Główne różnice: Wysokoprężne wyładowcze przerywacze próżniowe IEEE vs IEC

Różnice między wypłaszczaczami próżniowymi zgodnymi ze standardem IEEE C37.04 a standardami IEC/GB

Wypłaszczacze próżniowe zaprojektowane do spełnienia północnoamerykańskiego standardu IEEE C37.04 różnią się kilkoma kluczowymi aspektami konstrukcyjnymi i funkcjonalnymi od tych zgodnych ze standardami IEC/GB. Te różnice wynikają głównie z wymagań bezpieczeństwa, łatwości obsługi i integracji systemowej w praktyce stosowanej w północnoamerykańskim sprzęcie rozdzielczym.

1. Mechanizm bezpiecznego wyłączania (funkcja antyw pompowania)

Mechanizm "bezpiecznego wyłączania" – funkcjonalnie równoważny funkcji antyw pompowania – zapewnia, że jeśli sygnał mechanicznego wyłączania (bezpiecznego wyłączania) jest zastosowany i utrzymany przed jakimkolwiek poleceniem zamknięcia (elektrycznym lub ręcznym), wypłaszczacz nie może zamknąć się, nawet na krótko.

• Po inicjacji sygnału wyłączania, poruszające się kontakty muszą powrócić i pozostać w pełni otwarte, niezależnie od kontynuacji poleceń zamknięcia.

• Ten mechanizm może wymagać zwolnienia zgromadzonej energii sprężynowej podczas działania.

• Jednakże, ruch kontaktów podczas tego procesu nie może zmniejszyć odstępu kontaktowego o więcej niż 10%, ani nie może naruszać zdolności dielektrycznej odstępu. Kontakty muszą pozostać w pełni izolowane, w stanie otwartym.

• Oba zameki elektryczne i mechaniczne muszą zapobiegać zamknięciu w tych warunkach.

Metody implementacji:

• Zamek elektryczny: Solenoid zapobiega zamknięciu. Gdy przycisk wyłączania (ręczny lub elektryczny) jest naciśnięty, mikroprzycisk 1 (zob. Rys. 2) dezenerguje cewkę zamknięcia. Jednocześnie tłok solenoidu wychodzi, aby mechanicznie zablokować przycisk zamknięcia. Dodatkowo, mikroprzycisk 2 zamyka się, wprowadzając swój normalnie otwarty kontakt szeregowo do obwodu cewki zamknięcia, zapobiegając zamknięciu elektrycznemu.

• Alternatywny projekt mechaniczny: Przycisk zamknięcia może być naciśnięty, ale zgromadzona energia sprężynowa jest uwolniona do powietrza (tj. bez obciążenia), zamiast być przekazana do głównego wału, aby zamknąć wypłaszczacz próżniowy. To zapewnia bezpieczeństwo, pozwalając na działanie mechaniczne bez faktycznego zamknięcia.

2. Automatyczne zwalnianie sprężyny (ASD)

ASD (Automatyczne Zwalnianie Sprężyny) to kluczowe wymaganie bezpieczeństwa według standardów IEEE. Stosuje ono, że wypłaszczacz nie może znajdować się w stanie naładowanym (zenergetyzowanym sprężynowo) podczas wstawiania lub wyjmowania go z jego komory – czy to przechodząc z pozycji testowej do pozycji roboczej, czy też wyjmując go lub wstawiając do komory sprzętu rozdzielczego.

• To zapobiega narażeniu personelu na wysokonapędowe mechanizmy sprężynowe podczas obsługi, eliminując ryzyko przypadkowego uwolnienia energii.

• Dlatego wypłaszczacz musi być otwarty i nierozładowany przed rozpoczęciem operacji wstawiania.

• Musi być zintegrowany dedykowany automatyczny mechanizm zwalniania energii, który bezpiecznie uwolni zgromadzoną energię sprężynową podczas lub przed wyjęciem z położenia połączonego.

• Jeśli energia zostanie uwolniona przed usunięciem, dodatkowy zamek elektryczny musi zapobiegać automatycznemu ponownemu naładowaniu sprężyny, zapewniając bezpieczeństwo wypłaszczacza podczas konserwacji.

Ta funkcja zwiększa bezpieczeństwo personelu i jest zgodna z północnoamerykańskimi protokołami bezpieczeństwa dla metalowych sprzętów rozdzielczych.

3. MOC – Wskaźnik pozycji głównych kontaktów (C37.20.2-7.3.6)

W przeciwieństwie do wypłaszczaczy IEC/GB, gdzie przełączniki pomocnicze (np. S5/S6) wskazujące pozycję głównych kontaktów są zwykle montowane wewnątrz obudowy mechanizmu wypłaszczacza i bezpośrednio napędzane przez główny wał poprzez połączenie (proste i niezawodne), standardy IEEE wymagają, aby przełączniki Główny-Otwarty/Główny-Zamknięty (MOC) były montowane wewnątrz stałej komory sprzętu rozdzielczego, a nie na samym wypłaszczaczu.

Cel tego wymogu:

• Umożliwienie testowania systemu pomocniczego bez wypłaszczacza: Pozwala technikom symulować pozycję wypłaszczacza (otwarta/zamknięta) za pomocą sondy testowej lub symulatora, umożliwiając weryfikację relé ochronnych, obwodów sterujących i systemów sygnalizacyjnych – nawet gdy wypłaszczacz jest usunięty z komory.

• Wsparcie obwodów pomocniczych o wysokich prądach: Starsze systemy sterowania czasem wymagały sygnalizacji o wysokich prądach (np. >5A), której standardowe kontakty drugiego stopnia (zwykle oceniane na przewód 1,5 mm²) nie mogły niezawodnie przeprowadzić. Stałe przełączniki MOC pozwalają na użycie przewodów grubszego przekroju wewnątrz komory.

Wyzwania projektowe:

• Główny wał wypłaszczacza musi napędzać stały przełącznik MOC zarówno w pozycji testowej, jak i roboczej.

• Mechanizm napędowy (umieszczony górnie, dolnie lub bocznie) musi przekazywać ruch z poruszającego się wypłaszczacza do nieruchomego przełącznika.

• To wymaga ruchomego połączenia, a nie połączenia sztywnego, co zwiększa złożoność mechaniczną.

• Ze względu na duże siły uderzeniowe podczas działania i potencjalne tolerancje wyrównania, niezawodność i wytrzymałość mechaniczna są kluczowe.

• IEEE wymaga minimum 500 cykli mechanicznych dla mechanizmów MOC, ale w praktyce muszą one odpowiadać pełnemu cyklowi mechanicznemu wypłaszczacza (często 10 000 cykli).

• Dodatkowa masa połączenia może wpływać na prędkość zamknięcia, a szczególnie otwarcia, dlatego niezbędne są lekkie, niskoinercyjne komponenty, aby zminimalizować wpływ na wydajność.

4. TOC – Wskaźnik pozycji testowej i połączonej (C37.20.2-7.3.6)

W przeciwieństwie do wypłaszczaczy IEC/GB, gdzie wskaźniki pozycji (np. S8/S9) są zazwyczaj montowane na podwoziu wypłaszczacza i napędzane przez śrubę wstawiania, standardy IEEE wymagają, aby przełączniki pozycji testowej i połączonej (TOC) były umieszczone wewnątrz komory sprzętu rozdzielczego.

• Te przełączniki wykrywają i sygnalizują fizyczną pozycję dźwigu wypłaszczacza: czy jest on w pozycji Połączona (Robocza), Testowej, czy Odłączona (Wycofana).

• Będąc umieszczone w komorze, zapewniają spójne i niezawodne wskazywanie, niezależnie od wewnętrznego stanu wypłaszczacza.

• To wspiera bezpieczne zabezpieczenia (np. zapobiegające zamknięciu, gdy nie jest całkowicie połączony) i umożliwia zdalne monitorowanie pozycji wypłaszczacza.

5. Mechaniczny wskaźnik zużycia kontaktów w wypłaszczaczach próżniowych

W przeciwieństwie do wypłaszczaczy SF₆, wypłaszczacze próżniowe są hermetycznymi jednostkami z twarzami kontaktów naprzeciwko siebie i bez rogów łukowych lub wstępnych kontaktów. Tanto przerwanie prądów awaryjnych, jak i normalne operacje mechaniczne powodują erozję i zużycie kontaktów.

• Zużycie kontaktów jest głównym determinantem elektrycznego życia wypłaszczacza próżniowego.

• Chociaż wiele algorytmów szacuje życie elektryczne na podstawie liczby cykli, poziomu prądów krótkich i czasu łuku, te są w dużej mierze teoretyczne lub empiryczne.

• Ze względu na wariacje w pierwszym polu do wyczyszczenia, fazie prądu i różnicach indywidualnych jednostek, przewidywane życie często nie koreluje dokładnie z rzeczywistym fizycznym zużyciem.

• Pozostaje luka między prognozami opartymi na oprogramowaniu a rzeczywistym fizycznym degradacją.

Dlatego rynek północnoamerykański wymaga mechanicznego wskaźnika zużycia kontaktów bezpośrednio zintegrowanego z wypłaszczaczem próżniowym lub mechanizmem działania.

• Ten wizualny lub mechaniczny miernik pozwala personelowi konserwacyjnemu bezpośrednio obserwować stopień zużycia kontaktów podczas inspekcji.

• Zapewnia niezawodne, fizyczne pomiary pozostałego życia kontaktów, zwiększając predykcyjną konserwację i zapewniając odpowiednią wymianę przed awarią.