Ключові відмінності: вакуумні автомати IEEE та IEC

Відмінності між вакуумними вимикачами, які відповідають стандартам IEEE C37.04 та IEC/GB

Вакуумні вимикачі, спроектовані для відповідності північноамериканському стандарту IEEE C37.04, мають кілька ключових відмінностей у дизайну та функціональністі порівняно з тими, які відповідають стандартам IEC/GB. Ці відмінності в основному походять від вимог безпеки, обслуговування та інтеграції системи в північноамериканських практиках комутаційного обладнання.

1. Механізм безперервного відключення (функція запобігання повторному замиканню)

Механізм "безперервного відключення" — функціонально еквівалентний функції запобігання повторному замиканню — забезпечує, що якщо механічний сигнал відключення (безперервне відключення) застосований та утримується перед будь-яким командою на замикання (електричною або механічною), вимикач не повинен замикатися, навіть тимчасово.

• Після ініціювання сигнала відключення рухомі контакти повинні повернутися до та залишитися в повністю відкритому положенні, незалежно від продовження команд на замикання.

• Цей механізм може потребувати виводу збереженої енергії пружини під час роботи.

• Проте, рух контакту під час цього процесу не повинен зменшувати зазор між контактами більше, ніж на 10%, а також не повинен погіршувати стійкість до пробою зазору. Контакти повинні залишатися в повністю ізольованому, відкритому стані.

• Обидва електричні та механічні блокування повинні запобігати замиканню в таких умовах.

Методи реалізації:

• Електричне блокування: Соленоїд запобігає замиканню. Коли натиснуто кнопку відключення (ручне або електричне), мікро-кнопка 1 (показана на рис. 2) розряджує катушку замикання. Одночасно плунжер соленоїду розтягується, щоб механічно заблокувати кнопку замикання. Додатково, мікро-кнопка 2 закривається, вводячи свій зазвичай відкритий контакт в серію з контуром катушки замикання, запобігаючи електричному замиканню.

• Альтернативний механічний дизайн: Кнопку замикання можна натиснути, але збережена енергія пружини випускається в повітря (тобто без навантаження), замість того, щоб передаватися головному валу для замикання вакуумного переривача. Це забезпечує безпеку, дозволяючи механічне активацію без фактичного замикання.

2. Автоматичний вивід пружини (ASD)

ASD (Автоматичний вивід пружини) є важливим вимогам безпеки за стандартами IEEE. Вони вимагають, щоб вимикач не був у зарядженому (пружинно-зарядженому) стані при виводі з або введення в його секцію — чи це переміщення з тестового у робоче положення, або виведення з або введення в шафу комутаційного обладнання.

• Це запобігає виявленню особистого складу високоенергетичними пружинними механізмами під час обслуговування, елімінуючи ризик випадкового вивід енергії.

• Тому, вимикач повинен бути відкритим та невипущеним перед початком операцій виводу.

• Для безпечного виводу збереженої енергії пружини під час або перед виведенням з підключенного положення повинен бути вбудований спеціальний автоматичний механізм виводу енергії.

• Якщо енергія виведена перед виведенням, додаткове електричне блокування повинно запобігати автоматичному заново зарядженню пружини, забезпечуючи безпеку вимикача під час обслуговування.

Ця функція підвищує безпеку особистого складу та відповідає північноамериканським протоколам безпеки для металево-обшитого комутаційного обладнання.

3. MOC – Показчик положення головних контактів (C37.20.2-7.3.6)

На відміну від вимикачів IEC/GB, де допоміжні переключачі (наприклад, S5/S6), що показують положення головних контактів, зазвичай монтується всередині корпусу робочого механізму вимикача та прямо приводяться головним валом через зв'язку (просто та надійно), стандарти IEEE вимагають, щоб допоміжні переключачі Головний-Відкритий/Головний-Замкнений (MOC) монтувалися всередині статичної секції комутаційного обладнання, а не на самому вимикачу.

Мета цієї вимоги:

• Дозволити тестування вторинної системи без вимикача: Дозволяє технікам симулювати положення вимикача (відкритий/замкнений) за допомогою тестового зонду або симулятора, дозволяючи перевірку пристроїв захисту, керуючих контурів та систем сигналізації — навіть коли вимикач вилучено з шафи.

• Підтримка допоміжних контурів із високим струмом: Старі системи керування іноді вимагали сигналізації високим струмом (наприклад, >5A), який стандартні вторинні контактні гнізда (як правило, розраховані на провід 1.5 мм²) не можуть надійно переносити. Статичні переключачі MOC дозволяють використовувати провід більшої товщини всередині секції.

Виклики дизайну:

• Головний вал вимикача повинен приводити статичний переключач MOC як у тестовому, так і у робочому положеннях.

• Зв'язка приводу (верхня, нижня або бічна) повинна передавати рух від рухомого вимикача до статичного переключача.

• Це вимагає рухомого з'єднання, а не жорсткого, що збільшує механічну складність.

• З огляду на високі вдарні сили під час роботи та можливі допуски вирівнювання, надійність та механічна витривалість є критичними.

• IEEE вимагає мінімум 500 механічних операцій для механізмів MOC, але на практиці вони повинні відповідати повному механічному терміну служби вимикача (часто 10,000 операцій).

• Додаткова маса зв'язки може впливати на швидкість замикання, а особливо відключення, тому важливі легкі, низькоінерційні компоненти, щоб мінімізувати вплив на продуктивність.

4. TOC – Показчик положень Тест та Підключення (C37.20.2-7.3.6)

На відміну від вимикачів IEC/GB, де показчики положення (наприклад, S8/S9) зазвичай монтується на рамі вимикача та приводяться винтом виводу, стандарти IEEE вимагають, щоб переключачі положень Тест та Підключення (TOC) були статичними всередині секції комутаційного обладнання.

• Ці переключачі виявляють та сигналізують фізичне положення платформи вимикача: чи воно у положенні Підключення (Роботи), Тест, або Відключення (Виведення).

• Будучи статичними всередині секції, вони забезпечують постійну, надійну індикацію, незалежно від внутрішнього стану вимикача.

• Це підтримує безпечне взаємоблокування (наприклад, запобігання замиканню, коли не повністю підключене) та дозволяє віддалене моніторинг положення вимикача.

5. Механічний показчик зношення контактів вакуумних переривачів

На відміну від вимикачів SF₆, вакуумні переривачі є герметичними модулями з контактами лицем до лиця та без рогів аркування або передвставних контактів. Як переривання аварійних струмів, так і нормальні механічні операції викликають зношення та витирання контактів.

• Зношення контактів є основним визначальним фактором електричного строку служби вакуумного вимикача.

• Хоча багато алгоритмів оцінюють електричний строк служби на основі кількості операцій, рівні аварійного струму та тривалості аркування, це в основному теоретичні або емпіричні методи.

• З огляду на варіації у першому полюсу, що відключає, фазі струму та відмінностях окремих одиниць, прогнозований строк часто не корелює точно з реальним фізичним зношенням.

• Існує розрив між прогнозами, зробленими на основі програмного забезпечення, та реальним фізичним виробленням.

Тому, північноамериканський ринок вимагає механічного показчика зношення контактів, безпосередньо вбудованого в вакуумний переривач або робочий механізм.

• Цей візуальний або механічний показчик дозволяє обслуговуючому персоналу безпосередньо спостерігати ступінь зношення контактів під час інспекції.

• Він забезпечує надійне, фізичне вимірювання залишкового строку служби контактів, підвищуючи прогнозування обслуговування та забезпечуючи своєчасну заміну перед відмовою.