Обяснение на електрическата издръжливост E1 и E2: Номинални работни цикли на комутационните апарати и основни разлики

Слушайте задълбоченото проучване
0:00 0:00
Обяснение на електрическата издръжливост E1 и E2 - номинални работни цикли на комутационните апарати и основни разлики
Фотографско инфографско сравнение на прогресивната кумулативна дъгова ерозия на три различни двойки контакти за прекъсване на товара или за прекъсване на повредата на разпределителни устройства средно напрежение (СН), илюстриращо концепцията за класове на електрическа издръжливост E1 и E2. Подредена в прецизно трипанелно хоризонтално разделение в рамките на обобщена вътрешна камера на разпределително устройство за средно напрежение, композицията показва 'НОВИ КОНТАКТИ' (девствени, 0 операции, лента за напредъка на границата E1), 'КРАЙ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ ЖИВОТ E1 (напр, 50 OPS LIMIT)' (значително ерозирал с покмарки и заоблени ръбове, лента за напредъка 50/50) и 'END OF E2 ELECTRICAL LIFE (e.g., 500 OPS LIMIT)' (силно деградирал с масивна загуба на материал, дълбоки кратери, тъмна патина, изтъняване и малко текстово покритие: 'SILENT WEAR ACCUMULATION | Weld Risk & Arc Failure Hazard', с индикатор за напредъка 500/500). Основното заглавие гласи: 'MV SWITCHGEAR ELECTRICAL ENDURANCE CLASSES: СРАВНИТЕЛНА ПРОГРЕСИВНА КОНТАКТНА ЕРОЗИЯ'. Прогресивното износване е ясно изобразено: материалът се изразходва, ръбовете се заоблят, а вдлъбнатините са по-дълбоки. Текстът е 100% коректен, само на английски език. Слабите детайли предполагат обобщени изолатори и шини. Слабите детайли предполагат обобщени изолатори и шини. Няма фигури.
Сравнителна прогресивна контактна ерозия в разпределителни устройства за средно напрежение - клас на електрическа издръжливост E1 срещу E2

Въведение

Едно разпределително табло с перфектни показатели за механична издръжливост не означава нищо, ако контактите се разрушат до отказ след 50 операции за отстраняване на неизправности в мрежа, която изисква 500. Износването на контактите е безшумно, кумулативно и невидимо за рутинна визуална проверка - до деня, в който комутационна операция доведе до непълно гасене на дъгата, заварен контакт или катастрофална вътрешна дъгова повреда.

Класът на електрическа издръжливост е стандартизираната от IEC класификация, която определя минималния брой номинални операции по прекъсване на натоварването и прекъсване на повредата, които дадено комутационно устройство трябва да извърши при пълно електрическо натоварване, преди да се наложи подмяна или основен ремонт на контактите - а разликата между класовете E1 и E2 определя дали вашите контакти ще издържат на експлоатационните изисквания на конкретното мрежово приложение.

За електроинженерите, които специфицират разпределителните устройства за средно напрежение в автоматизацията на разпределението, промишлените енергийни системи и приложенията за възобновяема енергия, класът на електрическа издръжливост е параметър на жизнения цикъл на контакта, който не може да бъде заменен от класа на механична издръжливост. Устройство с клас М2 за 10 000 механични цикъла, но специфицирано с клас Е1 за електрическа работа, може да изисква основен ремонт на контактите в средата на механичния си живот - създавайки точно това непланирано бреме за поддръжка, което спецификацията на първокласните разпределителни устройства е предназначена да предотврати.

Тази статия предоставя строга техническа справка за класовете на електрическа издръжливост E1 и E2, като обхваща определенията на IEC, физиката на износване на контактите, сравнение на характеристиките на различните типове разпределителни устройства, методология за избор и последици за поддръжката на електроразпределителните системи за средно напрежение.

Съдържание

Какво представляват класовете за електрическа издръжливост E1 и E2 и как се определят?

Подробна техническа инфографика сравнява класовете за електрическа издръжливост E1 и E2 по IEC 62271 за разпределителни устройства за средно напрежение. Тя илюстрира, че за прекъсвачите (IEC 62271-100) Е2 изисква 10 000 операции с нормален ток без поддръжка, в сравнение с 2000 операции за Е1, при които е разрешена поддръжка. Той показва също така диференциацията за превключватели за променлив ток (IEC 62271-103), като E2 изисква 1000 операции за прекъсване на товара в сравнение със 100 операции на E1. Изображението подчертава етапите на проверка на изпитването на типа и значението на комбинираните спецификации М2/Е2 за работа без намеса.
Сравнително определение на класовете за електрическа издръжливост E1 и E2

Класът на електрическа издръжливост е стандартизирана класификация на характеристиките, определена съгласно IEC 62271-1001 (прекъсвачи) и IEC 62271-1032 (превключватели за променлив ток), който определя минималния брой превключващи операции, които устройството трябва да извърши при номинални електрически условия - пренасяне и прекъсване на номиналния ток на товара, а в случая на прекъсвачи - номиналния ток на късо съединение - преди състоянието на контакта да падне под минималния приемлив праг на работа.

Определения на стандартите IEC

IEC 62271-100 - Автоматични прекъсвачи (включително VCB в комутационна апаратура):

Електрическата издръжливост на прекъсвачите се определя от комбинирания работен цикъл на операции с нормален ток и операции по прекъсване на късо съединение:

  • Клас E1: Минимален работен цикъл от:
    • 2 000 операции при номинален нормален ток (In)
    • Плюс определен брой операции за изключване на късо съединение при номинална стойност на напрежението (обикновено 2-5 операции в зависимост от номиналната стойност на напрежението)
  • Клас E2: Минимален работен цикъл от:
    • 10 000 операции при номинален нормален ток (In)
    • Плюс определен брой операции по изключване на късо съединение при номинална стойност Isc (обикновено 5-10 операции)
    • Не се разрешава подмяна на контакти или поддръжка по време на пълния работен цикъл на E2

Изискването за клас E2 да не се допуска поддръжка по време на пълния работен цикъл от 10 000 цикъла е критичната разлика - това не е просто по-голям брой цикли, а коренно различен стандарт за проектиране, изискващ контактни материали и геометрия на гасене на дъгата, които поддържат работата без намеса.

IEC 62271-103 - Превключватели за променлив ток (LBS в разпределителна уредба):

IEC 62271-102 - Разединители:

  • Клас E0: Без възможност за прекъсване на товара (превключване само в условия на празен ход)
  • Клас E1: Ограничена способност за разрушаване на натоварването при определена тестова последователност

Какво обхваща тестът за тип

Класът на електрическа издръжливост се проверява чрез изпитване на типа, при което представителни за производството контакти се подлагат на пълното номинално електрическо натоварване:

  1. Текуща величина: Операциите се извършват при номинален нормален ток (In) на 100% - не при намален ток
  2. Натрупване на енергия на дъгата: Всяка операция по превключване генерира измерима ерозия на дъгата; тестът проверява дали кумулативната ерозия не превишава границата на износване на контакта.
  3. Проверка на резултатите след теста: След приключване на пълния работен цикъл устройството трябва да премине:
    • Тест за диелектрична устойчивост (честота на мощността и импулс)
    • Измерване на контактното съпротивление (< 100 μΩ за повечето контакти MV)
    • Измерване на работното време (в рамките на ±20% от номиналните стойности)
    • Тест за частичен разряд (за вакуумен прекъсвач: < 5 pC)
  4. Няма поддръжка по време на теста E2: За клас E2 целият работен цикъл трябва да бъде завършен без проверка, почистване или смяна на контакт.

Електрическа издръжливост срещу механична издръжливост: Пълната картина

ПараметърКлас E1Клас E2Клас M1Клас M2
СтандартенIEC 62271-100/103IEC 62271-100/103IEC 62271-100/103IEC 62271-100/103
CB Нормални текущи операции2,00010,000
Операции за прекъсване на натоварването на превключвателя1001,000
Механични цикли (CB)2,00010,000
Поддръжка по време на тестаРазрешено на интервалиНе е разрешеноРазрешено на интервалиНе е разрешено
Замяна за контактПри граница E1Само след цикъл E2N/AN/A
Основен режим на носенеЕрозия на дъгатаЕрозия на дъгатаИзносване на пружина/затворИзносване на пружина/затвор

Критична бележка за комбинираната спецификация на класа

Разпределителните устройства трябва да бъдат специфицирани с независимо декларирани класове на механична и електрическа издръжливост. Устройството, специфицирано като M2/E2, осигурява 10 000 механични цикъла без поддръжка И 10 000 операции за превключване на товара без поддръжка - най-високата комбинирана степен на издръжливост, налична съгласно IEC 62271. Посочването само на един параметър, като другият остава неопределен, е непълна спецификация, която създава неясноти при възлагането на поръчките и потенциални разходи за целия жизнен цикъл.

Как износването на контактите определя ефективността на E1 спрямо E2 при различните типове разпределителни устройства?

Научно инфографично сравнение на износването на контактите на три различни типа комутационни апарати за средно напрежение - АИС (въздушно изолирани комутационни апарати), ГИС (газово изолирани комутационни апарати) и СИС (твърдо изолирани комутационни апарати, използващи вакуумни прекъсвачи) - след стандартен цикъл на работа за електрическа издръжливост. Композицията е разделена на три вертикални панела, всеки от които включва напречен разрез на конкретен контактен възел и заобикалящата го геометрия на дъгогасене. Крайният ляв панел, обозначен като 'AIS: AIR CONTACT EROSION', илюстрира дълбокото износване, образуването на ями, разтопяването и закръглянето на посребрените медни контакти, като червената скала показва 'WEAR DEPTH: 3mm (LIMIT)'. Централният панел с надпис 'GIS: SF6', показва по-умерено и контролирано износване, с ясно изразени дъговидни петна и по-малко ерозия на материала, обозначено с жълта скала 'ДЕБЕЛ НА ИЗНОС: 1,2 мм'. Десният панел, обозначен като 'SIS: VACUUM INTERRUPTER CONTACT CONDITION', показва изключително девствени контакти след същото натоварване, с минимални модели на ерозия, обозначени със зелена скала 'WEAR DEPTH: 0,2 mm'. Над панелите комбинирана диаграма с хоризонтални стълбчета визуално противопоставя кумулативните операции и износването на контактите за класовете на електрическа издръжливост E1 и E2, показвайки M2/E2 като най-висок стандарт. Визуалното изображение илюстрира, че средата за гасене на дъгата и материалът на контакта са критични променливи, определящи износването на контакта и съответно постижимостта на класовете на електрическа издръжливост E1 и E2.
Сравнение на износването на контактите в разпределителни устройства за средно напрежение за класове на електрическа издръжливост E1 и E2

Класът на електрическа издръжливост, който се постига с дадена конструкция на разпределително устройство, се определя основно от контактния материал, средата за гасене на дъгата и геометрията на контакта - трите променливи, които определят колко материал се изтрива от контактните повърхности при всяка превключваща операция под електрическо натоварване.

Физиката на износването на контактите при електрическо натоварване

Всяка операция по превключване на прекъсване на товара подлага контактите на дъга. . енергията на дъгата - измерена в джаули за операция - определя масата на изпарения и ерозиралия контактен материал за един цикъл3. Общото износване на контактите през целия живот на устройството е кумулативната сума на енергията на дъгата при всички операции на превключване.

Енергия на дъгата за операция:

Earc=0tarcVarc(t)I(t),dtE_{arc} = \int_0^{t_{arc}} V_{arc}(t) \cdot I(t) , dt

Къде:

  • VarcV_{arc} = моментно напрежение на дъгата (функция от дължината на дъгата и средата)
  • I(t)I(t) = моментният ток по време на дъгата
  • tarct_{arc} = продължителност на дъгата до угасване

По-бързо угасване на дъгата (по-кратко tarct_{arc}) и по-ниско напрежение на дъгата (по-ниско VarcV_{arc}) и двете намаляват енергията на дъгата за операция - ето защо изборът на среда за гасене на дъгата пряко определя постижимостта на класа на електрическа издръжливост.

Износване на контактите по тип комутационна апаратура

Разпределителни устройства AIS - контакти за въздушен дъгов улей:

Въздушното гасене на дъгата произвежда относително висока енергия на дъгата за операция поради по-бавното гасене (1-3 цикъла) и умереното напрежение на дъгата. Контактните материали обикновено са сребърно-волфрамови (AgW) или медно-волфрамови (CuW) сплави, избрани заради устойчивостта на ерозия. Въпреки това, присъщата по-висока енергия на дъгата при гасене с въздух ограничава електрическата издръжливост:

  • Типична електрическа издръжливост: Клас Е1 (2 000 операции с нормален ток; 100 операции с прекъсване на товара за превключватели)
  • Скорост на ерозия на контакта: 2-10 mg на операция за прекъсване на товара при номинален ток
  • Граница на контактно износване: Обикновено 2-3 мм обща дълбочина на ерозията, преди да се наложи подмяна
  • Постижимост на клас E2: Възможно е с подобрени CuW контакти и оптимизирана геометрия на дъговия улей, но по-рядко, отколкото при вакуумните конструкции

Разпределителни устройства GIS - комплект контакти SF6:

Газовото гасене на доменната дъга с газ SF6 постига по-бързо гасене (< 1 цикъл) и по-ниска енергия на дъгата от въздуха, като намалява ерозията на контакта за операция. Контактите в SF6 комутационните апарати използват медно-волфрамови или медно-хромови материали с повърхностна обработка, съвместима с SF6:

  • Типична електрическа издръжливост: клас E1-E2 в зависимост от конструкцията
  • Скорост на контактната ерозия: 0,5-3 mg на операция за прекъсване на товара
  • SF6 се самолекува: Продуктите от разлагането на SF6 след дъгата частично се рекомбинират, което намалява замърсяването на контактната повърхност в сравнение с въздуха.
  • Постижимост на клас E2: Стандартен за съвременни проекти на ГИС при 12-40,5 kV

SIS комутационна апаратура - контакти за вакуумни прекъсвачи:

Вакуумното гасене на дъгата дава най-ниската енергия на дъгата за операция от всички среди - изгасването на дъгата става при първия нулев ток с минимална продължителност на дъгата, а плазмата от метални пари кондензира незабавно върху контактните повърхности и вътрешния щит. Контактните материали са медно-хромови (CuCr 25/75), специално оптимизирани за поведение във вакуумна дъга:

  • Типична електрическа издръжливост: Стандарт E2 (10 000 операции с нормален ток)
  • Скорост на контактната ерозия: < 0,5 mg на операция за прекъсване на товара
  • Ерозия, която разрушава разломи: < 2 mg за операция по прекъсване на късо съединение при номинална стойност Isc
  • Постижимост на клас E2: Присъщ за конструкцията на вакуумните прекъсвачи - стандарт, а не изключение

Сравнение на ефективността на контактите E1 и E2

ПараметърКлас E1Клас E2
Нормални текущи операции (CB)2,00010,000
Операции за прекъсване на натоварването (превключвател)1001,000
Операции за отстраняване на неизправности2-5 при номинална стойност Isc5-10 при номинална стойност Isc
Поддръжка на контакт по време на работаРазрешеноНе е разрешено
Типична среда за охлаждане на дъгатаВъздух / SF6 / ВакуумSF6 / Предпочитан вакуум
Материал за контактAgW / CuWУсъвършенстван CuCr / CuW
Енергия на дъгата за операцияПо-високо нивоДолен
Разходи за контакт по време на жизнения цикълПо-висока (по-ранна замяна)По-ниска (удължено обслужване)
Подходяща честота на превключванеСлабо-умереноУмерено-висока

Случай на клиент: Повреда на контакт E1 в система за събиране на енергия от възобновяеми източници

Разработчик на проекти, фокусиран върху качеството, който управлява 50MW соларна ферма в Северна Африка, се свързва с Bepto, след като изпитва повтарящи се изисквания за основен ремонт на контактите на своите 24kV разпределителни уредби. Оригиналното оборудване - специфицирано в клас E1 - е било инсталирано на захранващи комутационни дежурства, които са изисквали ежедневни операции за отваряне и затваряне за управление на натоварването, задвижвано от радиацията, натрупвайки приблизително 365 операции за прекъсване на натоварването годишно на панел.

При тази честота на превключване контактите от клас E1 (с номинален брой операции за прекъсване на товара за превключващите елементи) достигат границата на износване за по-малко от четири месеца експлоатация - предизвиквайки непланирани прекъсвания, разходи за подмяна на контактите и производствени загуби, които бюджетът за експлоатация и управление на проекта не е предвидил.

След замяната на засегнатите табла с разпределителни устройства SIS от клас E2 на Bepto, използващи вакуумни прекъсвачи, същото захранващо комутационно дежурство натрупа 1100 операции през следващите 36 месеца с нулеви интервенции по поддръжката на контактите. Впоследствие разработчикът на проекта преразгледа своята стандартна спецификация на разпределителните уредби за събиране на НН, за да задължи клас E2 за всички приложения за превключване на захранващи устройства в соларните ферми.

Как да изберете правилния клас на електрическа издръжливост за вашето приложение за разпределителни устройства?

Професионална инфографична схема насочва потребителите към избора на правилния клас на електрическа издръжливост (E1 срещу E2) за приложения на разпределителни устройства за средно напрежение. Решението е структурирано в количествен процес от три стъпки: първо, анализ на годишната честота на работа при прекъсване на товара за различни приложения, като например високочестотни захранвания с възобновяеми източници срещу рядко ръчно превключване; второ, оценка на излагането на повреди през проектния живот въз основа на типа на мрежата; и трето, съпоставяне на съответните стандарти IEC и пригодността на приложението. Окончателната окончателна матрица на приложимост подчертава къде класът Е2 е задължителен за съвременните високочестотни и автоматични превключвания, като подчертава M2/E2 като най-висок стандарт.
Ръководство за избор на клас на електрическа издръжливост на разпределителни устройства MV Инфографика

Изборът на клас на електрическа издръжливост изисква количествен анализ на очакваното електрическо превключване през целия проектен живот - комбиниране на честотата на превключване на нормалния ток, излагането на повреди и въздействието на енергията на дъгата върху специфичния профил на тока на инсталацията.

Стъпка 1: Определяне на профила на електрическото превключване

Изчислете очакваните общи операции на прекъсване на натоварването по време на проектния живот:

  • Рядко ръчно превключване (изолация/поддръжка): 2-10 операции по прекъсване на товара годишно → 50-250 за 25 години → Клас E1 е достатъчен за превключватели; E1 е приемлив за CB
  • Планирано управление на натоварването: 10-50 операции годишно → 250-1 250 за 25 години → E1 - маргинален за превключватели; E2 - препоръчителен
  • Ежедневно автоматично превключване (реклоузери/секциониращи устройства): 100-500 операции годишно → 2500-12500 за 25 години → Задължителен клас E2
  • Високочестотно превключване на захранващи устройства (слънчева енергия / вятър): 300-1 000 операции годишно → 7 500-25 000 за 25 години → Задължителен клас E2; проверете енергията на дъгата за всяка операция
  • Превключване на захранването на двигателя (ежедневно стартиране): 250-1,000 операции годишно → Задължителен клас E2; посочете капацитивно/индуктивно превключване

Стъпка 2: Оценка на излагането на неизправности

  • Мрежа с ниска вероятност за повреда (добре защитено радиално захранване): 1-2 операции по прекъсване на повреда за целия проектен живот → Е1 адекватно натоварване по прекъсване на повреда
  • Висока степен на излагане на повреди (захранване на въздушна линия, автоматичен реклоузер): 5-20 операции по прекъсване на повредата през проектния живот → Изисква се работа по прекъсване на повредата E2
  • Индустриална мрежа с чести повреди в процеса: Количествена оценка на очакваната честота на повредите от проучването за координация на защитата; посочете съответно

Стъпка 3: Съвпадение на стандартите и сертификатите

  • IEC 62271-100: Изпитване за електрическа издръжливост на прекъсвачи - поискайте протокол от изпитването, потвърждаващ завършването на работен цикъл E1 или E2 с пълна проверка след изпитването
  • IEC 62271-103: Изпитване на типа за електрическа издръжливост за превключватели за променлив ток - проверете дали сертификатът E1 (100 операции) или E2 (1000 операции) се отнася за текущия дизайн на производствения контакт
  • IEC 62271-2004: Комплект разпределителни устройства с метална обвивка - потвърдете, че класът на електрическа издръжливост е обявен в сертификата за изпитване на типа на комплекта разпределителни устройства
  • Сертифициране на материала за контакт: Искане за сертификат за изпитване на материала, потвърждаващ състава и твърдостта на контактната сплав CuCr или CuW за вакуумни прекъсвачи с клас E2

Сценарии на приложение по клас издръжливост

Приложения от клас E1:

  • Изолиране на първичен трансформатор на подстанция НН (рядко превключване)
  • Входящо захранване на промишлена подстанция (ръчно превключване само за поддръжка)
  • Аварийно прехвърляне на автобус с резервен генератор (< 50 операции годишно)
  • Главна подстанция на сградата (само ръчно управление)

Приложения за клас E2:

  • Повторни затварящи устройства и секционни превключватели за автоматизация на разпределението
  • Превключване на захранващия блок на градския пръстен (чести операции по прехвърляне на товара)
  • Превключване на захранващите устройства за събиране на електроенергия от слънчеви и вятърни електроцентрали (ежедневни операции, зависещи от облъчването)
  • Индустриално захранване на двигатели Разпределително устройство НН (ежедневно пускане/спиране)
  • Комутационна апаратура за управление на натоварването в морските и офшорните зони (чести операции по намаляване на натоварването)
  • Превключване на железопътни тягови подстанции (високочестотно превключване на тяговия товар)

Какви протоколи за поддръжка регулират живота на контактите при класификациите E1 и E2?

Двама инженери по поддръжката с източноазиатско лице (китайски черти), облечени в сини работни униформи, твърди шапки, предпазни очила и ръкавици, работят в професионална работилница за разпределителни устройства за средно напрежение. Едната инженерка използва цифров мултиметър и уред за измерване на дълбочината на ерозия на контактите, за да измери демонтиран контактен възел на вакуумен прекъсвач от панел SIS (Solid Insulated Switchgear). Тя е съсредоточена. Другият инженер от мъжки пол държи здрав индустриален таблет, като сочи към екрана, на който ясно се вижда текст на английски език: "КОНТРОЛЕН СПИСЪК ЗА ПОДДРЪЖКА: E2 CLASS", с подточки. На близката работна маса има изключен вакуумен прекъсвач и други инструменти за диагностика, като анализатор на газ SF6 (за ГИС) и детектор за вакуумни течове (за ШИС). На заден план се обслужва разпределителен шкаф за средно напрежение, като панел за SIS с марката Bepto. Текстът "CONTACT EROSION MEASUREMENT" (Измерване на контактната ерозия) е в близост до измервателния инструмент. Табло с график за техническо обслужване със заглавия: "Програма за техническо обслужване E1" и "Програма за техническо обслужване E2" е на заден план.
Професионално измерване на контактната ерозия в протокола за поддръжка на комутационни апарати от клас E2

Класът на електрическа издръжливост определя границата на жизнения цикъл на контактите - но превръщането на тази граница в практическа програма за поддръжка изисква точно отчитане на операциите, задействане на проверките на базата на състоянието и познаване на специфичните режими на повреда на контактите за всеки тип разпределително устройство.

Контролен списък за електрическа проверка преди пускане в експлоатация

  1. Проверка на сертификата за електрическа издръжливост - Потвърдете, че сертификатът за изпитване на типа E1 или E2 се позовава на актуалния производствен контактен материал и дизайн за гасене на дъгата; отхвърлете сертификатите, които се позовават на заменени дизайни.
  2. Измерване на базовото контактно съпротивление - Записване на съпротивлението на контактите (обикновено < 100 μΩ) при пускане в експлоатация; тази базова стойност е референтна за всички бъдещи оценки на състоянието.
  3. Изпитване на целостта на вакуумния прекъсвач (SIS) - Извършване на тест за висока честота на захранване по IEC 62271-100 на всички вакуумни прекъсвачи преди пускане в експлоатация; влошеният вакуум намалява издръжливостта на E2 до E1 или по-малко.
  4. Инициализиране на брояча на операциите - Задайте нулево ниво на брояча на електрическите операции при пускане в експлоатация; точното отчитане е основният спусък за поддръжка при интервенции, базирани на контакти.
  5. Проверка на качеството на газа SF6 (GIS) - Потвърдете чистотата на газа и съдържанието на влага според IEC 603765 преди включване под напрежение; замърсеният SF6 увеличава енергията на дъгата за операция, като ускорява ерозията на контактите над типово тестваните стойности
  6. Записвайте отделно брояча на операциите за прекъсване при повреда - Операциите по прекъсване на повреда изразходват живота на контактите 10-50 пъти по-бързо от операциите с нормален ток; проследяват операциите по повреда независимо от операциите по превключване на товара

Начини на повреда при износване на контактите по тип разпределително устройство

Повреди на контактите на AIS (улей за въздушна дъга):

  • Питинг и кратериране на контактната повърхност - прогресивната ерозия създава неравни контактни повърхности, увеличавайки контактното съпротивление и генерирайки локално нагряване при ток на натоварване.
  • Ерозия на дъговия пътник - Повърхностите на дъговите направляващи, които насочват дъгата към улея, постепенно ерозират; износените направляващи позволяват на дъгата да се задържа върху основните контакти, което ускорява ерозията.
  • Натрупване на въглеродни отлагания - продукти от непълна дъга се отлагат върху контактните повърхности и улеите, като намаляват диелектричната якост и увеличават вероятността от повторен удар.

Повреди на контактите на ГИС (SF6):

  • Замърсяване с волфрамови частици - ерозиралият контактен материал се отлага под формата на метални частици в газа SF6; частиците върху повърхностите на изолатора създават точки на начало на частичен разряд
  • Окисляване на контактната повърхност - Продуктите от разлагането на SF6 (SOF₂, HF) реагират с контактните повърхности в условията на дъга, като образуват изолационни оксидни слоеве, които увеличават контактното съпротивление.
  • Ерозия на дюзата на пуфера - PTFE дюзата, насочваща SF6 струята през дъгата, ерозира при всяка операция; износените дюзи намаляват скоростта на газовия взрив, като удължават продължителността на дъгата и увеличават скоростта на контактната ерозия

Повреди на контактите на SIS (вакуумно прекъсване):

  • Контактна ерозия над границата на износване - Контактният материал CuCr ерозира при всяка дъга; когато общата ерозия надхвърли диапазона на компенсация на контактната междина, способността за прекъсване се влошава.
  • Разрушаване на вакуума - бавното изпускане на газове от вътрешните компоненти постепенно повишава налягането на прекъсвача; над 10¹ mbar поведението на вакуумната дъга се променя и способността за прекъсване се влошава
  • Контакт за заваряване - операциите по изработване с висок ток могат да причинят моментно заваряване на контактите; правилно проектираните CuCr контакти са устойчиви на заваряване, но прекомерният ток на изработване (над номиналния пик) може да преодолее това съпротивление.

График за поддръжка в зависимост от класа на електрическа издръжливост

TriggerКлас E1Клас E2 (Spring/SF6)Клас E2 (вакуум)
ГодишенСъпротивление на контактите; преглед на броя операцииСъпротивление на контактите; преглед на броя операцииСъпротивление на контактите; преглед на броя операции
500 нормални операцииВизуална проверка на контакта; проверка на дъговия улей (AIS)Анализ на частиците SF6 (GIS)Вакуумно изпитване с висока температура
1 000 нормални операцииИзмерване на контактната ерозия; оценка на замянатаАнализ на тенденциите в контактното съпротивлениеИзмерване на контактната ерозия
2 000 нормални операцииЗадължителна проверка на контактите; подмяна, ако са износениПълна проверка на контактаПроверка на целостта на вакуума
При граница E1/E2Задължителна подмяна на контакт преди продължаване на експлоатациятаЗадължителна оценка на контактаИзисква се оценка от производителя
За всяка операция по прекъсване на повредаНезабавна проверка на контактите след всяка операция за повредаАнализ на качеството на газа след повредаВакуумна гърне след повреда

Често срещани грешки при спецификацията и поддръжката на електрическата издръжливост

  • Определяне на E1 за автоматично превключване - най-скъпата грешка в спецификацията за електрическа издръжливост; разходите за подмяна на контактите и непланираните прекъсвания във високочестотни комутационни приложения далеч надхвърлят премията E2 при закупуване.
  • Отчитане само на механични операции, без да се отчитат събитията, свързани с прекъсване на повредата - операциите по прекъсване на повреда изразходват живота на контактите 10-50 пъти по-бързо от нормалното превключване; устройство, което е изчистило пет номинални тока на повреда, може да е изразходвало еквивалента на 500 нормални превключвания
  • Приемане на сертификати E2 без данни за съпротивлението на контактите след изпитването - Сертификат Е2, който не включва измерване на съпротивлението на контакта след изпитването, не потвърждава, че контактът е изпълнил изискването за запазване на характеристиките.
  • Пренебрегване на въздействието на качеството на газа SF6 върху скоростта на контактната ерозия - замърсеният SF6 или SF6 с ниско налягане увеличава продължителността на дъгата и енергията на дъгата за операция, което води до достигане на границата на износване на контактите значително преди номиналния брой на циклите E2.

Заключение

Класовете на електрическа издръжливост E1 и E2 представляват коренно различни стандарти за проектиране на жизнения цикъл на контактите - не само разлика в броя на циклите, но и разлика в избора на контактни материали, оптимизацията на гасенето на дъгата и философията на поддръжката, която управлява целия експлоатационен живот на разпределителното устройство. При разпределението на електроенергия средно напрежение правилната спецификация на класа на електрическа издръжливост е параметърът, който привежда жизнения цикъл на контактите в съответствие с експлоатационните изисквания на мрежата, предотвратява непланираната поддръжка на контактите и гарантира, че надеждността на разпределителните устройства съответства на очаквания 25-годишен проектен живот на системите, които те защитават.

Определете клас E2 за всяко приложение, при което честотата на превключване, излагането на неизправности или ограниченията за достъп до поддръжка правят непланираната намеса в контакта неприемлива - защото в разпределителните устройства MV износването на контакта е начинът на повреда, който спецификацията на класа на издръжливост е създадена, за да предотврати.

Често задавани въпроси за клас на електрическа издръжливост E1 и E2

Въпрос: Каква е точната разлика между класовете за електрическа издръжливост E1 и E2 съгласно IEC 62271-100 за прекъсвачи за средно напрежение?

A: E1 изисква 2 000 операции с нормален ток и ограничена работа при повреда, като между отделните интервали е разрешена поддръжка. Е2 изисква 10 000 операции с нормален ток, без да се допуска поддръжка на контактите по време на целия работен цикъл - принципно по-висок стандарт за проектиране на контактите.

Въпрос: Защо вакуумните прекъсвачи в разпределителните устройства SIS постигат електрическа издръжливост E2 по-постоянно от конструкциите с въздушни дъговидни улеи?

A: Вакуумното гасене на дъгата настъпва при първата нула на тока с продължителност на дъгата под 10 ms, като генерира енергия на дъгата за операция 5-20 пъти по-ниска от тази на въздушните дъгови улеи. По-ниската енергия на дъгата означава пропорционално по-ниска ерозия на контакта за операция, което прави клас E2 присъщ на конструкцията на вакуумните прекъсвачи, а не изключително постижение.

Въпрос: Как операциите за прекъсване на повредата влияят на консумацията на клас електрическа издръжливост в сравнение с нормалното превключване на товара?

A: Всяка операция по прекъсване на повредата при номинален ток на прекъсване на късо съединение генерира енергия на дъгата, еквивалентна на 10-50 нормални операции по превключване на товара, в зависимост от големината на тока на повредата и продължителността на дъгата. Операциите на повреда трябва да се проследяват отделно и да се отчитат при изчисляването на остатъчния живот на контактите.

В: Може ли дадено разпределително устройство да бъде класифицирано като механично издръжливо, но само в клас E1 за електрическа издръжливост?

A: Да - механичната и електрическата издръжливост са независими класификации. Устройството M2/E1 издържа 10 000 механични цикъла без поддръжка, но изисква проверка или подмяна на контактите след 2000 операции с нормален ток. И двата параметъра трябва да бъдат специфицирани и проверени независимо за пълна сигурност на жизнения цикъл.

Въпрос: Каква проверка след изпитването трябва да включва сертификатът за изпитване на типа E2, за да се потвърди действителното съответствие с IEC 62271-100?

A: Валидният сертификат E2 трябва да включва измервания след края на работния цикъл на контактното съпротивление (< 100 μΩ), диелектричната устойчивост на силова честота, устойчивостта на импулси от мълнии, времето на работа (в рамките на ±20% от номиналното), а за вакуумните прекъсвачи - нивото на частичен разряд (< 5 pC) - всички те измерени след приключване на пълния работен цикъл от 10 000 цикъла без поддръжка.

  1. “IEC 62271-100:2021”, https://webstore.iec.ch/en/publication/62785. Този източник поддържа стандартната референция за прекъсвачи за високоволтови прекъсвачи за променлив ток. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: IEC 62271-100 класификационен контекст за прекъсвачи.

  2. “IEC 62271-103:2021”, https://webstore.iec.ch/en/publication/64656. Този източник поддържа стандартната референция за превключватели и разединители за променлив ток за оборудване над 1 kV до 52 kV включително. Evidence role: general_support; Source type: standard. Поддържа: IEC 62271-103 класификационен контекст за превключватели за променлив ток.

  3. “Енергия на дъгата и ерозия на контактите в комутационни устройства”, https://ieeexplore.ieee.org/document/679033. Този източник подкрепя механизма, според който енергията на дъгата допринася за ерозията на контактния материал по време на превключващи операции. Роля на доказателството: механизъм; Тип източник: изследване. Подкрепя: енергията на дъгата като фактор за износване на контактния материал.

  4. “IEC 62271-200:2021”, https://webstore.iec.ch/en/publication/63466. Този източник поддържа стандартната референция за комутационни апарати и контролно-измервателни уреди за променлив ток с метална обвивка и номинално напрежение над 1 kV до 52 kV включително. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: референция за сертифициране на разпределителни уредби.

  5. “IEC 60376:2018”, https://webstore.iec.ch/en/publication/33028. Този източник поддържа стандарта за качество на техническия газ SF6, използван за електрическо оборудване. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: Проверка на качеството на газа SF6 преди включване под напрежение.

Свързани

Джак Бепто

Здравейте, аз съм Джак, специалист по електрооборудване с над 12 години опит в областта на електроразпределението и системите за средно напрежение. Чрез Bepto electric споделям практически прозрения и технически познания за ключови компоненти на електроразпределителната мрежа, включително разпределителни устройства, прекъсвачи на товари, вакуумни прекъсвачи, разединители и инструментални трансформатори. Платформата организира тези продукти в структурирани категории с изображения и технически обяснения, за да помогне на инженерите и професионалистите от индустрията да разберат по-добре електрическото оборудване и инфраструктурата на енергийната система.

Можете да се свържете с мен на адрес [email protected] за въпроси, свързани с електрооборудване или приложения за енергийни системи.

Съдържание
Форма за контакт
🔒 Вашата информация е защитена и криптирана.