, eller trekkes ut av eller inn i skapet.

• Dette forhindrer personell fra å bli utsatt for høyenergifjærmekanismer under håndtering, eliminere risiko for uhellsmessig energifrigjøring.

• Derfor må bryteren være åpen og uladd før rammeoperasjoner kan begynne.

• En dedikert automatisk energifrigjøringsmekanisme må være inkludert for å sikkerhetsmessig frigjøre lagret fjærenergi under eller før trekking fra den koblet posisjonen.

• Hvis energi frigjøres før fjerning, må en ekstra elektrisk låsefunksjon forhindre automatisk genopplading av fjæren, for å sikre at bryteren er sikker under vedlikehold.

Denne funksjonen øker personellsikkerheten og er i samsvar med nordamerikanske sikkerhetsprotokoller for metallskallet skap.

3. MOC – Hovedkontakters posisjonsindikator (C37.20.2-7.3.6)

I motsetning til IEC/GB-brytere, der hjelpekontakter (f.eks. S5/S6) som indikerer hovedkontaktens posisjon typisk monteres inne i bryterens driftmekanisme og direkte drevet av hovedakselen via en kobling (enkel og pålitelig), krever IEEE-standarder at hoved-åpen/hoved-lukket (MOC) hjelpekontakter monteres inne i det faste skapet, ikke på bryteren selv.

Formål med dette kravet:

• Tillate sekundærsystemtesting uten bryter: Lar teknikere simulere bryterposisjon (åpen/lukket) ved hjelp av en testpin eller simulator, muliggjør verifisering av beskyttelsesrelæer, kontrollkretser og signaleringssystemer—selv når bryteren er fjernet fra skapet.

• Støtte høystrømkrets: Eldre kontrollsystemer krever noen ganger høystrømsignalering (f.eks. >5A), som standard sekundære stikkontakter (typisk beregnet for 1,5 mm² tråd) ikke kan pålitelig bære. Faste MOC-kontakter tillater tykkere tråd i kompartimentet.

Designutfordringer:

• Bryterens hovedaksel må drive den faste MOC-kontakten både i test- og tjenesteposisjon.

• En drivkobling (opp, nede eller side-montert) må overføre bevegelse fra den bevegelige bryteren til den stasjonære kontakten.

• Dette krever en flyttbar kobling snarere enn en rigid forbindelse, øker mekanisk kompleksitet.

• På grunn av høye påslagkrefter under drift og potensielle justeringstoleranser, er pålitelighet og mekanisk uttørlighet kritisk.

• IEEE krever minimum 500 mekaniske operasjoner for MOC-mekanismer, men i praksis må de matche bryterens fullstendige mekaniske levetid (ofte 10 000 operasjoner).

• Den tilføyde koblingsmassa kan påvirke lukking og spesielt åpningshastighet, så lette, lav-inertskomponenter er nødvendige for å minimere ytelsesinnvirkning.

4. TOC – Test og koblet posisjonsindikator (C37.20.2-7.3.6)

I motsetning til IEC/GB-brytere, der posisjonsindikatorer (f.eks. S8/S9) vanligvis monteres på bryterens chassis og drevet av rammeskruen, krever IEEE-standarder at test- og koblet (TOC) posisjonsswitcher er faste inne i skapet.

• Disse switchene oppdager og signalerer brytertruckens fysiske posisjon: om den er i koblet (tjeneste), test eller frakoblet (trukket) posisjon.

• At de er faste i kompartimentet sikrer konsekvent, pålitelig indikasjon uavhengig av bryterens interne tilstand.

• Dette støtter sikker låsing (f.eks. forhindrer lukking når ikke fullstendig koblet) og muliggjør fjernovervåking av bryterposisjon.

5. Mekanisk kontakt-slitasjeindikator for vakuumavbrytere

I motsetning til SF₆-kretsutslagere, er vakuumavbrytere hermetiske enheter med ansikt-til-ansikt-kontakter og ingen buktende horn eller forhåndsinnsettingkontakter. Både avbryting av feilstrømmer og normale mekaniske operasjoner forårsaker kontakt-slitasje og -nøding.

• Kontakt-slitasje er den primære bestemmende faktoren for en vakuumkretsutslagers elektriske levetid.

• Mange algoritmer estimerer elektrisk levetid basert på antall operasjoner, kortslutningsstrømnivåer og bue-tid, men disse er i stor grad teoretiske eller empiriske.

• På grunn av variasjoner i første-pol-som-går, strømfasen og individuelle enhetsforskjeller, korrelerer ofte forutsagt levetid ikke presist med faktisk fysisk slitasje.

• Det finnes en kløft mellom programbaserte forutsigelser og reell fysisk nedbryting.

Derfor krever den nordamerikanske markedet en mekanisk kontakt-slitasjeindikator direkte integrert i vakuumavbryteren eller driftmekanismen.

• Denne visuelle eller mekaniske måleren lar vedlikeholdsansatte direkte observere graden av kontakt-slitasje under inspeksjon.

• Den gir en pålitelig, fysisk måling av gjenstående kontaktlevetid, forbedrer prediktiv vedlikehold og sikrer tidlig erstattelse før mislykking.