Защита от електрически дъги

ЕлектроапаратурaСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 8, 2005

Видове къси съединения и специфики на използваните методи за защита

В случаите при които се работи върху или в непосредствена близост до съоръжения под напрежение, съществуват предпоставки за възникването на линейно (фаза/земя) или междуфазово (фаза/фаза) къси съединения. Също така повреда в електрическите устройства може да произведе искра или електрическа дъга, която да доведе до дъгово късо съединение. Резултантната електрическата дъга създава плазма, наричана още плазма на дъгов разряд, която се характеризира с много по-висока електрическа проводимост в сравнение с въздуха.

Веднъж създадена, дъговата плазма гори във въздуха, създавайки електрически контур, пренасящ огромно количество енергия и това продължава до сработването на специално инсталирана апаратура за защита. Високата електрическа проводимост на плазмата на дъговия разряд е предпоставка за отделянето на огромно количество енергия за много кратък период от време. Горейки, електрическата дъга изпарява проводящите материали, намиращи се в обсега на действието й, докато нарастването на максималния ток доведе до сработването на съответната защитна апаратура, имаща за цел да изгаси дъгата. Появата на електрическата дъга е почти мигновена и винаги извънредно опасна. Образно казано енергията, отделена при възпламеняването на електрическата дъга с основание се сравнява с тази на динамита. Електрическата дъга може да генерира много високи температури и налягания и да доведе до пълно унищожение или невъзвратими повреди на намиращите се в обсега й съоръжения. За съжаление нерядко електрическите дъги причиняват сериозно нараняване или дори смърт.

Видове къси съединения

Основни видове електрически къси съединения са така нареченото металическо късо съединение (bolted fault) и дъговото късо съединение (arcing fault). Металическото късо съединение се наблюдава при възникване на стабилна, здрава връзка между фазовите проводници или проводниците фаза - нула. Електрическата дъга е електрически разряд във въздушна среда, при който между двойка раздалечени електроди протича ток. Поради импеданса на въздуха електрическия ток при дъговите къси съединения е винаги по-нисък в сравнение с тока, протичащ при металически къси съединения. Между тези два вида къси съединения има съществени различия, което налага и различни изисквания по отношение на използваните методи за защита.

Предпоставки за възникване на дъгови къси съединения са редуцирането на електрическите междини, компромисите с качеството на използваните изолации или човешка грешка, в резултат на която се създава временен контакт (например забравена върху шините отвертка) между фазовите или между фазовия и нулевия проводник. Металическите къси съединения се причиняват при реализиране на стабилна връзка между разноименни проводници, например при грешки допуснати при инсталацията или поддръжката на електрическото оборудване. Основна характеристика на защитната апаратура срещу металически къси съединения е скоростта на реакция при повишаване на тока във веригата. Под скорост на реакция на защитната апаратура се разбира доколко бързо защитната апаратура ще прекъсне веригата. Електрическа дъга възниква и вътре в защитната апаратура при отваряне на контактите. В автоматичния прекъсвач дъговият разряд и резултантните газове се вентилират навън през искрогасителната камера. До неотдавна токът при металическо късо съединение се използваше за определяне на ефективността на работа на защитната апаратура. Понастоящем проучванията, извършени от IEEE доведоха до количествено определяне на опасността от възникване на електрически дъги при различни видове съоръжения, което позволи да се изяснят различията между тока при дъгово късо съединение и тока при металическо късо съединение.

Факторът време

Познаването на основните различия между двата вида къси съединения са много важни с оглед разработване на максимално ефективна апаратура за защита при появата им. Сред основните фактори за ликвидиране на късите съединения е времето на задействане на съответната защитна апаратура. Традиционно използваните технически средства - предпазителите и автоматичните прекъсвачи са проектирани да прекъсват веригата максимално бързо, когато токът достигне определена стойност, характерна за металическите къси съединения, като от друга страна осигуряват известно времезакъснение при по-ниски стойности на тока на късо съединение, което позволява каскадното задействане на другите автоматични прекъсвачи във веригата. Този факт крие съществени опасности, тъй като електрическите дъги, както беше подчертано възникват при по-ниски стойности на тока в сравнение с тока при металическо късо съединение. Следователно, е възможно защитните устройства да допуснат възникването на електрически дъги, които да причинят големи имуществени и човешки вреди.

Доброто познаване на спецификите на двата вида къси съединения помага на конструкторите да разработят различни подходи при проектиране на защитната апаратура и системите за защита. Съвременните средства за защита имат за задача не само да ограничат възникването на големи токове, но и да прекъснат веригата, колкото е възможно по-бързо, при достигане на стойности на тока, характерни за възникването на електрически дъги. По тази начин се защитава не само скъпоструващата техника в производствените помещения, но и нещо много по-важно - сигурността и живота на хората, работещи в близост до електрически съоръжения под напрежение.

Ограничаване на риска от възникване на електрически дъги

Едва ли има съмнение в правдивостта на твърдението, че най-добрият начин да се предпазим от инцидент, свързани с възникването на електрически дъги е като ги предотвратим. Задължително условие да се ограничи до минимум рискът от появата на електрически дъги е да се отстрани или по-поне ограничи до минимум движението на хора в участъци от производствения процес, в които съществува риск от възникването им. Изборът и инсталирането на качествена апаратура за защита също е от първостепенна важност с оглед постигане на максимална сигурност и безопасност на електрическите инсталации. Сред начините за предотвратяване на инциденти, свързани с възникването на електрическа дъга са:

l Определяне на всички възможни източници на електрическо захранване;

  • Избор, инсталиране и надеждно поддържане на съответстващата на спецификите на приложението апаратура за защита;
  • Периодична проверка на техническата изправност на системите за защита;
  • Периодична проверка на качеството на изолацията на използваните проводници;
  • Заземяване на устройствата, при които съществува опасност от натрупване на енергия или индуциране на напрежение, както и на тези, при които проводящи елементи, по които не тече ток биха могли да влязат в контакт с проводници под напреж



ЕКСКЛУЗИВНО

Top