Institutul de ingineri electrici și electronici (IEEE) a publicat IEEE 1584 „Ghid pentru efectuarea calculelor blițului arcului” pentru a furniza formule și metode pentru calcularea valorilor blițului arcului la locul de muncă. Documentul oferă formule empirice pentru determinarea valorilor blițului arcului cunoscute sub numele de energie incidentă și a limitelor blițului arcului. Gama modelului utilizat variază de la 208V la 15kV și curenți de defectare a sistemului de la 700A la 106.000A. Modelele teoretice din hârtia originală Ralph Lees sunt utilizate pentru condiții de sistem în afara gamelor IEEE 1584. IEEE 1584 detaliază un proces în nouă etape pentru colectarea informațiilor și calcularea pericolelor de bliț cu arc.

ieee

PASUL 1: COLECTAȚI SISTEMUL ȘI DATELE DE INSTALARE

Cel mai mare efort într-un studiu de pericol arc-flash este colectarea datelor de teren. Chiar și pentru o instalație cu diagrame nominalizate cu o singură linie, curbe timp-curent și un studiu de scurtcircuit pe un computer, partea de teren a studiului va dura aproximativ jumătate din efort. Angajații obișnuiți ai site-ului care sunt familiarizați cu site-ul și practicile de siguranță ale acestuia ar putea să facă cel mai bine această parte a lucrării.

În timp ce datele necesare pentru acest studiu sunt similare cu datele colectate pentru studiile tipice de coordonare a scurtcircuitului și a dispozitivelor de protecție, merge mai departe în sensul că toate echipamentele de distribuție și control de joasă tensiune plus alimentatoarele sale și circuitele mari de ramificare trebuie incluse.

PASUL 2: DETERMINAȚI MODURILE DE FUNCȚIONARE A SISTEMULUI

Într-un sit cu un sistem de distribuție radial simplu există un singur mod de funcționare - normal - dar un sistem mai complex poate avea mai multe moduri. Exemple de moduri includ:

Unul sau mai multe alimentatoare utilitare în serviciu.

Interfață utilitară stație secundară bus break breaker deschis sau închis.

Generatoare care funcționează în paralel cu alimentarea cu energie electrică sau în regim de așteptare. t este important pentru a determina curenții de scurtcircuit disponibili pentru modurile de funcționare care furnizează atât curenții de scurtcircuit maxim cât și cel minim disponibil.

Stație de unitate cu două transformatoare cu legătură secundară deschisă sau închisă.

MCC cu unul sau două alimentatoare, unul sau ambele alimentate.

Stație de unitate cu unul sau două alimentatoare primare.

PASUL 3: DETERMINAȚI CURENȚII DE DEFECȚIE ȘURBATE

Introduceți toate datele din diagramele cu o singură linie și efortul de colectare a datelor într-un program de scurtcircuit. Programele disponibile comercial pot rula mii de autobuze și permit comutarea ușoară între moduri. Calculatorul simplificat inclus în acest standard poate determina curenții de defecțiune cu șuruburi pentru sistemele radiale de până la 600 V (a se vedea Figura B.1). Găsiți curentul de defect șurub rădăcină-medie-pătrat (RMS) și raportul X/R la fiecare punct de interes - toate locațiile în care oamenii ar putea lucra - făcând fiecare dintre aceste puncte un autobuz. Nu fiecare autobuz trebuie să fie rulat pentru fiecare mod, deoarece unele moduri nu vor avea un impact semnificativ asupra curentului de defect cu șuruburi la unele autobuze. De exemplu, conectarea secundară a transformatorului împreună nu poate crește energia de defect pe partea primară.

Este important să includeți toate cablurile, deoarece greșeala pe partea înaltă nu crește neapărat siguranța: aceasta o poate reduce. Curenții de defect mai mici persistă adesea mai mult decât curenții mai mari, așa cum se arată pe curbele timp-curent ale dispozitivului de protecție.

PASUL 4: DETERMINAȚI CURENTII DE DEFECȚIE A ARCULUI

Trebuie găsit curentul de defect al arcului la punctul de îngrijorare și porțiunea respectivului curent care trece prin primul dispozitiv de protecție din amonte.

Curentul de defect al arcului depinde în primul rând de curentul de defect cu șuruburi. Curentul de defect cu șuruburi din dispozitivul de protecție poate fi găsit din studiul de scurtcircuit, examinând o cursă cu un singur autobuz. Acest lucru va separa contribuțiile de avarie de alimentatorul normal, alimentatorul alternativ și motoarele din aval.

Apoi se pot calcula curenții de defecțiune ai arcului. Curentul de defecțiune al arcului calculat va fi mai mic decât curentul de defecțiune șurubat datorită impedanței arcului, în special pentru aplicațiile sub 1000 V. Pentru aplicațiile de medie tensiune, curentul de arc este încă puțin mai mic decât curentul de defecție înșurubat și trebuie calculat. Ecuațiile prezentate în 5.2 sunt încorporate în programele oferite cu acest standard.

Curentul care curge printr-o defecțiune de arc este de obicei semnificativ mai mic decât curentul de defecțiune șurubat, datorită rezistenței mai mari. Calculele curentului de defecțiune la arc se bazează pe tensiune, curentul de defect cu șuruburi, distanța dintre conductorul și alți factori. IEEE 1584 prezintă două formule pentru calcularea curenților de defecțiune a arcului, una pentru utilizarea cu sisteme de 0,208-1 kV, iar cealaltă pentru sisteme între 1 și 15 kV.

Pentru sisteme între 0,208 și 1 kV:
lg Ia = K + 0,662 (lg Ibf) + 0,0966 (V) + 0,000526 (G) + 0,5588 (V) (lg Ibf) - 0,00304 (G) (lg Ibf)

Pentru sisteme între 1 și 15 kV:
lg Ia = 0,00402 + 0,983 (lg Ibf)

unde Ia = curent de defect arc în kA; K = –0.153 pentru arcurile în aer liber și –0.097 pentru arcurile închise; Ibf = curent de defecțiune trifazat în kA; V = tensiunea în kV; G = decalajul conductorului în mm.

5. DETERMINAȚI CARACTERISTICILE DISPOZITIVULUI DE PROTECȚIE ȘI DURATA ARCELOR

Curbele timp-curent ale dispozitivelor de protecție din amonte sunt factorul major în determinarea duratei unui arc-defect. Ar trebui depus un efort pentru a determina setările reale, mai degrabă decât să se bazeze pe valorile standard, deoarece acestea pot determina o variație semnificativă a energiei incidente.

O altă considerație la analizarea dispozitivelor de protecție este că energia incidentă depinde atât de curentul de defect, cât și de timp. Deoarece dispozitivele de protecție sunt mai lente la curenți mai mici, curenții minimi de defecțiune reprezintă adesea cel mai rău caz de bliț cu arc.

În studiul de teren s-au putut găsi curbe de timp-curent ale sistemului actualizat. Dacă nu, cel mai bine este să le creați - software-ul disponibil comercial facilitează această sarcină. Alternativ, pentru un studiu foarte simplu, este posibil să se utilizeze caracteristicile dispozitivului de protecție, care pot fi găsite în datele producătorului.

Pentru siguranțe, curbele timp-curent ale producătorului pot include atât timpul de topire, cât și timpul de curățare. Dacă da, utilizați timpul de compensare. Dacă afișează doar timpul mediu de topire, adăugați la acel timp 15%, până la 0,03 secunde și 10% peste 0,03 secunde pentru a determina timpul total de compensare. Dacă curentul de defecțiune în arc este peste timpul total de curățare în partea de jos a curbei (0,01 secunde), utilizați 0,01 secunde pentru timpul.

Pentru întrerupătoarele cu unități de declanșare integrale, curbele timp-curent ale producătorului includ atât timpul de declanșare, cât și timpul de degajare.

Pentru întrerupătoarele automate cu releu, curbele releului arată doar timpul de funcționare a releului în regiunea de întârziere. Pentru relee care funcționează în regiunea lor instantanee, permiteți funcționarea a 16 milisecunde pe sistemele de 60 Hz. Trebuie adăugat timpul de deschidere a întrerupătorului. Tabelul 1 prezintă timpul recomandat de funcționare a întrerupătorului. Orele de deschidere pentru anumite întrerupătoare de circuit pot fi verificate consultând literatura producătorului.

PASUL 6: DOCUMENTAȚI TENSIUNILE SISTEMULUI ȘI CLASELE DE ECHIPAMENT

Pentru fiecare magistrală, documentați tensiunea sistemului și clasa de echipamente așa cum se arată în Tabelul 2 din IEEE 1584. Acest lucru va permite aplicarea ecuațiilor bazate pe clasele standard de echipamente și golurile de la magistrală la magistrală așa cum se arată în Tabelul 2 din IEEE 1584.

PASUL 7: Selectați DISTANȚELE DE LUCRU

Protecția cu arc-bliț se bazează întotdeauna pe nivelul de energie incident pe fața și corpul persoanei la distanța de lucru, nu pe energia incidentă de pe mâini sau brațe. Gradul de leziune al unei arsuri depinde de procentul de piele al unei persoane care este ars. Capul și corpul reprezintă un procent mare din suprafața totală a pielii, iar rănirea acestor zone este mult mai periculoasă pentru viață decât arsurile la nivelul extremităților. Distanțele tipice de lucru sunt prezentate în Tabelul 3 din IEEE 1584.

PASUL 8: DETERMINAȚI ENERGIA INCIDENTĂ PENTRU TOATE ECHIPAMENTELE

Trebuie selectat un program software pentru calcularea energiei incidente. Clauza 6 identifică și discută cele două calculatoare incluse în acest ghid și posibilele produse comerciale viitoare. În fiecare caz, ecuațiile din modele, care apar în Clauza 5, sunt încorporate în program sau foaia de lucru. În unele programe, problema este rezolvată pe fiecare autobuz; cu altele, sute sau mii de autobuze pot fi rezolvate simultan.

Energia incidentă este definită în NFPA 70E ca „cantitatea de energie imprimată pe o suprafață, la o anumită distanță de sursă, generată în timpul unui eveniment cu arc electric”. Într-un studiu de pericol cu ​​bliț de arc, „suprafața” este corpul lucrătorului la distanța de lucru presupusă. Energia incidentă este exprimată în calorii/cm2. IEEE 1584 folosește următoarele formule:

unde E = energia incidentă în jouli/cm2; Cf este un factor de calcul (1,0 pentru tensiuni peste 1 kV și 1,5 pentru tensiuni sub 1 kV); En = energie incidentă normalizată (din ecuația (2) de mai jos); t = durata arcului în secunde; D = distanța față de arc în mm; x = exponent la distanță (vezi tabelul de mai jos)

(2) lg En = K1 + K2 + 1.081 (lg Ia) + 0.0011 (G)

unde En = energie normalizată pentru distanța de 610 mm și durata arcului de 0,2 secunde, în jouli/cm2; K1 = –0.792 pentru arcurile în aer liber și –0.555 pentru arcurile închise; K2 = 0 pentru sistemele neîmpământate/high-Z și –0.113 pentru sistemele împământate; G = decalajul arcului în mm; Ia = curentul de defect arc trifazat în kA

PASUL 9: DETERMINAȚI LIMITA DE PROTECȚIE FLASH PENTRU TOATE ECHIPAMENTELE

Pentru a găsi limita de protecție a blițului, ecuațiile pentru găsirea energiei incidente pot fi rezolvate pentru distanța de la sursa arcului la care ar putea apărea apariția unei arsuri de gradul doi. Energia incidentă trebuie setată la energia minimă peste care ar putea apărea o arsură de gradul doi. Programele includ limita de protecție a blițului bazată pe o energie incidentă de 5,0 J/cm2. 11

FPB este distanța la care energia incidentă este de 1,2 cal/cm2, care este cantitatea de căldură necesară pentru a provoca arsuri de gradul doi. Formula IEEE pentru calcularea FPB este:

unde EB este energia dorită incidentă la limită (de obicei 1,2 cal/cm2, dar ocazional stabilită la o valoare care corespunde ratingului PPE propus), cu alte variabile definite ca pentru ecuațiile energiei incidente de mai sus.