Sự Khác Biệt Chính: Bộ Cắt Hơi IEEE so với IEC

Sự Khác Nhau Giữa Các Bộ Ngắt Hơi Trừyền Tuân Thủ Tiêu Chuẩn IEEE C37.04 và IEC/GB

Các bộ ngắt hơi được thiết kế để đáp ứng tiêu chuẩn Bắc Mỹ IEEE C37.04 có một số khác biệt về thiết kế và chức năng so với những bộ tuân theo tiêu chuẩn IEC/GB. Những khác biệt này chủ yếu xuất phát từ yêu cầu về an toàn, khả năng bảo trì và tích hợp hệ thống trong thực hành thiết bị chuyển mạch ở Bắc Mỹ.

1. Cơ Chế Ngắt Tự Do (Chức Năng Chống Bơm)

Cơ chế "ngắt tự do" - tương đương chức năng chống bơm - đảm bảo rằng nếu tín hiệu ngắt cơ học (ngắt tự do) được áp dụng và duy trì trước bất kỳ lệnh đóng (điện hoặc thủ công) nào, bộ ngắt không được đóng, thậm chí chỉ trong thời gian ngắn.

• Một khi tín hiệu ngắt được khởi động, các tiếp điểm di động phải trở về và giữ ở vị trí hoàn toàn mở, bất kể lệnh đóng tiếp tục.

• Cơ chế này có thể yêu cầu giải phóng năng lượng lò xo đã lưu trữ trong quá trình hoạt động.

• Tuy nhiên, sự di chuyển của tiếp điểm trong quá trình này không được làm giảm khoảng cách tiếp điểm hơn 10%, cũng không được làm suy giảm khả năng chịu điện của khoảng cách. Tiếp điểm phải giữ ở trạng thái hoàn toàn tách biệt, mở.

• Cả khóa điện và khóa cơ học đều phải ngăn chặn việc đóng dưới những điều kiện này.

Phương Pháp Thực Hiện:

• Khóa Điện: Một cuộn dây điện từ ngăn chặn việc đóng. Khi nút ngắt (thủ công hoặc điện) được nhấn, Microswitch 1 (như được hiển thị trong Hình 2) ngắt nguồn cho cuộn đóng. Đồng thời, piston cuộn điện từ kéo dài để chặn cơ học nút đóng. Ngoài ra, Microswitch 2 đóng, chèn tiếp điểm thường mở của nó vào chuỗi mạch cuộn đóng, ngăn chặn đóng điện.

• Thiết Kế Cơ Học Thay Thế: Nút đóng có thể được nhấn, nhưng năng lượng đã lưu trữ trong lò xo được giải phóng vào không khí (tức là, không tải), thay vì truyền đến trục chính để đóng bộ ngắt hơi. Điều này đảm bảo an toàn trong khi cho phép tác động cơ học mà không có đóng thực tế.

2. Giải Phóng Lò Xo Tự Động (ASD)

ASD (Giải Phóng Lò Xo Tự Động) là yêu cầu an toàn quan trọng theo tiêu chuẩn IEEE. Nó quy định rằng bộ ngắt không được ở trạng thái sạc (lò xo đã nạp năng lượng) khi được đưa vào hoặc ra khỏi khoang - dù đang di chuyển từ vị trí kiểm tra sang vị trí sử dụng, hoặc đang rút ra hoặc đưa vào tủ chuyển mạch.

• Điều này ngăn chặn nhân viên tiếp xúc với cơ chế lò xo năng lượng cao trong quá trình xử lý, loại bỏ nguy cơ giải phóng năng lượng vô tình.

• Do đó, bộ ngắt phải mở và không sạc trước khi bắt đầu các hoạt động đưa vào hoặc ra.

• Một cơ chế giải phóng năng lượng tự động chuyên dụng phải được tích hợp để giải phóng an toàn năng lượng lò xo đã lưu trữ trong hoặc trước khi rút ra khỏi vị trí kết nối.

• Nếu năng lượng được giải phóng trước khi rút, một khóa điện bổ sung phải ngăn chặn việc nạp lại tự động lò xo, đảm bảo bộ ngắt an toàn trong quá trình bảo dưỡng.

Tính năng này tăng cường an toàn cho nhân viên và phù hợp với các giao thức an toàn của Bắc Mỹ cho thiết bị chuyển mạch kim loại.

3. MOC – Bộ Chỉ Báo Vị Trí Tiếp Điểm Chính (C37.20.2-7.3.6)

Không giống như các bộ ngắt IEC/GB, nơi các công tắc phụ (ví dụ: S5/S6) chỉ báo vị trí tiếp điểm chính thường được gắn bên trong vỏ cơ chế vận hành của bộ ngắt và được điều khiển trực tiếp bởi trục chính qua liên kết (đơn giản và đáng tin cậy), các tiêu chuẩn IEEE yêu cầu rằng các công tắc Phụ trợ Mở-Chính/Mở-Closed (MOC) phải được gắn bên trong khoang chuyển mạch cố định, không trên bộ ngắt.

Mục đích của Yêu Cầu Này:

• Cho phép Kiểm Tra Hệ Thống Phụ Trợ mà Không Cần Bộ Ngắt: Cho phép kỹ thuật viên mô phỏng vị trí bộ ngắt (mở/đóng) bằng cách sử dụng que thử nghiệm hoặc mô phỏng, cho phép xác minh các rơ le bảo vệ, mạch điều khiển và hệ thống báo hiệu - thậm chí khi bộ ngắt đã được rút ra khỏi tủ.

• Hỗ trợ Mạch Phụ Trợ Dòng Cao: Các hệ thống điều khiển cũ đôi khi yêu cầu tín hiệu dòng cao (ví dụ: >5A), mà các tiếp điểm cắm phụ thông thường (thông thường được đánh giá cho dây 1,5 mm²) không thể mang một cách đáng tin cậy. Các công tắc MOC cố định cho phép sử dụng dây có kích thước lớn hơn bên trong khoang.

Thách Thức Thiết Kế:

• Trục chính của bộ ngắt phải điều khiển công tắc MOC cố định cả ở vị trí kiểm tra và vị trí sử dụng.

• Một liên kết truyền động (gắn trên, dưới hoặc bên) phải chuyển chuyển động từ bộ ngắt di động đến công tắc cố định.

• Điều này yêu cầu một khớp nối di động thay vì kết nối cứng, tăng độ phức tạp cơ học.

• Do lực tác động cao trong quá trình hoạt động và dung sai căn chỉnh tiềm năng, độ tin cậy và độ bền cơ học là rất quan trọng.

• IEEE yêu cầu ít nhất 500 lần hoạt động cơ học cho cơ chế MOC, nhưng trong thực tế, chúng phải phù hợp với tuổi thọ cơ học đầy đủ của bộ ngắt (thường là 10.000 lần hoạt động).

• Khối lượng liên kết thêm có thể ảnh hưởng đến tốc độ đóng và đặc biệt là tốc độ mở, do đó các thành phần nhẹ, ít quán tính là cần thiết để giảm thiểu tác động đến hiệu suất.

4. TOC – Bộ Chỉ Báo Vị Trí Kiểm Tra và Kết Nối (C37.20.2-7.3.6)

Trái ngược với các bộ ngắt IEC/GB, nơi các bộ chỉ báo vị trí (ví dụ: S8/S9) thường được gắn trên khung bộ ngắt và được điều khiển bởi vít dẫn, các tiêu chuẩn IEEE yêu cầu rằng các công tắc vị trí Kiểm Tra và Kết Nối (TOC) phải được cố định bên trong khoang chuyển mạch.

• Các công tắc này phát hiện và báo cáo vị trí vật lý của xe đẩy bộ ngắt: liệu nó có ở vị trí Kết Nối (Sử Dụng), Kiểm Tra hay Rút Ra (Rời).

• Việc cố định trong khoang đảm bảo chỉ báo đồng nhất, đáng tin cậy độc lập với tình trạng nội bộ của bộ ngắt.

• Điều này hỗ trợ khóa liên kết an toàn (ví dụ: ngăn chặn đóng khi chưa kết nối hoàn toàn) và cho phép giám sát từ xa vị trí của bộ ngắt.

5. Bộ Chỉ Báo Mòn Tiếp Điểm Cơ Học cho Bộ Ngắt Hơi

Không giống như các bộ ngắt SF₆, các bộ ngắt hơi là các đơn vị kín với tiếp điểm mặt đối mặt và không có sừng hồ quang hoặc tiếp điểm tiền chèn. Cả việc ngắt dòng ngắn mạch và hoạt động cơ học bình thường đều gây mòn và hao mòn tiếp điểm.

• Mòn tiếp điểm là yếu tố quyết định chính của tuổi thọ điện của bộ ngắt hơi.

• Trong khi nhiều thuật toán ước tính tuổi thọ điện dựa trên số lần hoạt động, mức dòng ngắn mạch và thời gian hồ quang, những điều này chủ yếu là lý thuyết hoặc kinh nghiệm.

• Do sự biến đổi trong cực đầu tiên ngắt, pha dòng và sự khác biệt giữa các đơn vị, tuổi thọ dự đoán thường không tương quan chính xác với mòn vật lý thực tế.

• Có một khoảng cách giữa các dự đoán dựa trên phần mềm và sự suy giảm vật lý thực tế.

Do đó, thị trường Bắc Mỹ đòi hỏi một bộ chỉ báo mòn tiếp điểm cơ học được tích hợp trực tiếp vào bộ ngắt hơi hoặc cơ chế vận hành.

• Bộ chỉ báo hình ảnh hoặc cơ học này cho phép nhân viên bảo trì quan sát trực tiếp mức độ mòn tiếp điểm trong quá trình kiểm tra.

• Nó cung cấp một phép đo vật lý đáng tin cậy về tuổi thọ tiếp điểm còn lại, nâng cao bảo dưỡng dự đoán và đảm bảo thay thế kịp thời trước khi hỏng.