Ochrana před elektrickým obloukovým zábleskem | -Aktivní technologie eliminace oblouku

Elektrický oblouk je jednou z nejdestruktivnějších průmyslových událostí, které můžete zaznamenat. V okamžiku může být vaše přepínací zařízení zničeno, dolní část zařízení těžce poškozena, provoz může být zastaven na několik dní nebo týdnů a personál vážně zraněn nebo zabito.

V některých zařízeních nebo aplikacích je potenciální riziko elektrického oblouku velmi nízké; konvenční (bez ochrany proti elektrickému oblouku) přepínací zařízení lze použít s minimálním rizikem. Nicméně, většinou má smysl spoléhat na zařízení, které obsahuje prvky navržené k omezení rizik spojených s elektrickým obloukem – poskytující opatrnou „pojišťovací police“ proti katastrofálním následkům incidentu s elektrickým obloukem.

Destruktivní potenciál je obrovský. Energie uvolněná během elektrického oblouku v přepínacím zařízení 11 kV je ekvivalentní energii potřebné k vypuštění šesti kosmických raket. Teploty mohou dosáhnout až 20 000 °C – pětkrát horkší než povrch Slunce – schopné roztavit kov.

Přestože jsou poruchy způsobené elektrickým obloukem vzácné, představují nejsérióznější typ poruchy, která může nastat v systému přepínacího zařízení. Potenciální příčiny jsou rozmanité, včetně lidské chyby (nejběžnější), technické/zařízení selhání a environmentální faktory.

Můžete si vybrat z několika metod, jak snížit riziko poškození a zranění způsobeného elektrickým obloukem. Tři z nejběžnějších jsou popsány níže.

Pasivní interní ochrana proti elektrickému oblouku

U pasivní interní ochrany proti elektrickému oblouku je porucha způsobená elektrickým obloukem přerušena po jejím vzniku konvenčními ochrannými relémi. Průměrný čas mezi vznikem oblouku a zapnutím relé se pohybuje od 100 do 1 000 milisekund (ms) – doslova během mrknutí oka, což je obvykle měřeno na 100 až 400 ms.

I když tento časový úsek je extrémně krátký, elektrický oblouk skoro určitě způsobí dostatečné poškození, aby bylo nutné opravit nebo vyměnit části přepínacího zařízení. Produkční procesy závislé na přepínacím zařízení mohou také trpět vážným narušením.

Přepínací zařízení s pasivní interní ochranou proti elektrickému oblouku zahrnuje druh systému kanalizace, který poskytuje „únikovou cestu“ pro plyny vysokého tlaku, vysoké teploty a potenciálně toxické. Některá přepínací zařízení obsahují kanál vedoucí do externí oblasti. Toto řešení se obvykle používá v menších místnostech s přepínacím zařízením. Pokud je přepínací zařízení umístěno v větší místnosti nebo daleko od vnějších zdí, kanalizace může ventilovat do místnosti, kde je přepínací zařízení nainstalováno.

Oba strategie ventilace snižují nebo eliminují vývrž plynů z elektrického oblouku z přední strany přepínacího zařízení, což pomáhá minimalizovat potenciální zranění. Tyto strategie také pomáhají rozptýlit explozivní tlak, což snižuje vnitřní poškození přepínacího zařízení.

Aktivní interní přerušení elektrického oblouku

V přepínacím zařízení vybaveném aktivním interním přerušením elektrického oblouku funguje ochranný obvod nezávisle na ochranném relé. Typický čas přerušení elektrického oblouku je přibližně 60–80 ms, což je součet času potřebného k detekci elektrického oblouku, iniciování obvodu přepínače a dokončení operace přepínače.

Senzorová technologie odešle signál hornímu obvodu přepínače, aby přerušil obvod, detekuje elektrický oblouk velmi rychle. Dvě běžné metody detekce elektrického oblouku jsou proudivé čidlo a/nebo optické světelné čidlo, které „vidí“ blesk. Reakční doba je rychlejší než u pasivní interní ochrany proti elektrickému oblouku, ale stále nedostatečná, aby zabránila potenciálně značnému poškození a zranění.

Je známo, že pružinové přepínače mohou s věkem prodlužovat svůj čas přepínání, což vede k delším dobám uhasení elektrického oblouku. Delší časy přepínání jsou přímo spojeny s větším poškozením způsobeným elektrickým obloukem. Tento problém není u magnetických přepínačů, které se s časem nezpomalují.

Aktivní eliminace elektrického oblouku

Oba výše uvedené způsoby pomáhají snížit potenciální poškození a zranění způsobené elektrickým obloukem, ale je důležité poznamenat, že oba jsou reaktivní – reagují pouze poté, co elektrický oblouk nastane. Třetí způsob, aktivní eliminace elektrického oblouku, je navržen tak, aby reagoval tak rychle, že může téměř úplně eliminovat elektrický oblouk.

Technicky, stejně jako předchozí metody, reaguje také na elektrický oblouk, jakmile nastane, ale jeho reakce je tak rychlá, že poškození přepínacího zařízení je obvykle minimální a riziko zranění personálu je zanedbatelné nebo neexistuje. Dosahuje výrazně rychlejší reakce – obvykle méně než 1,5 ms a nikdy nepřesáhne 4 ms. Místo toho, aby přerušil horní obvod přepínače, používá Ultra Rychlý Uzemňovací Přepínač (UFES) k iniciaci třífázového uzemněného krátkého spojení, když dojde k poruše způsobené elektrickým obloukem.

UFES, kombinovaný s rychlou a spolehlivou detekcí poruchy prostřednictvím různých senzorových metod, pomáhá zajistit, že porucha způsobená elektrickým obloukem je uhašena téměř okamžitě po jejím vzniku. To vede k dramatickému snížení tepla a tlaku. Resetování přepínacího zařízení obvykle vyžaduje pouze otření interiéru a výměnu hlavních přepínacích prvků – všechno to, co může být obvykle dokončeno během několika hodin.

Souhrn

Pokud dojde ke vzniku požáru ve vašem domě, je uklidňující mít detekční a alarmový systém, který okamžitě upozorní hasiče a přivede je do pár minut. Ale ještě uklidňující by byl systém, který by předešel vzniku požáru. Toto je analogické s tím, jak se aktivní eliminace elektrického oblouku liší od jiných metod správy poruch způsobených elektrickým obloukem.

Aktivní eliminace elektrického oblouku je možná nejefektivnější metodou pro snížení rizik spojených s elektrickým obloukem, i když přichází s mírně vyššími náklady oproti jiným ochranným metodám. Pro přepínací zařízení, které nemají žádné návrhy na ochranu proti elektrickému oblouku, představuje aktivní eliminace elektrického oblouku relativně malou investici vzhledem k hodnotě chráněného přepínacího zařízení. Při hodnocení nákladů a přínosů je také důležité zvážit dodatečné náklady vzniklé v důsledku přerušení výroby nebo procesu po incidentu s elektrickým obloukem.

Aby byla poskytnuta nejvyšší úroveň ochrany pro váš personál a přepínací zařízení a aby bylo minimalizováno riziko rušení provozu, je aktivní eliminace elektrického oblouku pomocí ultra rychlého uzemňovacího přepínače správnou volbou pro vaše přepínací zařízení.