熱保護電驛 cold/hot curve 精度試驗
Thermal Protection Relay Cold/Hot Curve Accuracy Test
適用設備：保護及控制設備 / 熱保護電驛
49 熱保護電驛精度試驗為 IEC 60255-149:2013 §6 之型式試驗，目的為驗證 cold curve（θ_0 = 0%，45 試驗點 × 5 次重複 = 105 tests）+ hot curves（5 preload levels 10/30/50/70/90%，25 試驗點）operate time 精度。熱模型公式：t = τ_1 × ln[(I² - I_0²) / (I² - I_B²)]。每試驗點前 reset 熱模型。I_B 邊界驗證：I = I_B 持續 > 10 × τ_1 不動作。Cooling τ_2 試驗另列（§6.4）。
安全資訊 — 中風險
試驗於電驛測試環境隔離狀態下執行，注入儀對 49 試品施加 k × I_B 倍數工作電流（典型 1.2 × ~ 10 × I_B），電流持續注入時間可達數分鐘至數小時（依熱時間常數 τ_1 設定）。電纜與接線須符合短時熱容量；長時間注入須注意設備過熱。
- 絕緣手套
- 安全眼鏡
- 安全帽
- 49 試品已上電且 I_B、k、τ_1（heating thermal time constant）+ τ_2（cooling）設定參數紀錄完成
- 86 lockout relay 已脫離跳機迴路
- 注入儀可瞬時切換電流 0 → k × I_B
- 注入儀計時精度 ≤ 1 ms（per IEC 60255-1）
- 試品熱模型可 reset（手動 logic input 或設定 reset trigger）
- 注入儀無法瞬時切換電流
- 試品熱模型無法 reset
- 電纜熱容量不足以維持長時間注入
49 為熱電驛，熱模型基於 IEC 60255-149 §6 之公式：t = τ_1 × ln[(I² - I_0²) / (I² - I_B²)]（cold curve：I_0 = 0；hot curve：I_0 = preload level）。試驗於 steady-state 條件下執行，每試驗點之 thermal level reset 為關鍵。Table 2（cold 45 點 + 重複 105 tests）+ Table 3（hot 25 點）構成型式試驗矩陣。
試驗接線圖
檢測四階段
型式試驗 (Type Test)
適用型式試驗，per §6.1「Tests described in this clause are for type tests」。
**前置設定**： 1. 49 試品載入製造商規定之 I_B、k、τ_1 設定範圍。 2. 注入儀接於電驛 CT 副邊端子。 3. 採樣與計時精度確認。 **試驗 1 — I_B 邊界驗證（§6.2）**： 1. 注入 I = I_B 持續 > 10 × τ_1 時間。 2. 49 試品應不動作（trip = 0）。 3. 若 k 為設定值：I = k × I_B；若 k 固定 = 1：I = 0.95 × I_B（per §6.2 NOTE）。 4. 3 試驗點：I_B min / 50% / max（per §6.1 preferred values）。 **試驗 2 — Cold curve 精度（§6.3.1 Table 2）**： cold curve = θ_0 (初始 thermal level) = 0%。 45 試驗點 = 3 × I_B/k 設定 × 3 × τ_1 設定 × 5 end test current（1.2 / 1.6 / 2 / 5 / 10 × k × I_B）。 minimum τ_1 設定每點重複 5 次（per §6.1）= 105 total tests。 1. 每試驗點前 reset 熱模型至 θ = 0（手動 reset 或自然冷卻）。 2. 瞬時切換 I = 0 → end test current value。 3. 量測 operate output 時間 t_actual。 4. 比對理論值 t_theory = τ_1 × ln[I² / (I² - I_B²)]。 5. 精度判定：ε = |t_actual - t_theory| / t_theory × 100 ≤ 製造商容差。 **試驗 3 — Hot curve 精度（§6.3.2 Table 3）**： hot curve = θ_0 ≠ 0（preload level 10/30/50/70/90%）。 25 試驗點 = 5 preload × 5 end test current（1.2 / 1.6 / 2 / 5 / 10 × k × I_B）。 I_B 與 τ_1 用 50% 設定。 1. 注入 preload current（依 preload level % 計算）持續至熱平衡（≥ 5 × τ_1）。 2. 瞬時切換至 end test current。 3. 量測 operate output 時間 t_actual。 4. 比對理論值 t_theory = τ_1 × ln[(I² - θ_0² × I_B²) / (I² - I_B²)]。 **試驗 4 — Cooling τ_2（§6.4，如適用）**： 若試品支援獨立 cooling τ_2： 1. 注入電流至 49 動作。 2. 切斷電流 T_cooling 時間。 3. 重新注入 I_fault > k × I_B。 4. 量測 T_fault，比對：T_fault = τ_1 × ln[(I_fault² - (k × I_B)² × e^(T_cooling/τ_2)) / (I_fault² - (k × I_B)²)]。
- 49 為熱電驛，operate time 為 ln 函數（per §6.3 公式）
- Cold curve 105 tests（45 點 × min τ_1 重複 5 次）
- Hot curve 25 tests（5 preload × 5 end current）
- 每試驗點前 reset 熱模型（cold curve 關鍵）
- I_B 邊界 §6.2 = 10 × τ_1 不動作驗證
- 二階段熱模型（τ_1 + τ_2） cooling 驗證另列 §6.4
執行頻率：型式試驗一次（電驛新型號或大改版）
來源：IEEE C37.2 (2022), Clause 3.1.49
竣工試驗 (Commissioning)
適用竣工驗收簡化版，於 production 設定之 I_B + τ_1 驗證單點精度。
簡化版： 1. 載入 production 設定之 I_B、k、τ_1。 2. 注入 1.5 × k × I_B 至 49 動作，量測 t_actual。 3. 比對理論值 t_theory，驗證 ε ≤ 製造商容差。 4. 反向驗證：I = I_B 持續 5 分鐘不動作（簡化 §6.2）。
來源：IEC 60255-149 (2013), Clause 6.1
維護試驗 (Maintenance)
適用周期性維護驗證 49 設定未漂移。
簡化版 commissioning + 比對歷次量測。t_actual 持續漂移 > ± 10% 即提示電驛內部老化。
執行頻率：依公司維護策略，建議每 3～5 年配合保護電驛大修一次
來源：IEEE C37.2 (2022), Clause 3.1.49
試驗設備
- 高精度電流注入儀 — AC 0.1~30 A 副邊額定，瞬時切換能力（< 1 ms），長時注入熱容量充足
- 49 試品（被測物） — 熱保護電驛（IEC 60255-149 + IEEE C37.2 49 適用機型）
- 高精度計時器 / 示波器 — 解析度 ≤ 1 ms，記錄 current step + operate output 時序
- 熱模型 reset 機制 — 試品支援手動 reset（logic input）或自然冷卻 ≥ 10 × τ_1
- 預載電流恆定源（hot curve 試驗用） — 維持 preload 電流 ≥ 5 × τ_1 達熱平衡
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