Thử nghiệm độ tăng nhiệt thanh cái cho cụm lắp ghép IEC 61439

Thử nghiệm độ tăng nhiệt thanh cái là kiểm tra xác nhận một cụm lắp ghép hạ áp xác định, không phải chứng nhận cho riêng một tiết diện đồng. Cùng một thanh cái có thể chạy ở nhiệt độ khác nhau khi thiết kế mối nối, thông gió vỏ tủ, thiết bị lân cận, khoảng cách dây dẫn, tải hoặc điều kiện môi trường thay đổi.

Vì vậy, một thử nghiệm hữu ích bắt đầu trước khi đấu nguồn điện. Bộ phận kỹ thuật phải chốt cấu hình được thử, xác định phương pháp gia tải và điều kiện môi trường, lập bản đồ cảm biến, chọn giới hạn chấp nhận áp dụng và thống nhất cách chứng minh độ ổn định nhiệt. Không có những kiểm soát này, một kết quả đạt khó tái lập và một kết quả không đạt khó chẩn đoán.

Thử nghiệm độ tăng nhiệt kiểm chứng cụm lắp ghép, không chỉ riêng đồng

IEC 61439-1:2020 đặt ra các quy tắc chung cho cụm lắp ghép thiết bị đóng cắt và điều khiển hạ áp. Khung kiểm chứng thiết kế liên quan thừa nhận rằng khả năng mang dòng phụ thuộc vào cụm lắp ghép đúng như khi được chế tạo. Tài liệu ứng dụng của ABB về IEC 61439 giải thích bối cảnh kiểm chứng và các phương án hiện có, tùy theo điều kiện và giới hạn của chúng.

Do đó, kết quả thử nghiệm thuộc về một phạm vi thiết kế được kiểm soát. Phạm vi này bao gồm:

• vật liệu, tiết diện, tuyến đi, khoảng cách, mối nối, lớp mạ và gối đỡ của thanh cái;
• dây dẫn vào và ra cùng cách đấu nối chúng;
• thiết bị bảo vệ và đóng cắt lắp trên đường dòng điện;
• kích thước vỏ tủ, vách ngăn, nắp đậy, lỗ thông gió và hướng đặt;
• dòng thử nghiệm, mức tải các mạch, tham chiếu môi trường và thời lượng;
• các giới hạn nhiệt độ gán cho thành phần và giao diện liên quan.

Đừng dán nhãn thử nghiệm đơn giản là “thanh cái đồng 100 × 10 mm ở 2.000 A”. Mô tả đó bỏ qua hệ nhiệt đã tạo ra kết quả.

Chốt cấu hình thử nghiệm trước khi cấp dòng

Ban hành bản vẽ thử nghiệm hoặc hồ sơ cấu hình với kỷ luật như bản vẽ sản xuất. Ghi rõ model và bản sửa đổi của cụm lắp ghép, bố trí dòng định mức, chi tiết thanh cái và mối nối, thiết bị đã lắp, dây dẫn đầu cực, nắp đậy, thông gió và mọi sai khác so với thiết kế sản xuất. Chụp ảnh cụm hoàn thiện sau khi đã đóng lại trong điều kiện thử dự kiến.

Xác định rõ mạch nào được gia tải và với dòng bao nhiêu. Giả định về phân bổ tải hoặc tải đồng thời phải xuất phát từ phương pháp thiết kế và kiểm chứng áp dụng, không phải từ sự tiện lợi của giàn thử phòng thí nghiệm. Giải thích của Schneider Electric về dòng định mức theo IEC 61439 là lời nhắc hữu ích rằng thông số định mức của cụm lắp ghép và điều kiện vận hành phải được nêu cùng nhau.

Ghi lại phương pháp đo dòng, dạng sóng nguồn khi có liên quan, bố trí dây dẫn ngoài vỏ tủ và các vị trí tham chiếu môi trường. Dây dẫn thử bên ngoài có thể mang nhiệt vào hoặc ra khỏi đầu cực, nên phải kiểm soát tiết diện, chiều dài, tuyến đi và cách đấu nối của chúng.

Đặt cảm biến ở nơi đường truyền nhiệt có thể suy yếu

Bản đồ cảm biến cần bám theo đường đi của dòng điện và nhiệt. Các vị trí điển hình gồm đầu cực vào, đầu cực ra, mối nối bulông, mối nối mềm, điểm đại diện trên đoạn dây dẫn dài, đầu cực thiết bị và điểm tham chiếu môi trường. Bản đồ cuối cùng phụ thuộc thiết kế và giới hạn áp dụng; đó không phải một số lượng cặp nhiệt điện cố định cho mỗi tủ.

Dùng mã kênh riêng biệt và thể hiện từng vị trí trên bản vẽ hoặc ảnh có chú thích. Ghi lại loại cảm biến, cách cố định, tuyến đi dây, dụng cụ đo và tình trạng hiệu chuẩn. Cảm biến gắn kém có thể đọc nhiệt độ không khí xung quanh, còn kẹp kim loại lớn hoặc keo dán đặt sai chỗ có thể làm thay đổi truyền nhiệt.

Tránh đặt toàn bộ cảm biến trên mặt dễ tiếp cận nhất. Một mối nối khuất sau vách ngăn có thể quan trọng hơn một thanh cái thẳng giữa khoảng trống. Bố trí pha cũng có thể gây gia nhiệt không đều, nên các vị trí tương đương trên các pha khác nhau giúp phân biệt sự cố đấu nối cục bộ với xu hướng chung của cụm lắp ghép.

Xác định độ ổn định và tiêu chí chấp nhận trước khi chạy thử

Quy trình phải nêu tần suất ghi nhận dòng điện, môi trường và nhiệt độ các kênh, cùng điều kiện nào được coi là ổn định nhiệt. Dùng tiêu chí theo bản tiêu chuẩn áp dụng, quy trình phòng thí nghiệm và yêu cầu dự án. Đừng sau khi xem đường cong lại kết luận rằng một đoạn bằng phẳng thuận lợi “trông có vẻ ổn định”.

Tương tự, không có phát biểu phổ quát an toàn rằng mọi thanh cái đồng trần chỉ được tăng một giá trị cố định. Việc chấp nhận có thể do đầu cực, thành phần đã lắp, hệ thống cách điện, giới hạn dây dẫn, bề mặt tiếp cận hoặc điều kiện khác chi phối. Lập bảng giới hạn theo từng kênh trước khi thử:

Giữ dữ liệu chuỗi thời gian thô. Bảng nhiệt độ lớn nhất cuối cùng không thể cho thấy các lần ngắt dòng, môi trường trôi dạt, cảm biến bị bong hay liệu độ ổn định có thực sự đạt được.

Dùng bản đồ nhiệt độ để truy tìm nguyên nhân chế tạo

Một mối nối nóng là bằng chứng của vấn đề nhiệt cục bộ, không phải chứng minh một nguyên nhân gốc cụ thể. Các yếu tố góp phần có thể gồm bề mặt tiếp xúc nhiễm bẩn hoặc hư hỏng, căn chỉnh kém, phụ kiện hoặc quy trình siết sai, chồng lấn không đủ, tình trạng lớp mạ, đầu cực không tương thích hoặc phân chia dòng điện. Hướng dẫn điện trở tiếp xúc thanh cái giải thích cách chuẩn bị mối nối, kiểm soát mô-men siết và phép đo điện kết hợp với nhau.

Ngược lại, nhiệt độ cao tăng dần trên tất cả các pha có thể chỉ ra tiết diện dây dẫn, khả năng tản nhiệt của vỏ tủ, tổn thất thiết bị lân cận hoặc giả định tải. Một pha đơn lẻ chênh lệch mạnh so với các pha tương đương cần được kiểm tra toàn bộ đường dòng của nó, kể cả dây dẫn thử và kênh đo.

Khi sửa chữa chi tiết đã chế tạo sau sự cố, hãy kiểm soát vị trí lỗ, tình trạng bề mặt tiếp xúc, tiết diện thanh, hình học chỗ uốn và chồng mối nối. Gia công lại một mối nối mà không ghi lại sẽ phá vỡ liên hệ giữa cụm lắp ghép được thử và thiết kế sản xuất. Nếu khoảng cách gối đỡ hoặc khả năng chịu ngắn mạch cũng bị ảnh hưởng, hãy xem lại nhiệm vụ kiểm chứng riêng Icw, Ipk và gối đỡ thanh cái.

Kiểm soát thay đổi thiết kế sau thử nghiệm đạt

Một cụm lắp ghép đạt chỉ trở thành tham chiếu trong phạm vi thiết kế đã được biện luận của nó. Xem xét các thay đổi về tuyến thanh cái, tiết diện, khoảng cách, mối nối, đầu cực, thiết bị, vỏ tủ, thông gió hoặc tải trước khi áp dụng kết quả cho trường hợp mới. Nhà thiết kế chịu trách nhiệm phải xác định liệu tiêu chuẩn áp dụng có cho phép kiểm chứng bằng so sánh, suy diễn hoặc tính toán hay không và liệu mọi ràng buộc của phương pháp có được đáp ứng.

“Cùng diện tích đồng” không phải lập luận tương đương đủ mạnh. Dịch thanh cái lại gần thiết bị tỏa nhiệt, thay đầu cực, thêm vách ngăn hoặc giảm lưu lượng khí có thể làm thay đổi kết quả nhiệt mà không thay đổi diện tích dây dẫn.

Duy trì nhật ký thay đổi nối bản sửa đổi đã thử với các biến thể về sau. Nêu rõ bằng chứng nào hỗ trợ từng biến thể và điều kiện nào buộc phải thử lại. Điều này đặc biệt quan trọng với sản xuất tủ đóng cắt theo cấu hình, nơi các tổ hợp vỏ tủ và thiết bị nhân lên nhanh chóng.

Lập hồ sơ thử nghiệm để kỹ sư khác có thể tái lập

Bộ hồ sơ cuối cùng phải gồm quy trình đã phê duyệt, tiêu chuẩn và bản tiêu chuẩn áp dụng, bản vẽ cấu hình, nhận dạng vật liệu và thành phần, bản đồ cảm biến, hồ sơ hiệu chuẩn dụng cụ, dữ liệu dòng và môi trường, chuỗi thời gian nhiệt độ đầy đủ, ảnh chụp, sai khác, kết quả và kết luận đã ký.

Đưa cả những quan sát không gây ra lỗi vào hồ sơ. Gia nhiệt lệch pha, một mối nối tiệm cận giới hạn được gán hoặc một lần ngắt dòng tạm thời có thể trở nên quan trọng khi thiết kế được mở rộng về sau. Đừng lược bỏ những chi tiết đó khỏi hồ sơ kỹ thuật.

Một báo cáo độ tăng nhiệt tốt không chỉ tuyên bố đạt hay không đạt. Nó xác định chính xác đã thử cái gì, cho thấy kết luận được hình thành thế nào và mang lại cho sản xuất con đường truy vết từ bất kỳ điểm nóng nào về thanh cái, mối nối, thành phần và bản sửa đổi cụm lắp ghép đã tạo ra nó.