Assemblies equipped with devices limiting internal arc effects

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