Въведение
При разпределението на електроенергия със средно напрежение не всяко превключване е равностойно. Комутационно устройство, което затваря шина без напрежение, отваря се в условия на празен ход или прекъсва ток на повреда, извършва коренно различни операции - всяка от тях с различни нива на електрическо напрежение, последици от износването на контактите и изисквания към възможностите на оборудването. Третирането на всички комутационни събития като еквивалентни е грешка в спецификацията, която води до недостатъчно оразмерено оборудване, преждевременна повреда на контактите и компрометирана защита на мрежата.
Операцията за прекъсване на товара е специфичното превключване, при което комутационно устройство прекъсва верига, по която тече нормален работен ток - не ток на повреда, не ток на празен ход, а номинален ток на товара при пълно напрежение на системата - и именно това точно определение определя кои устройства са предназначени за работа при прекъсване на товара, как са проектирани техните контакти и как се класифицира техният клас на електрическа издръжливост съгласно IEC 62271.
За електроинженерите, които проектират разпределителни системи за средно напрежение, и за мениджърите, отговарящи за снабдяването с разпределителни устройства, определението за работа при прекъсване на товара е граничното условие, което разделя превключвателите и прекъсвачите на товара от разединителите и изолаторите - граница, която, когато е неправилно разбрана, води до катастрофални откази при превключване, разрушени контакти и инциденти, свързани с безопасността на персонала.
Тази статия предоставя пълна техническа справка за операциите по прекъсване на товара в разпределителни уредби за средно напрежение - от определенията на IEC и електрическата физика до избора на устройства, сценариите за приложение и последиците от поддръжката за типовете разпределителни уредби AIS, GIS и SIS.
Съдържание
- Какво представлява операцията за прекъсване на натоварването и как точно е дефинирана в стандартите на IEC?
- Как операциите по прекъсване на товара натоварват контактите на комутационните апарати от видовете AIS, GIS и SIS?
- Как правилно да определите способността за прекъсване на натоварването за вашето приложение за комутационна апаратура?
- Какви са най-често срещаните неизправности в работата на прекъсвача на товара и изискванията за поддръжка?
Какво представлява операцията за прекъсване на натоварването и как точно е дефинирана в стандартите на IEC?
Операцията за прекъсване на натоварването се дефинира по следния начин IEC 62271-1001 и IEC 62271-1032 като превключваща операция, при която устройство разделя контактите, докато провежда ток с номинален нормален ток (In) или по-нисък от него, при пълно номинално напрежение на системата, като се очаква, че възникналата дъга ще бъде потушена в рамките на номиналната способност на устройството за гасене на дъгата - възстановявайки веригата в отворено, напълно изолирано състояние.
Компоненти за прецизно определяне на IEC
Дефиницията на IEC за операция по прекъсване на натоварването обхваща четири едновременни условия, които трябва да са налице, за да може операцията да се квалифицира като събитие по прекъсване на номиналното натоварване:
1. Големина на тока - при или под номиналния нормален ток (In):
Токът на веригата в момента на разделяне на контактите не трябва да надвишава номиналния нормален ток на устройството. За превключвател за прекъсване на товара с номинален ток 630 А всяко прекъсване при ток 630 А или по-нисък се квалифицира като операция за прекъсване на товара. Прекъсването над In - независимо дали се дължи на претоварване или на повреда - е различна категория на работа с различни изисквания за способност.
2. Коефициент на мощност - в рамките на номиналния коефициент на мощност при изпитване:
IEC 62271-103 определя тестови коефициенти на мощност за операции по прекъсване на товара:
- Преобладаващо индуктивен товар: cos φ = 0,3-0,7 (натоварване на двигателя, ток на намагнитване на трансформатора)
- Преобладаващо съпротивителен товар: cos φ = 0,7-1,0 (резистивно отопление, осветление)
- Капацитивен товар: Отделна последователност на изпитване съгласно приложение G към IEC 62271-100 (зареждане на кабели, кондензаторни батерии)
Сайтът фактор на мощността3 определя фазовото съотношение между нулевия ток и пика на напрежението в момента на угасване на дъгата - което пряко определя тежестта на преходно напрежение на възстановяване4 (TRV) върху контактната междина непосредствено след угасването на дъгата.
3. Напрежение на системата - при номинално напрежение:
Пълното номинално напрежение на системата се появява в контактната междина веднага след изгасването на дъгата като преходно възстановително напрежение (TRV). Работата с прекъсване на товара при намалено напрежение не е номинално състояние на изпитване - устройствата трябва да могат да издържат на пълното TRV при номинално напрежение.
4. Изгасване на дъгата - в рамките на номиналните възможности на устройството:
Дъгата, генерирана от разделянето на контактите, трябва да се изгаси в рамките на първото или второто пресичане на нулата на тока, като се използва номиналната среда за гасене на дъгата на устройството (въздух, SF6 или вакуум). Неуспешното гасене в рамките на този прозорец означава неуспешна операция по прекъсване на товара.
Операции за прекъсване на натоварването спрямо други типове превключващи събития
Разбирането на операциите по прекъсване на товара изисква прецизно разграничаване от съседните категории комутационни събития:
| Събитие за превключване | Текущо ниво | Напрежение в момента | Генерирана дъга | Изисквано устройство |
|---|---|---|---|---|
| Превключване без товар (изолация) | 0A (без натоварване) | Да | Минимален | Разединител / изолатор |
| Операция за прекъсване на натоварването | ≤ In (нормално натоварване) | Да | Умерен | LBS / Прекъсвач |
| Превключване при претоварване | In до ~6× In | Да | Тежък | Прекъсвач на веригата |
| Прекъсване на късо съединение | До Isc (повреда) | Да | Extreme | Само прекъсвач на веригата |
| Поставяне на грешка | 0 → Ipeak (повреда) | Да | Extreme | Само прекъсвач на веригата |
| Капацитивно превключване | Малък водещ ток | Да | Високо напрежение на TRV | Номинална стойност CB или LBS |
| Индуктивно превключване | Малък изоставащ ток | Да | Високо напрежение на TRV | Номинална стойност CB или LBS |
Специални категории операции за прекъсване на натоварването
Освен стандартното съпротивително/индуктивно прекъсване на товара, IEC 62271 определя няколко специални категории на прекъсване на товара, които налагат различни електрически натоварвания:
Превключване на тока за зареждане на кабела:
Прекъсване на капацитивния ток на зареждане на ненатоварени кабели НН (обикновено 1-50 А водещ ток). Въпреки че големината на тока е ниска, капацитивният фактор на мощността предизвиква силен TRV с бърза скорост на нарастване на напрежението (RRRV), който може да възпламени отново дъгата след привидно угасване. Устройствата трябва да са специално предназначени за превключване на капацитивен ток5 съгласно IEC 62271-100, приложение G.
Превключване на тока на магнетизиране на трансформатора:
Прекъсване на индуктивния магнетизиращ ток на ненатоварени трансформатори (обикновено 0,5-5 А изоставащ ток). Силно индуктивният фактор на мощността генерира високочестотно прекъсване на тока и ескалация на напрежението (виртуално прекъсване на тока), което може да доведе до пренапрежения от 3-5 пъти номиналното напрежение - потенциално увреждане на изолацията на трансформатора. Устройствата трябва да са предназначени за превключване на магнитния ток на трансформатора.
Превключване на контура:
Отваряне на нормално затворен контур в пръстеновидна разпределителна мрежа, където токът през комутационното устройство е токът на циркулиращия контур (обикновено 10-200 А). Превключването на контура е стандартна операция за прекъсване на товара, но изисква устройството да бъде оразмерено за специфичната големина на тока в контура в точката на инсталиране.
Обобщение на номиналния ток на прекъсване при натоварване по тип устройство:
| Тип устройство | Номинален ток на прекъсване при натоварване | Стандарт IEC | Специални задължения |
|---|---|---|---|
| Превключвател за прекъсване на натоварването (LBS) | До номиналната стойност In (400A-1250A) | IEC 62271-103 | Примка, кабел за зареждане |
| Вакуумен прекъсвач (VCB) | До номиналната стойност In (630A-4000A) | IEC 62271-100 | Всички специални задължения |
| SF6 прекъсвач | До номиналната стойност In (630A-4000A) | IEC 62271-100 | Всички специални задължения |
| Разединител / изолатор | 0A (без възможност за прекъсване на товара) | IEC 62271-102 | Няма |
| Превключвател за заземяване | 0A (без възможност за прекъсване на товара) | IEC 62271-102 | Няма |
Как операциите по прекъсване на товара натоварват контактите на комутационните апарати от видовете AIS, GIS и SIS?
Електрическото напрежение, наложено на контактите на комутационните апарати по време на операция за прекъсване на товара, е функция на три взаимодействащи си променливи: енергията на дъгата, генерирана по време на отделянето на контакта, напрежението на преходното възстановяване (TRV) след угасването на дъгата и кумулативната скорост на ерозия на контакта по време на експлоатационния живот на устройството. Всеки тип комутационно устройство реагира на тези напрежения по различен начин в зависимост от средата за гасене на дъгата и конструкцията на контакта.
Енергия на дъгата по време на операции по прекъсване на натоварването
Сайтът енергия на дъгата за операция по прекъсване на товара се определя от продължителността на дъгата и напрежението на дъгата:
Къде: е токът на товара при прекъсване, е напрежението на дъгата (в зависимост от средата), и е продължителността на дъгата до изчезването.
За работа с прекъсване на товара 630A:
- AIS (въздушен дъгов улей): = 20-60 ms (1-3 цикъла); = 500-2,000J
- GIS (SF6 пуф): = 8-20 ms (< 1 цикъл); = 100-500J
- SIS (вакуум): = 2-10 ms (< 0,5 цикъла); = 20-100J
Тази разлика от 10 до 100 пъти в енергията на дъгата за операция по прекъсване на натоварването директно обяснява защо вакуумните прекъсвачи постигат електрическа издръжливост E2 (1000 операции по прекъсване на натоварването за превключватели; 10 000 за прекъсвачи) като стандартен резултат от проектирането, докато конструкциите на въздушни дъгови улеи изискват подобрени контактни материали, за да достигнат клас E2.
Преходно напрежение на възстановяване (TRV) след операции по прекъсване на натоварването
Непосредствено след изгасването на дъгата при прекъсване на товара, пълното системно напрежение се появява отново в контактната междина като преходно възстановително напрежение. Вълновата форма на TRV се характеризира с:
- Максимално напрежение на TRV (Uc): Обикновено 1,4-1,7× номиналното напрежение на фазата при повреди на клемите; по-ниско при операции по прекъсване на товара
- Скорост на нарастване на възстановителното напрежение (RRRV): kV/μs - скоростта, с която се натрупва напрежението в междината след угасване
- Честота на TRV: Определя се от LC характеристиките на свързаната верига
Контактната междина трябва да възстанови диелектричната си якост по-бързо, отколкото се повишава TRV - ако скоростта на възстановяване на диелектричната междина падне под RRRV, възниква повторен удар на дъгата и операцията по прекъсване на товара се проваля. Ето защо изборът на среда за гасене на дъгата е от решаващо значение: вакуумът постига възстановяване на диелектрика за микросекунди, SF6 - за милисекунди, а въздухът - за десетки милисекунди.
Сравнение на напрежението при работа в режим на прекъсване по тип разпределително устройство
| Параметър на напрежението | AIS (въздух) | GIS (SF6) | SIS (Вакуум) |
|---|---|---|---|
| Енергия на дъгата за операция (630A) | 500-2,000J | 100-500J | 20-100J |
| Продължителност на дъгата | 1-3 цикъла | < 1 цикъл | < 0,5 цикъл |
| Степен на диелектрично възстановяване | Бавно (диапазон ms) | Бързо (диапазон от ms) | Много бързо (в диапазона μs) |
| Риск от повторен удар на TRV | Умерен | Нисък | Много ниско |
| Контактна ерозия на ОП | 2-10 mg | 0,5-3 mg | < 0,5 mg |
| Постижимост на клас E2 | Възможно (подобрен дизайн) | Стандартен | Присъщ |
| Възможност за специални задължения | Ограничен | Пълен | Пълен |
Случай на клиент: Отказ при прекъсване на натоварването при превключване на капацитивен режим
Мениджър по снабдяването в компания за комунални услуги, управляваща 12kV подземна кабелна мрежа в европейски град, се свързва с Bepto след поредица от повреди при прекъсване на натоварването на захранващите комутационни панели. Пораженията - характеризиращи се с повторен удар на дъгата след привидно угасване, последван от контактна заварка - се появяват при операции по превключване на кабелни фидери, при които токът на зареждане на кабела е приблизително 12 А водещ (капацитивен).
Разследването показа, че инсталираните панели LBS са били предназначени за стандартно индуктивно прекъсване на товара, но не са били тествани или оценени за капацитивно превключване на тока съгласно приложение G към IEC 62271-100. Капацитивният фактор на мощността е довел до тежък TRV с RRRV, превишаващ скоростта на възстановяване на диелектрика на въздушния дъгов улей, което е довело до постоянно повторно поразяване на дъгата при всяка операция по включване на кабела.
След замяната на засегнатите табла с разпределителната уредба SIS на Bepto, включваща вакуумни прекъсвачи, пригодени за превключване на капацитивен ток, предприятието потвърди нулеви случаи на повторни удари при 240 операции по превключване на кабели през следващите 18 месеца. Микросекундната скорост на възстановяване на диелектрика на вакуумния прекъсвач осигури запас от капацитивни ТРВ, който конструкцията на въздушния дъгов улей не можеше да осигури.
Как правилно да определите способността за прекъсване на натоварването за вашето приложение за комутационна апаратура?
Правилното определяне на способността за прекъсване на товара изисква систематично описване на всяко комутационно събитие, което устройството ще извърши през експлоатационния си живот - не само номиналния нормален ток, но и фактора на мощността, специалните категории на работа и средата на TRV в конкретната точка на инсталиране.
Стъпка 1: Характеризирайте всички събития при превключване
Документирайте всеки тип превключващо събитие, което устройството ще изпълнява:
- Нормално превключване на товара: Големина на тока (A), фактор на мощността (cos φ), честота (операции/година)
- Превключване на зареждането с кабел: Дължина на кабела и ток на зареждане (водещ A); посочете оценката по IEC 62271-100, приложение G
- Превключване на намагнитването на трансформатора: Номинална мощност на трансформатора (kVA) и ток на намагнитване (A с изоставане); посочете номиналната стойност на превключване на тока на намагнитване
- Превключване на контура: Големина на тока в контура (A) и конфигурация на системата (отворен пръстен / затворен пръстен)
- Превключване на кондензаторна банка: Номинална мощност на банката (kVAr) и характеристики на пусковия ток; посочете номиналната мощност на превключване на кондензаторната банка
- Превключване на двигателя: Номинална стойност на двигателя (kW) и характеристики на пусковия ток; посочете номиналната стойност на извънфазното превключване, ако е приложимо
Стъпка 2: Определяне на изискванията за TRV
- Изчислете бъдещата стойност на TRV: Използвайте импеданса на късо съединение на системата и параметрите на свързания кабел/трансформатор, за да изчислите пиковото напрежение на TRV (Uc) и RRRV в точката на инсталиране.
- Проверете възможностите на устройството за TRV: Потвърдете, че номиналната обвивка на TRV на определената комутационна апаратура съгласно таблица 1 на IEC 62271-100 покрива бъдещия TRV в точката на инсталиране.
- Специални условия за TRV: Капацитивното превключване и превключването на трансформатора чрез намагнитване генерират форми на вълната на TRV, които надхвърлят стандартните обвивки на TRV при повреда на клемите - проверете конкретните стойности на натоварване
Стъпка 3: Изберете тип устройство и клас на издръжливост
Съпоставете профила на събитието за превключване с подходящия тип устройство и клас на издръжливост:
- Само стандартно превключване на индуктивен/съпротивителен товар: LBS, класифициран по IEC 62271-103 със съответния клас E1 или E2
- Включено е капацитивно, магнетизиращо или контурно превключване: Прекъсвач (VCB или SF6 CB), оценен съгласно IEC 62271-100, с декларирани специални експлоатационни стойности
- Висока честота на превключване (> 100 операции/година): Клас E2 е задължителен; предпочита се вакуумен прекъсвач за най-ниска степен на контактна ерозия
- Смесен режим на работа (прекъсване на товара + прекъсване на повредата): Прекъсвач с комбинирана електрическа издръжливост E2 и механична издръжливост M2; проверете двата цикъла на работа в сертификата за изпитване на типа
Стъпка 4: Съвпадение на стандартите и сертификатите
- IEC 62271-100: Възможност за прекъсване на натоварването и прекъсване на повредата на прекъсвача - включително специални оценки на натоварването (капацитивни, магнетизиращи, контурни)
- IEC 62271-103: Възможност за прекъсване на натоварването на променливотоковия превключвател - стандартно индуктивно/съпротивително натоварване; рейтинг за превключване на контур
- IEC 62271-200: Комплект разпределителни устройства с метална обвивка - способност за прекъсване на натоварването на целия комплект, а не само на комутационния елемент
- IEC 62271-1: Общи спецификации - изисквания за TRV и определения за номинално напрежение/ток
- GB/T 3804 / GB/T 11022: Национални стандарти на Китай за превключватели и разпределителни устройства за високо напрежение
Сценарии на приложение по тип на натоварване с прекъсване
- Превключване на захранващите устройства на градската кабелна мрежа: VCB или SF6 CB с капацитет за превключване на ток; клас E2 за чести операции по захранване на кабели
- Превключване на контура на главното звено: LBS с рейтинг за превключване на контура съгласно IEC 62271-103; клас E2 за ежедневни операции по прехвърляне на товара
- Индустриален трансформатор HV Switching: LBS или VCB с номинална стойност на тока на магнетизиране на трансформатора; клас E1 за рядко превключване
- Превключване на банка кондензатори: Специална кондензаторна банка за превключване на VCB съгласно IEC 62271-100, приложение G; може да е необходим специален реактор за ограничаване на пусковия ток
- Превключване на събирането на МВ в соларна ферма: VCB със зареждане на кабела и номинални стойности за намагнитване на трансформатора; клас E2/M2 за ежедневни операции, обусловени от облъчването
- Превключване на моторното захранване MV: VCB с номинална стойност за превключване извън фаза; клас E2 за ежедневни операции по пускане/спиране на двигателя
Какви са най-често срещаните неизправности в работата на прекъсвача на товара и изискванията за поддръжка?
Авариите при прекъсване на натоварването са едни от най-вредните събития в разпределителните уредби за средно напрежение - съчетават разрушителната енергия на продължителната дъга с механичното напрежение при неуспешна превключваща операция. Разбирането на режимите на отказ, характерни за всеки тип работа с прекъсване на товара, позволява проактивно специфициране, проверка на пускането в експлоатация и планиране на поддръжката.
Контролен списък за проверка на прекъсването на натоварването преди пускане в експлоатация
- Проверка на номиналното прекъсване на натоварването при всички случаи на превключване - Потвърдете, че номиналният ток на прекъсване на устройството ≥ максималния ток на натоварване в точката на инсталиране; потвърдете, че номиналните стойности на специалните натоварвания (капацитивни, магнетизиращи, контурни) съответстват на всички идентифицирани типове превключващи събития.
- Потвърждаване на възможностите на TRV - Проверете дали обвивката на TRV на устройството съгласно IEC 62271-100 покрива изчисленото перспективно TRV в точката на инсталиране за всички видове превключващи събития.
- Проверка на настройката на контактната междина - Проверете дали разстоянието между контактите е в рамките на спецификацията на производителя; недостатъчното разстояние намалява издръжливостта на TRV след изгасване на дъгата при прекъсване на товара.
- Утвърждаване на средата за гасене на дъгата - За GIS: потвърдете, че налягането на SF6 е равно на номиналното налягане на пълнене преди първата операция по прекъсване на товара; за SIS: проведете вакуумно изпитване на високо налягане на всички прекъсвачи.
- Първо тестване при намален ток - Където е възможно, провеждайте първоначални операции по прекъсване на товара при намален товар преди превключване на пълния номинален ток; установява се базово време на работа и поведение на дъгата.
- Записване на базовото контактно съпротивление - Измерване и записване на контактното съпротивление (< 100 μΩ) преди първата операция по прекъсване на натоварването; сравнението след операцията открива необичайна ерозия на дъгата
Режими на неизправност при работа с прекъсване на натоварването
Arc Re-Strike After Extinction:
Най-често срещаният начин на повреда при прекъсване на товара - дъгата изгасва при нулев ток, но се запалва отново, тъй като TRV се натрупва в контактната междина по-бързо, отколкото се възстановява диелектричната якост. Повторното запалване генерира втора дъга с по-висока енергия от първоначалната, което води до сериозни повреди на контакта и потенциално заваряване на контакта. Основни причини:
- Капацитивно превключване без номинална способност за капацитивно превключване
- Налягане на SF6 под минималното функционално ниво (GIS)
- Разрушаване на вакуумния прекъсвач (SIS)
- Недостатъчно разстояние между контактите (всички типове)
Контактно заваряване:
Високотоковите операции по изработката или силните повторни удари на дъгата могат да причинят моментно стопяване на контактната повърхност. Заварените контакти не успяват да се отворят при следващата команда за задействане - най-опасният начин на повреда при прекъсване на товара, тъй като не позволява изолиране на повредата. Основни причини:
- Извършване на работа при неоткрита неизправност (надвишаване на номиналната мощност на прекъсване на товара)
- Повторно задействане на дъгата с контактни повърхности в позиция, близка до контактната
- Контактният материал не е оптимизиран за конкретната среда за гасене на дъгата
Непълно угасване на дъгата (устойчива дъга):
Дъгата не успява да угасне при всяко пресичане на нулата на тока, поддържайки проводящ плазмен канал, който постепенно разрушава контактния възел, дъговия улей и околната изолация. В затворените комутационни апарати продължителната дъга генерира екстремно налягане и температура - предизвиквайки вътрешна дъгова повреда. Основни причини:
- Ток, превишаващ номиналната способност за прекъсване на товара (ток на претоварване или повреда)
- Повреда на средата за гасене на дъгата (изтичане на SF6, загуба на вакуум)
- Движението на контакта е недостатъчно, за да генерира подходящо напрежение на дъгата
График за поддръжка на комутационни апарати за прекъсване на натоварването
| Trigger | Действие | Стандартна референция |
|---|---|---|
| Годишен | Измерване на контактното съпротивление; преглед на броя операции | IEC 62271-100 |
| На 100 операции за прекъсване на товара (E1) | Контактна визуална проверка; оценка на ерозията на дъгата | Протокол на производителя |
| На 500 операции за прекъсване на товара (E2) | Тенденция на контактно съпротивление; проверка на дъговия улей / газ / вакуум | IEC 62271-100 |
| За всяка операция по прекъсване на повредата | Незабавна проверка на контакта; проверка на средата за гасене на дъгата | IEC 62271-100 |
| Контактно съпротивление > 150 μΩ | Проучване на състоянието на контактната повърхност; планиране на подмяната | IEC 62271-100 |
| При граница E1 / E2 | Задължителна оценка на контакта преди продължаване на услугата | IEC 62271-100/103 |
Често срещани грешки в спецификацията и експлоатацията
- Използване на разединител за прекъсване на товара - разединителите имат нулева способност за прекъсване на натоварването; опитът за отваряне на разединител при ток на натоварване предизвиква продължителна неконтролирана дъга, която разрушава устройството и застрашава персонала.
- Определяне на LBS за капацитивно превключване без оценка по приложение G - стандартните рейтинги за прекъсване на натоварването LBS не покриват капацитивните TRV; винаги проверявайте специфичната капацитивна превключваща способност за приложения с кабелни захранвания
- Пренебрегване на фактора на мощността в спецификацията за прекъсване на товара - устройство, предназначено за прекъсване на съпротивителен товар 630 А, може да не издържи на работа при прекъсване на индуктивен товар 630 А, ако корекцията на фактора на мощността не е проверена при изпитването на типа.
- Работа под минималното функционално налягане на SF6 - Способността на GIS за прекъсване на натоварването е в пряка зависимост от налягането на SF6; под минималното налягане угасването на дъгата е неуспешно и е вероятно контактно заваряване.
Заключение
Операциите по прекъсване на натоварването представляват определящото електрическо натоварване на комутационните апарати средно напрежение - специфичните комутационни събития, при които прекъсването на тока при пълно системно напрежение генерира дъги, които натоварват контактите, поставят под въпрос възстановяването на диелектрика и изразходват допустимите стойности за клас на електрическа издръжливост при всяка операция. Прецизното определяне на профила на прекъсване на товара - големина на тока, фактор на мощността, специални категории на натоварване, среда на TRV и честота на превключване - е техническата основа на всяка надеждна спецификация на разпределителните устройства за средно напрежение.
Дефинирайте всяко превключващо събитие, което устройството ви ще изпълнява, проверете номиналните стойности на прекъсвача на товара за всички видове натоварване, включително специални категории, и никога не искайте от разединител да върши работата на прекъсвач на товара - защото при превключването на средно напрежение разликата между номинална и нереализирана операция на прекъсване на товара е разликата между контролирано превключващо събитие и катастрофална дъгова повреда.
Често задавани въпроси относно операциите по прекъсване на товара в комутационните апарати
Въпрос: Какво точно отличава операцията за прекъсване на товара от операцията за превключване на празен ход в разпределителните устройства за средно напрежение?
A: Операцията за прекъсване на натоварването прекъсва тока при номинален нормален ток (In) или под него при пълно напрежение на системата, като генерира дъга, изискваща активно гасене. Превключването без товар отваря верига без напрежение или с незначителен ток, в която не се образува значителна дъга - не се изисква от устройството способност за гасене на дъгата.
В: Защо превключвателят за прекъсване на товара може да извършва операции по прекъсване на товара, но не и операции по прекъсване на късо съединение?
A: Системата за гасене на дъга LBS е проектирана и типово изпитана за нива на енергия на дъгата, съответстващи на номиналния нормален ток (In). Токът на късо съединение при повреда генерира енергия на дъгата, която е 100-1 000 пъти по-висока и надхвърля конструктивните граници на контактите и дъговия улей на LBS - само прекъсвачите са проектирани и оценени за прекъсване на тока на повреда.
Въпрос: Какво прави превключването на капацитивен ток по-взискателно задължение за прекъсване на товара, отколкото стандартното превключване на индуктивен товар?
A: Капацитивното превключване произвежда водещ ток, който създава силно TRV с бърза скорост на нарастване на напрежението (RRRV) веднага след изгасването на дъгата. Ако скоростта на възстановяване на диелектрика на контактната междина е по-бавна от RRRV, възниква повторно избухване на дъгата - което изисква специфични номинални стойности на капацитивното превключване съгласно приложение G към IEC 62271-100, надхвърлящи стандартните възможности за прекъсване на товара.
Въпрос: Как се отнася броят на операциите за прекъсване на товара към класовете на електрическа издръжливост E1 и E2 в IEC 62271-103?
A: IEC 62271-103 определя клас E1 като минимум 100 номинални операции по прекъсване на товара, а клас E2 - като минимум 1000 операции - и двете проверени чрез изпитване на типа при номинален ток без поддръжка на контакта по време на E2. Класът трябва да съответства на очакваните общи операции на прекъсване на товара през проектния живот на устройството.
Въпрос: Какви са последиците от извършването на операция по прекъсване на товара с налягане на газа SF6 под минималното функционално ниво в разпределително устройство GIS?
A: Под минималното налягане на SF6 скоростта на взрива и електроотрицателността на газа са недостатъчни, за да угасят дъгата на прекъсване на товара при нулев ток. Електрическата дъга отново се задейства, поддържа се и бързо разрушава контактния възел - потенциално предизвиквайки вътрешна дъгова повреда в затвореното отделение на ГИС с катастрофални последици за конструкцията и безопасността.
-
“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 контекст на възможностите на прекъсвачите за прекъсване на товара и прекъсвачите. ↩ -
“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 контекст на превключване на прекъсване на товара. ↩ -
“Фактор на мощността”,
https://en.wikipedia.org/wiki/Power_factor. Този източник подкрепя определението за фактор на мощността като отношение между реалната и видимата мощност в променливотоковите вериги. Evidence role: general_support; Source type: research. Подкрепя: значение на фактора на мощността за комутационната работа. ↩ -
“Напрежение на преходно възстановяване”,
https://en.wikipedia.org/wiki/Transient_recovery_voltage. Този източник подкрепя обяснението, че TRV се появява в контактите на комутационните устройства след прекъсване на тока и може да повлияе на успешното прекъсване. Роля на доказателството: механизъм; Тип източник: изследване. Подкрепя: TRV напрежение след угасване на електрическата дъга. ↩ -
“IEC 62271-100:2021+AMD1:2024 CSV”,
https://webstore.iec.ch/en/publication/99635. Този източник поддържа актуализираната стандартна справка на IEC за прекъсвачите, използвана за провеждане на изпитания за прекъсване и специални превключващи задължения. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: еталон за превключване на капацитивен ток по IEC 62271-100. ↩