Mga Pangunahing Pagkakaiba: IEEE vs IEC Vacuum Circuit Breakers

Pagkakaiba ng mga Vacuum Circuit Breaker na Sumusunod sa IEEE C37.04 at IEC/GB Standards

Ang mga vacuum circuit breaker na disenyo upang sumunod sa North American IEEE C37.04 standard ay may ilang pangunahing pagkakaiba sa disenyo at pagganap kumpara sa mga sumusunod sa IEC/GB standards. Ang mga pagkakaiba na ito ay nagmumula sa mga pangangailangan sa kaligtasan, serbisyo, at integrasyon ng sistema sa mga praktikal na paraan ng switchgear sa North America.

1. Trip-Free Mechanism (Anti-Pumping Function)

Ang "trip-free" mechanism—na katumbas ng anti-pumping feature—ay nagbibigay-daan na kung ang isang mekanikal na trip (trip-free) signal ay inilapat at pinanatili bago anumang closing command (electrical o manual), ang breaker ay hindi dapat magsarado, kahit sandali lang.

• Kapag nagsimula ang isang trip signal, ang mga moving contacts ay dapat bumalik at manatili sa buong bukas na posisyon, kahit na may patuloy na closing commands.

• Ang mekanismo na ito ay maaaring magkaroon ng paglabas ng nakaimbak na spring energy sa panahon ng operasyon.

• Ngunit, ang paggalaw ng contact sa prosesong ito ay hindi dapat bawasan ang gap ng contact ng higit sa 10%, o makompromiso ang dielectric withstand capability ng gap. Ang mga contact ay dapat manatili sa buong isolated, open state.

• Ang parehong electrical at mechanical interlocks ay dapat mapigilan ang pagsasara sa mga kondisyong ito.

Paraan ng Implementasyon:

• Electrical Interlock: Isang solenoid ang nagpipigil sa pagsasara. Kapag inipin ang trip button (manual o electrical), ang Microswitch 1 (tampok sa Fig. 2) ay nawawalan ng enerhiya ang closing coil. Samantalang ito, ang plunger ng solenoid ay lumalabas upang mekanikal na pigilin ang closing button. Kasama nito, ang Microswitch 2 ay nagsasara, na naglalagay ng normal na bukas na contact sa serye ng closing coil circuit, na nagpipigil ng electrical closing.

• Alternatibong Mekanikal na disenyo: Ang closing button ay maaaring ipindot, ngunit ang nakaimbak na enerhiya sa spring ay inililabas sa hangin (i.e., walang load), sa halip na ibigay sa main shaft upang magsara ang vacuum interrupter. Ito ay nagbibigay ng kaligtasan habang pinapayagan ang mekanikal na aktuasyon nang walang aktwal na pagsasara.

2. Automatic Spring Discharge (ASD)

Ang ASD (Auto Spring Discharge) ay isang mahalagang pangangailangan sa kaligtasan batay sa IEEE standards. Ito ay nangangailangan na ang circuit breaker ay hindi dapat nasa charged (spring-energized) state kapag inililipat ito sa loob o labas ng kanyang compartment—kahit na inililipat mula sa test position sa service position, o inililikom o inilalagay sa switchgear cubicle.

• Ito ay nagbabawas ng panganib sa personal na maexpose sa mataas na enerhiyang spring mechanisms sa panahon ng handling, na nagwawala ng panganib ng accidental energy release.

• Kaya, ang breaker ay dapat bukas at uncharged bago magsimula ang racking operations.

• Dapat magkaroon ng dedikadong automatic energy release mechanism upang ligtas na ilabas ang nakaimbak na spring energy sa panahon o bago ang pag-withdrawal mula sa connected position.

• Kung ang enerhiya ay inilabas bago ang pag-aalis, ang karagdagang electrical interlock ay dapat mapigilan ang automatic re-energization ng spring, na nagpapanatili ng seguridad ng breaker sa panahon ng maintenance.

Ang tampok na ito ay nagpapataas ng kaligtasan ng personal at sumasang-ayon sa North American safety protocols para sa metal-clad switchgear.

3. MOC – Main Contacts Position Indicator (C37.20.2-7.3.6)

Kunsa-kaibahan sa IEC/GB breakers, kung saan ang auxiliary switches (halimbawa, S5/S6) na nagpapakita ng posisyon ng main contact ay karaniwang nakalagay sa loob ng enclosure ng operating mechanism ng breaker at direktang pinapatakbo ng main shaft sa pamamagitan ng linkage (simple at reliable), ang IEEE standards ay nangangailangan na ang Main-Open/Main-Closed (MOC) auxiliary switches ay nakalagay sa loob ng fixed switchgear compartment, hindi sa breaker mismo.

Layunin ng Requirment na Ito:

• Paggamit ng Secondary System Testing Nang Walang Breaker: Nagbibigay-daan ito sa mga tekniko na simulan ang posisyon ng breaker (open/closed) gamit ang test probe o simulator, na nagpapahintulot sa veripikasyon ng protection relays, control circuits, at signaling systems—kahit na wala ang breaker sa cubicle.

• Suporta sa High-Current Auxiliary Circuits: Ang mga lumang control systems kung minsan ay nangangailangan ng high-current signaling (halimbawa, >5A), na hindi maaring mapagkatiwalaan na i-carry ng standard secondary plug contacts (karaniwang rated para sa 1.5 mm² wire). Ang fixed MOC switches ay nagbibigay-daan para sa mas malaking gauge wiring sa loob ng compartment.

Mga Hamon sa Disenyo:

• Ang main shaft ng breaker ay dapat pinapatakbo ang fixed MOC switch sa parehong test at service positions.

• Ang drive linkage (top, bottom, o side-mounted) ay dapat nagpapalipat ng galaw mula sa naka-move na breaker sa stationary switch.

• Ito ay nangangailangan ng movable coupling sa halip na rigid connection, na nagpapataas ng mechanical complexity.

• Dahil sa mataas na impact forces sa panahon ng operasyon at potensyal na alignment tolerances, ang reliabilidad at mechanical endurance ay kritikal.

• Ang IEEE nangangailangan ng minimum na 500 mechanical operations para sa MOC mechanisms, ngunit sa praktika, ito ay dapat tumugon sa full mechanical life ng breaker (madalas 10,000 operations).

• Ang dagdag na linkage mass ay maaaring makaapekto sa closing at lalo na ang opening speed, kaya ang lightweight, low-inertia components ay mahalaga upang mapababa ang epekto sa performance.

4. TOC – Test and Connected Position Indicator (C37.20.2-7.3.6)

Kunsa-kaibahan sa IEC/GB breakers, kung saan ang position indicators (halimbawa, S8/S9) ay karaniwang nakalagay sa chassis ng breaker at pinapatakbo ng racking screw, ang IEEE standards ay nangangailangan na ang Test and Connected (TOC) position switches ay nakalagay sa loob ng switchgear compartment.

• Ang mga switch na ito ay nagdidetect at nagse-signal ng physical position ng breaker truck: kung ito ay nasa Connected (Service), Test, o Disconnected (Withdrawn) position.

• Ang pagkakalagay nito sa compartment ay nagbibigay ng consistent at reliable indication independent sa internal condition ng breaker.

• Ito ay sumusuporta sa safe interlocking (halimbawa, pagsasara kapag hindi pa naka-fully connect) at nagbibigay-daan sa remote monitoring ng posisyon ng breaker.

5. Mechanical Contact Wear Indicator para sa Vacuum Interrupters

Kunsa-kaibahan sa SF₆ circuit breakers, ang vacuum interrupters ay sealed units na may face-to-face contacts at walang arcing horns o pre-insertion contacts. Ang pag-interrupt ng fault currents at normal mechanical operations ay nagdudulot ng erosion at wear sa contact.

• Ang contact wear ay ang primary determinant ng electrical life ng vacuum breaker.

• Bagaman maraming algorithms ang nagtatantiya ng electrical life batay sa number of operations, short-circuit current levels, at arcing time, ito ay pangunahing teoretikal o empirical.

• Dahil sa variations sa first-pole-to-clear, current phase, at individual unit differences, ang predicted life madalas hindi eksaktong tumutugma sa actual physical wear.

• Mayroong gap sa pagitan ng software-based predictions at real-world physical degradation.

Kaya, ang North American market ay nangangailangan ng mechanical contact wear indicator na direkta na nakalagay sa vacuum interrupter o operating mechanism.

• Ang visual o mechanical gauge na ito ay nagbibigay-daan sa maintenance personnel na direktang obserbahan ang degree ng contact wear sa panahon ng inspeksyon.

• Ito ay nagbibigay ng reliable, physical measurement ng remaining contact life, na nagpapataas ng predictive maintenance at nag-aasure ng timely replacement bago ang pagkakasira.