Protecció contra els arcs elèctrics | -Tecnologia activa d'eliminació d'arcs

Un arc elèctric és un dels incidents industrials més destruïtius que podries trobar. En un instant, la teva aparelhatura de commutació pot quedar destruïda, l'equips a aval pot patir daus greus, les operacions es poden aturar durant dies o setmanes, i el personal pot resultar greument ferit o mort.

En certs instal·lacions o aplicacions, el risc potencial d'arc elèctric és molt baix; s'hi pot utilitzar aparelhatura de commutació convencional (sense protecció contra arcs) amb risc mínim. Tanmateix, en la majoria d'aplicacions, té més sentit confiar en equips que incorporen característiques dissenyades per mitigar els perills causats pels arcs elèctrics, proporcionant una prudent "polissa d'assegurança" contra les conseqüències catastròfiques d'un incident d'arc.

El potencial de destrucció és immens. L'energia alliberada durant un arc elèctric en aparelhatura de commutació de 11kV equival a l'energia necessària per llançar sis navetes espacials. Les temperatures poden arribar a 20.000°C—cinc vegades més calenta que la superfície del sol—capaç de vaporitzar metall.

Els errors d'arc poden ser rars, però representen el tipus més greu de falla que pot ocórrer en un sistema d'aparelhatura de commutació. Les causes potencials són diverses, incloent l'error humà (el més comú), falla tècnica o d'equipament, i factors ambientals.

Pots triar entre diversos mètodes per reduir el risc de danys i ferits causats pels arcs elèctrics. S'expliquen tres dels més comuns a continuació.

Protecció passiva interna contra arcs

Amb la protecció passiva interna contra arcs, un error d'arc es interromp després de produir-se mitjançant relés de protecció convencionals. El temps mig entre l'inici de l'arc i el dispar de relé oscil·la entre 100 i 1.000 milisegons (ms)—literalment en un parpallugui, que normalment es mesura entre 100 i 400 ms.

Encara que aquesta durada sigui extremadament breu, l'esdeveniment d'arc quasi segurament causarà suficient danys com per requerir la reparació o substitució de parts de l'aparelhatura de commutació. Els processos de producció dependents de l'aparelhatura de commutació també poden patir una greu interrupció.

L'aparelhatura de commutació amb protecció passiva interna contra arcs incorpora un tipus de sistema de ductatge que proporciona una "via d'escapada" per als gasos de pressió alta, temperatura alta i possiblement tàctics. Algunes aparelhatures de commutació inclouen un ducte que porta a una àrea externa. Aquesta solució s'utilitza típicament en sales d'aparelhatura de commutació més petites. Si l'aparelhatura de commutació està situada en una sala més gran o allunyada de les parets exteriors, el ductatge podria ventilar a la sala on s'ha instal·lat l'aparelhatura de commutació.

Totes dues estratègies de ventilació reduïxen o eliminan l'eixamplament de gasos d'arc des de la part frontal de l'aparelhatura de commutació, ajudant a minimitzar el potencial de ferits. També ajuden a dissipar la pressió explosiva, reduint el danys intern de l'aparelhatura de commutació.

Interrupció activa interna d'arcs

En l'aparelhatura de commutació dotada d'interrupció activa interna d'arcs, el circuit de protecció opera independentment del relé de protecció. El temps típic d'interrupció d'arc és aproximadament de 60-80 ms, que és la suma del temps necessari per detectar l'arc, iniciar el circuit interruptor, i completar l'operació del interruptor.

La tecnologia de detecció envia un senyal al circuit interruptor amont per interrompre el circuit, detectant l'arc molt ràpidament. Dos mètodes comuns de detecció d'arc són dispositius de detecció de corrent i/o sensors òptics de llum que "veuen" el flash. El temps de resposta és més ràpid que la protecció passiva interna contra arcs, però encara insuficient per prevenir danys i ferits potencialment significatius.

És ben conegut que els interruptors de circuit accionats per molla poden augmentar el seu temps de dispar mentre van envejeint, resultant en temps d'extinció d'arc més llargs. Els temps de dispar més llargs estan directament vinculats a un increment dels danys causats per l'arc elèctric. Aquest no és un problema amb els interruptors de circuit magnètics, que no es retenen amb el temps.

Eliminació activa d'arcs

Els dos mètodes anteriors ajuden a reduir el potencial de danys i ferits causats pels arcs, però és important tenir en compte que tots dos són reactius—només responen després que un arc s'hagi produït. El tercer mètode, l'eliminació activa d'arcs, està dissenyat per respondre tan ràpidament que pot gairebé eliminar totalment l'arc.

Tècnicament, com els mètodes anteriors, també reacciona a un arc una vegada que s'ha produït, però la seva resposta és tan ràpida que el danys a l'aparelhatura de commutació és típicament mínim, i el risc de ferits al personal és negligible o inexistente. Aconsegueix una resposta significativament més ràpida—normalment inferior a 1,5 ms i mai superior a 4 ms. En lloc de disparar el circuit interruptor amont, utilitza un interruptor de terra ultra-ràpid (UFES) per iniciar un curt-circuit trifàsic a terra quan es produeix un error d'arc.

El UFES, juntament amb la detecció ràpida i fiable de fallades mitjançant diversos mètodes de detecció, ajuda a assegurar que un error d'arc s'extingui gairebé immediatament després de produir-se. Això resulta en una reducció dràstica de calor i pressió. La reinicialització de l'aparelhatura de commutació normalment només requereix netejar l'interior i substituir els elements de commutació primaris—tot això normalment es pot completar en poques hores.

Resum

Si s'inicia un incendi a la teva casa, tenir un sistema de detecció i alarmes que alerti immediatament els bombers, portant-los en minuts, és tranquil·litzador. Però encara més tranquil·litzador seria un sistema que previngués que l'incendi s'iniciés en primer lloc. Això és anàleg a com l'eliminació activa d'arcs es distingeix dels altres mètodes de gestió de fallades d'arc.

L'eliminació activa d'arcs és probablement el mètode més eficaç per reduir els perills causats pels arcs elèctrics, encara que tingui un cost lleugerament superior en comparació amb altres mètodes de protecció. Per a l'aparelhatura de commutació que no disposa de cap disseny de protecció contra arcs, l'eliminació activa d'arcs representa una inversió relativament petita en comparació amb el valor de l'aparelhatura de commutació que protegeix. Quan es valora el cost-benefici, també és important considerar els costos addicionals derivats de les interrupcions de producció o procés seguides a un incident d'arc.

Per ajudar a proporcionar el nivell més alt de protecció per al teu personal i l'aparelhatura de commutació, i per minimitzar el risc de pertorbació operativa, l'eliminació activa d'arcs mitjançant un interruptor de terra ultra-ràpid és la millor opció per a la teva aparelhatura de commutació.