ความแตกต่างหลัก: วงจรป้องกันแบบสุญญากาศ IEEE กับ IEC

ความแตกต่างระหว่างเบรกเกอร์สุญญากาศที่ปฏิบัติตาม IEEE C37.04 และมาตรฐาน IEC/GB

เบรกเกอร์สุญญากาศที่ออกแบบมาเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐาน IEEE C37.04 ของอเมริกาเหนือมีความแตกต่างทางด้านการออกแบบและฟังก์ชันการทำงานหลายประการเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน IEC/GB ความแตกต่างเหล่านี้มาจากความต้องการด้านความปลอดภัย การบริการ และการรวมระบบในวิธีปฏิบัติของสวิตช์เกียร์ในอเมริกาเหนือ

1. กลไก Trip-Free (ฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม)

กลไก "Trip-Free" ซึ่งทำงานเหมือนกับฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม ทำให้แน่ใจว่าหากสัญญาณทริป (Trip-Free) ถูกใช้งานและคงอยู่ก่อนที่จะมีคำสั่งปิด (ไฟฟ้าหรือโดยมือ) เบรกเกอร์จะไม่ปิด แม้แต่ชั่วขณะเดียว

• เมื่อมีการเริ่มสัญญาณทริป ตัวต่อเคลื่อนที่ต้องกลับไปและคงอยู่ในตำแหน่งเปิดเต็มที่ ไม่ว่าจะมีคำสั่งปิดต่อเนื่องอยู่

• กลไกนี้อาจต้องปล่อยพลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงในการทำงาน

• อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนไหวของตัวต่อในกระบวนการนี้ ต้องไม่ลดช่องว่างระหว่างตัวต่อลงเกิน 10% หรือลดความสามารถในการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของช่องว่าง ตัวต่อต้องคงอยู่ในสถานะเปิดและแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์

• ทั้งวงจรล็อกไฟฟ้าและวงจรล็อกเชิงกล ต้องป้องกันการปิดภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้

วิธีการดำเนินการ:

• วงจรล็อกไฟฟ้า: โซเลนอยด์ป้องกันการปิด เมื่อกดปุ่มทริป (โดยมือหรือไฟฟ้า) ไมโครสวิตช์ 1 (แสดงในภาพที่ 2) ทำให้ขดลวดปิดขาดไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน กระบอกสูบโซเลนอยด์ยืดออกเพื่อล็อกปุ่มปิดเชิงกล นอกจากนี้ ไมโครสวิตช์ 2 จะปิด นำตัวต่อแบบเปิดปกติเข้าสู่วงจรขดลวดปิด ป้องกันการปิดทางไฟฟ้า

• การออกแบบเชิงกลอื่น ๆ: ปุ่มปิดอาจถูกกด แต่พลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงจะถูกปล่อยออกอากาศ (คือไม่มีโหลด) แทนที่จะถูกส่งผ่านไปยังเพลาหลักเพื่อปิดตัวตัดสุญญากาศ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่ามีความปลอดภัยในขณะที่ยังสามารถกระทำเชิงกลได้โดยไม่ปิดจริง

2. การปล่อยสปริงอัตโนมัติ (ASD)

ASD (Auto Spring Discharge) เป็นความต้องการด้านความปลอดภัยที่สำคัญภายใต้มาตรฐาน IEEE มันกำหนดให้เบรกเกอร์ไม่ควรอยู่ในสถานะชาร์จ (สปริงมีพลังงาน) เมื่อทำการย้ายเข้าหรือออกจากช่อง - ไม่ว่าจะย้ายจากตำแหน่งทดสอบไปยังตำแหน่งบริการ หรือกำลังถูกถอนออกจากหรือใส่เข้าไปในตู้สวิตช์เกียร์

• นี่ป้องกันไม่ให้พนักงานถูกสัมผัสกับกลไกสปริงพลังงานสูงในการจัดการ ลดความเสี่ยงของการปล่อยพลังงานโดยไม่ตั้งใจ

• ดังนั้น เบรกเกอร์ต้องเปิดและไม่มีการชาร์จก่อนที่จะเริ่มการย้าย

• ต้องมีกลไกปล่อยพลังงานอัตโนมัติเฉพาะเพื่อปล่อยพลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงอย่างปลอดภัยในระหว่างหรือก่อนการถอนออกจากตำแหน่งที่เชื่อมต่อ

• หากพลังงานถูกปล่อยก่อนการถอนออก วงจรล็อกไฟฟ้าเพิ่มเติมต้องป้องกันการชาร์จอัตโนมัติของสปริง ทำให้เบรกเกอร์ยังคงปลอดภัยในระหว่างการบำรุงรักษา

คุณสมบัตินี้เพิ่มความปลอดภัยของพนักงานและสอดคล้องกับโปรโตคอลความปลอดภัยของสวิตช์เกียร์แบบโลหะหุ้มในอเมริกาเหนือ

3. MOC – ตัวบ่งชี้ตำแหน่งตัวต่อหลัก (C37.20.2-7.3.6)

ต่างจากเบรกเกอร์ IEC/GB ที่สวิตช์เสริม (เช่น S5/S6) ที่ระบุตำแหน่งตัวต่อหลักมักติดตั้งภายในช่องกลไกการควบคุมของเบรกเกอร์และขับเคลื่อนโดยเพลาหลักผ่านลิงค์ (ง่ายและเชื่อถือได้) มาตรฐาน IEEE กำหนดให้สวิตช์เสริม Main-Open/Main-Closed (MOC) ติดตั้งภายในช่องสวิตช์เกียร์ที่คงที่ ไม่ใช่บนตัวเบรกเกอร์เอง

วัตถุประสงค์ของความต้องการนี้:

• ให้สามารถทดสอบระบบรองโดยไม่ต้องใช้เบรกเกอร์: ช่วยให้เทคนิคสามารถจำลองตำแหน่งเบรกเกอร์ (เปิด/ปิด) ด้วยโพรบทดสอบหรือเครื่องจำลอง ทำให้ตรวจสอบรีเลย์ป้องกัน วงจรควบคุม และระบบสัญญาณได้ แม้กระทั่งเมื่อเบรกเกอร์ถูกนำออกจากตู้

• สนับสนุนวงจรเสริมกระแสสูง: ระบบควบคุมเก่าบางครั้งต้องการสัญญาณกระแสสูง (>5A) ซึ่งตัวต่อปลั๊กสองระดับทั่วไป (มักมีขนาด 1.5 mm²) ไม่สามารถขนส่งได้อย่างเชื่อถือได้ สวิตช์ MOC ที่คงที่ช่วยให้ใช้สายไฟขนาดใหญ่ภายในช่อง

ความท้าทายในการออกแบบ:

• เพลาหลักของเบรกเกอร์ต้องขับเคลื่อนสวิตช์ MOC ที่คงที่ทั้งในตำแหน่งทดสอบและตำแหน่งบริการ

• ลิงค์ขับเคลื่อน (ติดตั้งบนด้านบน ด้านล่าง หรือด้านข้าง) ต้องถ่ายทอดการเคลื่อนที่จากเบรกเกอร์ที่เคลื่อนที่ไปยังสวิตช์ที่คงที่

• นี่ต้องการการเชื่อมต่อที่สามารถเคลื่อนที่ได้ ไม่ใช่การเชื่อมต่อที่แข็งแรง เพิ่มความซับซ้อนทางกลไก

• เนื่องจากแรงกระแทกสูงในการทำงานและความอดทนในการจัดแนว ความเชื่อถือได้และการทนทานทางกลไกเป็นสิ่งสำคัญ

• IEEE กำหนดให้มีการดำเนินการทางกลไกอย่างน้อย 500 ครั้งสำหรับกลไก MOC แต่ในทางปฏิบัติ ต้องตรงกับอายุการใช้งานทางกลไกเต็มของเบรกเกอร์ (มัก 10,000 ครั้ง)

• มวลของลิงค์เพิ่มเติมสามารถส่งผลต่อความเร็วในการปิดและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเปิด ดังนั้นส่วนประกอบที่เบาและมีแรงเฉื่อยต่ำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

4. TOC – ตัวบ่งชี้ตำแหน่งทดสอบและเชื่อมต่อ (C37.20.2-7.3.6)

ต่างจากเบรกเกอร์ IEC/GB ที่ตัวบ่งชี้ตำแหน่ง (เช่น S8/S9) มักติดตั้งบนแชสซีของเบรกเกอร์และขับเคลื่อนโดยสกรูย้าย มาตรฐาน IEEE กำหนดให้สวิตช์ตำแหน่งทดสอบและเชื่อมต่อ (TOC) ติดตั้งภายในช่องสวิตช์เกียร์

• สวิตช์เหล่านี้ตรวจจับและส่งสัญญาณตำแหน่งทางกายภาพของรถเบรกเกอร์: ว่าอยู่ในตำแหน่ง เชื่อมต่อ (บริการ), ทดสอบ หรือ ยกเลิก (ถอนออก)

• การติดตั้งอย่างคงที่ในช่องทำให้การระบุตำแหน่งมีความคงที่และเชื่อถือได้ ไม่ว่าสภาพภายในของเบรกเกอร์จะเป็นอย่างไร

• นี่สนับสนุนการล็อกเชิงกล (เช่น ป้องกันการปิดเมื่อไม่ได้เชื่อมต่ออย่างเต็มที่) และช่วยให้สามารถตรวจสอบระยะไกลตำแหน่งของเบรกเกอร์ได้

5. ตัวบ่งชี้การสึกหรอของตัวต่อเชิงกลสำหรับตัวตัดสุญญากาศ

ต่างจากเบรกเกอร์ SF₆ ตัวตัดสุญญากาศเป็นหน่วยที่ปิดสนิทมีตัวต่อแบบตัวต่อตัวและไม่มีเขาอาร์คหรือตัวต่อช่วงแรก ทั้งการตัดกระแสไฟฟ้าที่ผิดพลาดและการทำงานเชิงกลปกติทำให้ตัวต่อสึกหรอ

• การสึกหรอของตัวต่อเป็นตัวกำหนดหลักของอายุการใช้งานทางไฟฟ้าของเบรกเกอร์สุญญากาศ

• แม้ว่าอัลกอริธึมจำนวนมากจะประมาณการอายุการใช้งานทางไฟฟ้าตาม จำนวนการดำเนินการ, ระดับกระแสไฟฟ้าที่ผิดพลาด และเวลาอาร์ค แต่ส่วนใหญ่เป็นทฤษฎีหรือเชิงประสบการณ์

• เนื่องจากความแตกต่างใน การตัดเฟสแรก, เฟสของกระแส, และความแตกต่างของหน่วย ทำให้การคาดการณ์อายุมักไม่ตรงกับการสึกหรอทางกายภาพจริง

• ยังมีช่องว่างระหว่าง การคาดการณ์โดยซอฟต์แวร์ กับ การเสื่อมสภาพในโลกจริง

ดังนั้น ตลาดอเมริกาเหนือต้องการตัวบ่งชี้การสึกหรอของตัวต่อเชิงกลที่รวมอยู่ในตัวตัดสุญญากาศหรือกลไกการควบคุม

• ตัววัดทางสายตาหรือเชิงกลนี้ช่วยให้พนักงานบำรุงรักษาสามารถสังเกตระดับการสึกหรอของตัวต่อได้โดยตรงในการตรวจสอบ

• มันให้การวัดทางกายภาพที่เชื่อถือได้ของอายุการใช้งานตัวต่อที่เหลือ ช่วยในการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์และรับประกันการเปลี่ยนแปลงทันท่วงทีก่อนที่จะเกิดการชำรุด