(дуги)

НКУ с устройствами ограничения воздействия внутренней дуги
-
[Интент]

Параллельные тексты EN-RU

Assemblies equipped with devices limiting internal arc effects (active protection)

A design philosophy which is completely different from that just considered consists in guaranteeing the resistance to internal arcing by installing devices limiting the arc.

The approaches in that direction can be of two different types:
• limiting the destructive effects of the arc, once it has occured, by means of arc detectors
• limiting the destructive effects of the arc, once it has occured, by means of overpressure detectors.

The first possibility consists in installing in the assembly arc detectors which sense the light flux associated with the electric arc phenomenon.

Once the arc has been detected, these devices send an opening signal to the incoming circuit-breaker, thus guaranteeing tripping times of the order of 1-2 ms, therefore shorter than those proper of the circuit-breaker.

The operating logic of an arc detector is the following: the occurrence of an arc inside the switchboard is detected by the arc detector because an intense light radiation is associated with this phenomenon.

The arcing control system detects the event and sends a tripping signal to the circuit-breaker.

All the above with trip times of a few milliseconds and supplanting the tripping of the CB overcurrent relay which, for example, could be delayed due to current selectivity questions.

Figure 1 shows the possible positions where this device can be installed inside a switchboard.

The ideal solution is that which provides the installation of at least one detector for each column, with the consequent reduction to a minimum of the length of the optical fibers carrying the signal.

In order to prevent from an unwanted tripping caused by light sources indepent of the arc (lamps, solar radiation etc.), an additional current sensor is often positioned at the incoming of the main circuit-breaker.

Only in the event of an arc, both the incoming sensor which detects an “anomalous” current due to the arc fault as well as the sensor detecting the light radiation as sociated with the arc enable the system to intervene and allow the consequent opening of the circuit-breaker.

The second possibility consists in installing overpressure sensors inside the switchboard.

As previously described, the overpressure wave is one of the other effects occurring inside an assembly in case of arcing.

As a consequence it is possible to install some pressure sensors which are able to signal the pressure peak associated with the arc ignition with a delay of about 10-15 ms.

The signal operates on the supply circuit-breaker without waiting for the trip times of the selectivity protections to elapse, which are necessarily longer.

Such a system does not need any electronic processing device, since it acts directly on the tripping coil of the supply circuit-breaker.

Obviously it is essential that the device is set at fixed trip thresholds.

When an established internal overpressure is reached, the arc detector intervenes.

However, it is not easy to define in advance the value of overpressure generated by an arc fault inside a switchboard.

[ABB]

НКУ с устройствами ограничения воздействия внутренней дуги (активная защита)

Для решения этой задачи используются совершенно другие, отличающиеся от ранее рассмотренных, принципы, заключающиеся в том, что противодействие внутренней дуге обеспечивается применением устройств, ограничивающих саму дугу.

Существует два типа решения проблемы в этом направлении:
• ограничение разрушающего воздействия дуги после того, как ее обнаружат специальные устройства
• ограничение разрушающего воздействия дуги после того, как специальные устройства обнаружат возникновение избыточного давления.

В первом случае в НКУ устанавливают устройства обнаружения дуги, реагирующие на световой поток, сопровождающий явление электрической дуги.

При обнаружении дуги данные устройства посылают сигнал управления на размыкание вводного автоматического выключателя. Гарантируемое время реакции составляет 1-2 мс, что меньше времени срабатывания автоматического выключателя.

Логика работы устройства обнаружения дуги следующая: Дуга, возникшая внутри НКУ, обнаруживается датчиком, реагирующим на интенсивное световое излучение, которым сопровождается горение дуги.

Обнаружив дугу, система управления посылает сигнал автоматическому выключателю.

Время срабатывания датчика и системы управления составляет несколько миллисекунд, что меньше времени срабатывания автоматического выключателя, осуществляющего защиту от сверхтока, который обычно для обеспечения требуемой селективности срабатывает с задержкой.

На рис. 1 показаны места возможной установки устройства защиты внутри НКУ.

Идеальным решением является установка, по крайней мере, одного устройства защиты в каждый шкаф многошкафного НКУ.

Это позволит до минимума сократить длину оптоволоконных кабелей передачи сигнала.

Для предотвращения ложного срабатывания от других источников света (т. е. не от дуги), например, таких как лампы, солнечное излучение и т. п., дополнительно в главной цепи вводного автоматического выключателя устанавливают датчик тока.

Только при наличии двух событий, а именно: срабатывания датчика света и обнаружения аномального увеличения тока, система управления считает, что возникла электрическая дуга и подает команду на отключение вводного автоматического выключателя.

Второе решение заключается в установке внутри НКУ датчика избыточного давления.

Как было описано ранее, одним из характерных проявлений электрической дуги, возникшей внутри НКУ, является ударная волна.

Это означает, что можно установить несколько датчиков давления, задачей которых является обнаружение импульса давления (с задержкой 10…15 мс), обусловленного зажиганием дуги.

Сигнал от датчиков давления поступает на вводной автоматический выключатель, который срабатывает без задержки на обеспечение селективности.

Такая система не нуждается в электронном устройстве обработки информации, поскольку воздействует непосредственно на независимый расцепитель автоматического выключателя.

Вполне понятно, что такое устройство имеет фиксированный порог срабатывания.

Датчик-реле дуги сработает, как только будет достигнуто заданное значение избыточного давления.

Следует иметь в виду, что не так легко заранее определить значение избыточного давления, которое будет создано при зажигании дуги внутри НКУ.

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)

EN

• assembly equipped with devices limiting internal arc effects

НКУ с защитой от воздействия электрической дуги
комплектное устройство с защитой от электрической дуги
низковольтное комплектное устройство с защитой от электрической дуги
НКУ распределения и управления с защитой от электрической дуги
-
[Интент]

EN

arc-resistant switchgear
A type of switchgear design which is designed to withstand the effects of an internal arcing fault, without causing harm to personnel who are located in defined areas. It is not intended to withstand these internal arcing fault without possibly causing physical damage to the structure and/or components, but often the physical damage is less with an arc-resistant design.

There are three classes of protection:
Type A - eliminates the emission of gases and particles from the front of the switchgear during an internal arcing fault,
Type B - eliminates the emission of gases and particles from the front and sides of the switchgear during an internal arcing fault,
Type C - eliminates the emission of gases and particles from the front and sides of the switchgear, from between compartments within the same cell, and between adjacent cells during an internal arcing fault.

Arc-resistant switchgear has traditionally been metal-clad, but the basic concept could also be applied to other types of switchgear as well.

arc-proof switchgear
An incorrect term. Please refer to arc-resistant switchgear
[Schneider Electric]
[ http://electrical-engineering-portal.com/glossary-of-medium-voltage-switchgear-terms]

Параллельные тексты EN-RU

If the electric arc occurs inside LV switchgear it generates internal overpressures and results in local overheatings which may cause high mechanical and thermal stresses in the equipment.

Besides, the involved materials can generate hot decomposition products, gases or fumes, which, due to the overpressure, are almost always ejected to the outside of the enclosure thus jeopardizing the operator safety.

The European Directive 2006/95/EC states the fundamental safety requirements for low voltage electric materials (from 50 V to 1000 V in alternating current, from 75 V to 1500 V in continuos current) to be put on the market within the European Community.

Among the essential safety requirements defined by this Directive particular importance is given to the need of taking technical measures to prevent “temperature rises, electric arcs or radiations which may result in hazards” from occurring.

This aspect has always been highly considered for apparatus, but it has been wrongly neglected for electrical switchgear and only in the last 10-15 years it has been catching on both at Italian as well as at international level.

Safety for the operator and for the installation in case of arcing inside LV switchgear can be obtained through three different design philosophies:
1. assemblies mechanically capable of withstanding the electric arc (passive protection)
2. assemblies equipped with devices limiting the effects of internal arcing (active protection)
3. assemblies equipped with current limiting circuitbreakers.

These three solutions (also combined together) have found a remakable development in the industrial field and have been successfully applied by the main manufacturers of LV switchgear and controlgear assemblies.

As it can be seen hereafter by examining the first two solutions, an “active” protection against arc faults is intrinsecally more complex than a “passive” one.

This because of the presence of additional electromechanical/ electronic devices5 which limit the arcing effects and which, by their nature, may be subject to faults or not-tripping.

[ABB]

Дуга, возникшая внутри НКУ, создает внутреннее избыточное давление и вызывает локальный перегрев, что может привести к воздействию на оборудование значительного механического напряжения и перепада температур.

Кроме того, под воздействием дуги различные материалы разлагаются на продукты, имеющие высокую температуру, в том числе газы и дым, которые почти всегда вырываются из оболочки НКУ под высоким давлением, подвергая опасности оперативный персонал.

Европейская директива 2006/95/EC определяет основные требования безопасности для низковольтного (от 50 до 1000 В переменного тока и от 75 до 1500 В постоянного тока) оборудования поставляемого на рынок Европейского Сообщества.

Одно из основных требований безопасности, определяемое данной директивой как наиболее важное, заключается в необходимости предпринять технические меры для предотвращения "подъема температуры, возникновения электрической дуги или излучения", которые могут причинить ущерб.

Данная проблема всегда учитывалась при создании различных аппаратов, но незаслуженно игнорировалась при разработке электрических комплектных устройств, и только в последние 10-15 лет ей стали уделять должное внимание как в Италии, так и во всем мире.

При возникновении электрической дуги внутри НКУ безопасность оператора и электроустановки обеспечивается тремя способами:
1. Конструкция НКУ должна выдерживать механические воздействия, возникающие при горении электрической дуги (пассивная защита).
2. НКУ должно быть оснащено устройствами, ограничивающими воздействие электрической дуги (активная защита)
3. НКУ должны быть оснащены токоограничивающими автоматическими выключателями.

Указанные три способа (применяемые совместно) получили дальнейшее развитие в промышленности и успешно применяются основными изготовителями НКУ распределения и управления.

Как будет показано далее при рассмотрении первых двух способов, активная защита от дуговых» неисправностей является более сложной, чем пассивная защита.

Это объясняется необходимостью использования дополнительных электромеханических или электронных устройств, задачей которых является ограничение воздействий дуги и которые сами могут оказаться неисправными и не сработать.

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)

Синонимы

• комплектное устройство с защитой от электрической дуги
• низковольтное комплектное устройство с защитой от электрической дуги
• НКУ распределения и управления с защитой от электрической дуги

EN

• arc-proof low voltage switchgear and controlgear assembly
• arc-proof switchboard
• arc-proof switchgear
• arc-resistant switchgear
• internal arc-proof switchgear and controlgear assemblу

действие электрической дуги, возникающей внутри НКУ распределения и управления
-
[Интент]

Параллельные тексты EN-RU

Effects of the electric arc inside switchgear and controlgear assemblies

In the proximity of the main boards, i.e. in the proximity of big electrical machines, such as transformers or generators, the short-circuit power is high and consequently also the energy associated with the electrical arc due to a fault is high.

Without going into complex mathematical descriptions of this phenomenon, the first instants of arc formation inside a cubicle can be schematized in 4 phases:

1. compression phase: in this phase the volume of the air where the arc develops is overheated owing to the continuous release of energy; due to convection and radiation the remaining volume of air inside the cubicle warms up; initially there are temperature and pressure values different from one zone to another;

2. expansion phase: from the first instants of internal pressure increase a hole is formed through which the overheated air begins to go out. In this phase the pressure reaches its maximum value and starts to decrease owing to the release of hot air;

3. emission phase: in this phase, due to the continuous contribution of energy by the arc, nearly all the air is forced out under a soft and almost constant overpressure;

4. thermal phase: after the expulsion of the air, the temperature inside the switchgear reaches almost that of the electrical arc, thus beginning this final phase which lasts till the arc is quenched, when all the metals and the insulating materials coming into contact undergo erosion with production of gases, fumes and molten material particles.

Should the electrical arc occur in open configurations, some of the described phases could not be present or could have less effect; however, there shall be a pressure wave and a rise in the temperature of the zones surrounding the arc.

Being in the proximity of an electrical arc is quite dangerous; here are some data to understand how dangerous it is:

• pressure: at a distance of 60 cm from an electrical arc associated with a 20 kA arcing fault a person can be subject to a force of 225 kg; moreover, the sudden pressure wave may cause permanent injuries to the eardrum;
• arc temperatures: about 7000-8000 °C;
• sound: electrical arc sound levels can reach 160 db, a shotgun blast only 130 db.

[ABB]

Действие электрической дуги, возникающей внутри НКУ распределения и управления

Короткое замыкание вблизи больших силовых устройств, таких как трансформаторы или генераторы имеет очень большую мощность. Поэтому энергия электрической дуги, возникшей в результате короткого замыкания, очень большая.

Не вдаваясь в сложное математическое описание данного явления, можно сказать, что первые мгновения формирования дуги внутри шкафа можно упрощенно разделить на четыре этапа:

1. Этап сжатия: на этом этапе объем воздуха, в котором происходит зарождение дуги перегревается вследствие непрерывного высвобождения энергии. За счет конвекции и излучения оставшийся объем воздуха внутри шкафа нагревается. На этом начальном этапе значения температуры и давления воздуха в разных зонах НКУ разные.

2. Этап расширения: с первых мгновений внутреннее давление создает канал, через который начинается движение перегретого воздуха. На этом этапе давление достигает своего максимального значения, после чего начинает уменьшаться вследствие выхода горячего воздуха.

3. Этап эмиссии: на этом этапе вследствие непрерывного пополнения энергией дуги почти весь воздух выталкивается под действием мягкого и почти постоянного избыточного давления.

4. Термический этап: после выхлопа воздуха температура внутри НКУ почти достигает температуры электрической дуги. Так начинается заключительный этап, который длится до тех пор, пока дуга не погаснет. При этом все металлические и изоляционные материалы, вступившие в контакт с дугой, оказываются подвергнутыми эрозии с выделением газов, дыма и частиц расплавленного материала.

Если электрическая дуга возникнет в открытом НКУ, то некоторые из описанных этапов могут не присутствовать или могут иметь меньшее воздействие. Тем не менее будет иметь место воздушная волна и подъем температуры вблизи дуги.

Находиться вблизи электрической дуги довольно опасно. Ниже приведены некоторые сведения, помогающие осознать эту опасность:

• давление: На расстоянии 60 см от электрической дуги, вызванной током короткого замыкания 20 кА, человек может подвергнуться воздействию силы 225 кг. Более того, резкая волна давления может нанести тяжелую травму барабанным перепонкам;
• температура дуги: около 7000-8000 °C;
• шумовое воздействие: Уровень шумового воздействия электрической дуги может достигнуть 160 дБ (выстрел из дробовика – 130 дБ).

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)

EN

• effects of the electric arc inside switchgear and controlgear assemblу

воздействие электрической дуги на человека
-
[Интент]

Параллельные тексты EN-RU

Effects of the electrical arc on human beings

From the above, it is evident that the electrical arc represents a hazard source for people and goods.

The hazards to which a person is exposed due to the release of energy generated by an arc event are:
• burns;
• injuries due to ejection of materials;
• damages to hearing;
• inhalation of toxic gases.

Burns

The high temperature levels of the gases produced by the electrical arc and the expulsion of incandescent metal particles may cause more or less severe burns to people.
Flames can cause all degrees of burn up to carbonization: the red-hot solid bodies, such as the metal fragments of the assembly involved, cause third degree burns, superheated steam causes burns analogous to those by hot liquids whereas radiant heat generally causes less severe burns.

Injuries due to ejection of materials

The ejection of metal particles or other loose items caused by the electrical arc can result in severe injuries to the weakest parts of the human body as, for example, the eyes.
The materials expelled owing to the explosion produced by the arc may penetrate the cornea and hurt it.
The extent of the lesions depends on the characteristics and on the kinetic energy of these objects.
Moreover, the ocular region can sustain injuries to the mucosa because of the gases released by the arc and the emission of ultraviolet and infrared rays can injure the cornea and the retina depending on the radiation wavelengths.

Hearing

As already mentioned, the electrical arc is a real explosion, whose sound may cause permanent injuries to hearing.

Inhalation of toxic gases

The fumes produced by burnt insulating materials and by molten or vaporized metals can be toxic.
The fumes are caused by incomplete burning and are formed by carbon particles and by other solid substances suspended in the air.

[ABB]

Воздействие электрической дуги на человека

Из сказанного выше совершенно очевидно, что электрическая дуга является источником опасности для людей и имущества.

При высвобождении энергии электрической дуги человек может подвергнуться следующим опасностям:
• получение ожогов;
• повреждения от выброса продуктов горения дуги;
• нарушение слуха;
• вдыхание ядовитых газов.

Ожоги

Высокая температура газов, образующихся при горении электрической дуги, и выброс раскаленных частиц металла могут явиться причиной достаточно тяжелых ожогов.
Можно получить любую степень ожогов, вплоть до обугливания. Раскаленные до красна твердые частицы, такие как металлические частицы НКУ, вызывают ожоги третьей степени. Перегретый пар вызывает ожоги, аналогичные ожогам от горячих жидкостей. Лучистая энергия вызывает менее тяжелые ожоги.

Повреждения от выброса продуктов горения дуги

Выброс металлических или иных частиц, происходящий при горении электрической дуги, может привести к серьезным телесным повреждениям, особенно при попадании в глаза.
Частицы, выбрасываемые при горении дуги, могут проникнуть в роговую оболочку глаза и повредить ее.
Степень поражения зависит от характеристик и кинетической энергии выбрасываемых частиц.
Кроме того, газы, выделяющиеся в процессе горения дуги, могут повредить слизистую оболочку глаз, а ультрафиолетовое и инфракрасное излучение – роговую оболочку и сетчатку в зависимости от длины волны воздействующего излучения.

Орган слуха

Как уже упоминалось, электрическая дуга представляет собой реальный взрыв, звук которого может нанести тяжелую травму органу слуха.

Вдыхание ядовитых газов

Продукты горения изоляционных материалов и пары металлов могут быть ядовитыми.
Дым, образующийся при неполном сгорании и содержащий частицы углерода и других веществ, попадает в окружающий воздух.

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)

EN

• effects of the electrical arc on human beings

время дуги (полюса или плавкого предохранителя)
Интервал времени между моментом образования дуги в полюсе или плавком предохранителе и моментом ее окончательного гашения в этом же полюсе или плавком предохранителе.
МЭК 60050(441-17-37).
[ ГОСТ Р 50030. 1-2000 ( МЭК 60947-1-99)]

время дуги полюса аппарата
Интервал времени между моментом появления дуги и моментом ее окончательного погасания на данном полюсе аппарата.
[ ГОСТ 17703-72]

время горения дуги в полюсе
Интервал между моментом появления дуги и моментом окончательного гашения дуги в этом полюсе.
[ ГОСТ Р 50345-99]

EN

arcing time (of a pole or a fuse)
the interval of time between the instant of the initiation of the arc in a pole or a fuse and the instant of final arc extinction in that pole or that fuse
[IEV number 441-17-37]

FR

durée d'arc (d'un pôle ou d'un fusible)
intervalle de temps entre l'instant de début de l'arc sur un pôle ou sur un fusible et l'instant de l'extinction finale de l'arc sur ce pôle ou ce fusible
[IEV number 441-17-37]

Тематики

• выключатель, переключатель
• высоковольтный аппарат, оборудование...

Синонимы

• время горения дуги в полюсе
• время дуги полюса аппарата

EN

• arcing time (of a pole or a fuse)

DE

• Lichtbogenzeit (eines Poles eines Schaltgerätes oder einer Sicherung)

FR

• durée d'arc (d'un pôle ou d'un fusible)

время дуги многополюсного аппарата
Интервал времени между моментом появлении первой дуги и моментом окончательного погасания дуги во всех полюсах аппарата.
[ ГОСТ 17703-72]
[ ГОСТ Р 50030. 1-2000 ( МЭК 60947-1-99)]

время горения дуги в многополюсном выключателе
Интервал между моментом первого появления дуги и моментом окончательного гашения дуг во всех полюсах.
[ ГОСТ Р 50345-99]

время дуги
tд
Интервал времени между моментом первого возникновения дуги и моментом окончательного ее погасания во всех полюсах.
[ ГОСТ Р 52565-2006]

EN

arcing time (of a multipole switching device)
the interval of time between the instant of the first initiation of an arc and the instant of final arc extinction in all poles
[IEV number 441-17-38]

FR

durée d'arc (d'un appareil de connexion multipolaire)
intervalle de temps entre l'instant du premier début d'un arc et l'instant de l'extinction finale de l'arc sur tous les pôles
[IEV number 441-17-38]

Тематики

• аппарат, изделие, устройство...
• выключатель, переключатель
• высоковольтный аппарат, оборудование...

Синонимы

• время горения дуги в многополюсном выключателе
• время дуги

EN

• arcing time (of a multipole switching device)

DE

• Lichtbogenzeit eines mehrpoligen Schaltgerätes

FR

• durée d'arc (d'un appareil de connexion multipolaire)

НКУ, стойкие к механическому воздействию электрической дуги
-
[Интент]

Параллельные тексты EN-RU

Assemblies mechanically capable of withstanding the electric arc (passive protection)

The switchboards which take constructional precautions suitable to the containment of the arc and to the successive outlet of the exhausted gases belong to this type of assemblies.

Two are the peculiar characteristics of these types of switchgear:
• reinforced mechanical frame able to withstand the stresses (overpressures) caused by internal arcing;
• creation inside the assembly of a preferential path for the discharge of the hot gases generated by arcing.
Both characteristics are indispensable to satisfy the safety requirements for the operator and the installation established by the Document IEC 61641.

As a consequence, the manufacturers take design measures to prevent the accidental opening of the doors (or their perforation) due to the pressure wave generated by the arc.

Besides, also the instruments which can be positioned on the doors must be able to withstand an overpressure of about 1bar (=1kg/cm2) without being ejected and projected outside the switchboard.

The thermal consequences of arcing (exhausted gases at high temperature) are then limited by designing the inside of the switchgear so that the outlet of gases takes place in the top part (over 2 m) and not at lower heights which might be potentially dangerous for the operator.

It is evident that each opening of significant dimensions on the doors might constitute a vent for the gases and result dangerous for the operator; therefore such openings are usually avoided in this type of switchgear.

[ABB]

НКУ, стойкие к механическому воздействию электрической дуги (пассивная защита)

К данному типу НКУ относятся такие устройства, конструкция которых предусматривает противостояние механическому воздействию электрической дуги и обеспечивает выхлоп образующихся газов.

В НКУ указанного типа используются два специальных конструктивных решения:
• усиленный каркас, способный противостоять нагрузке (избыточному давлению) возникающему при воздействии электрической дуги внутри НКУ;
• установленный внутри НКУ периферийный канала для выпуска горячих газов, образующихся в процессе горения дуги.
Согласно документу МЭК 61641 для удовлетворения требований безопасности оператора и электроустановки наличие обоих конструктивных решений является обязательным условием.

В результате изготовители используют конструктивные решения, направленные на предотвращение случайного открытия дверей (или их отверстий) при возникновении волны избыточного давления создаваемого электрической дугой.

Кроме того, приборы, размещаемые на дверях должны выдерживать избыточное давление, равное приблизительно 1 бар (1 кг/см2) и оставаться при этом на своих местах (не выдвигаться из комплектного устройства наружу).

Газы, возникающие при горении дуги, имеют высокую температуру.
Конструкция НКУ должна обеспечивать выход газов в верхней части (на высоте более 2 м) и не допускать выход газа в нижней части, поскольку это опасно для оператора.

Совершенно очевидно, что каждое достаточно большое отверстие в дверях шкафа может пропускать газы, и это опасно для оператора.
Поэтому, в НКУ рассматриваемого типа такие отверстия обычно отсутствуют.

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)

EN

• assembly mechanically capable of withstanding the electric arc

напряжение дуги
Мгновенное значение напряжения, появляющегося на выводах плавкого предохранителя в период горения дуги.
[ ГОСТ Р 50339. 0-2003 ( МЭК 60269-1-98)]

Тематики

• предохранитель

EN

• arc voltage

3.13 напряжение дуги (arc voltage): Падение напряжения, создаваемое электрической дугой, в вольтах (В).

Источник: ГОСТ Р 12.4.234-2007: Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги. Общие технические требования и методы испытаний оригинал документа