Co to jest przerwa obciążeniowa w rozdzielnicy? Definicja, przykłady i zastosowania

Wprowadzenie

W dystrybucji energii średniego napięcia nie każde zdarzenie przełączania jest takie samo. Urządzenie rozdzielcze, które zamyka się na szynie pozbawionej napięcia, otwiera się w warunkach braku obciążenia lub przerywa prąd zwarciowy, wykonuje zasadniczo różne operacje - każda z różnymi poziomami naprężeń elektrycznych, implikacjami zużycia styków i wymaganiami dotyczącymi możliwości sprzętu. Traktowanie wszystkich zdarzeń przełączania jako równoważnych jest błędem w specyfikacji, który prowadzi do niedowymiarowania sprzętu, przedwczesnego uszkodzenia styków i pogorszenia ochrony sieci.

Operacja przerwania obciążenia to specyficzne zdarzenie przełączające, w którym urządzenie rozdzielcze przerywa obwód przewodzący normalny prąd roboczy - nie prąd zwarciowy, nie prąd bez obciążenia, ale znamionowy prąd obciążenia przy pełnym napięciu systemowym - i to właśnie ta dokładna definicja określa, które urządzenia są przystosowane do pracy w trybie przerwania obciążenia, jak zaprojektowane są ich styki i jak klasyfikowana jest ich klasa wytrzymałości elektrycznej zgodnie z normą IEC 62271.

Dla inżynierów elektryków projektujących systemy dystrybucyjne SN i kierowników ds. zamówień określających rozdzielnice, definicja działania rozłącznika obciążenia jest warunkiem granicznym, który oddziela rozłączniki obciążenia i wyłączniki od odłączników i izolatorów - granica, która, gdy jest źle rozumiana, powoduje katastrofalne awarie przełączania, zniszczone styki i incydenty związane z bezpieczeństwem personelu.

Niniejszy artykuł stanowi kompletne źródło informacji technicznych na temat operacji przerywania obciążenia w rozdzielnicach SN - od definicji IEC i fizyki elektrycznej po dobór urządzeń, scenariusze zastosowań i implikacje konserwacyjne dla typów rozdzielnic AIS, GIS i SIS.

Spis treści

• Co to jest operacja przerwania obciążenia i jak jest ona dokładnie zdefiniowana w normach IEC?
• W jaki sposób operacje przerywania obciążenia obciążają styki rozdzielnicy w różnych typach AIS, GIS i SIS?
• Jak prawidłowo określić zdolność wyłączania obciążenia dla danej aplikacji rozdzielczej?
• Jakie są najczęstsze awarie i wymagania dotyczące konserwacji?

Co to jest operacja przerwania obciążenia i jak jest ona dokładnie zdefiniowana w normach IEC?

Operacja przerwania obciążenia jest zdefiniowana w normie IEC 62271-100 i IEC 62271-103¹ jako operacja przełączania, w której urządzenie rozłącza styki, przewodząc prąd o wartości równej lub niższej od znamionowego prądu normalnego (In), pod pełnym napięciem znamionowym systemu, z oczekiwaniem, że powstały łuk zostanie zgaszony w ramach znamionowej zdolności gaszenia łuku urządzenia - przywracając obwód do stanu otwartego, w pełni izolowanego.

Precyzyjnie zdefiniowane komponenty IEC

Definicja IEC operacji przerwania obciążenia obejmuje cztery jednoczesne warunki, które muszą być spełnione, aby operacja została zakwalifikowana jako znamionowe zdarzenie przerwania obciążenia:

1. Wielkość prądu - przy lub poniżej znamionowego prądu normalnego (In):
Prąd obwodu w momencie rozdzielenia styków nie może przekraczać znamionowego prądu normalnego urządzenia. W przypadku wyłącznika obciążenia o prądzie znamionowym 630 A, każde przerwanie przy lub poniżej 630 A kwalifikuje się jako operacja przerwania obciążenia. Przerwanie powyżej In - czy to z powodu przeciążenia, czy usterki - jest inną kategorią obciążenia z innymi wymaganiami dotyczącymi zdolności.

2. Współczynnik mocy - w ramach znamionowego testowego współczynnika mocy:
Norma IEC 62271-103 określa testowe współczynniki mocy dla operacji przerywania obciążenia:

• Obciążenie głównie indukcyjne: cos φ = 0,3-0,7 (obciążenia silnika, prąd magnesujący transformatora)
• Obciążenie głównie rezystancyjne: cos φ = 0,7-1,0 (ogrzewanie rezystancyjne, oświetlenie)
• Obciążenie pojemnościowe: Oddzielna sekwencja testowa zgodnie z normą IEC 62271-100, załącznik G (ładowanie kabli, baterie kondensatorów)

The współczynnik mocy² określa zależność fazową między zerem prądu a wartością szczytową napięcia w momencie zgaśnięcia łuku - co bezpośrednio reguluje nasilenie przejściowe napięcie odzyskiwania³ (TRV) na szczelinie stykowej bezpośrednio po zgaśnięciu łuku.

3. Napięcie systemu - przy napięciu znamionowym:
Pełne napięcie znamionowe systemu pojawia się na szczelinie stykowej natychmiast po zgaśnięciu łuku jako przejściowe napięcie powrotne (TRV). Praca z przerwą obciążenia przy obniżonym napięciu nie jest znamionowym warunkiem testowym - urządzenia muszą być w stanie wytrzymać pełne napięcie TRV przy napięciu znamionowym.

4. Wygaszanie łuku - w zakresie znamionowych możliwości urządzenia:
Łuk wygenerowany przez separację styków musi zostać zgaszony w ciągu pierwszego lub drugiego przejścia prądu przez zero, przy użyciu znamionowego środka gaszącego łuk (powietrze, SF6 lub próżnia). Niezgaszenie łuku w tym przedziale czasowym oznacza nieudaną operację przerwania obciążenia.

Operacje przerwania obciążenia a inne typy zdarzeń przełączania

Zrozumienie operacji przerwania obciążenia wymaga precyzyjnego rozróżnienia od sąsiednich kategorii zdarzeń przełączania:

Zdarzenie przełączania	Bieżący poziom	Obecne napięcie	Wygenerowany łuk	Wymagane urządzenie
Przełączanie bez obciążenia (izolacja)	0A (bez obciążenia)	Tak	Minimalny	Odłącznik / izolator
Praca z przerwą ładunkową	≤ In (normalne obciążenie)	Tak	Umiarkowany	LBS / wyłącznik automatyczny
Przełączanie przeciążeniowe	In do ~6× In	Tak	Ciężki	Wyłącznik automatyczny
Przerywanie zwarcia	Do Isc (usterka)	Tak	Ekstremalny	Tylko wyłącznik automatyczny
Popełnienie błędu	0 → Ipeak (błąd)	Tak	Ekstremalny	Tylko wyłącznik automatyczny
Przełączanie pojemnościowe	Mały prąd wiodący	Tak	Wysoki poziom stresu TRV	Wartość znamionowa CB lub LBS
Przełączanie indukcyjne	Mały prąd opóźniający	Tak	Wysoki poziom stresu TRV	Wartość znamionowa CB lub LBS

Specjalne kategorie operacji przerwania obciążenia

Oprócz standardowego przerywania obciążenia rezystancyjnego / indukcyjnego, norma IEC 62271 definiuje kilka specjalnych kategorii operacji przerywania obciążenia, które nakładają różne obciążenia elektryczne:

Przełączanie prądu ładowania kabla:
Przerwanie pojemnościowego prądu ładowania nieobciążonych kabli SN (zwykle prąd wiodący 1-50 A). Chociaż natężenie prądu jest niskie, pojemnościowy współczynnik mocy wytwarza poważny TRV z szybkim wzrostem napięcia (RRRV), który może ponownie zajarzyć łuk po pozornym zgaśnięciu. Urządzenia muszą być specjalnie przystosowane do pojemnościowe przełączanie prądu⁴ zgodnie z normą IEC 62271-100, załącznik G.

Przełączanie prądu magnesującego transformatora:
Przerwanie indukcyjnego prądu magnesującego nieobciążonych transformatorów (zazwyczaj 0,5-5A prądu opóźnionego). Wysoce indukcyjny współczynnik mocy generuje przepięcia prądu o wysokiej częstotliwości i eskalację napięcia (wirtualne przepięcia prądu), które mogą powodować przepięcia 3-5× napięcie znamionowe - potencjalnie uszkadzając izolację transformatora. Urządzenia muszą być przystosowane do przełączania prądu magnesującego transformatora.

Przełączanie pętli:
Otwieranie normalnie zamkniętej pętli w pierścieniowej sieci dystrybucyjnej, gdzie prąd przepływający przez urządzenie przełączające jest prądem obiegowym pętli (zazwyczaj 10-200A). Przełączanie pętli jest standardową operacją przerywania obciążenia, ale wymaga, aby urządzenie było przystosowane do określonej wartości prądu pętli w punkcie instalacji.

Podsumowanie prądu znamionowego w zależności od typu urządzenia:

Typ urządzenia	Prąd znamionowy obciążenia	Norma IEC	Specjalne obowiązki
Rozłącznik obciążenia (LBS)	Do wartości znamionowej In (400A-1250A)	IEC 62271-103	Pętla, ładowanie za pomocą kabla
Wyłącznik próżniowy (VCB)	Do wartości znamionowej In (630A-4000A)	IEC 62271-100	Wszystkie obowiązki specjalne
Wyłącznik SF6	Do wartości znamionowej In (630A-4000A)	IEC 62271-100	Wszystkie obowiązki specjalne
Odłącznik / izolator	0A (brak możliwości przerwania obciążenia)	IEC 62271-102	Brak
Przełącznik uziemienia	0A (brak możliwości przerwania obciążenia)	IEC 62271-102	Brak

W jaki sposób operacje przerywania obciążenia obciążają styki rozdzielnicy w różnych typach AIS, GIS i SIS?

Naprężenie elektryczne wywierane na styki rozdzielnicy podczas operacji przerywania obciążenia jest funkcją trzech współdziałających zmiennych: energii łuku generowanej podczas separacji styków, przejściowego napięcia regeneracji (TRV) po wygaśnięciu łuku oraz skumulowanego wskaźnika erozji styków w całym okresie eksploatacji urządzenia. Każdy typ rozdzielnicy reaguje na te naprężenia w różny sposób w zależności od medium gaszącego łuk i konstrukcji styków.

Energia łuku podczas operacji przerwania obciążenia

The energia łuku⁵ na operację przerwania obciążenia zależy od czasu trwania łuku i napięcia łuku:

$E_{arc} = V_{arc} \times I_{load} \times t_{arc}$

Gdzie $I_{load}$ to prąd obciążenia w momencie przerwania,$V_{arc}$ to napięcie łuku (zależne od medium), a $t_{arc}$ to czas trwania łuku do wygaśnięcia.

Dla pracy z obciążeniem 630A:

• AIS (zsuwnia łuku powietrznego): $t_{arc}$= 20-60 ms (1-3 cykle);$E_{arc}$ = 500-2,000J
• GIS (SF6 puffer): $t_{arc}$= 8-20 ms (< 1 cykl);$E_{arc}$ = 100-500J
• SIS (próżnia): $t_{arc}$= 2-10 ms (< 0,5 cyklu);$E_{arc}$ = 20-100J

Ta 10-100-krotna różnica w energii łuku na operację przerwania obciążenia bezpośrednio wyjaśnia, dlaczego przerywacze próżniowe osiągają wytrzymałość elektryczną E2 (1000 operacji przerwania obciążenia dla przełączników; 10 000 dla wyłączników automatycznych) jako standardowy wynik projektowania, podczas gdy konstrukcje z rynną łuku powietrznego wymagają ulepszonych materiałów stykowych, aby osiągnąć klasę E2.

Przejściowe napięcie przywracania (TRV) po operacjach przerwania obciążenia

Natychmiast po zgaśnięciu łuku w trybie przerwy w obciążeniu, pełne napięcie systemowe pojawia się ponownie na szczelinie stykowej jako przejściowe napięcie regeneracji. Przebieg TRV charakteryzuje się następującymi parametrami:

• Napięcie szczytowe TRV (Uc): Zazwyczaj 1,4-1,7× znamionowe napięcie fazowe dla usterek zacisków; niższe dla operacji przerwania obciążenia
• Szybkość wzrostu napięcia odzyskiwania (RRRV): kV/μs - prędkość narastania napięcia w szczelinie po wygaszeniu
• Częstotliwość TRV: Określone przez charakterystykę LC podłączonego obwodu

Szczelina stykowa musi odzyskać wystarczającą wytrzymałość dielektryczną szybciej niż wzrasta TRV - jeśli szybkość odzyskiwania dielektrycznej szczeliny spadnie poniżej RRRV, nastąpi ponowne zajarzenie łuku, a operacja przerwania obciążenia zakończy się niepowodzeniem. Z tego powodu wybór medium do gaszenia łuku ma krytyczne znaczenie: próżnia osiąga regenerację dielektryka w mikrosekundach, SF6 w milisekundach, a powietrze w dziesiątkach milisekund.

Porównanie naprężeń podczas pracy z przerwą obciążeniową według typu rozdzielnicy

Parametr naprężenia	AIS (Air)	GIS (SF6)	SIS (próżnia)
Energia łuku na op (630 A)	500-2,000J	100-500J	20-100J
Czas trwania łuku	1-3 cykle	< 1 cykl	< 0,5 cyklu
Szybkość odzyskiwania dielektryka	Wolny (zakres ms)	Szybki (zakres ms)	Bardzo szybki (zakres μs)
Ryzyko ponownego uderzenia TRV	Umiarkowany	Niski	Bardzo niski
Contact Erosion per Op	2-10 mg	0,5-3 mg	< 0,5 mg
Osiągalność klasy E2	Możliwe (ulepszony projekt)	Standard	Nieodłączny
Zdolność do wykonywania zadań specjalnych	Ograniczony	Pełny	Pełny

Przypadek klienta: Awaria zerwania obciążenia przy przełączaniu pojemnościowym

Kierownik ds. zaopatrzenia w zakładzie energetycznym zarządzającym podziemną siecią kablową 12kV w jednym z europejskich miast skontaktował się z Bepto po serii awarii związanych z przerwaniem obciążenia na panelach przełączania podajników. Awarie - charakteryzujące się ponownym zajarzeniem łuku po pozornym zgaśnięciu, a następnie spawaniem stykowym - występowały podczas operacji przełączania podajników kablowych, w których prąd ładowania kabla wynosił około 12 A (pojemnościowy).

Dochodzenie wykazało, że zainstalowane panele LBS były przystosowane do standardowego obciążenia indukcyjnego, ale nie zostały przetestowane ani przystosowane do przełączania prądu pojemnościowego zgodnie z normą IEC 62271-100, załącznik G. Pojemnościowy współczynnik mocy spowodował poważny TRV z RRRV przekraczającym współczynnik odzyskiwania dielektryka rynny łuku powietrznego, powodując ciągłe ponowne zajarzenie łuku przy każdej operacji zasilania kabla.

Po wymianie uszkodzonych paneli na rozdzielnice SIS firmy Bepto z wyłącznikami próżniowymi przystosowanymi do przełączania prądów pojemnościowych, zakład energetyczny potwierdził zerową liczbę ponownych uderzeń w 240 operacjach przełączania kabli w ciągu kolejnych 18 miesięcy. Mikrosekundowa szybkość odzyskiwania dielektrycznego przerywacza próżniowego zapewniła margines przed pojemnościowym TRV, którego nie mogła zapewnić konstrukcja rynny łuku powietrznego.

Jak prawidłowo określić zdolność wyłączania obciążenia dla danej aplikacji rozdzielczej?

Prawidłowe określenie zdolności do przerywania obciążenia wymaga systematycznej charakterystyki każdego zdarzenia przełączania, które urządzenie będzie wykonywać przez cały okres użytkowania - nie tylko znamionowego prądu normalnego, ale także współczynnika mocy, specjalnych kategorii obciążenia i środowiska TRV w określonym punkcie instalacji.

Krok 1: Scharakteryzuj wszystkie zdarzenia przełączania

Należy udokumentować każdy typ zdarzenia przełączania, które będzie wykonywane przez urządzenie:

• Normalne przełączanie obciążenia: Natężenie prądu (A), współczynnik mocy (cos φ), częstotliwość (operacje/rok)
• Przełączanie ładowania kablowego: Długość kabla i prąd ładowania (A wiodący); należy podać wartość znamionową IEC 62271-100 załącznik G
• Przełączanie magnesowania transformatora: Moc znamionowa transformatora (kVA) i prąd magnesujący (opóźnienie A); określić wartość znamionową przełączania prądu magnesującego
• Przełączanie pętli: Wielkość prądu pętli (A) i konfiguracja systemu (pierścień otwarty / pierścień zamknięty)
• Przełączanie baterii kondensatorów: Wartość znamionowa baterii (kVAr) i charakterystyka prądu rozruchowego; określić wartość znamionową przełączania baterii kondensatorów
• Przełączanie silnika: Moc znamionowa silnika (kW) i charakterystyka prądu rozruchowego; w razie potrzeby podać wartość znamionową przełączania poza fazą

Krok 2: Określenie wymagań TRV

• Oblicz potencjalną wartość TRV: Użyj impedancji zwarciowej systemu i parametrów podłączonego kabla/transformatora do obliczenia napięcia szczytowego TRV (Uc) i RRRV w punkcie instalacji.
• Weryfikacja możliwości urządzenia TRV: Upewnij się, że znamionowa obwiednia TRV określonej rozdzielnicy zgodnie z tabelą 1 normy IEC 62271-100 obejmuje przyszły TRV w punkcie instalacji.
• Specjalne warunki TRV: Przełączanie pojemnościowe i przełączanie magnesujące transformatora generują przebiegi TRV, które wykraczają poza standardowe obwiednie TRV dla awarii zacisków - sprawdź określone wartości znamionowe obciążenia

Krok 3: Wybór typu urządzenia i klasy wytrzymałości

Dopasuj profil zdarzenia przełączania do odpowiedniego typu urządzenia i klasy wytrzymałości:

• Tylko standardowe przełączanie obciążenia indukcyjnego/rezystancyjnego: Klasa LBS zgodnie z IEC 62271-103 z odpowiednią klasą E1 lub E2
• Przełączanie pojemnościowe, magnetyzujące lub pętlowe w zestawie: Wyłącznik automatyczny (VCB lub SF6 CB) zgodny z normą IEC 62271-100 z zadeklarowanymi specjalnymi wartościami znamionowymi obciążenia
• Wysoka częstotliwość przełączania (> 100 operacji/rok): Klasa E2 obowiązkowa; preferowany przerywacz próżniowy zapewniający najniższy współczynnik erozji styków
• Praca mieszana (przerwa obciążenia + przerwa błędu): Wyłącznik automatyczny o połączonej wytrzymałości elektrycznej E2 i wytrzymałości mechanicznej M2; zweryfikować oba cykle pracy w certyfikacie badania typu

Krok 4: Dopasowanie standardów i certyfikatów

• IEC 62271-100: Zdolność wyłącznika do przerywania obciążenia i przerywania uszkodzeń - w tym specjalne wartości znamionowe obciążenia (pojemnościowe, magnesujące, pętlowe)
• IEC 62271-103: Zdolność przełącznika AC do przerywania obciążenia - standardowe obciążenie indukcyjne/rezystancyjne; zdolność przełączania pętli
• IEC 62271-200: Zespół rozdzielnicy w obudowie metalowej - zdolność przeciążeniowa całego zespołu, a nie tylko elementu przełączającego
• IEC 62271-1: Wspólne specyfikacje - wymagania TRV i definicje napięcia/prądu znamionowego
• GB/T 3804 / GB/T 11022: Chińskie normy krajowe dotyczące przełączników i rozdzielnic WN

Scenariusze zastosowań według typu obciążenia awaryjnego

• Przełączanie miejskich sieci kablowych: VCB lub SF6 CB z możliwością przełączania prądu pojemnościowego; klasa E2 do częstych operacji zasilania kabli
• Przełączanie pętli jednostki głównej pierścienia: LBS z możliwością przełączania pętli zgodnie z IEC 62271-103; klasa E2 do codziennych operacji przenoszenia obciążenia
• Transformator przemysłowy HV Switching: LBS lub VCB z wartością znamionową przełączania prądu magnesującego transformatora; klasa E1 dla rzadkich przełączeń
• Przełączanie baterii kondensatorów: Dedykowana bateria kondensatorów przełączających VCB zgodnie z normą IEC 62271-100, załącznik G; może być wymagany specjalny dławik ograniczający prąd rozruchowy.
• Przełączanie kolekcji MV farmy słonecznej: VCB z możliwością ładowania kabli i magnesowania transformatora; klasa E2/M2 do codziennej pracy pod wpływem napromieniowania
• Przełączanie SN zasilacza silnika: VCB z przełączaniem poza fazą; klasa E2 dla codziennych operacji uruchamiania/zatrzymywania silnika

Jakie są najczęstsze awarie i wymagania dotyczące konserwacji?

Awarie typu load-break są jednymi z najbardziej szkodliwych zdarzeń w rozdzielnicach SN - łączą w sobie niszczącą energię łuku elektrycznego z naprężeniami mechanicznymi nieudanej operacji przełączania. Zrozumienie trybów awarii specyficznych dla każdego typu pracy z przerwą obciążeniową umożliwia proaktywną specyfikację, weryfikację uruchomienia i planowanie konserwacji.

Lista kontrolna weryfikacji przerw w obciążeniu przed oddaniem do użytku

1. Weryfikacja wartości znamionowej przerwy obciążenia dla wszystkich zdarzeń przełączania - Sprawdzić, czy prąd znamionowy urządzenia ≥ maksymalny prąd obciążenia w punkcie instalacji; sprawdzić, czy specjalne wartości znamionowe obciążenia (pojemnościowe, magnesujące, pętlowe) są zgodne ze wszystkimi zidentyfikowanymi typami zdarzeń przełączania.
2. Potwierdzenie możliwości TRV - Sprawdzić, czy obwiednia TRV urządzenia zgodnie z normą IEC 62271-100 obejmuje obliczoną potencjalną TRV w punkcie instalacji dla wszystkich typów zdarzeń przełączania.
3. Sprawdź ustawienie szczeliny stykowej - Sprawdzić, czy przerwa między stykami mieści się w specyfikacji producenta; niewystarczająca przerwa zmniejsza wytrzymałość TRV po zaniku łuku przy zerwaniu obciążenia.
4. Walidacja medium do gaszenia łuku elektrycznego - W przypadku GIS: sprawdzić, czy ciśnienie SF6 osiągnęło znamionowe ciśnienie napełniania przed pierwszą operacją odłączenia obciążenia; w przypadku SIS: przeprowadzić test próżni na wszystkich przerywaczach.
5. Najpierw przetestuj przy zmniejszonym prądzie - Tam, gdzie to możliwe, przed przełączeniem na pełny prąd znamionowy należy przeprowadzić początkowe operacje przerywania obciążenia przy zmniejszonym obciążeniu; ustala to podstawowy czas pracy i zachowanie łuku elektrycznego
6. Zapis podstawowej rezystancji styku - Pomiar i rejestracja rezystancji styku (< 100 μΩ) przed pierwszą operacją przerwania obciążenia; porównanie po operacji wykrywa nieprawidłową erozję łuku

Tryby awarii podczas pracy z przerwą ładunkową

Arc Re-Strike After Extinction:
Najczęstszy tryb awarii przy zerwaniu obciążenia - łuk gaśnie przy zerowym prądzie, ale zapala się ponownie, gdy TRV narasta w szczelinie stykowej szybciej niż wytrzymałość dielektryczna odzyskuje. Ponowne zajarzenie generuje drugi łuk o wyższej energii niż pierwotny, powodując poważne uszkodzenie styków i potencjalne spawanie styków. Podstawowe przyczyny:

• Przełączanie pojemnościowe bez znamionowej zdolności przełączania pojemnościowego
• Ciśnienie SF6 poniżej minimalnego poziomu funkcjonalnego (GIS)
• Degradacja przerywacza próżni (SIS)
• Niewystarczająca szczelina stykowa (wszystkie typy)

Spawanie kontaktowe:
Wysokoprądowe operacje wytwarzania lub poważne zdarzenia ponownego zajarzenia łuku mogą spowodować chwilowe stopienie powierzchni styku. Zgrzane styki nie otwierają się przy następnym poleceniu wyzwolenia - jest to najbardziej niebezpieczny tryb awarii, ponieważ uniemożliwia izolację usterki. Podstawowe przyczyny:

• Włączenie przy niewykrytej usterce (przekroczenie wartości znamionowej wyłączenia obciążenia)
• Ponowne zajarzenie łuku z powierzchniami styku w pozycji zbliżonej do styku
• Materiał styku nie został zoptymalizowany pod kątem określonego medium do gaszenia łuku

Niekompletne wygaszenie łuku (łuk trwały):
Łuk nie gaśnie przy każdym przejściu prądu przez zero, podtrzymując przewodzący kanał plazmowy, który stopniowo niszczy zespół styków, rynnę łukową i otaczającą izolację. W zamkniętych rozdzielnicach utrzymujący się łuk elektryczny generuje ekstremalne ciśnienie i temperaturę - wyzwalając wewnętrzne zwarcie łukowe. Podstawowe przyczyny:

• Prąd przekraczający znamionową zdolność przerywania obciążenia (prąd przeciążeniowy lub zakłóceniowy)
• Awaria czynnika hartującego łuk (wyciek SF6, utrata próżni)
• Skok styku niewystarczający do wygenerowania odpowiedniego napięcia łuku

Harmonogram konserwacji rozdzielnic z odłącznikiem obciążenia

Wyzwalacz	Działanie	Standardowe odniesienie
Roczny	Pomiar rezystancji styków; przegląd liczby operacji	IEC 62271-100
Na 100 operacji przerwania obciążenia (E1)	Kontaktowa inspekcja wizualna; ocena erozji łukowej	Protokół producenta
Na 500 operacji przełamania obciążenia (E2)	Trend rezystancji styku; kontrola zsypu łuku / gazu / próżni	IEC 62271-100
Na operację przerwania usterki	Natychmiastowa kontrola styków; kontrola medium hartowania łukowego	IEC 62271-100
Rezystancja styków > 150 μΩ	Zbadanie stanu powierzchni styku; zaplanowanie wymiany	IEC 62271-100
Na granicy E1 / E2	Obowiązkowa ocena kontaktu przed kontynuowaniem usługi	IEC 62271-100/103

Typowe błędy w specyfikacji i błędy operacyjne

• Używanie rozłącznika do odłączania obciążenia - odłączniki mają zerową zdolność przerywania obciążenia; próba otwarcia odłącznika pod wpływem prądu obciążenia powoduje powstanie trwałego niekontrolowanego łuku elektrycznego, który niszczy urządzenie i zagraża personelowi
• Określanie LBS dla przełączania pojemnościowego bez załącznika G - Standardowe wartości obciążalności LBS nie obejmują pojemnościowych TRV; zawsze należy zweryfikować konkretną zdolność przełączania pojemnościowego dla zastosowań z podajnikami kablowymi.
• Ignorowanie współczynnika mocy w specyfikacji przerwy w obciążeniu - urządzenie przystosowane do pracy przy obciążeniu rezystancyjnym 630 A może ulec uszkodzeniu przy pracy przy obciążeniu indukcyjnym 630 A, jeśli korekcja współczynnika mocy nie została zweryfikowana w teście typu
• Praca poniżej minimalnego ciśnienia roboczego SF6 - Zdolność GIS do przerywania ładunku jest bezpośrednio zależna od ciśnienia SF6; poniżej minimalnego ciśnienia, wygaszanie łuku zawodzi i spawanie stykowe jest prawdopodobne.

Wnioski

Operacje przerywania obciążenia stanowią definiujące obciążenie elektryczne rozdzielnic średniego napięcia - specyficzne zdarzenia przełączania, w których przerwa prądu pod pełnym napięciem systemowym generuje łuki, które obciążają styki, utrudniają regenerację dielektryka i zużywają dodatki klasy wytrzymałości elektrycznej przy każdej operacji. Precyzyjne zdefiniowanie profilu obciążenia - wielkość prądu, współczynnik mocy, specjalne kategorie obciążenia, środowisko TRV i częstotliwość przełączania - jest techniczną podstawą każdej niezawodnej specyfikacji rozdzielnicy SN.

Zdefiniuj każde zdarzenie przełączania, które będzie wykonywane przez Twoje urządzenie, zweryfikuj wartości znamionowe rozłączania obciążenia w odniesieniu do wszystkich typów obciążeń, w tym kategorii specjalnych, i nigdy nie proś odłącznika o wykonanie zadania rozłącznika obciążenia - ponieważ w przypadku przełączania średniego napięcia różnica między znamionową operacją rozłączania obciążenia a operacją bez znamionowej jest różnicą między kontrolowanym zdarzeniem przełączania a katastrofalnym zwarciem łukowym.

Najczęściej zadawane pytania na temat operacji przerywania obciążenia w rozdzielnicach

1. Patrz międzynarodowa norma dotycząca przełączników i rozłączników prądu przemiennego dla napięć znamionowych powyżej 1 kV. ↩

2. Zrozumienie zależności między mocą rzeczywistą i pozorną oraz jej wpływu na przerwanie obwodu. ↩

3. Dowiedz się więcej o napięciu, które pojawia się na stykach urządzenia przełączającego po zgaśnięciu łuku elektrycznego. ↩

4. Analiza specyficznych wymagań technicznych i naprężeń związanych z przełączaniem obciążeń pojemnościowych w sieciach elektroenergetycznych. ↩

5. Zbadaj energię cieplną generowaną przez łuk elektryczny podczas rozdzielania styków przewodzących prąd. ↩