Ключевые различия: вакуумные выключатели IEEE и IEC

Различия между вакуумными выключателями, соответствующими стандартам IEEE C37.04 и IEC/GB

Вакуумные выключатели, предназначенные для соответствия североамериканскому стандарту IEEE C37.04, имеют несколько ключевых конструктивных и функциональных отличий по сравнению с теми, которые соответствуют стандартам IEC/GB. Эти различия в основном связаны с требованиями безопасности, обслуживаемости и интеграции системы в практике использования коммутационного оборудования в Северной Америке.

1. Механизм свободного отключения (функция защиты от повторного включения)

Механизм "свободного отключения" — функционально эквивалентный функции защиты от повторного включения — обеспечивает, что если механический сигнал отключения (свободное отключение) подается и удерживается до любого командного сигнала на включение (электрического или ручного), выключатель не должен включаться, даже временно.

• После инициирования сигнала отключения подвижные контакты должны вернуться и оставаться в полностью открытом положении, независимо от продолжения команд на включение.

• Этот механизм может требовать освобождения накопленной энергии пружины во время работы.

• Однако движение контактов в этом процессе не должно уменьшать зазор между контактами более чем на 10%, а также не должно снижать диэлектрическую прочность зазора. Контакты должны оставаться в полностью изолированном, открытом состоянии.

• Оба электрические и механические блокировки должны предотвращать включение при таких условиях.

Методы реализации:

• Электрическая блокировка: Соленоид предотвращает включение. Когда нажата кнопка отключения (ручная или электрическая), микропереключатель 1 (показан на рис. 2) обесточивает катушку включения. Одновременно шток соленоида выдвигается, механически блокируя кнопку включения. Кроме того, микропереключатель 2 закрывается, включая свои обычно открытые контакты последовательно с цепью катушки включения, предотвращая электрическое включение.

• Альтернативный механический дизайн: Кнопка включения может быть нажата, но накопленная энергия в пружине высвобождается в воздух (то есть без нагрузки), а не передается на главный вал для закрытия вакуумного прерывателя. Это обеспечивает безопасность, позволяя механическую активацию без фактического включения.

2. Автоматическое разрядка пружины (ASD)

ASD (Автоматическая разрядка пружины) является критическим требованием безопасности по стандартам IEEE. Оно предписывает, что выключатель не должен находиться в заряженном (напряженном пружиной) состоянии при перемещении его в или из своего отсека — будь то при переходе из тестового положения в рабочее, или при извлечении или вставке в корпус коммутационного оборудования.

• Это предотвращает воздействие на персонал высокой энергии пружинных механизмов во время обработки, устраняя риск случайного высвобождения энергии.

• Следовательно, выключатель должен быть открыт и разряжен до начала операций по перемещению.

• Должен быть встроен специальный автоматический механизм для безопасного высвобождения накопленной энергии пружины во время или перед извлечением из соединенного положения.

• Если энергия высвобождается до удаления, дополнительная электрическая блокировка должна предотвратить автоматическую перезарядку пружины, обеспечивая безопасность выключателя во время технического обслуживания.

Эта функция повышает безопасность персонала и соответствует североамериканским протоколам безопасности для металлического коммутационного оборудования.

3. MOC — Индикатор положения основных контактов (C37.20.2-7.3.6)

В отличие от выключателей по стандартам IEC/GB, где вспомогательные переключатели (например, S5/S6), указывающие положение основных контактов, обычно монтируются внутри корпуса механизма управления выключателя и приводятся в действие непосредственно через связь с главным валом (просто и надежно), стандарты IEEE требуют, чтобы вспомогательные переключатели Открыт/Закрыт (MOC) были установлены внутри фиксированного отсека коммутационного оборудования, а не на самом выключателе.

Цель этого требования:

• Позволяет проводить тестирование вторичной системы без выключателя: позволяет техникам имитировать положение выключателя (открыто/закрыто) с помощью тестового щупа или симулятора, что позволяет проверять реле защиты, цепи управления и системы сигнализации, даже когда выключатель удален из корпуса.

• Поддерживает высокотоковые вспомогательные цепи: старые системы управления иногда требовали высокотоковых сигналов (например, >5A), которые стандартные вторичные разъемные контакты (обычно рассчитанные на провод 1,5 мм²) не могут надежно передавать. Фиксированные переключатели MOC позволяют использовать более толстые провода внутри отсека.

Дизайнерские вызовы:

• Главный вал выключателя должен приводить фиксированный переключатель MOC как в тестовом, так и в рабочем положении.

• Трансмиссионная связь (верхняя, нижняя или боковая) должна передавать движение от движущегося выключателя к стационарному переключателю.

• Это требует подвижного соединения, а не жесткой связи, что увеличивает механическую сложность.

• Из-за высоких ударных сил во время работы и возможных допусков на выравнивание, надежность и механическая долговечность являются критическими.

• Стандарт IEEE требует минимум 500 механических операций для механизмов MOC, но на практике они должны соответствовать полному механическому ресурсу выключателя (часто 10 000 операций).

• Добавленная масса связи может влиять на скорость закрытия, особенно открытия, поэтому необходимы легкие, маломоментные компоненты, чтобы минимизировать влияние на производительность.

4. TOC — Индикатор положения тестирования и подключения (C37.20.2-7.3.6)

В отличие от выключателей по стандартам IEC/GB, где индикаторы положения (например, S8/S9) обычно монтируются на шасси выключателя и приводятся в действие винтом перемещения, стандарты IEEE требуют, чтобы переключатели Тестирования и Подключения (TOC) были зафиксированы внутри отсека коммутационного оборудования.

• Эти переключатели обнаруживают и сигнализируют физическое положение платформы выключателя: находится ли она в положении Подключено (Рабочее), Тест или Отключено (Извлечено).

• Быть зафиксированными в отсеке обеспечивает последовательное, надежное указание независимо от внутреннего состояния выключателя.

• Это поддерживает безопасное взаимодействие (например, предотвращает включение, когда не полностью подключено) и позволяет дистанционно контролировать положение выключателя.

5. Механический индикатор износа контактов вакуумных прерывателей

В отличие от выключателей SF₆, вакуумные прерыватели представляют собой герметичные устройства с контактами лицом к лицу и без рогов дугогашения или контактов предварительного включения. Оба — прерывание аварийных токов и обычные механические операции — вызывают эрозию и износ контактов.

• Износ контактов является основным определяющим фактором электрического ресурса вакуумного выключателя.

• Хотя многие алгоритмы оценивают электрический ресурс на основе количества операций, уровней короткозамкнутых токов и времени дуги, эти оценки в основном теоретические или эмпирические.

• Из-за вариаций в первом полюсе, который отключается, фазе тока и индивидуальных различиях, прогнозируемый ресурс часто не точно соответствует фактическому физическому износу.

• Существует разрыв между программными прогнозами и реальным физическим износом.

Поэтому рынок Северной Америки требует механического индикатора износа контактов, интегрированного непосредственно в вакуумный прерыватель или механизм управления.

• Этот визуальный или механический индикатор позволяет техническому персоналу непосредственно наблюдать степень износа контактов при осмотре.

• Он предоставляет надежное, физическое измерение оставшегося ресурса контактов, улучшая предсказательное техническое обслуживание и обеспечивая своевременную замену до отказа.