Ochrona przed łukiem elektrycznym | -Aktywna technologia eliminacji łuku

Łuk elektryczny to jedno z najbardziej destrukcyjnych zdarzeń przemysłowych, jakie możesz napotkać. W jednej chwili twoje szafy rozdzielcze mogą zostać zniszczone, urządzenia poniżej uszkodzone, operacje przerwane na dni lub tygodnie, a personel ciężko ranny lub zabity.

W niektórych obiektach lub aplikacjach ryzyko łuku elektrycznego jest bardzo niskie; można używać konwencjonalnych (niesprzężonych z ochroną przed łukiem) szaf rozdzielczych z minimalnym ryzykiem. Jednak w większości zastosowań ma znacznie więcej sensu polegać na sprzęcie wyposażonym w funkcje zaprojektowane do ograniczenia zagrożeń związanych z łukiem elektrycznym – co stanowi roztropną „polisę ubezpieczeniową” przeciwko katastrofalnym skutkom zdarzenia łuku.

Potencjał destrukcyjny jest ogromny. Energia wyzwolona podczas łuku elektrycznego w szafie rozdzielczej 11 kV jest równa energii potrzebnej do uruchomienia sześciu wahadłowców kosmicznych. Temperatury mogą sięgnąć 20 000°C – pięciokrotnie wyższych niż temperatura powierzchni Słońca – zdolne do spowodowania parowania metalu.

Awarie łukowe mogą być rzadkie, ale reprezentują najcięższy rodzaj awarii, który może wystąpić w systemie szafy rozdzielczej. Możliwe przyczyny są różne, w tym błąd ludzki (najczęstsza przyczyna), awaria techniczna/urządzenia i czynniki środowiskowe.

Możesz wybrać spośród kilku metod zmniejszenia ryzyka uszkodzeń i obrażeń spowodowanych przez łuk elektryczny. Trzy z najpopularniejszych opisano poniżej.

Pasywna wewnętrzna ochrona przed łukiem

W przypadku pasywnej wewnętrznej ochrony przed łukiem, awaria łukowa jest przerwana po jej wystąpieniu przez konwencjonalne relé ochronne. Średni czas między początkiem łuku a włączeniem relé wynosi od 100 do 1 000 milisekund (ms) – dosłownie w mgnieniu oka, które zwykle trwa od 100 do 400 ms.

Mimo że ten czas jest niezwykle krótki, zdarzenie łukowe prawie na pewno spowoduje wystarczające uszkodzenia, aby wymagać naprawy lub wymiany części szafy rozdzielczej. Procesy produkcyjne zależne od szafy rozdzielczej mogą również ulec poważnej zakłóceniu.

Szafa rozdzielcza z pasywną wewnętrzną ochroną przed łukiem zawiera system kanałów, który zapewnia „ścieżkę ucieczki” dla gazów o wysokim ciśnieniu, wysokiej temperaturze i potencjalnie toksycznych. Niektóre szafy rozdzielcze mają kanał prowadzący do zewnętrznego obszaru. To rozwiązanie jest zwykle stosowane w mniejszych pomieszczeniach szaf rozdzielczych. Jeśli szafa rozdzielcza znajduje się w większym pomieszczeniu lub daleko od ścian zewnętrznych, kanały mogą odprowadzać gazy do pomieszczenia, w którym zainstalowana jest szafa rozdzielcza.

Obie strategie wentylacji zmniejszają lub eliminują wyrzucanie gazów łukowych z przodu szafy rozdzielczej, co pomaga zminimalizować potencjalne obrażenia. Pomagają one również rozproszyć eksplozyjne ciśnienie, zmniejszając uszkodzenia wewnętrzne szafy rozdzielczej.

Aktywne wewnętrzne przerwanie łuku

W szafach rozdzielczych wyposażonych w aktywne wewnętrzne przerwanie łuku, obwód ochronny działa niezależnie od relé ochronnego. Typowy czas przerwania łuku wynosi około 60-80 ms, co jest sumą czasu niezbędnego do wykrycia łuku, uruchomienia przekaźnika i zakończenia jego działania.

Technologia sensoryczna wysyła sygnał do przekaźnika upstream, aby przerwał obwód, szybko wykrywając łuk. Dwie popularne metody wykrywania łuku to urządzenia czujnikowe do pomiaru prądu i/lub czujniki optyczne, które „widzą” błysk. Czas reakcji jest szybszy niż w przypadku pasywnej wewnętrznej ochrony przed łukiem, ale nadal niewystarczający, aby zapobiec potencjalnie istotnym uszkodzeniom i obrażeniom.

Widomo, że przekaźniki sprężynowe mogą zwiększać swój czas włączania wraz z wiekiem, co prowadzi do dłuższego czasu gaszenia łuku. Dłuższe czasy włączania są bezpośrednio związane ze wzrostem uszkodzeń spowodowanych łukiem elektrycznym. To nie jest problem z przekaźnikami magnetycznymi, które nie zwalniają w czasie.

Aktywne eliminowanie łuku

Dwie powyższe metody pomagają zmniejszyć potencjalne uszkodzenia i obrażenia spowodowane łukami, ale ważne jest, aby zauważyć, że obie są reaktywne – reagują tylko po wystąpieniu łuku. Trzecia metoda, aktywne eliminowanie łuku, jest zaprojektowana tak, aby reagowała tak szybko, że może niemal całkowicie eliminować łuk.

Technicznie, jak poprzednie metody, również reaguje na łuk po jego wystąpieniu, ale jej odpowiedź jest tak szybka, że uszkodzenia szafy rozdzielczej są zwykle minimalne, a ryzyko obrażeń personelu znikome lub nieistniejące. Osiąga znacznie szybszą odpowiedź – zazwyczaj mniej niż 1,5 ms i nigdy nie przekraczając 4 ms. Zamiast włączać przekaźnik upstream, używa ultra-szybkiego przełącznika doziemnego (UFES) do inicjowania trójfazowego zasilanego krótco-cięcia przy wystąpieniu awarii łukowej.

UFES, połączone z szybkim i niezawodnym wykrywaniem awarii za pomocą różnych metod sensorycznych, pomaga zapewnić, że awaria łukowa zostanie ugaszona prawie natychmiast po jej wystąpieniu. To prowadzi do drastycznego zmniejszenia ciepła i ciśnienia. Resetowanie szafy rozdzielczej zazwyczaj wymaga tylko wytarcia wnętrza i wymiany elementów głównych przełączników – wszystko to może być zazwyczaj wykonane w ciągu kilku godzin.

Podsumowanie

Jeśli w twoim domu wybuchnie pożar, posiadanie systemu wykrywania i alarmu, który natychmiast powiadamia straż pożarną, przywołując ją w ciągu minut, jest uspokajające. Ale jeszcze bardziej uspokajającym byłby system, który zapobiegałby wybuchowi pożaru od samego początku. To jest analogiczne do tego, jak aktywne eliminowanie łuku odróżnia się od innych metod zarządzania awariami łukowymi.

Aktywne eliminowanie łuku jest prawdopodobnie najskuteczniejszą metodą zmniejszenia zagrożeń związanych z łukami elektrycznymi, choć wiąże się z nieco wyższym kosztem w porównaniu do innych metod ochrony. Dla szaf rozdzielczych brakujących jakiegokolwiek projektu ochrony przed łukami, aktywne eliminowanie łuku reprezentuje stosunkowo małe inwestycje w porównaniu z wartością chronionych szaf rozdzielczych. Podczas oceny kosztów i korzyści ważne jest również uwzględnienie dodatkowych kosztów wynikających z przerw w produkcji lub procesie po zdarzeniu łukowym.

Aby zapewnić najwyższy poziom ochrony dla twojego personelu i szaf rozdzielczych, oraz zminimalizować ryzyko zakłóceń operacyjnych, aktywne eliminowanie łuku za pomocą ultra-szybkiego przełącznika doziemnego to właściwy wybór dla twojej szafy rozdzielczej.