Protection contre les Arcs Electriques | -Technologie Active d'Élimination des Arcs

Un arc électrique est l'un des incidents industriels les plus destructeurs que vous puissiez rencontrer. En un instant, votre matériel de commutation peut être détruit, l'équipement en aval gravement endommagé, les opérations interrompues pendant plusieurs jours ou semaines, et le personnel sérieusement blessé ou tué.

Dans certaines installations ou applications, le risque potentiel d'arc électrique est très faible ; du matériel de commutation conventionnel (non protégé contre les arcs) peut être utilisé avec un risque minimal. Cependant, dans la plupart des applications, il est beaucoup plus judicieux de s'appuyer sur du matériel intégrant des fonctionnalités conçues pour atténuer les dangers liés aux arcs électriques - offrant ainsi une assurance prudente contre les conséquences catastrophiques d'un incident d'arc.

Le potentiel de destruction est immense. L'énergie libérée lors d'un arc électrique dans un matériel de commutation de 11 kV est équivalente à l'énergie nécessaire pour lancer six navettes spatiales. Les températures peuvent atteindre 20 000°C - cinq fois plus chaud que la surface du soleil - capable de vaporiser le métal.

Les défauts d'arc peuvent être rares, mais ils représentent le type de défaut le plus grave qui peut se produire dans un système de commutation. Les causes potentielles sont diverses, y compris l'erreur humaine (la plus courante), la panne technique/du matériel, et les facteurs environnementaux.

Vous pouvez choisir parmi plusieurs méthodes pour réduire le risque de dommages et de blessures dus aux arcs électriques. Trois des plus courantes sont décrites ci-dessous.

Protection passive interne contre l'arc

Avec la protection passive interne contre l'arc, un défaut d'arc est interrompu après sa survenue par des relais de protection conventionnels. Le temps moyen entre l'initiation de l'arc et le déclenchement du relais varie de 100 à 1 000 millisecondes (ms) - littéralement dans le clignement d'un œil, généralement mesuré entre 100 et 400 ms.

Bien que cette durée soit extrêmement brève, l'événement d'arc causera presque certainement des dommages suffisants pour nécessiter la réparation ou le remplacement de parties du matériel de commutation. Les processus de production dépendants du matériel de commutation peuvent également subir une perturbation sévère.

Le matériel de commutation doté d'une protection passive interne contre l'arc intègre un type de système de canalisation qui fournit une "voie de sortie" pour les gaz sous haute pression, à haute température et potentiellement toxiques. Certains matériels de commutation incluent une canalisation menant vers une zone extérieure. Cette solution est généralement utilisée dans des salles de matériel de commutation plus petites. Si le matériel de commutation est situé dans une pièce plus grande ou éloignée des murs extérieurs, la canalisation peut se ventiler dans la pièce où le matériel de commutation est installé.

Ces deux stratégies de ventilation réduisent ou éliminent l'éjection de gaz d'arc depuis l'avant du matériel de commutation, aidant à minimiser les blessures potentielles. Elles aident également à dissiper la pression explosive, réduisant les dommages internes au matériel de commutation.

Interruption active interne de l'arc

Dans le matériel de commutation équipé d'une interruption active interne de l'arc, le circuit de protection fonctionne indépendamment du relais de protection. Le temps d'interruption de l'arc typique est d'environ 60 à 80 ms, qui est la somme du temps nécessaire pour détecter l'arc, initier le disjoncteur, et terminer l'opération du disjoncteur.

La technologie de détection envoie un signal au disjoncteur amont pour interrompre le circuit, détectant l'arc très rapidement. Deux méthodes de détection d'arc courantes sont les dispositifs de détection de courant et/ou les capteurs optiques de lumière qui "voient" l'éclair. Le temps de réponse est plus rapide que la protection passive interne contre l'arc, mais toujours insuffisant pour empêcher des dommages et des blessures potentiellement significatifs.

Il est bien connu que les disjoncteurs à ressort peuvent augmenter leur temps de déclenchement au fil du temps, entraînant des temps d'extinction d'arc plus longs. Des temps de déclenchement plus longs sont directement liés à une augmentation des dommages dus aux arcs électriques. Ce n'est pas un problème avec les disjoncteurs magnétiques, qui ne ralentissent pas au fil du temps.

Élimination active de l'arc

Les deux méthodes ci-dessus aident à réduire les dommages et les blessures potentiels causés par les arcs, mais il est important de noter qu'elles sont toutes deux réactives - elles ne répondent qu'après qu'un arc s'est produit. La troisième méthode, l'élimination active de l'arc, est conçue pour répondre si rapidement qu'elle peut presque entièrement éliminer l'arc.

Techniquement, comme les méthodes précédentes, elle réagit également à un arc une fois qu'il s'est produit, mais sa réponse est si rapide que les dommages au matériel de commutation sont généralement minimes, et le risque de blessure pour le personnel est négligeable ou inexistant. Elle obtient une réponse significativement plus rapide - généralement inférieure à 1,5 ms et jamais supérieure à 4 ms. Au lieu de déclencher le disjoncteur amont, elle utilise un Disjoncteur de Mise à la Terre Ultra-Rapide (DMTUR) pour initier un court-circuit triphasé mis à la terre lorsque se produit un défaut d'arc.

Le DMTUR, combiné à une détection de défaut rapide et fiable via diverses méthodes de détection, aide à assurer que le défaut d'arc est éteint presque immédiatement après sa survenue. Cela entraîne une réduction drastique de la chaleur et de la pression. La remise en service du matériel de commutation nécessite généralement seulement le nettoyage de l'intérieur et le remplacement des éléments de commutation principaux - ce qui peut généralement être effectué en quelques heures.

Résumé

Si un incendie se déclare chez vous, avoir un système de détection et d'alarme qui alerte immédiatement les pompiers, les amenant en quelques minutes, est rassurant. Mais encore plus rassurant serait un système qui empêche l'incendie de se déclarer en premier lieu. C'est une analogie de la façon dont l'élimination active de l'arc se distingue des autres méthodes de gestion des défauts d'arc.

L'élimination active de l'arc est probablement la méthode la plus efficace pour réduire les dangers liés aux arcs électriques, bien qu'elle soit légèrement plus coûteuse par rapport aux autres méthodes de protection. Pour le matériel de commutation dépourvu de toute conception de protection contre les arcs, l'élimination active de l'arc représente un investissement relativement modeste par rapport à la valeur du matériel de commutation qu'elle protège. Lors de l'évaluation du rapport coût-bénéfice, il est également important de prendre en compte les coûts supplémentaires résultant des interruptions de production ou de processus suite à un incident d'arc.

Pour aider à fournir le plus haut niveau de protection pour votre personnel et votre matériel de commutation, et pour minimiser le risque de perturbation opérationnelle, l'élimination active de l'arc via un disjoncteur de mise à la terre ultra-rapide est le bon choix pour votre matériel de commutation.