Инструкции и справки. Методические рекомендации

ООО «Сервиспром» — производитель спецодежды и поставщик обуви и средств индивидуальной защиты на промышленные предприятия Украины. Мы предлагаем новейшие технологии в области охраны труда, позволяющие защищать работников там, где до недавнего времени считалось, что защитить невозможно.

Одним из приоритетных направлений нашего предприятия является поставка защитных комплектов для защиты от термических рисков воздействия электрической дуги, производства ЗАО «ФПГ Энергоконтракт» (Россия) на правах эксклюзивного дилера на территории Украины.

В состав полного защитного комплекта входят костюм, устойчив к воздействию электрической дуги, подшлемник термостойкий, перчатки термостойкие (одеваются под диэлектрические), каска со щитком и обувь устойчивые к воздействию электрической дуги.

Вышеуказанные комплекты имеют постоянные защитные свойства защиты от воздействия электрической дуги, высокие физико-механические показатели, комфортные, эргономичные, имеют небольшой вес и легки в уходе.

Комплекты производства производства ЗАО «ФПГ Энергоконтракт» имеют сертификат соответствия «УкрСЕПРО» и заключение санитарно-эпидемиологической экспертизы.

Сертификация костюмов осуществляется на соответствие ГОСТ 12.4.221-2004 , ГОСТ 12.4.124-83 , ДСТУ EN 531:205, ГОСТ Р 12.4.234-2007 (МЭК 61482-1:2002), ГОСТ Р 12.4.218-99 , ГОСТ Р ИСО 11612-2007 .

Все изделия проходят испытания в аккредитованных лабораториях, которых в мире есть только три в России, Швейцарии и Канаде. Наша компания предоставляет копии протоколов испытаний на все составляющие комплектов.

Согласно МЭК 61482-1:2002 комплекты должны обеспечивать постоянство защитных свойств на протяжении всего срока эксплуатации, что подтверждается протоколами испытаний образцов: новых и после проведения 50 циклов стирки, (что аналогично 2-м годам эксплуатации) при этом термостойкие свойства их не ухудшаются более чем на 5%.

Костюмы изготавливаются из 100% арамидного волокна, которое единственное на сегодняшний день в мире имеет защитный механизм для защиты от термических рисков воздействия электрической дуги, основанный на свойствах волокон при повышении температуры более 360оС образовывать на поверхности ткани карбоновый слой, защищающий от высоких температур и потока заряженных частиц, и обеспечивает пользователю время для выхода из опасной зоны, сохраняя жизнь и сводя опеки максимум до 2-й степени.

Конструкция костюма разработана специально (ТУ 8570-001-56615498-2003) и ежегодно улучшается. За последние 10 лет защитные свойства костюмов повышены на 20%.

Для защиты работников на различных рабочих местах, имеющих различные уровни риска, разработаны комплекты VI степеней защиты. Таким образом достигается максимальная защита всех рабочих и оптимизация затрат предприятием. 

Специальная одежда для защиты работников от термического воздействия электрической дуги относится к средствам индивидуальной защиты (СИЗ). Разумеется, СИЗ никогда не смогут заменить безопасные методы работы, но они снижают степень риска, дают выигрыш во времени для эвакуации в случае аварии, повышают шансы пострадавшего на выживание.

Одной из особенностей комплектов, защищающих от термического воздействия электрической дуги, является то, что набор их компонентов определяется в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Формированию заказа предшествует небольшая, но очень ответственная подготовительная работа. Заказчику предлагается заполнить таблицу параметров, соответствующих конкретным видам электроустановок.

Параметры,  указанные в таблице, соответствуют параметрам электроустановки по паспорту и реальным условиям выполнения работ:

• Сила тока  – сила тока  по паспорту электроустановки
• Напряжение – напряжение по паспорту электроустановки
• Время действия эл. дуги – время срабатывания первого контура автоматической защиты
• Расстояние до источника дуги – по факту расположения человека в электроустановке при проведении работ
• Расстояние между электродами —  расстояние между шинами по паспорту электроустановки
• Вид распредустройства – ОРУ или  ЗРУ

На основании полученных данных проводится расчет вероятной энергии дуги, результаты которого позволяют определить тип модели защитного комплекта для работы на данном оборудовании.

Для определения типа модели  защитного комплекта для  разных электроустановок необходимо условно разбить все наличные электроустановки на варианты по напряжению, типу РУ и условиям выполняемых работ. После этого заполнить для каждого варианта свой столбец в таблице. При условии обслуживания одним работником  электроустановок, относящихся к разным вариантам, модель защитного комплекта для такого работника выбирается по высшему уровню защиты. Такой подход оптимизирует затраты на приобретение защитных комплектов и надежно защищает людей при возникновении аварийной ситуации.

Параметры	Варианты условий работы
	I	II	III	IV
Сила тока Iкз/Iн (кА)
Напряжение (кВ)
Время воздействия электрической дуги (с)
Расстояние до источника дуги (м)
Расстояние между электродами (м)
Вид распредустройства (ОРУ, ЗРУ)

Методические рекомендации по определению технических требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги

Руководство по эксплуатации, уходу и ремонту термостойкой одежды, защищающей от термического воздействия, производства ЗАО «ФПГ Энергоконтракт»

Руководство по эксплуатации, уходу и ремонту модели НГЛ, НГЛн, НГЗ, НГЗн, производства ЗАО «ФПГ Энергоконтракт»

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ. ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. 7.1. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА. ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Электрическая дуга переменного тока промышленной частоты широко используется в различных технических, технологических и экспери­ментально-исследовательских устройствах в качестве высокоинтен — сивного источника тепла. Сюда относятся электродуговые сталепла­вильные и руднотермические печи, различные электросварочные уста­новки и аппараты, дуговые лампы, плазмотроны переменного тока и т. д. С другой стороны, дуга переменного тока неизбежно возникает в коммутационных аппаратах при отключении нагрузки, где она является нежелательным явлением.

Наряду с чертами, общими с дугой постоянного тока, дуга пере­менного тока обладает рядом специфических особенностей, связанных с существенной нестаиионарностью происходящих в ней процессов. Эта нестационарность значительно затрудняет теоретическое исследование дуги переменного тока. В то же время теория дуги переменного тока должна оказывать существенную помощь как в решении ряда научных и практических задач, так и в улучшении понимания соответствующих физических процессов.

При расчете стационарной дуги постоянного тока можно не рас­сматривать цепь ее питания. При расчете дуги переменного тока необходимо учитывать взаимосвязь параметров дуги и электрической цепи, в которую она включена. Например, характеристики дуги, включенной последовательно с индуктивностью, принципиально отли­чаются от соответствующих характеристик дуги, включенной последо­вательно с активным сопротивлением. Таким образом, расчет парамет­ров дуги переменного тока может быть выполнен только при условии одновременного расчета нестационарных процессов в питающей цепи. Именно в этом заключается основная сложность построения теории дуги переменного тока.

Итак, для создания общей теории дуги переменного тока, в част­ности применительно к плазмотронам, требуется совместное решение нелинейной нестационарной системы уравнений газовой динамики и электродинамики, описывающей собственно дугу, и нелинейной неста­ционарной системы уравнений, описывающей процессы в электрической цепи, содержащей дугу.

Решить эту задачу в общем виде чрезвычайно сложно. Поэтому приходится ее упрощать. В частности, целесообразно сначала полу­чить уравнение энергии для нестационарной дуги, а затем решать его совместно с уравнениями электрической цепи.

Переходим теперь к обзору работ по теории дуги переменно­го тока.

В известной теории Майра уравнение энергии для дуги записы­вается в весьма упрощенном виде:

dQ/dr = Ei — PQ,

где Q — энтальпия единицы длины столба дуги; PQ — мощность тепло­отвода от единицы длины столба дуга.2

где tg <р = 2со0. При 0 -> oo £ ~ sin cjt, при уменьшении 0 кривая

£(/) деформируется, причем возникают пики зажигания и погасания. Однако необходимо отметить, что при 0 —► О эти пики становятся бесконечно большими, что видно из формулы для £ при 0 = 0: £ ~

— І/sin со/. Этот результат легко объяснить исходя из допущений,

положенных в основу теории. При 0 = 0 тепловая инерция дуги от­сутствует, поэтому связь между мгновенными значениями силы тока и напряжения дается статической вольт-амперной характеристикой, т. е. £ — 1//, откуда и следует полученный результат.

Отметим другие недостатки теории Майра. Она не может указать, как вычислить знание и тем более PQ, так как температура дуги

остается неизвестной. Допущение = const весьма произвольно, а

его обоснование видом статической вольт-амперной характеристики при относительно малых значениях силы тока неправильно, ибо вблизи перехода через нуль £ и і меняются приблизительно линейно.

Мы подробно остановились на теории Майра потому, что, не­смотря на отмеченные недостатки, она еще широко используется на практике. — радиус дуги, причем сече­ние дуги считается зависящим от силы тока. Эти и другие допущения приводят к выражению для градиента напряжения в дуге в виде £ = = const. Это условие имеет место для дуг с малой тепловой инерцией (при квазистащюнарном характере процесса), если статическая ха­рактеристика дуги такова, что напряжение не зависит от силы тока. Таким образом, хотя Кэсси и исходит из уравнения энергии, факти­чески связь между параметрами £ и і в его теории отсутствует.

Теории Майра и Кэсси не могут в принципе дать общего решения задач расчета дуги переменного тока, так как рассматриваемое в них уравнение энергии дуги является усредненным по радиусу. При этом неучет граничных условий делает незамкнутой систему уравнений, описывающих дугу, и для ее решения приходится прибегать к эмпи­рическим зависимостям или к введению дополнительных допущений или условий, не вытекающих из сущности поставленной задачи.

Рассмотрим работы, в которых сделана попытка учесть распреде­ление параметров по радиусу. Заруди, Крижанский и Темкин, Ведер-

т

ников и Урюков вводят в рассмотрение функцию Меккера S = f Xd7

О

и распределение S(r) осесимметричной дуги аппроксимируют некоторой функцией, удовлетворяющей граничным условиям, т. е. применяют ин­тегральный метод расчета. Однако к использованию интегрального метода для решения задачи о дуге переменного тока следует под­ходить с осторожностью. Действительно, характеристики дуги и, в частности, форма напряжения существенно зависят от вида аппрокси­мирующей функции. В то же время на эту функцию налагаются всего два ограничивающих условия (равенство нулю или заданной величине самой функции на стенке канала и равенство нулю ее производной на оси), так что выбор этой функции может быть достаточно произ­вольным. Кроме того, интегральный метод предполагает, что вид ап­проксимирующей функции не зависит от времени, что в общем случае неверно.

Строгое решение задачи для частного случая полностью прово­дящего канала при линейных аппроксимациях зависимостей теплофи­зических свойств и электропроводности газа от S дано в работах Эдельса и Фенлона, Крижанского и Кривоборской. Филлипс также рас­смотрел дугу переменного тока в канале, но в отличие от предыдущих авторов считал, что весь канал можно разбить на проводящую и не­проводящую зоны, причем положение границы раздела между этими зонами зависит от времени. В проводящей зоне была принята линейная зависимость a(S).

В рассмотренных выше работах форма напряжения (т. е. зависимость напряжения от времени) на дуге рассчитывается при заданной сину­соидальной форме тока. Это означает, что последовательно с дугой в цепь включена большая индуктивность, определяющая форму и силу тока В цепи. При ЭТОМ коэффициент МОЩНОСТИ сети (cos if) близок к нулю. Для практических же целей гораздо более важен противопо­ложный случай, когда в дуге выделяется большая часть мощности источника питания. Однако при этом вид кривой тока дуги сущест­венно отличается от синусоиды и зависит от параметров самой дуги. Еще труднее заранее предсказать форму кривой, если дуга включена в сложную электрическую цепь, содержащую различные активные и ре­активные элементы. Отсюда ясно, что в общем случае вид кривых тока и напряжения на дуге зависит как от заданных внешних условий (геометрия канала, род газа и т. д.), так и от схемы электрической цепи, содержащей дугу. Таким образом, замкнутая теория дуги пе­ременного тока не может быть построена без учета влияния цепи, т. е. без совместного решения уравнений дуги и цепи. Настоящая работа в основном посвящена решению такой задачи и обсуждению полученных результатов.

«Спецэнергозащита»: индивидуальный пошив для энергетиков — Энергетика и промышленность России — № 06 (362) март 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 06 (362) март 2019 года

В ООО «Производственная компания Спецэнергозащита» («ПК СЭЗ»), которая с 2010 г. успешно занимается выпуском спецодежды для защиты персонала от термических рисков электрической дуги, хорошо знакомы с вопросами создания качественных изделий. Об особенностях работы компании рассказывает коммерческий директор «ПК СЭЗ» Кирилл Юрко.

– Кирилл, почему предприятием было выбрано направление по производству спецодежды, защищающей от электрической дуги?

– Электрическая дуга – один из самых опасных вредных факторов в промышленности. Из-за теплового излучения высокой температуры, сравнимой с температурой на поверхности Солнца, электродуговая вспышка за доли секунды способна оказать настолько интенсивное воздействие, что при отсутствии должных средств защиты или их неправильном использовании неизбежно получение сильнейших ожоговых травм, вплоть до смертельного исхода.

На момент появления компании рынок средств защиты от термических рисков электродуговой вспышки был в основном представлен достаточно дорогими изделиями, приобретение которых могли позволить себе крупные предприятия. Хотя уже тогда на рынке присутствовали альтернативные материалы с аналогичными защитными свойствами, использование которых позволяет снизить стоимость средств защиты. В конечном итоге широкое распространение более доступных средств защиты приводит к снижению травматизма, вызванного электродуговой вспышкой, что, по сути, и стало одной из задач для нашей компании.

Специалисты нашей компании занимаются изучением вредных факторов, сопровождающих электродуговую вспышку, с целью поиска эффективных способов защиты и обеспечения безопасных условий работы персонала.

– Неужели есть текстильные материалы, которые могут защитить человека от настолько мощного воздействия?

– Сейчас существует не один вид текстильных материалов, обладающих необходимыми защитными свойствами, отличающихся между собой как технологией производства, так и составом используемых волокон. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Одна из наших задач – помочь предприятиям сделать правильный выбор средств защиты с учетом свойств материалов, особенностей предприятия и условий работы персонала.
Изначально мы выступали за использование хлопкосодержащих материалов. Наша спецодежда на основе текстиля известного во всем мире производителя огнезащитных и термостойких тканей, компании Westex, уже дважды проходила сертификацию: в 2010 и в 2014 гг. Сейчас наше предприятие готовится вывести новую линейку спецодежды с использованием материалов российского производства на основе синтетических термостойких волокон. Новая продукция дополнит существующий ассортимент, предлагая потребителям более широкий выбор.

– Что еще отличает такую спецодежду?

– Существующие профильные стандарты определяют ряд требований, предъявляемых к материалам и конструкции спецодежды, а также направленных на снижение воздействия теплового излучения, предотвращение воспламенения и горения. Кроме использования материалов с термостойкими свойствами, одежда должна быть отшита огнестойкими нитками. На наш взгляд, такая одежда должна не только отвечать формальным требованиям стандартов, но и быть максимально удобной и функциональной. Ведь свойства любой защитной спецодежды всегда достигаются в ущерб комфорту персонала.

Неотъемлемой составляющей нашей работы является получение обратной связи от покупателей. Полученная информация используется для внесения изменений в конструкцию изделий, делая их еще более удобными, функциональными и надежными.

– Как обычно складывается ваша работа с клиентами?

– В первую очередь мы изучаем условия работы персонала на предприятиях и осуществляем расчеты вероятной энергии дуговой вспышки применительно к обслуживаемому оборудованию. На основании этого даем рекомендации по подбору защитных комплектов и определяем индивидуальные особенности конструкции спецодежды. Наряду с этим наши специалисты проводят обучающие семинары, на которых они рассказывают о рисках при работе на электрооборудовании, о необходимости применения защитных костюмов. Далеко не всегда персонал промышленных предприятий в полной мере осознает все последствия неправильного использования средств защиты.

Наша задача – объяснить руководителям предприятий, как правильно подбирать средства защиты, какие производственные факторы и профессиональные риски необходимо учитывать.

– В чем заключаются индивидуальные требования к спецодежде, предъявляемые заказчиками?

– Как минимум это требования о соответствии корпоративному стилю. Мы учитываем не только требования по цветам и нанесению фирменной символики, но и условия работы персонала. Вносим изменения в конструкцию с целью усиления определенных элементов спецодежды. Принимаем во внимание необходимость добавления функциональных элементов, необходимость использования персональных видеорегистраторов, газоанализаторов и прочего дополнительного оборудования. Все конструктивные изменения выполняются с учетом и в соответствии с требованиями стандартов. Наш ключевой драйвер – сделать наши изделия максимально комфортными для использования в условиях повышенных рисков, связанных с электродуговой вспышкой.

Пример определения токов КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги

В предыдущей статье я рассматривал пример расчета токов металлического КЗ с учетом подпитки от электродвигателей напряжением до 1000 В.

Выполним тот же расчет, но с учетом токоограничивающего действия дуги в месте К3. Значения сопротивлений и токи металлического КЗ, я беру из предыдущей статьи и приведены они в таблице 1.

Таблица 1

Сопротивления и токи КЗ	Значения
1. Активные и индуктивные сопротивления:
1.1 Индуктивное сопротивление энергосистемы, хс	0,734 мОм
1.2 Активное сопротивление трансформатора,rт	2 мОм
1.3 Индуктивное сопротивление трансформатора, хт	8,5 мОм
2. Токи КЗ и ток подпитки от двигателей:
2.1 Максимальный ток металлического трехфазного к.з., I(3)к	24,46 кА
2.2 Ток подпитки от двигателей исходя из мощности тр-ра, Iдв	3,3 кА
2.3 Ударный ток КЗ от двигателей, iу.дв	4,65 кА

Решение:

1. Определяем ток К3 на шинах с учетом Rп = 15 мОм в максимальном режиме работы питающей системы по формуле 2-3 [Л1. с. 14]:

где: Rп – переходные сопротивления, совокупно учитывающие сопротивление электрической дуги в месте КЗ, а также сопротивления рубильников, автоматических выключателей, вставных контактов, болтовых соединений. Значение Rп рекомендуется принимать 15 мОм, в соответствии с инструкцией СН-355-77.

2. Определяем наиболее вероятное (среднее) значение тока трехфазного КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения для любого расчетного случая (любой мощности питающей системы, трансформатора, удаленности точки КЗ) по формуле 2-5 [Л1. с. 16]:

где:

• I⁽³⁾_к = 24,46 кА — максимальный ток металлического трехфазного к.з.
• kн – коэффициент надежности, принимается равным 1,05 – 1,1 при токах металлического КЗ более 40 кА в остальных случаях принимается 1,0.

3. Определяем суммарный ток в месте подпитки КЗ с учетом подпитки от двигателей и токоограничивающего действия дуги по формуле 2-15 [Л1. с. 34]:

4. Определяем ударный ток КЗ по формуле 2-13 [Л1. с. 33]:

где: kу – ударный коэффициент определяется в зависимости от отношения результирующих соотношений цепи КЗ x∑/ r∑ = (хс + хт)/rc+Rп = (0,734+8,5)/2+15=0,54, с учетом этого kу = 1,0.

5. Определяем суммарный ударный ток КЗ с учетом подпитки от двигателей и токоограничивающего действия дуги по формуле 2-17 [Л1. с. 34]:

Результаты расчетов токов металлического КЗ и токов КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов

Токи КЗ	Значения токов при металлическом КЗ, кА	Значения токов с учетом токоограничивающего действия дуги, кА
Ток трехфазного КЗ в максимальном режиме	24,46	18,2
Ток подпитки от двигателей	3,3	3,3
Суммарный ток в месте подпитки КЗ с учетом подпитки от двигателей	27,76	21,5
Ударный ток КЗ от двигателей	4,65	4,65
Ударный ток КЗ	51,89	25,7
Суммарный ударный ток КЗ	56,54	30,35

Литература:

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Поделиться в социальных сетях

Вычисление опасности вспышки дуги в 9 шагах с использованием IEEE 1584

Духовная вспышка — безопасная практика

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) опубликовал IEEE 1584 «Руководство по выполнению вычислений опасности вспышки дуги». Он содержит подробные методы и данные, которые могут быть использованы для расчета опасностей вспышки дуги для самых простых и сложных систем.

Вычисление опасности вспышки дуги в 9 шагах с использованием IEEE 1584 (фото-кредит: complianceworks.com)

Эти IEEE много лет разрабатывали эти методы. Они основаны на эмпирических испытаниях предохранителей класса RK1 и класса L, автоматических выключателей с низким напряжением формованных корпусов (MCCB), автоматических выключателей с изолированным корпусом и силовых выключателей низкого напряжения, а также теоретического моделирования.

В IEEE 1584 включены программы электронных таблиц, которые упрощают расчет границ падающей энергии и защиты от флэш-защиты.

Загрузить таблицу

IEEE 1584 не рассматривает связанные с безопасностью работы правила так же, как NFPA 70E. Это касается прежде всего выполнения расчетов, которые могут потребоваться для определения безопасных методов . Методы расчета в Приложении D NFPA 70E основаны на IEEE 1584, но не содержат всех данных или описаний того, как эти методы были разработаны.

IEEE 1584 излагает 9 шагов, необходимых для надлежащего выполнения расчета опасности дуговой вспышки //

Шаг 1

Соберите данные системы и установки.

В зависимости от того, выполняете ли вы полный анализ сайта или просматриваете одну отдельную часть, этот шаг может занять несколько минут или несколько недель. Начните с рассмотрения последней современной линейной диаграммы (ов) оборудования или системы, которые вы анализируете. Если однострочные диаграммы недоступны, вы должны их создать ! Утилита может предоставить вам доступное соотношение MVA и X / R на входе в ваш объект.

Если вы создаете собственное электричество, или если у вас есть аварийные или резервные генераторы и большие двигатели, необходимо провести более подробный анализ .

Чтобы рассчитать ток с болтовым замыканием, доступный в точке вашего приложения, вы должны записать на своей отдельной диаграмме все трансформаторы и их номинальные значения, автоматические выключатели или плавкие распределительные цепи и их номинальные значения, MCC и все другое оборудование между источником питания и область, в которой вы заинтересованы.

Затем вы должны записать размер, тип, длину и количество кабелей или сборных шин и т. Д., Используемые между утилитой и анализируемым оборудованием распределения и управления. Также необходимо записывать тип кабелепровода или дорожки качения.

Все данные трансформатора должны быть записаны, включая номиналы MVA и импеданс, и все устройства защиты от перегрузки по току должны быть идентифицированы с их конкретными характеристиками или зарегистрированными оценками срабатывания.

Шаг 2

Определите системные режимы работы.

Большинство установок имеют только один режим работы с одним подключением к сети. Однако более крупные промышленные или коммерческие здания или производственные предприятия могут иметь два или более питающих устройства с переключением связки двух или более трансформаторов или параллельных генераторов (пример показан ниже).

Каждый режим может быть очень сложным и требует детального анализа опасности .

Пример конфигурации совместного производства (кредит схемы: GE)

Шаг 3

Определите болтовые токи повреждения.

Вы можете выполнять ручные вычисления или использовать коммерчески доступные программные программы для расчета токов повреждения болтов во всех точках между утилитой и используемым вами оборудованием распределения или управления.

Необходимо будет подключить все данные, которые вы записали об трансформаторах, размерах кабелей и длинах, а также тип кабелепровода и т. Д., Используемые в каждой установке для определения токов с болтовыми токами.

Шаг №4

Определите токи повреждения дуги.

После определения токов с болтовым замыканием IEEE 1584 предоставляет формулу для расчета прогнозируемого тока повреждения дуги из-за типичного импеданса дуги и других факторов.

Предсказываемый ток повреждения дуги для напряжений системы под напряжением 1 кВ зависит от тока с болтовым замыканием, напряжения в системе, дугового зазора и от того, будет ли дуга наиболее вероятна на открытом воздухе или в закрытой коробчатой ​​конфигурации.

Шаг №5

Найдите характеристики защитного устройства и продолжительность дуг.

Из данных, собранных на этапе 1, и прогнозируемого тока повреждения дуги, определенного на шаге 4, следующим шагом является установление полного времени очистки устройства защиты от перегрузки по току непосредственно на стороне LINE оборудования, которое вы анализируете.

Если производитель предохранителя или производитель автоматического выключателя публикует максимальное и минимальное время очистки, важно использовать максимальное время очистки для прогнозируемого тока повреждения дуги .

ПРИМЕЧАНИЕ // Этот шаг может быть опущен, если устройства защиты от перегрузки по току уже протестированы и перечислены в документе IEEE 1584.

Шаг №6

Документируйте напряжения и классы оборудования.

Убедитесь, что вы документируете напряжения системы и класс оборудования, такие как распределительное устройство 15 кВ, распределительное устройство 5 кВ, распределительное устройство низкого напряжения, низковольтные центры управления двигателем (MCC) и панели или кабельные трассы.

Шаг № 7

Выберите рабочие расстояния.

IEEE 1584 установил три типичных рабочих расстояния для разных классов оборудования. Как обсуждалось ранее, расчеты энергии разряда и категории риска опасности будут зависеть от выбранных рабочих расстояний .

Шаг 8

Определить энергию падения для всего оборудования

Вы можете использовать формулы, включенные в документ IEEE 1584 или коммерчески доступное программное обеспечение, для расчета возможной энергии падения в cal / cm ² на выбранном рабочем расстоянии.

Шаг 9

Определите границу защиты вспышки для всего оборудования

Формулы, приведенные в IEEE 1584, могут быть использованы для определения расстояния от дуги, при котором начинается ожог второй степени, к незащищенной коже. Это расстояние должно быть установлено и будет меняться в зависимости от параметров системы.

Программные программы автоматически вычисляют расстояние, основанное на токе замыкания дуги, напряжении системы, дуговом промежутке и продолжительности дуги.

Если устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) являются чем-то иным, чем те, которые охватываются IEEE 1584, или если уровни напряжения и токи короткого замыкания превышают ограничения IEEE 1584, необходимо проанализировать время срабатывания устройств защиты от перегрузки по току и соответствующую защиту от вспышки Граничная и падающая энергия должны быть рассчитаны другим методом.

Ссылка // Руководство по безопасности электробезопасности — Littelfuse

Связанные электрические направляющие и изделия

Персональный сайт — Главная

   В системах электроснабжения промышленных предприятий электрические сети до 1 кВ имеют наибольшую протяженность, поэтому на них приходится большая доля возникающих КЗ. В связи с этим коммутационная и защитная аппаратура, токоведущие части электроустановок и т. д. должны надежно, работать в режимах КЗ.

   Расчеты токов КЗ в сети переменного тока напряжением до 1 кВ производятся в целях выбора электрооборудования по условиям термической и электродинамической стойкости, отключающей способности, а также в целях определения уставок срабатывания защит и защитных аппаратов, установленных в сети.

   Наиболее вероятным видом КЗ является дуговое КЗ. Наиболее благоприятными условиями для возникновения дуговых КЗ являются условия замкнутых пространств распределительных коробок электродвигателей, щитков, закрытых сборок и кабелей. Дуговые КЗ сопровождаются значительным выделением энергии. Ток дугового КЗ всегда меньше тока металлического КЗ в этой же точке сети. Исходя из этого, расчет токов металлического КЗ производится в целях проверки электродинамической и термической стойкости установленного в сети электрооборудования, а также для определения достаточности отключающей способности защитных аппаратов. Определение уставок срабатывания защит и защитных аппаратов следует производить по значению тока дугового КЗ в конце защищаемого участка сети.

   Расчет токов КЗ в сетях до 1 кВ имеет ряд особенностей:

1. Должны быть учтены:
 — индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая проводники, трансформаторы тока, реакторы,    токовые катушки автоматических выключателей; активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;
 — активные сопротивления контактов и контактных соединений;
 — токоограничивающее влияние электрической дуги;
 — значения параметров асинхронных электродвигателей, если их суммарный номинальный ток превышает 10% номинального    значения периодической составляющей тока КЗ в месте КЗ, рассчитанного без учета влияния электродвигателей.
Кроме того, при расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ.

2.Допускается не учитывать:
 — ток намагничивания трансформаторов;
 — насыщение магнитных систем электрических машин;
 — влияние асинхронных    электродвигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 10% начального значения периодической составляющей    тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей;
 — сопротивление внешней энергосистемы при расчете токов    металлического КЗ в силовых оборках, сборках задвижек, а также КЗ за отходящими от сборок и шин кабелями;
 — сопротивление    внешней энергосистемы при расчете всех видов дугового КЗ;
 — влияние асинхронных электродвигателей при расчете всех видов    дуговых КЗ.
 — коэффициенты трансформации трансформаторов допускается принимать равными отношению средних номинальных    напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу    средних номинальных напряжений: 37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ.

   При практических расчетах важно определить, можно ли энергосистему, питающую распределительную сеть, считать системой бесконечной мощности.
   Определяющим фактором для этого является насколько отличаются полные сопротивления системы и рассчитываемой распределительной сети.
   Многие распределительные сети питаются непосредственно от шин генераторного напряжения электростанций, в том числе и от станций небольшой мощности. Если распределительная сеть питается от шин генераторного напряжения через реакторы, которые при КЗ в сети поддерживают напряжение на питающих шинах близким к нормальному напряжению, то систему можно считать системой бесконечной мощности.
   Если же реакторов нет или сопротивление их мало и напряжение на шинах системы при КЗ снижается значительно даже при наличии реактора, то необходимо получить данные токов КЗ (мощности КЗ) в энергосистеме питающей распределительную сеть.

   Следующая особенность распределительных сетей – необходимость учета активных сопротивлений на стороне высокого напряжения перед понижающим трансформатором. Считается, что пренебрегать активным сопротивлением можно, если отношение индуктивного сопротивления к активному x / r > 3.
   На стороне высокого напряжения индуктивное сопротивление воздушных линий составляет 0,3 – 0,4 Ом/км, активное сопротивление r для алюминиевых проводов сечением 16 – 70 мм² колеблется в пределах 2 – 0,5 Ом/км. Отношение x / r при этом значительно меньше 3 и колеблется в пределах 0,15 – 0,6.
   Для кабелей индуктивное сопротивление составляет 0,08 Ом/км и отношение x / r еще меньше.
   Поэтому одним их основных требований является обязательный учет активных сопротивлений сети.
   Для системы же, питающей распределительную сеть, активным сопротивлением вследствие его малой величины по сравнению с индуктивным пренебрегают. Расчет ведут с учетом только индуктивного сопротивления системы.

3. Отдельные участки сетей связаны между собой трансформаторами. Поэтому при расчетах, необходимо привести все сопротивления находящихся на разных сторонах трансформатора, к одному напряжению – расчетному. За расчетное напряжение обычно принимается то напряжение, на котором установлено наибольшее количество устройств защиты, либо расположена расчетная точка КЗ. В нашем случае расчета КЗ за расчетное сопротивление принимается обычно 0,4 кВ.

      Смысл приведения поясняется из рис. 1, на котором изображена простейшая схема участка сети. Считаем, для упрощения, что трансформатор идеальный – его сопротивление равно нулю, потерь мощности в нем нет. На обеих сторонах трансформатора включены измерительные приборы. По значениям напряжений U₁ и U₂ и токов I₁ и I₂на обеих сторонах трансформатора можно определить сопротивления и мощности:

Заменив токи сопротивлениями:

получим:

Так как потерь в трансформаторе нет, то:

откуда

           

   В этом и заключается смысл приведения: любое сопротивление, включенное через трансформатор, можно измерить с любой стороны трансформатора. Или с той стороны, где оно действительно включено, и получить сразу его действительное значение z₂, или с другой стороны, но в этом случае действительное значение z₂ получается из измеренной величины z₁ путем перерасчета по приведенному выше выражению.

4. Расчет токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ целесообразно проводить в именованных единицах. В качестве основной ступени напряжения выбирать ступень пониженного напряжения, как правило, 0,4 кВ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах (мОм).

Исследования неисправностей силовых трансформаторов на основе анализа растворенных в масле газов

А. Методы обнаружения растворенных газов

В этом методе газы в миллионных объемных долях (ppm) обнаруживаются в масле с использованием блока экстракции газа и газового хроматографа. Методика состоит из последовательных этапов:

1. Отбор проб масла
2. Извлечение газа из собранного образца
3. Обнаружение газа

Следующие два метода используются для обнаружения газов, растворенных в масле.

1. Газовая хроматография (ГХ)
2. Оптическое обнаружение газа

 

B. Типы неисправностей, обнаруживаемых DGA

Различные типы неисправностей, которые возникают в трансформаторе, могут быть обнаружены с помощью DGA. Основные недостатки, которые могут быть идентифицированы методами DGA:

1. Частичный разряд (с низкой энергией)
2. Термические неисправности (перегревы различной степени)
3. Электрическая дуга (разряд с высоким уровнем энергии)
4. Старение бумажной изоляции (для уточнения необходимо провести еще несколько дополнительных измерений, таких как анализ на основе фурана и степень полимеризации).

C. DGA Рекомендуемые значения уровней газов по DGA

Таблица 1 — Допустимые уровни растворенных газов в работающем трансформаторе

Газ	Менее 4 лет в работе, (ppm)	Менее 10 лет в работе, (ppm)	Более 10 лет в работе, (ppm)
Водород (h3)	150	300	300
Метан (Ch5)	70	150	300
Ацетилен (C2h3)	30	50	150
Этилен (C2h5)	150	200	400
Этан (C2H6)	50	150	1000
Двуокись углерода (СО2)	3500	5000	12000
Монооксид углерода (СО)	300	500	700

 

Приведенная выше таблица показывает нормальные безопасные уровни растворенных газов в масле трансформатора, основанные на статистических данных, накопленных за годы эксплуатации. Однако стоит онимать, что вышеупомянутые пределы не могут быть приняты в качестве предельно допустимых, а должны приниматься только как ориентировочные усреднённые значения. DGA — это скорее метод мониторинга тренда, чем определение предельных значениях. Нормальные значения растворенного газа в минеральном масле не указывают на зарождающуюся неисправность в трансформаторе. Однако, если в трансформаторе наблюдается значительное повышение уровня газа (между предыдущим отбором проб и последующим отбором проб), это может указывать на возникновение некоторой неисправности. Прежде чем неисправность станет критической и приобретет аварийный характер, необходимо предпринять восстановительные мероприятия, что позволит избежать внезапного отказа трансформатора. Регламент действий включает незамедлительный повторный анализ масла, постановку оборудования на учащенный контроль, определение периодичности последующих отборов, предложение других диагностических работ и т.д. Любой скачок уровней концентрации растворенных газов должен интерпретироваться для дальнейшего хода корректирующих действий, поэтому в таких случаях возникает потребность в непрерывном мониторинге параметров масла.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курсе

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также понравился просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории.

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

аттестат. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину.

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях .

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Процедура расчета вспышки дуги на основе IEEE 1584

Расчеты опасности возникновения дуги основаны на расчетных значениях токов короткого замыкания и времени отключения устройств защиты от сверхтоков, найденных в исследовании короткого замыкания. Требования NFPA 70E включают следующие пункты в анализ опасности возникновения дуги:

1. Расчет расстояний до границ вспышки дуги
2. Расчет энергии вспышки дуги
3. Рекомендуемые средства индивидуальной защиты
4. Подготовка этикеток для оборудования дуговой разрядки

ARCAD предлагает программное обеспечение Arc Flash Analytic для оценки и маркировки вспышек дуги.Он вычисляет падающую энергию и границу вспышки дуги для каждого местоположения шины, включенной в энергосистему. Время срабатывания автоматически рассчитывается на основе настроек защитных устройств, библиотеки информации о защитных устройствах и значений дугового замыкания. Продолжительность дуги определяется из время-токовых характеристик применяемого устройства и расчетного тока дугового замыкания. Энергия падающего излучения и границы вспышки дуги рассчитываются с использованием стандарта NFPA 70E. Требования к одежде средств индивидуальной защиты (СИЗ) указаны в библиотеке одежды.

Уравнения NFPA 70E и IEEE 1584 для расчета вспышки дуги

Нормализованная падающая энергия может быть найдена с помощью следующего уравнения:

lg E _n = K ₁ + K ₂ + 1,081 * lgI _a + 0,0011 * G

Уравнение 1

где,
E _n — падающая энергия в Дж / см ² , нормированная на время и расстояние. Вышеприведенное уравнение основано на данных, нормализованных для расстояния от возможной точки дуги до человека 610 мм.и время дуги 0,2 сек.
K ₁ = -0,792 для открытых конфигураций и -0,555 для конфигураций с коробкой / закрытого оборудования
K ₂ = 0 для незаземленных и заземленных систем с высоким сопротивлением, и равно -0,113 для заземленных систем
G — зазор между проводниками в миллиметрах
I _a — расчетный трехфазный ток дуги в кА. Его можно найти с помощью формул 2 a) или b), чтобы можно было определить время срабатывания защитных устройств.

Для систем на 1000 В и ниже:

lgI _a = K + 0,662 * lg I _bf + 0,0966 * V + 0,000526 * G + 0,5588 * V * lgI _bf — 0,00304 * G * lgI _bf

Уравнение 2 а

где,
lg — логарифм с основанием 10 (log ₁₀ )
I _a — ток дуги в кА
K — равен -0,153 для открытых конфигураций. и -0.097 для коробчатых конфигураций
I _bf — ток короткого замыкания на болтах при трехфазных КЗ, кА, симметричное действующее значение
В — напряжение системы в кВ
G — зазор между проводниками в миллиметрах.

Решать

lgI _a = 0,00402 + 0,983 * lg I _bf

Уравнение 2b

для приложений с системным напряжением от 1 до 15 кВ.

Падающую энергию можно найти с помощью следующего уравнения:

E = 4.184 * C _f * E _n * (t / 0,2) * (610 ^x / D ^x )

Уравнение 3

где,
E — воздействие падающей энергии в Дж / см ²
C _f — расчетный коэффициент, равный 1,0 для напряжений выше 1 кВ и 1,5 для напряжений ниже 1 кВ
E _n — нормализованная падающая энергия в Дж / см2, рассчитанная по формуле 1 выше
t — время дуги в секундах
D — расстояние от возможной точки дуги до человека в миллиметрах
x — показатель расстояния.

Для случаев, когда напряжение превышает 15 кВ или зазор находится за пределами диапазона модели, теоретически полученное значение Ли может быть применен метод, а падающая энергия может быть определена с помощью следующего уравнения:

E = 2,142 * 10 ⁶ * V * I _bf * (т / д ² )

Уравнение 4

где
E — падающая энергия в Дж / см ²
В — напряжение системы в кВ
t — время дуги в секундах
D — расстояние от возможной точки дуги до человека в мм
I _bf — ток короткого замыкания на болтах.

Для модели, полученной эмпирическим путем IEEE Std 1584-2002, граница вспышки дуги рассчитывается с использованием следующего уравнения:

D _B = [4,184 * C _f * E _n * (t / 0,2) * (610 ^x / E _B )] ^{1 / x}

Уравнение 5

Для метода Ли:

D _B = [2,142 * 10 ⁶ * V * I _bf * (t / E _B )] ^1/2

Уравнение 6

где,
D _B — расстояние границы от точки дуги в миллиметрах
C _f — расчетный коэффициент, равный 1.0 для напряжений выше 1 кВ и 1,5 для напряжений ниже 1 кВ
E _n — нормализованная падающая энергия в Дж / см ² , рассчитанная по уравнению 1
E _B — падающая энергия в Дж / см см ² на граничном расстоянии. Обычно он устанавливается на уровне 5 Дж / см ² (1,2 кал / см ² ) для обнаженной кожи или на уровне предлагаемых средств индивидуальной защиты.
I _bf — ток короткого замыкания на болтах для трехфазных замыканий в кА, симметричное действующее значение
t — время дуги в секундах
x — показатель расстояния
Ibf — ток замыкания на болтах.

Расчет энергии вспышки дуги и границы

Фотографии любезно предоставлены компанией Oberon.

Немногие инженеры-электрики в Канаде, кажется, знают о Руководстве Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 1584.1, по спецификации объема и требований к результатам исследования по расчету опасности дугового разряда в соответствии со стандартом IEEE Std 1584. Это прискорбно, поскольку в руководстве объясняются шаги по завершению исследования энергосистемы, расчету энергии вспышки дуги и ее границам, а также созданию отчета по качеству.

IEEE 1584.1 был впервые опубликован в 2013 году — как дополнение к IEEE 1584, «Руководство по расчету опасности дугового разряда » — для обеспечения правильного выполнения таких исследований по анализу энергии инцидентов с подробным отчетом, согласованным с передовой инженерной практикой. С помощью обоих документов инженер-электрик может обосновать любые предположения / выбранные параметры и / или заявления об отказе от ответственности, которые они могут включить в отчеты для своих клиентов.

Необходимые шаги

При расчете энергии падающей дуги, связанной с опасностью вспышки дуги, IEEE 1584-2018 требует выполнения следующих шагов.

Шаг 1. Соберите данные о системе и установке.

Начните с доступной однолинейной схемы, используйте спецификации конкретного электрического оборудования и запросите данные о неисправностях электросети для каждой услуги. Используя эти данные, создайте цифровую модель однолинейной схемы в программном обеспечении для энергетики. Перед началом расчетов настройте «программный модуль вспышки дуги».

Шаг 2: Определите режимы работы системы.

Это отличается от строгого анализа короткого замыкания.При определении как низкого (минимального), так и высокого (максимального) тока замыкания на болты необходимо учитывать одномодовый или несколько режимов. Для двигателей мощностью менее или равной 50 л.с. — а в некоторых случаях с требованиями клиента для двигателей менее 200 л.с. — двигатели объединяются.

Шаг 3: Рассмотрите трехфазное электрическое оборудование.

В руководстве говорится, что «устойчивые дуги возможны, но менее вероятны в трехфазных системах, работающих при номинальном напряжении 240 В переменного тока или ниже, с доступным током короткого замыкания менее 2000 А.«Для трехфазного электрического оборудования на 208 В переменного тока на 2000 А доступный ток короткого замыкания обычно составляет 45 кВА или больше трансформатора, и все соответствующие щитовые панели потребуют расчетов. В качестве альтернативы, метод категории средств индивидуальной защиты (СИЗ) от дугового разряда в CSA Z462, «Электробезопасность рабочего места », таблица 6A, может применяться там, где трансформатор имеет мощность до 300 кВА, в зависимости от импеданса. Минимальная рекомендация составляет 8,0 кал / см. ² Значение тепловых характеристик дуги (ATPV), импульсное PPE.

Шаг 4: Определите зазоры в электрооборудовании.

Определите типовые зазоры и размеры корпуса на основе напряжения и класса системы. Если вы увеличите зазор по сравнению со значениями по умолчанию, расчетная падающая энергия увеличится. Используйте типовые данные; полевые измерения не требуются, если не обнаружено атипичное электрическое оборудование. Сверьтесь с заводскими чертежами производителя, если таковые имеются. Зазор действительно влияет на расчет падающей энергии, но не так значителен, как другие параметры.

Шаг 5: Определите поправочный коэффициент коробки (мелкая или типичная).

Опять же, полевые измерения не требуются. Используйте типовые данные. Предположим наихудший сценарий для ковшей стартера центра управления электродвигателями (ЦУД) или другого оборудования для распределения энергии, где размеры ящиков могут различаться. Поправочный коэффициент коробки не влияет на результаты падающей энергии так сильно, как другие параметры, такие как конфигурация коробки / электрода.

Шаг 6: Определите конфигурацию коробки электрического оборудования / электродов.

Доступные конфигурации: вертикальные проводники в коробке (VCB), вертикальные проводники, оканчивающиеся барьером в коробке (VCBB), горизонтальные проводники в коробке (HCB), вертикальные проводники на открытом воздухе (VOA) и горизонтальные проводники в открытый воздух (ТСЖ). HCB дает самую высокую расчетную падающую энергию, за ней идет VCBB, а VCB дает самую низкую падающую энергию. В некоторых случаях для одного электрического оборудования могут потребоваться две отдельные конфигурации коробки / электродов и две отдельные этикетки с оборудованием для вспышки дуги и ударного воздействия.

Можно использовать стандартные рабочие расстояния, если только электрическое оборудование не является уникальным.

Шаг 7: Определите рабочее расстояние.

Это ожидаемое расстояние от места аномального искрения в электрическом оборудовании до лица и туловища квалифицированного электрика (QEW). Используйте стандартные рабочие расстояния, если только электрическое оборудование не является уникальным. Увеличение рабочего расстояния снижает падающую энергию. Для приложения, в котором расстояние может быть увеличено в полевых условиях с помощью QEW, используйте это рабочее расстояние в своих расчетах и ​​задокументируйте его в отчете.

Шаг 8: Рассчитайте ток дуги.

Заземление системы не влияет на расчет падающей энергии в соответствии с формулами в IEEE 1584.

Шаг 9: Определите продолжительность дуги.

При необходимости используйте двухсекундный ориентир. Требуется соответствующий выход из рабочей области, и это должно быть отмечено в отчете.

Шаг 10: Рассчитайте падающую энергию для каждого местоположения.

Рассчитайте падающую энергию на предполагаемом рабочем расстоянии для каждого конкретного места электрического оборудования, где может быть выполнено рабочее задание под напряжением.Вам может потребоваться два расчета для конкретной части электрического оборудования, если вы решите использовать две конфигурации коробки / электрода, относящиеся к конкретным рабочим задачам под напряжением.

Шаг 11: Определите границу вспышки дуги.

Определите расстояние до границы вспышки дуги для электрического оборудования, на котором будут выполняться рабочие задачи под напряжением. Это расстояние от аномального дугового замыкания, при котором падающая энергия составляет 1,2 кал / см ² , , т.е. — пороговое значение, при котором может воспламениться легковоспламеняющаяся одежда.

Шаг 12: Составьте и выпустите отчет с отметкой P.Eng.

IEEE 1584.1 рекомендует, чтобы отчет содержал следующее:

• Титульный лист с отметкой на английском языке.
• Краткое содержание.
• Объем исследования и сводка результатов.
• Справочная информация.
• Просмотр системных данных.
• Результаты анализа короткого замыкания.
• Исследование координации защитных устройств.
• Энергетический анализ опасности вспышки дуги.
• Рекомендации по снижению энергопотребления.
• Приложения с определениями, номерами устройств IEEE, однолинейными схемами, данными о неисправностях электросети, полевыми техническими описаниями, данными о коротком замыкании и отчетом об анализе, кривыми тока времени (TCC), настройками электрических защитных устройств, результатами вспышки дуги, примерами вспышки дуги и этикетки для ударного оборудования и т. д.

Слишком много отчетов содержит дезинформацию, ошибки и упущения.В последней редакции IEEE 1584 для инженеров-электриков стало более важно подробно документировать любые предположения, заявления об отказе от ответственности и проверку полевых данных. Консервативные допущения и ненужные полевые измерения могут добавить для клиента необоснованное бремя затрат.

Также чрезвычайно важно, чтобы рекомендации на этикетках вспышки дуги и разряда соответствовали минимальным требованиям CSA Z462. Индикаторную панель «опасность» следует использовать только в том случае, если расчетная падающая энергия превышает 140 кал / см ² .Нижний колонтитул этикетки должен идентифицировать защитное устройство и указывать местоположение падающей энергии (, например, на стороне нагрузки, на стороне линии или шины).

По всем этим причинам инженеры-электрики должны приобрести и подробно изучить IEEE 1584 и 1584.1 при анализе, вычислении и документировании энергии вспышки дуги и пограничного расстояния для своих клиентов.

Терри Беккер, инженер, бывший вице-председатель технического комитета CSA по стандарту Z462, член с правом голоса в техническом комитете по стандарту CSA Z463 (Техническое обслуживание электрических систем) и член с правом голоса технического комитета IEEE 1584.Он руководит консалтингом по электробезопасности TW Becker, с которым можно связаться по адресу [email protected]. Эта статья впервые появилась в выпуске Canadian Consulting Engineer за март / апрель 2021 года.

Расчет опасности дугового разряда в 9 шагов с использованием IEEE 1584

Опасность дугового разряда — меры безопасности

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) опубликовал IEEE 1584 «Руководство по расчету опасности дугового разряда». Он содержит подробные методы и данные, которые можно использовать для расчета опасности вспышки дуги для самых простых и самых сложных систем.

Расчет опасности дугового разряда в 9 этапов с использованием IEEE 1584 (фото: complianceworks.com)

IEEE потратил много лет на разработку этих методов. Они основаны на эмпирических испытаниях предохранителей класса RK1 и класса L, автоматических выключателей в литом корпусе (MCCB) низкого напряжения, автоматических выключателей с изолированным корпусом и силовых выключателей низкого напряжения, а также на теоретическом моделировании.

В IEEE 1584 включены программы для работы с электронными таблицами, которые упрощают расчет падающей энергии и границ защиты от вспышек.

Загрузить электронную таблицу

IEEE 1584 не рассматривает рабочие правила, связанные с безопасностью, так же, как NFPA 70E. В первую очередь это касается выполнения расчетов, которые могут потребоваться для определения безопасных методов . Методы расчета в Приложении D к NFPA 70E основаны на IEEE 1584, но не содержат всех данных или описаний того, как эти методы были разработаны.

IEEE 1584 описывает 9 шагов, необходимых для правильного расчета опасности дугового разряда //

Шаг № 1

Соберите данные о системе и установке.

В зависимости от того, выполняете ли вы полный анализ сайта или просматриваете отдельную часть, выполнение этого шага может занять несколько минут или несколько недель. Начните с просмотра последней актуальной однолинейной схемы (ов) оборудования или системы, которую вы анализируете. Если однолинейные диаграммы недоступны, вы должны создать их ! Утилита может предоставить вам доступную MVA неисправности и соотношение X / R на входе в ваш объект.

Если вы производите собственное электричество, или если у вас есть аварийные или резервные генераторы и большие двигатели, необходимо провести более подробный анализ. .

Чтобы рассчитать ток короткого замыкания на болтах , доступный в точке вашего приложения, вы должны записать на своей однолинейной схеме все трансформаторы и их номиналы, автоматические выключатели или плавкие распределительные цепи и их номиналы, MCC и все другие оборудование между источником питания и интересующей вас областью.

Затем вы должны записать размер, тип, длину и количество кабелей или шин и т. Д., Используемых между электросетью и анализируемым распределительным и управляющим оборудованием.Также необходимо записать тип кабелепровода или кабелепровода.

Все данные трансформатора должны быть записаны, включая номинальные значения МВА и импеданс , а все устройства защиты от перегрузки по току должны быть идентифицированы с их конкретными характеристиками или зарегистрированными номинальными значениями срабатывания.

Шаг № 2

Определите режимы работы системы.

Большинство установок имеют только один режим работы с одним подключением к электросети. Однако более крупные промышленные или коммерческие здания или производственные предприятия могут иметь два или более фидера с переключением между двумя или более трансформаторами или когенераторами, работающими параллельно (пример показан ниже).

Каждый режим может быть очень сложным и требовать подробного анализа опасности .

Пример конфигурации когенерации (кредит схемы: GE)

Шаг № 3

Определите токи замыкания на болтовые соединения.

Вы можете выполнить ручные расчеты или использовать имеющееся в продаже программное обеспечение для расчета токов замыкания на болтовые соединения во всех точках между электросетью и анализируемым распределительным или управляющим оборудованием.

Необходимо будет подключить все записанные вами данные о трансформаторах, размерах и длине кабелей, типе кабелепровода и т. Д.используется в каждой установке для определения токов замыкания на болтах.

Шаг № 4

Определите токи дугового замыкания.

После определения токов замыкания на болтах IEEE 1584 предоставляет формулу для расчета прогнозируемого тока короткого замыкания из-за типичного импеданса дуги и других факторов.

Прогнозируемый ток дугового короткого замыкания для системного напряжения ниже 1 кВ зависит от тока замыкания на болтах, напряжения системы, дугового промежутка, а также от того, возникнет ли дуга на открытом воздухе или в конфигурации закрытого бокса.

Шаг № 5

Определите характеристики защитного устройства и продолжительность дуги.

На основе данных, собранных на этапе 1, и прогнозируемого тока дугового короткого замыкания, определенного на этапе 4, следующим этапом является определение общего времени отключения устройства защиты от сверхтоков непосредственно на ЛИНИИ анализируемого оборудования.

Если производитель предохранителей или автоматический выключатель публикует максимальное и минимальное время отключения, важно использовать максимальное время отключения , возможное для прогнозируемого тока дугового замыкания .

ПРИМЕЧАНИЕ // Этот шаг можно пропустить, если устройства защиты от перегрузки по току уже протестированы и перечислены в документе IEEE 1584.

Step # 6

Задокументируйте системные напряжения и классы оборудования.

Убедитесь, что вы задокументировали напряжение системы и класс оборудования, такого как распределительное устройство 15 кВ, распределительное устройство 5 кВ, низковольтное распределительное устройство, центры управления низковольтными двигателями (MCC) и щиты, или кабели.

Шаг № 7

Выберите рабочие расстояния.

IEEE 1584 установил три типичных рабочих расстояния для различных классов оборудования. Как обсуждалось ранее, расчеты падающей энергии и категории риска опасностей будут зависеть от выбранных рабочих расстояний .

Шаг 8

Определите падающую энергию для всего оборудования

Вы можете использовать формулы, включенные в документ IEEE 1584 или имеющееся в продаже программное обеспечение, чтобы рассчитать возможную падающую энергию в кал / см ² на выбранном рабочем расстоянии.

Шаг 9

Определите границу защиты от вспышки для всего оборудования

Формулы, приведенные в IEEE 1584, можно использовать для определения расстояния от дуги, на котором возникнет ожог второй степени. возникают на незащищенной коже. Это расстояние должно быть установлено и будет варьироваться в зависимости от параметров системы.

Программное обеспечение автоматически рассчитывает расстояние на основе тока дугового замыкания, напряжения системы, дугового промежутка и продолжительности вспышки дуги.

Если устройства защиты от сверхтоков (OCPD) относятся к другим устройствам, отличным от тех, которые описаны в IEEE 1584, или если уровни напряжения и токи короткого замыкания превышают ограничения IEEE 1584, то время срабатывания устройств защиты от сверхтоков должно быть проанализировано и соответствующие Граница защиты от вспышки и энергия падающего излучения должны быть рассчитаны другим методом.

Ссылка // Справочник по опасностям электробезопасности — Littelfuse

Расчеты энергии аварийных ситуаций | Журнал для подрядчиков по электротехнике

Эта статья является третьей в серии, в которой описывается пошаговый подход к выполнению расчетов опасности вспышки дуги.Части 1 и 2 были опубликованы в выпусках ELECTRICAL CONTRACTOR за январь и март 2016 года соответственно.

При оценке риска возникновения дугового разряда, как определить класс защиты от дуги защитной одежды и средств индивидуальной защиты? Оценки дуги выражаются в калориях на квадратный сантиметр (кал / см ² ), и, как правило, чем выше опасность, тем выше должна быть оценка. Достаточно ли 8 кал / см ² ? Возможно, необходим более высокий рейтинг 12 кал / см ² или даже 40 кал / см ² «лунный костюм».Как узнать, что использовать?

Ток и время дуги

Расчет аварийной энергии лежит в основе оценки риска возникновения дуги. Большинство из них выполняют эти расчеты с помощью компьютерной программы вспышки дуги, но как выглядят фактические расчеты? IEEE 1584 2002 — Руководство IEEE по выполнению расчетов опасности дугового разряда (IEEE 1584) содержит уравнения, наиболее часто используемые для исследований дугового разряда. Результаты включают предполагаемую падающую энергию в кал / см ² на определенном рабочем расстоянии для каждой части электрического оборудования, которая является частью исследования.Эта информация может быть использована для выбора защитного снаряжения и одежды.

Несмотря на то, что при выполнении расчетов падающей энергии необходимо учитывать многие переменные, две важные из них включают ток короткого замыкания дуги (обсуждается в части 2 этой серии) и время дуги, которое определяет продолжительность вспышки дуги. Для времени горения дуги типичной практикой является использование времени отключения защитного устройства, расположенного выше по потоку в отдельном элементе оборудования или корпусе.Однако, исходя из индивидуальных интерпретаций, могут быть различия в зависимости от конструкции и типа оборудования.

Время сброса определяется путем оценки кривой время-ток устройства (TCC). Каждое устройство имеет уникальный TCC, который представляет собой графическое представление, показывающее, сколько времени потребуется, чтобы устранить неисправность для данной величины тока. В случае расчета падающей энергии ток является током дугового короткого замыкания.

IEEE 1584, поправка A включает 85-процентный множитель, который можно использовать для уменьшения тока дуги в качестве сценария «что, если» в случае, если фактический ток дуги ниже расчетного значения.Используя уменьшенный ток дуги, TCC защитного устройства, определяющий время дуги, может быть повторно оценен, чтобы увидеть, потребуется ли больше времени для работы с более низким током. Это может произойти, если ток дуги упадет ниже порога мгновенного срабатывания защитного устройства и сработает в диапазоне временной задержки. Если это произойдет, меньший ток и большее время дуги могут привести к увеличению общей падающей энергии, и вместо этого будет использоваться это значение.

Расчеты энергии падающего удара — IEEE 1584

IEEE 1584 предоставляет три уравнения для определения падающей энергии на определенном рабочем расстоянии.Первые два уравнения используются для расчета падающей энергии, нормированной на рабочее расстояние 24 дюйма (610 мм) и время дуги 0,2 секунды. Третье уравнение используется для настройки нормализованного значения на фактическое рабочее расстояние и время дуги для конкретных условий.

Уравнение 1– Вычисление логарифма нормированной падающей энергии:

log E _дюйм = K ₁ + K ₂ + 1,081 × log I _a + 0,0011G

Уравнение 2– Нормализованная падающая энергия в кал / см2:

E _дюйм = 10 ^logEin

В приведенных выше уравнениях есть много членов и переменных, в том числе:

log E _in = Логарифм нормированной падающей энергии.Функции логарифма распространены на большинстве научных калькуляторов и часто отображаются в виде кнопки LOG.

K ₁ = Учитывает разницу в падающей энергии, достигающей рабочего, в зависимости от того, происходит ли вспышка дуги на открытом воздухе (без ограждения) или фокусируется из открытого конца коробки (закрытое оборудование). Используйте –0,792 для дуг на открытом воздухе и –0,555 для дуг в коробке / корпусе

.

K ₂ = Коэффициент заземления по сравнению с незаземленным — существует небольшая разница в падающей энергии в зависимости от того, эффективно ли заземлена система.Чтобы учесть это, K2 = 0 для незаземленных и заземленных с высоким сопротивлением систем и –0,113 используется для заземленной системы

.

G = Воздушный зазор в миллиметрах между проводниками, через который проходит дуга (Таблица 1)

E _дюйм = Энергия падающего излучения (кал / см2), нормированная на рабочее расстояние 2 фута (610 мм) и время дуги 0,2 секунды

Уравнение 3– Регулировка от нормальных условий к определенному рабочему расстоянию и времени дуги:

E _i = C _f E _дюйм [t / 0.2] [610 / D] ^x

Примечание: IEEE 1584 включает в уравнение 3 константу 4,184, которая используется для преобразования результата из кал / см ² в Дж / см ² . Поскольку расчетная дуга защитной одежды и оборудования составляет ² кал / см, эта константа преобразования здесь опущена, и результаты будут в кал / см ² .

Члены и переменные для уравнения три включают следующее:

E _i = Падающая энергия в кал / см ²

C _f = Расчетный коэффициент — a C _f из 1.5 используется для систем с напряжением до 1 кВ. № C _f используется выше 1 кВ.

E _in = Нормализованная падающая энергия, определенная из уравнения 1

t = Время дуги в секундах

0,2 = Нормированное время дуги в секундах

X = Показатель расстояния — показатель из таблицы 1, используемый для определения того, как падающая энергия изменяется с расстоянием.

D = Рабочее расстояние — расстояние от точки вспышки перспективной дуги до человека в мм (Таблица 2)

610 = Нормализованное рабочее расстояние 24 дюйма, выраженное в мм

Пример — расчет падающей энергии

В качестве примера на рисунке 1 показана однолинейная схема с 480-вольтовой (В) панелью PP-1.Доступный ток короткого замыкания дуги в 16 761 ампер (А) был ранее рассчитан в части 2 этой серии. Время горения дуги составляет 0,05 секунды (3 цикла), что определяется TCC (не показано в этом примере) автоматического выключателя 225A, расположенного выше по цепи.

Расстояние зазора 25 мм и коэффициент экспоненты расстояния 1,641 были выбраны из таблицы 1, потому что панель попадает в категорию MCC и панелей. Рабочее расстояние 18 дюймов (457 мм) было выбрано из таблицы 2. Подключение трансформатора, показанное на однолинейном чертеже, указывает на то, что система заземлена.

Для облегчения процесса расчета были разработаны два рабочих листа. Рабочий лист A (рисунок 2) используется для расчета нормализованной падающей энергии, а рабочий лист B (рисунок 3) используется для расчета падающей энергии с поправкой на конкретное рабочее расстояние и время дуги.

Рабочий лист A — нормализованная падающая энергия

Шаг 1: Используя ток дуги I _a , равный 16,761 кА из части 2 данной серии, умножьте логарифм 16,761 на константу 1.0811.

Шаг 2: Выберите зазор 25 мм из Таблицы 1, поскольку оборудование представляет собой щит на 480 В. Умножьте это на 0,0011.

Шаг 3: Поскольку панель ведет себя как прямоугольник, выберите значение K ₁ как -0,555 для дуги в коэффициенте прямоугольника.

Шаг 4: Символ трансформатора на однолинейной схеме указывает, что система на 480 В заземлена. Поэтому выбирайте значение K ₂ в зависимости от того, эффективно ли заземлена энергосистема.

Шаг 5: Сложите значения шагов с 1 по 4, чтобы определить логарифм нормализованной падающей энергии E _в .

Шаг 6: Увеличьте число 10 до значения, найденного на шаге 5. Это падающая энергия, нормированная на рабочее расстояние 24 дюйма и продолжительность 0,2 секунды (12 циклов).

Рабочий лист B — падающая энергия

Таблица B для падающей энергии используется для преобразования нормализованного значения в падающую энергию на определенном рабочем расстоянии и времени дуги, использованных в исследовании.

Шаг 1: Этот шаг используется для корректировки падающей энергии от нормированного рабочего расстояния 24 дюйма (610 мм) до фактического рабочего расстояния (D), используемого для исследуемого оборудования.

Шаг 2: Падающая энергия прямо пропорциональна продолжительности дуги. На этом этапе падающая энергия масштабируется как отношение фактического времени дуги в секундах к нормированному значению 0,2 секунды. Время горения дуги составляло 0,05 секунды (3 цикла).

Шаг 3: Поскольку напряжение составляет 480 В, коэффициент расчета равен 1.5 используется.

Шаг 4: Это требует умножения значений шагов с 1 по 3 вместе, в результате чего общая падающая энергия в кал / см ² при конкретном рабочем расстоянии и времени дуги.

Результирующая падающая энергия составляет 2,9 кал / см ² , что может быть учтено при оценке риска вспышки дуги. Номинальная мощность дуги защитной одежды и оборудования, которые должны использоваться в этом месте при наличии опасности вспышки дуги, может быть выбрана так, чтобы иметь номинал, достаточный для этого значения.

Часть 4 данной серии посвящена расчетам границ вспышки дуги.

Расчет дугового разряда

Вспышка дуги Работа вблизи электрического оборудования представляет опасность. Помимо опасности поражения электрическим током, токи короткого замыкания, проходящие через воздух, вызывают дуговую вспышку.

Во время вспышки дуги может существовать температура 20 000 ^o C на несколько метров вокруг оборудования, что может привести к тяжелым ожоговым травмам.Быстро расширяющийся воздух и испарение металлов вызывают высокое давление, звук и осколки, что приводит к множественным травмам.

Для защиты людей проводится анализ риска возникновения дуги, чтобы лучше понять, что может произойти. Затем используются соответствующие процедуры и средства индивидуальной защиты, чтобы свести к минимуму возможные травмы.

При оценке вспышки дуги необходимо учитывать два основных момента: 1) падающая энергия при вспышке дуги и 2) граница защиты от вспышки.Я буду смотреть на расчет этих двух параметров с точки зрения IEE Std. 1584 «Руководство IEEE по выполнению расчетов опасности дугового разряда».

Метод расчета IEE 1584

Символы и их значение:

В — напряжение системы (кВ)
I _bf — ток трехфазного замыкания на болтах (кА)
4 I _{4 a — ток дуги (кА)
E — падающая энергия (Дж / см ² )
E B — падающая энергия на граничном расстоянии (Дж / см ² )
E n — нормализованная падающая энергия (Дж / см ² )
t — время горения дуги (с)
D — расстояние от дуги до человека (мм)
C B — расстояние от границы до точки дуги (мм)}

Ток дуги

Чтобы определить как границу защиты от вспышки, так и падающую энергию, сначала необходимо рассчитать ток дуги.

Для системного напряжения ниже 1000 В:

log10 (Ia) = K + 0,662 log10 (Ibf) + 0,0966 В + 0,000526G + 0,5588Vlog10 (Ibf) −0,00304Glog10 (Ibf)

Где:

K = -0,153 для открытых конфигураций и -0,097 для конфигураций коробки

Для системного напряжения выше 1000 В:

log10 (Ia) = 0,00402 + 0,983log10 (Ibf)

Ток дуги тогда определяется по формуле:

Ia = 10log10 (Ia)

падающая энергия

Для расчета падающей энергии вычисляется первая нормализованная падающая энергия.Результатом этого расчета является падающая энергия для продолжительности дуги до 0,2 с и на расстоянии от точки дуги до человека 610 мм. После того, как нормализованная энергия рассчитана, она корректируется, чтобы отразить фактическое время и расстояние дуги.

Нормализованная падающая энергия определяется как:

log10 (En) = K1 + K2 + 1.081log0 (Ia) + 0.0011G

En = 10log10 (En)

Где:

K ₁ = -0,792 для открытых конфигураций и -0.555 для конфигураций в штучной упаковке

K ₂ = 0 для незаземленных или высокоомных систем заземления и -0,113 для заземленных систем

G = зазор между проводниками (см. Таблицу ниже)

Затем дается падающая энергия по:

E = 4.184CfEn (t0.2) (610xDx) — напряжения ≤ 15 кВ и зазоры ≤ 152 мм

Где:

C _f = 1.0 для напряжений выше 1000 В и 1.5 для напряжений меньше чем 1000 В

x = показатель расстояния из таблицы ниже

E = 2.142 × 106VIbf (tD2) — напряжения> 15 кВ или зазоры> 152 мм

Примечание: для напряжений более 15 кВ нет необходимости сначала рассчитывать E _n

Примечание: для преобразования Дж / см ² до кал / см ² умножить на 0,239

924
x9 924 924 924 924-153

Коэффициенты зазора и расстояния
Напряжение (кВ)	Тип оборудования	Типичный зазор между проводниками (мм)
0.208-1	Open Air	10-40	2.000
	Распределительное устройство	32	1.473
	MCC и панели	25	1.6420
	> 1-5	На открытом воздухе	102	2.000
Распредустройство		13-102	0,973
Кабели		13	2.000
> 5-15	Открытое пространство
	924-153	153	0,973
	Кабели	13	2.000

Граница защиты от вспышки

Граница вспышки — это расстояние от точки дуги до места, когда падающая энергия меньше заданного значения .Зная падающую энергию, расстояние до границы вспышки определяется как:

DB = [4.184CfEn (t0.2) (610xEB)] 1x- напряжения ≤ 15 кВ и зазоры ≤ 152 мм

DB = 2,142 × 106VIbf (tEB ) — напряжения> 15 кВ или зазоры> 152 мм

Где:

C _f = 1,0 для напряжений более 1000 В и 1,0 для напряжений менее 1000 В

x = расстояние экспонента из таблицы выше

E _B можно установить на 5.0 Дж / см ² для обнаженной кожи или в соответствии с рейтингом любых предлагаемых СИЗ. Предел 5,0 Дж / см ² — это предел, при котором человек может получить ожог второй степени.

Сводка

Для выполнения расчетов вспышки дуги сначала рассчитайте ток дуги, затем падающую энергию и, наконец, границу вспышки дуги. Довольно прямолинейно.

Чтобы немного облегчить жизнь, я создал калькулятор, который выполняет черновую работу. Вы можете найти его здесь:

Arc Flash Calculator

Если у кого-то есть комментарии или обнаружены ошибки в приведенном выше, пожалуйста, укажите ниже.

Расчет уровней опасности дугового разряда

, автор Питер Р. Уолш
Размещено 12.01.2009

IEEE Standard 1584-2002, Руководство по выполнению расчетов опасности дугового разряда, является наиболее широко используемым методом расчета уровней опасности дугового разряда, и реалистичное доступное значение тока повреждения обеспечивает критически важные исходные данные для правильной оценки. Метод анализа требует второго расчета при 0,85 первоначально рассчитанного тока дугового замыкания. Этот расчет предназначен для преобразования заданного доступного тока короткого замыкания и других параметров в расчетное значение тока вспышки дуги.

Использование уравнений IEEE для компенсации неточного имеющегося тока короткого замыкания может привести к неприемлемым результатам. IEEE 1584 не был разработан с учетом факторов безопасности, позволяющих учесть все неточности тока замыкания на болтовые соединения. В этой статье рассматриваются некоторые особенности расчета тока дугового замыкания до 1 кВ.

IEEE 1584 ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Энергия вспышки дуги может нанести травму работникам, находящимся поблизости, а более высокая потенциальная энергия создает большую опасность. Инженеры и операторы предприятия в настоящее время определяют правильные границы вспышки дуги и требования к средствам индивидуальной защиты (СИЗ) для защиты рабочих от опасности вспышки дуги.Свод федеральных правил OSHA требует адекватной защиты, требуемой законом. NFPA 70E: Стандарт электробезопасности на рабочем месте был разработан на основе консенсуса, чтобы объяснить, как соблюдать законы OSHA.

NFPA 70E-2004 требует анализа опасности вспышки дуги расчетным или табличным методом. Издание 2009 г. потребует видимого размещения результатов анализа на оборудовании. Метод расчета был усовершенствован в конце 1990-х годов и официально задокументирован в IEEE 1584-2002, «Руководство по расчетам опасности дугового разряда».

Используются и другие методы расчета, но IEEE 1584 является наиболее широко применяемым и принятым, и его легче защитить в судебной ситуации.

Метод расчета

IEEE 1584 предсказывает опасность вспышки дуги с точки зрения границ защиты от дуги и уровня СИЗ, необходимого для безопасности работников. Инженеры часто используют промышленные программные пакеты для расчета опасности возникновения дуги; однако без надлежащей подготовки инженеры могут легко сделать ошибочные выводы. Распространенные ошибки возникают из-за предположений, подобных анализу короткого замыкания, которые недопустимы при анализе вспышки дуги.

РОЛЬ ДУГОВОГО ВСПЫШКИ

Понятие энергии вспышки дуги демонстрирует следующее уравнение:

E = I2 * R * t

Где:

E = энергия, выделяемая при вспышке дуги, в джоулях

I = ток вспышки дуги в амперах

R = Сопротивление вспышки дуги в Ом

t = Продолжительность вспышки дуги в секундах

Хотя это уравнение объясняет концепцию энергии, переменные сложно использовать. Значение тока дуги не является доступным током повреждения болтового соединения; это меньшее значение из-за последовательного сопротивления вспышки дуги в цепи.Из этого уравнения можно сделать вывод, что значение тока дуги сильно влияет на получаемую энергию. Продолжительность вспышки дуги также прямо пропорциональна выделяемой энергии.

Срабатывание защитного устройства на входе контролирует продолжительность вспышки дуги. Предохранитель или должным образом обслуживаемое устройство защиты от перегрузки по току имеет предсказуемое время для размыкания цепи с определенным значением тока дуги. Таким образом, ток дуги влияет на высвобождаемую энергию двумя способами: непосредственно через сам ток, а затем через взаимодействие с устройством защиты от сверхтока для изменения продолжительности.Эта двойная роль тока дуги может опровергнуть некоторые типичные предположения, сделанные при анализе тока прерывания замыкания на болтах.

ОБЗОР ПРОЦЕДУРЫ РАСЧЕТОВ

Для определения необходимого уровня СИЗ сначала рассчитайте плотность тепловой энергии на стандартном расстоянии. Затем эту плотность энергии можно отрегулировать с учетом расстояния до рабочего и различных эффектов направления дугового разряда, возникающего на открытом воздухе, по сравнению с эффектом дугового разряда в ящике.

Расчет дуги вспышки IEEE 1584 включает девять шагов:

Шаг 1. Соберите данные о системе и установке

Шаг 2: Определите режимы работы системы

Шаг 3: Определите токи замыкания на болтовые соединения

Шаг 4: Определите токи дугового замыкания

Шаг 5: Найдите характеристики защитного устройства и продолжительность дуги

Шаг 6: Задокументируйте системные напряжения и классы оборудования

Шаг 7: Выберите рабочие расстояния

Шаг 8: Определите падающую энергию для всего оборудования

Шаг 9: Определите границу защиты от вспышки для всего оборудования.

В коммерческих программах обычно используется эта процедура из девяти шагов. Однако, как упоминалось выше, без надлежащего обучения могут быть сделаны неверные предположения для сбора данных. Неправильные данные в программе могут привести к неточным результатам.

Например, если собранные системные данные на шаге 1 включали только оценку доступного тока короткого замыкания от электросети, который на самом деле был максимальным значением электросети, это значение может вводить в заблуждение. Требуется дополнительный расчет с минимально доступным током короткого замыкания.В наихудшем случае выделение энергии может происходить как при минимальном, так и при максимальном значении тока.

РАЗРАБОТКА УРАВНЕНИЯ ТОКА ВСПЫШКИ ДУГИ

Разработчики IEEE 1584 использовали эмпирический метод расчета вместо теоретически обоснованного уравнения для анализа кВ и ниже. Этот эмпирический метод был получен путем взятия данных из контролируемых лабораторией условий и изменения многих переменных. Было исследовано влияние на ток дуги и полученную в результате высвобожденную энергию дуги. В расчетах учитывались напряжение холостого хода, заземление системы, ток замыкания на болтах, отношение X / R, зазор между электродами и коробкой, а также размер коробки.Уравнения были разработаны с использованием программ статистического анализа, включая регрессионный анализ и анализ кривой.

По завершении некоторые переменные оказались более значимыми, чем другие. Ток дуги зависит в первую очередь от доступного тока короткого замыкания на болтах, а время дуги пропорционально энергии, выделяемой при дуговом замыкании.

Ток дуги можно найти из уравнения 36 в IEEE 1584-2002, как показано на рисунке 1. При использовании в указанном диапазоне он имеет значение R-квадрата 98.3% (см. Рисунок 2 слева). Это означает, что он позволяет прогнозировать значение тока дуги в стандартных лабораторных условиях, если ток замыкания на болтах, напряжение системы, конфигурация и расстояние между проводниками введены в формулу правильно.

Первое использование тока дугового замыкания — вычисление плотности тепла, выделяемого вспышкой дуги в течение стандартизованного времени. Уравнения, разработанные в IEEE 1584, зависят от этого текущего значения для последующих шагов. Значение плотности тепловой энергии будет использоваться вместе с продолжительностью вспышки дуги, чтобы определить выделенную в результате энергию.

Во-вторых, ток дугового короткого замыкания указывает продолжительность с помощью тока дуги, проходящего через устройство максимальной токовой защиты. Это время открытия устройства часто нелинейно, поэтому небольшое изменение тока может привести к значительному отклонению продолжительности.

Исходное уравнение IEEE было изменено, чтобы обеспечить более низкие токи дугового замыкания в 95% ситуаций, чтобы быть безопасным, когда фактическая вспышка дуги потребляет меньше тока, чем в среднем. Окончательное уравнение было разработано на основе лабораторных данных, из которых был известен точный имеющийся ток короткого замыкания.

Результирующая процедура IEEE 1584 для определения тока дугового замыкания использует точный ток замыкания на болтах для первого расчета и требует второго расчета с использованием коэффициента 0,85 тока замыкания на болтах. Наконец, в расчетах используется наихудший случай для общей выделенной энергии. Иногда при более низком болтовом токе выделяется гораздо больше энергии и возникает более высокий уровень опасности.

Данные, поступающие из исследовательских лабораторий, были проверены с использованием девяти процедур IEEE 1584 по полученным рекомендованным уровням СИЗ.Первоначально предложенные уравнения не имели достаточного запаса прочности при 1 кВ или менее.

Окончательное уравнение падающей энергии имеет «расчетный коэффициент» 1,5, что делает весь процесс более безопасным, как показано на рисунке 4.

Это приводит к СИЗ, которые имеют достаточную защиту для 95% инцидентов и при добавлении к процедуре 0,85 дают уровень достоверности 95%. Таблица 1 иллюстрирует достижение 95% достоверности за счет выбора расчетного коэффициента 1,5.Это допустимо только при использовании правильных значений доступного тока замыкания на болты. Дополнительная информация о вариабельности защитных средств индивидуальной защиты от дугового разряда была изучена2,3

ОБЩИЕ ОШИБКИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ УРОВНЕЙ ОПАСНОСТИ

Первая распространенная ошибка при использовании доступных токов повреждения для определения уровней опасности — это предположение о высоком токе повреждения. Это может сбивать с толку, когда кто-то, обученный определять доступные токи замыкания на болтах, становится ответственным за определение уровней опасности вспышки дуги.Если человек обучен только рассчитывать доступные токи короткого замыкания для определения требований к номинальным характеристикам отключения, округление доступных токов замыкания может быть неверно истолковано как консервативная процедура.

Энергетические компании обычно выдают наивысший доступный ток короткого замыкания из своих соединений, потому что они предполагают, что клиенты рассчитывают свои требования к номинальному значению прерывания. Однако для расчета уровней опасности вспышки дуги требуются как минимальный, так и максимальный доступный ток короткого замыкания.Человек, обученный только расчету требований к рейтингу прерывания, находит эту проблему с минимальными оценками нелогичной.

Если расчеты опасности вспышки дуги выполняются только с максимально возможным током короткого замыкания, итоговые расчеты опасности могут быть слишком низкими. Следовательно, консервативное допущение для расчета номинального отключающего напряжения может быть опасным допущением для анализа опасности вспышки дуги.

Вторая распространенная ошибка при использовании доступных значений тока повреждения заключается в предположении, что точные значения не требуются, поскольку 0.85 процедура компенсирует приблизительные значения. Коэффициент 0,85 был разработан для достижения безопасных результатов только при известном фактическом токе замыкания на болтовые соединения.

Уравнение тока короткого замыкания было разработано эмпирически на основе данных, когда фактический ток короткого замыкания был известен в лаборатории. Процедура умножения 0,85 предсказывает минимальный ток дугового короткого замыкания в 95% случаев. Если фактический доступный ток повреждения ниже, ток дуги будет ниже. Это может привести к увеличению продолжительности тока дуги в 400 раз и выбросу значительно большей энергии дуги.

Короче говоря, требуется как минимум четыре вычисления. Первые два включают самый высокий доступный ток повреждения и самый низкий доступный ток повреждения. Это так называемые сценарии. Затем выполняются два вторых расчета с 0,85 кратным током замыкания на болтовые соединения для каждого сценария. Наиболее опасные значения используются для будущих шагов, обеспечивая идентификацию таких условий.

ПРЕДЛАГАЕМАЯ ПРОЦЕДУРА

Получите наилучшие минимальные и максимальные доступные значения тока короткого замыкания от сети.Будьте готовы объяснить, зачем нужны минимальные и максимальные значения. Если коммунальное предприятие отказывается сотрудничать, используйте инженерное мнение, чтобы определить минимальные и максимальные значения. Эти два значения лягут в основу как минимум двух сценариев расчетов.

Рассмотрите также другие сценарии. Некоторыми примерами являются большие нагрузки двигателя (как работающие, так и выключенные), генерация на месте, используемая в конфигурациях с одним источником и параллельно с сетью, и соединительные автоматические выключатели во всех допустимых условиях.Количество требуемых сценариев быстро увеличивается по мере усложнения системы.

Рассчитайте каждый сценарий при полном значении тока дугового короткого замыкания, а затем снова используя коэффициент 0,85, чтобы определить наиболее опасное состояние. Используйте наихудший вариант из всех сценариев, если только методы обслуживания не гарантируют, что некоторые конкретные сценарии не возникнут.

РЕЗЮМЕ

IEEE 1584 — это стандарт, наиболее признанный нормами и правилами для расчета опасности вспышки дуги и средств индивидуальной защиты для напряжений до 1 кВ.По этой причине он был включен в стандартные отраслевые программы. Инженеры, знакомые с расчетом доступных токов замыкания на болтах для номинальных значений отключения, склонны делать аналогичные предположения при расчетах токов дугового замыкания. Однако имейте в виду, что некоторые неверные предположения могут вызывать ошибки.

СИЗ Уровень	Две высокие	Один высокий	То же	Один низкий	Два Низких
Расчетный коэффициент
1.00	1	10	129	25	0
1,25	1	30	113	21	0
1,50	2	49	106	8	0
1,75	2	75	86	2	0
1,90	2	82	79	2	0

Правильное определение токов короткого замыкания имеет решающее значение.Уравнения IEEE включают некоторые общие факторы безопасности, но использование неадекватных данных о токе короткого замыкания с болтовым соединением может дать небезопасные результаты.

Информация об авторе
Уолш — старший инженер по эксплуатации в компании Ferraz Shawmut Inc., Конкорд, штат Массачусетс. Он является членом Национального электрического кодекса (NEC) CMP № 4 для кодового цикла 2008 года.