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] |
