Bågladdskydd | -Aktiv bågladdeliminerande teknik

Ett bågeflammtilldrag är en av de mest destruktiva industriella incidenter du kan stöta på. På ett ögonblick kan din strömbrytare vara förstörd, nedströmsutrustning allvarligt skadad, operationer stängda i dagar eller veckor och personal allvarligt skadad eller dödad.

I vissa anläggningar eller tillämpningar är det potentiella risken för bågeflammtilldrag mycket låg; konventionell (utan skydd mot bågeflammtilldrag) strömbrytare kan användas med minimal risk. Men i de flesta tillämpningar är det mycket mer rimligt att lita på utrustning som innehåller funktioner som är utformade för att minska bågeflammarisker – vilket ger en försiktig "försäkring" mot de katastrofala konsekvenserna av ett bågetilldrag.

Det destruktiva potentialen är enorm. Den energi som frigörs under ett bågetilldrag i 11 kV strömbrytare motsvarar den energi som krävs för att starta sex rymdfärjor. Temperaturen kan nå upp till 20 000°C – fem gånger hetare än solens yta – och kan ångföra metall.

Bågefeklar kan vara sällsynta, men de representerar den allvarligaste typen av fel som kan inträffa i ett strömbrytarssystem. Möjliga orsaker är mångsidiga, inklusive mänskligt fel (det vanligaste), tekniska/utrustningsfel och miljöfaktorer.

Du kan välja mellan flera metoder för att minska risken för skador och skador vid bågeflammtilldrag. Tre av de vanligaste beskrivs nedan.

Passiv intern bågeskydd

Med passivt internt bågeskydd avbryts ett bågetilldrag efter att det har inträffat av konventionella skyddsreläer. Det genomsnittliga tidsintervallet mellan bågestart och reläavbrott ligger mellan 100 och 1 000 millisekunder (ms) – bokstavligen inom ett ögonblick, vilket normalt mäts till 100-400 ms.

Även om denna varaktighet är extremt kort kommer bågetilldraget nästan säkert att orsaka tillräckligt med skada för att kräva reparation eller byta delar i strömbrytaren. Produktionsprocesser som beror på strömbrytaren kan också drabbas av allvarlig störning.

Strömbrytare med passivt internt bågeskydd innehåller en typ av rörsystem som ger en "flyktväg" för högtryck, högtemperatur och potentiellt giftiga gaser. Vissa strömbrytare inkluderar ett rör som leder till ett externt område. Denna lösning används vanligtvis i mindre strömbrytarlokaler. Om strömbrytaren finns i ett större rum eller borta från yttre väggar kan rörsystemet ventileras in i det rum där strömbrytaren är installerad.

Båda ventilationsstrategierna minskar eller eliminerar utmatningen av bågegaser från fronten av strömbrytaren, vilket hjälper till att minimera potentiella skador. De hjälper också till att sprida explosiv tryck, vilket minskar den interna skadan på strömbrytaren.

Aktiv intern bågeavbrottning

I strömbrytare utrustade med aktiv intern bågeavbrottning fungerar skyddscirkeln oberoende av skyddsreläet. Den typiska bågeavbrottningsperioden är ungefär 60–80 ms, vilket är summan av tiden det tar att upptäcka bågen, initiera strömbrytaren och slutföra brytaren.

Sensortechnologi skickar ett signal till den uppförmade strömbrytaren för att avbryta cirkeln, genom att snabbt upptäcka bågen. Två vanliga bågedetektionsmetoder är strömuppmätande enheter och/eller optiska ljussensorer som "ser" flamman. Svars tid är snabbare än passivt internt bågeskydd, men fortfarande otillräcklig för att förhindra potentiellt betydande skada och skador.

Det är väl känt att federopererade strömbrytare kan öka sin avbrottnings tid när de äldre, vilket resulterar i längre bågetindningstider. Längre avbrottnings tider är direkt kopplade till ökad bågeflammskada. Detta är inte ett problem med magnetiska strömbrytare, som inte saknar fart över tid.

Aktiv bågeliminering

De två metoderna ovan hjälper till att reducera den potentiella skadan och skadan som orsakas av bågar, men det är viktigt att notera att båda är reaktiva – de reagerar endast efter att en båge har inträffat. Den tredje metoden, aktiv bågeliminering, är utformad för att reagera så snabbt att den nästan helt kan eliminera bågen.

Tekniskt sett, precis som de tidigare metoderna, reagerar den också på en båge när den inträffar, men dess respons är så snabb att skadan på strömbrytaren vanligtvis är minimal, och risken för skador på personal är försumbar eller icke-existerande. Den uppnår en betydligt snabbare respons – vanligtvis mindre än 1,5 ms och aldrig över 4 ms. Istället för att avbryta den uppförmade strömbrytaren använder den en Ultra-Snabb Jorderingsströmbrytare (UFES) för att initiera en trefasig jordad kortslutning när en bågefekl inträffar.

UFES, kombinerat med snabb och pålitlig feldetektion via olika sensorer, bidrar till att en bågefekl släcks nästan omedelbart efter att den har inträffat. Detta resulterar i en dramatisk minskning av värme och tryck. Återställandet av strömbrytaren kräver vanligtvis bara att man torkar torrt inuti och ersätter primära växlingsenheter – allt som vanligtvis kan slutföras inom några timmar.

Sammanfattning

Om en brand bryter ut i ditt hem, är det tröstgivande att ha en detektions- och larm system som omedelbart informerar brandkåren, som kommer inom minuter. Men ännu tröstgivande skulle vara ett system som förhindrar att bränden börjar alls. Detta är analogt med hur aktiv bågeliminering skiljer sig från andra metoder för hantering av bågefeklar.

Aktiv bågeliminering är kanske den effektivaste metoden för att minska bågeflammarisken, även om den kostar lite mer än andra skyddsmetoder. För strömbrytare utan någon bågeskydd design representerar aktiv bågeliminering ett relativt litet investering jämfört med värdet av strömbrytaren den skyddar. När man bedömer kostnad-benefit-förhållandet är det också viktigt att ta hänsyn till ytterligare kostnader som uppstår genom produktions- eller processavbrott efter ett bågetilldrag.

För att ge det högsta skyddsnivån för din personal och strömbrytare, och för att minimera risken för driftstörningar, är aktiv bågeliminering via en ultra-snabb jorderingsströmbrytare rätt val för din strömbrytare.