NEC要求降低电弧能量过电流保护装置1200或更高

学习目标

• 240.87了解NEC的基本要求。
• 知道降低电弧能量的重要性和灭弧电流的方法。
• 学习不同的电弧能量减少的方法计算。

电弧能量的见解

• 低压电气系统和技术要求电气工程师考虑电弧能量减少。
• Zone-selective联锁系统检测高级故障条件下,允许在某些情况下瞬时脱扣。
• NFPA 70:国家电气规范240.87条是至关重要的电气工程师工作在这些系统,讨论了电弧能量减少。

自包含在2014年版的NFPA 70:国家电气规范被称为NEC,多篇文章被写在各种出版物讨论第240.87条

在2014年,2020年,在较小程度上,2017年版本的NEC在这篇文章中,讨论任何引用NEC并不意味着特定或版指的是2023年的版本。必须了解如何满足240.87的要求IEEE 1584:指南执行Arc-Flash风险计算。除非另外注明,对IEEE 1584的任何引用在本文中引用最新版本,2018年,它的附录。NFPA 70 e:工作场所的电气安全标准提供安全工作实践的要求,其中包括要求NEC 240.87。此外,240.67降低电弧能量融合才会稍微提到这篇文章。

重要的编辑和添加NEC的电弧能量减少需求包括以下:

NEC 2017

• 增加240.67,需要降低电弧能量当保险丝1200或更高版本(240.87是一个部分针对断路器)的一部分。
• 添加瞬时皮卡和瞬时覆盖作为电弧能量减少选项。

NEC 2020

• 添加澄清关于电弧接地故障电流。
• 添加澄清:临时瞬时皮卡调整不满意。
• NEC 2023包括240.87没有重大变化。

240.87国家”,最高的连续电流脱扣整定值的实际过载装置安装在断路器额定或可以调整为1200安培或更高,”三个子段落适用。这三个第一款(A)文档,(B)方法减少清理时间和(C)性能测试。

240.87 (A)文档,自成立以来,在要求简单的关于系统的信息被记录和可用的人员授权的工作设备。NEC的2020版添加了一个句子进一步详细说明这些要求,需要证明,无论使用何种方法减少电弧能量和使用工作。

240.87 (A)和240.87 (B)注意,电弧能量还原法”被设置为运行不到可用的灭弧电流、”。,降低电弧能量系统会基于特定系统的运作特点。这篇文章的作者认为这些需求被添加到防止情况一个肆无忌惮的系统操作符将绕过240.87(保护人员)的意图只是安装一个电弧能量减少系统但不实际操作。

重要的是要注意,可用的灭弧电流不同于可用的更常见的短路电流。通常可用的短路电流,称为bolted-fault电流,可以发现在给定的总线通过减少电气系统的戴维南等效阻抗为零故障。可用的灭弧电流类似,包括增加潜在的阻抗弧。表面上,这似乎是一个简单的计算,但在实践中,IEEE 1584使用一个选择等五种不同的基于参数方程的电极配置,标称系统电压和电极间距来确定。电弧闪光分析软件可以用来准确地确定电弧接地故障电流。

也是至关重要的人员来说,了解能源减少电弧电流保护装置或总线是不依赖过电流保护装置,但在接下来的电流保护装置(s)上游设备或线路侧。对馈线断路器安装在开关设备,这可能是主要断路器;同样的主断路器,保护需要提供的馈线断路器或继电器喂养主要。例外可能包括某些类型的energy-reducing活跃电弧闪光减灾系统,减少故障能量没有过流保护装置跳闸的援助。

240.87 (B)提供了一个列表的可接受的手段降低电弧能量,包括:zone-selective联锁,微分中继转发,energy-reducing维护开关与当地状态指示器,energy-reducing主动弧闪光减灾系统,一个永久的瞬时脱扣整定值,瞬时覆盖或批准的等效方法。每一种方法,包括他们的优缺点,讨论了在接下来的段落。注意,如前所述,所有可用的操作方法必须设置以下灭弧电流。

Zone-selective联锁

ZSI是最简单的,一个通信系统。过电流保护装置连接,这样他们捡起时相互通信或“看到”一个高级的故障状态,允许在某些情况下瞬时脱扣。如果两个馈线过载保护装置和上游主要过流保护装置故障电流传感器,该系统将像往常一样(即操作。,如果妥善协调,馈线断路器将首次尝试访问错误)。如果同样的主要过流保护装置的故障电流,但没有相关的馈线过载保护装置,主要的过电流保护装置将旅行没有故意拖延,无论其短期或瞬时传感器设置/延迟。ZSI系统通常最常见的开关设备系统,可以适度昂贵,特别是当从一个开关联锁馈线断路器的过电流保护装置一个单独的开关设备。ZSI通常是安装在新的开关设备安装。图1提供了一个基本的视觉的ZSI系统(a)在ZSI-protected区内故障和(b)故障ZSI-protected以外的区域。

优点:快速,允许智能区域隔离和选择性协调。

缺点:比较贵,需要联锁连接和更高级的断路器,可能不是一个选项之间不同的公交车和跨多个制造商可能不工作。

差动继电保护

差动继电器(ANSI设备87号)已经使用了几十年,有效地检测和隔离故障区域内保护,不管是公共汽车、电缆、变压器或其他设备。顾名思义,如果差值电流之间的进入和退出一个节点不为零或在规定的环境中,火炬传递将访问所有这些设备。微分中继转发,由于其成本,通常局限于大型或重要的开关设备,变压器,电动机或发电机系统。

优点:非常快速,不会影响选择性的协调。现代对妨害跳闸继电器系统提供一些安全。

缺点:昂贵的——每个电路都需要电流互感器和相关的布线;电流互感器必须正确匹配和/或足够的质量和规模,防止through-fault讨厌跳闸。

与当地状态指示器Energy-reducing维护开关

维护与当地状态指示开关通常包括一个物理开关和灯安装在一块设备。如果人员表示设备工作精力充沛,他们将切换开关,这将发出一个信号到下一个上游过电流保护装置来降低其瞬时设置最低。这允许系统在正常操作条件下保持协调,同时限制电弧的危害人员在维护或其他活动。

必须重申,要有效,维修开关必须降低上游的瞬时设置过电流保护装置,没有隔间的设备或设备相关的工作。维护交换是经常发现在新开关设备安装,虽然可以对现有系统进行了改进。图2展示了一个基本的时限曲线断路器系统维护开关(a)活性和(b)活跃。

优点:相对便宜的相比于其他电弧还原选项,除了瞬时旅行/覆盖;可以安装在新的或现有的系统;提供了选择性协调和人员的保护。

缺点:依靠管理控制,确保人员正确使用该系统保护,如果系统没有进行设备上工作时,人员不得保护。如果系统没有空闲的工作完成后,系统可能会遇到麻烦跳闸。理论上,本地状态指示器应该限制这类事件,但有趣的是,后者可以通用。

电弧energy-reducing活跃flash缓解系统

多种类型的电弧闪光缓解系统存在energy-reducing活跃。最常见的一个是一个弧闪光继电器系统,通常使用光传感器和过电流传感器来检测电弧闪光事件和隔离设备。这种系统已经存在了十多年,一般可以安装在新的和现有的设备。

另一种类型的主动弧闪光缓解系统是超快的接地开关,介绍了控制三相线路接地故障当感应到电弧故障条件;这个故障(本质上是零阻抗)有效地将故障电流重定向到一个领域可以包含在一个安全的方式。超滤系统近年来先进的大大,从大玩意儿多电极从猎枪弹壳发射到地面单位,可以安装部分积分开关设置。

Arc-quenching是第三种类型的活跃的电弧闪光减灾系统,类似于flash中继系统在结构光传感器和电流互感器和超滤系统响应时间。而超滤系统引入三相控制螺栓的错,arc-quenching系统引入限流设备控制和重定向的故障电流。

优点:无论技术,主动弧闪光缓解系统提供极快的响应时间来检测和/或隔离一个弧。此外,虽然被动降低电弧能量系统——特别是arc-rated设备——只包含一个弧外门关闭时,主动降低电弧能量系统操作无关的设备是否打开或关闭。

缺点:成本,尤其是对超滤系统可以高。而电弧闪光继电器系统点多传感器和/或光纤电缆加上标准的过电流继电器(在可能的情况下,使用CTs和继电器已经安装)超滤系统在本质上是牺牲。新系统已经开发,包含故障引入一个室,可以更换,更换设备仍然可以是昂贵的。