Mida insenerid teevad valesti kaarevabastuse kanali projekteerimise kohta

Sissejuhatus

Õhusolatsiooniga jaotusseadmete kaarevabastuskanalite projekteerimine on üks kõige olulisematest inseneriotsustest kõrgepingealajaamade ehitamisel - ja üks kõige sagedamini tehtud otsuseid, mille aluseks on eeldused, mida ei toeta IEC 62271-200 sisemise kaareklassifikatsiooni katseandmed, mida projekteerimine peaks rakendama. Kaarevabastuskanal - rõhuvabastuskanal, mis suunab sisemise elektrivalguse korral tekkiva kuuma gaasi, kaariplasma ja rõhulainete energia personalist eemale ja turvalise tühjendusvööndi suunas - tundub kontseptsioonilt lihtne: kanal jaotuspaneeli ülaosast alajaama välisküljele, mis on dimensioneeritud kaarenergia väljutamiseks enne, kui paneeli korpuse surve ületab selle konstruktsiooni piirväärtuse. Tegelikkuses võivad tehnilised otsused, mis määravad kindlaks, kas elektrikaarevabastuskanal toimib projekteeritud viisil - kanali ristlõike pindala, kanali pikkus ja kurvi geomeetria, tühjenduspunkti asukoht, vasturõhk tühjendusava juures ja mitme paneeli koosseisu kuuluvate kõrvuti asetsevate elektrikaarevabastuskanalite vastastikune mõju - muuta kogu elektrikaarekaitsesüsteemi mittefunktsionaalseks, kuigi paneelil on kehtiv IEC 62271-200 tüübikatsetuse sertifikaat, mis on saadud katsetingimustes, mis ei sarnane paigaldatud konfiguratsiooniga. Kõige sagedamini eksivad insenerid kaarevabastuskanali projekteerimisel, kui nad käsitlevad IEC 62271-200 tüübikatsetuse sertifikaati kui süsteemi tasemel kinnitust, mis hõlmab paigaldatud kaarevabastuskonfiguratsiooni - kuigi tegelikult sertifitseerib tüübikatsetus ainult paneelikarbi toimivust katse konkreetsetes kaarevabastustingimustes ja iga kõrvalekalle nendest katsetingimustest paigaldatud konfiguratsioonis - pikem kanal, lisakõverad, vähendatud ristlõige, takistatud tühjenduspunkt - muudab tüübikatsetuse kehtetuks kui tõendi paigaldatud süsteemi toimimise kohta ja loob kaarekaitselünga, mida ei avastata enne sisemise kaarekahju tekkimist. Käesolev juhend pakub alajaamade projekteerijatele, AIS-lülitusseadmete projekteerijatele ja kõrgepingealajaamade sisemise kaarkaitse eest vastutavatele ohutusinseneridele täielikku kaarevabastuskanali projekteerimisraamistikku - alates IEC 62271-200 tüübikatsetuse tõlgendamisest kuni paigaldatud konfiguratsiooni valideerimiseni -, mis tagab, et kaarevabastussüsteem toimib projekteeritud viisil, kui kaarejuhtum, mille juhtimiseks see on ehitatud, tegelikult aset leiab.

Sisukord

• Mida IEC 62271-200 sisemine kaareklassifikatsioon tegelikult sertifitseerib - ja mida see ei hõlma?
• Millised on kuus kriitilist kaarevarustuse kanali projekteerimise parameetrit, mida insenerid kõige sagedamini valesti teevad?
• Kuidas valida ja valideerida kaarevabastuse kanali konfiguratsioon iga AIS jaotusseadme alajaama rakenduse jaoks?
• Millised paigaldusvigad ja kasutuselevõtujärgsed muudatused muudavad kaarevabastuskanali jõudluse kõrgepingeallikates kehtetuks?

Mida IEC 62271-200 sisemine kaareklassifikatsioon tegelikult sertifitseerib - ja mida see ei hõlma?

IEC 62271-200 sisemise kaare klassifikatsioon (IAC) on alusdokument, mis määrab kindlaks, kuidas AIS jaotusseadmete korpused peavad toimima sisemise kaarega seotud sündmuse ajal.¹ - kuid selle reguleerimisala on täpselt määratletud ja selle piirangutest teavitatakse harva alajaamade projekteerijaid, kes tuginevad sellele kaarkaitse projekteerimisotsuste tegemisel.

Mida IAC test tegelikult mõõdab

IAC-katse allutab täieliku jaotuskilbi koostu sisemisele kaarele kindlaksmääratud voolu ja kestusega ning kontrollib, kas kilbi korpus vastab viiele vastuvõtukriteeriumile - näitajatele -, mis määravad kindlaks, kas määratletud ligipääsetavustsoonides viibivad töötajad on kaitstud kaaresündmuse tagajärgede eest:

Viis IEC 62271-200 IAC heakskiitmise näitajat:

• Näitaja 1 - killustatus puudub: kaitsekesta ükski osa ei ulatu väljapoole kindlaksmääratud piire, mis võiks vigastada juurdepääsetavuse tsoonis viibivaid töötajaid.
• Näidik 2 - uks/katte avanemine puudub: Uksed, kaaned ja eemaldatavad paneelid jäävad kaarevarustuse ajal suletud ja lukustatud - ei mingit kontrollimatut avanemist, mis paneks töötajaskonna kokkupuutesse kaareplasmaga.
• Näidik 3 - ligipääsetavatel külgedel puuduvad augud: Korpuse seinad ei ole läbipõlenud inimestele ligipääsetavatel külgedel - kaarplasma ei saa pääseda läbi korpuse pinna personalitsooni.
• Indikaator 4 - kaar ei põhjusta puuvillaste indikaatorite süttimist: Puuvillasest riidest näidikud, mis on paigutatud kindlaksmääratud kaugusele korpusest, ei süttinud - see kinnitab, et soojuskiirgus ja kuuma gaasi väljapaiskumine rõhulangetuse avadest ei tekita näidikute positsioonidel põlemisohtu.
• Näidik 5 - maandusühendus jääb toimivaks: kaitsekesta maandusühendus ei ole kaarega seotud - töötajad, kes puudutavad kaitsekest pärast kaarega seotud sündmust, ei puutu kokku puutepingega.

Kaarevabastuskanali tingimused IAC-katse ajal:
IAC-katse viiakse läbi tootja poolt määratletud ja katseprotokollis dokumenteeritud konkreetse kaarevabastuse konfiguratsiooniga - kanali ristlõige, kanali pikkus ja väljalaskepunkti geomeetria. Vastuvõtunäitajaid kontrollitakse nende konkreetsete leevendustingimuste korral. Tüübikatsetuste sertifikaat ei tõenda toimivust ühegi teise reljeefikonfiguratsiooni korral.

Kriitilise ulatuse piirang: Mida IAC sertifikaat ei hõlma

Parameeter	Mida IAC sertifikaat hõlmab	Mida IAC sertifikaat ei hõlma
Kaarevool	Testitud väärtus (nt 16 kA, 25 kA, 40 kA)	Suuremad rikkevoolud paigaldussõlmes
Kaare kestus	Testitud kestus (nt 0,1 s, 0,5 s, 1,0 s)	Pikemad kliiringuajad ülesvoolu kaitsest
Kaarevabastuse kanali pikkus	Katse ajal kasutatud kanalite pikkus	Pikem paigaldatud kanal koos lisakõverate
Kaarevabastuskanali ristlõige	Katse käigus kasutatud ristlõige	Vähendatud ristlõige asukoha piirangute tõttu
Tühjenduspunkti geomeetria	Katse ajal kasutatav avatud või konkreetne lõpetamine	Takistatud, ümber suunatud või jagatud väljavoolupunktid
Kõrvaloleva paneeli koostoime	Ühe paneeli või testitud mitme paneeli konfiguratsioon	Erinevad mitme paneeli konfiguratsioonid
Ümbritseva õhu temperatuur	Katsekeskkond (tavaliselt 20 °C)	Kõrge välistemperatuuriga alajaamad

Tehniline mõju on otsene: Alajaama projekteerijal, kes määrab AIS-lülitusseadme paneeli, millel on kehtiv IEC 62271-200 IAC sertifikaat 25 kA juures 0,5 sekundi jooksul, ja kes seejärel paigaldab paneeli koos kaarevabastuskanaliga, mis on 3 meetrit pikem kui katsekanal, millel on kaks 90° kurvi ja tühjenduspunkt, mis on osaliselt takistatud kaablitrassiga, ei ole sertifitseeritud tõendeid, et paigaldatud kaarevabastussüsteem vastab ühelegi viiest tunnustamisnäitajast kaarevarustuse korral. Sertifikaat hõlmab katsekonfiguratsiooni. Paigaldatud konfiguratsioon on sertifitseerimata.

Kaarevabastuskanali rõhudünaamika, mis mõjutab projekteerimisnõudeid

Sisemise kaarega seotud sündmus tekitab rõhulainetuse, mis peab tühjenduskanalist vabanema, enne kui paneeli korpuse rõhk ületab selle konstruktsiooni piirväärtuse. Rõhu tõusu kiirus paneeli sees on:

$\frac{dP}{dt} = \frac{(\gamma - 1) \times P_{arc}}{V_{panel}}$

Kus $\gamma$ on kaargaasisegu erisoojuste suhe (õhu puhul ligikaudu 1,4)², $P_{arc}$ on kaare võimsus (W) ja $V_{panel}$ on paneeli sisemaht (m³). 25 kA kaare puhul 20 kV süsteemipingel 0,5 m³ paneelis:

$P_{arc} = \sqrt{3} \kordaja 20 000 \kordaja 25 000 \kordaja 0,85 = 736 \text{ MW}$

$\frac{dP}{dt} = \frac{0.4 \times 736 \times 10^6}{0.5} = 589 \text{ MPa/s}$

589 MPa sekundis - paneeli rõhk tõuseb peaaegu 600 atmosfääri sekundis täieliku rikkevoolukaare ajal. Valguskaare väljalaskekanal peab laskma välja piisava gaasimahu, et hoida paneeli rõhk allpool korpuse konstruktsiooni piirväärtust - tavaliselt 50-100 kPa üle atmosfääri - esimese 50-100 millisekundi jooksul pärast kaare käivitumist. Iga piirang kaitsekanalis, mis suurendab vasturõhku või vähendab voolukiirust, suurendab otseselt paneeli tipprõhku ja korpuse konstruktsiooni rikke ohtu.

Kliendi juhtum, mis näitab sertifitseerimislünga tagajärgi: Saudi Araabia EPC-töövõtja alajaama projekteerija võttis Beptoga ühendust pärast seda, kui 33 kV AIS-alajaamas tekkis sisemine kaar, mis põhjustas paneelide korpuse purunemise, kuigi paneelidel oli kehtiv IEC 62271-200 IAC sertifikaat 25 kA juures 0,5 sekundi jooksul. Juhtumijärgne uurimine näitas, et paigaldatud kaarevabastuskanalid olid 4,2 meetrit pikemad kui tüübikatsetuse aruandes dokumenteeritud 1,5-meetrine katsekanal - lisakanalite pikkus suurendas vasturõhku paneeli väljalaskeava juures 3,8-kordselt, vähendades ventilatsioonivoolu kiirust alla minimaalse, mis on vajalik paneeli rõhu hoidmiseks struktuurilise piirväärtuse piires. Korpus rebenes 180 ms juures - enne kui eelpool asuv kaitse kõrvaldas rikke 350 ms juures. Juhtumi toimumise ajal alajaamas viibinud kaks hoolduspersonali said korpuse purunemisel põletushaavu. Bepto tehniline meeskond pakkus kanalite ümberprojekteerimist, mis viis paigaldatud kanali hüdraulilise vastupidavuse vastavusse katsekanali spetsifikatsiooniga - see nõudis kanali ristlõike suurendamist 400 mm × 400 mm-lt 600 mm × 500 mm-le 4,2-meetrise paigaldatud pikkuse puhul.

Millised on kuus kriitilist kaarevarustuse kanali projekteerimise parameetrit, mida insenerid kõige sagedamini valesti teevad?

Enamik paigaldatud kaarkaitsesüsteemi rikete eest vastutavad kuus kaarkaitsekanali projekteerimisparameetrit, millest igaüks kujutab endast insenerlikku otsust, mis on tehtud alajaama projekteerimise ajal, kuid mis on valideeritud alles kaarkaitsesündmuse ajal.

Viga 1: kanalite ristlõikepinna alammõõtmine

Kaarevabastuskanal peab mahutama kaaresündmuse ajal tekkiva gaasi tippvoolukiiruse - voolukiiruse, mis on määratud kaare võimsuse, paneeli mahu ja maksimaalse lubatud paneelirõhu järgi. Minimaalne kanalite ristlõike pindala on:

$A_{duct} = \frac{\dot{V}{gas}}{v{gas}}$

Kus $\dot{V}{Gas}$ on maksimaalne gaasivooluhulk (m³/s) ja $v{gas}$ on gaasi kiirus kanalis (m/s). 25 kA kaaresündmuse korral on 0,5 m³ suurusest paneelist lähtuv maksimaalne gaasivoolukiirus ligikaudu 15-25 m³/s - see nõuab minimaalselt 0,15-0,25 m² (vähemalt 390 mm × 390 mm) kanalite ristlõike pindala 100 m/s gaasikiiruse juures.

Kõige tavalisem alamõõdistamise viga: Kaarevabastuskanali ristlõike määramine paneeli vabastava ava mõõtmete alusel - mitte gaasivoolukiiruse arvutuse alusel. Paneelide väljalaskeavad on mõõdetud katsekanali pikkuse järgi. Pikemad paigaldatud kanalid nõuavad suuremaid ristlõikeid, et säilitada samaväärne hüdrauliline takistus.

Viga 2: Kaitsekadu koefitsiendi akumuleerumine

Iga kaarevabastuskanali paindumine lisab rõhukadu, mis vähendab efektiivset ventilatsiooni vooluhulka.³. Rõhukaotus 90° kurvis:

$\Delta P_{bend} = K_{bend} \times \frac{\rho_gas} \times v_{gas}^2}{2}$

Kus $K_{bend}$ on paindekadu koefitsient (0,3-1,5 sõltuvalt painderaadiuse ja kanalite läbimõõdu suhtest) ja $\rho_{gas}$ on kuuma gaasi tihedus (ligikaudu 0,3-0,5 kg/m³ kaare temperatuuril). 90° mitterdatud painutuse puhul ($K_{bend}$ = 1,5) gaasi kiirusel 100 m/s:

$\Delta P_bend} = 1.5 \times \frac{0.4 \times 100^2}{2} = 3,000 \text{ Pa} = 3 \text{ kPa}$

Kolm 90° kurvi koguvad 9 kPa vasturõhku. - mis vastab umbes 2,5 meetri sirge toru lisamisele hüdraulilisele vastupanule. Kolme 90° nurga all olevate kurvidega ja 3 meetri sirge kanalil on ligikaudu 5,5 meetri sirge kanali hüdrauliline takistus, kuid sageli on see määratletud nii, nagu oleks selle takistus 3 meetri pikkune.

Õige paindepiirang: Kasutage kurve, mille raadiuse ja läbimõõdu suhe on ≥ 1,5 ($K_{bend}$ = 0,3), mitte mitterdatud kurvid - vähendab kurvi rõhukaotust 5 korda iga kurvi kohta kanalis.

Viga 3: Väljalaskekoha takistus ja vasturõhk

Kaarevabastuskanali väljalaskekoht peab olema takistusteta ja see peab väljuma ruumi, mille maht on piisav, et absorbeerida kaaregaasi, tekitamata märkimisväärset vasturõhku kanali väljalaskekohas. Tavalised tühjenduspunkti vead:

• Kummutatud väljalaskekraan: 40-60% avatud pindalaga luugid vähendavad efektiivset väljalaske ristlõiku 40-60% võrra - suurendades proportsionaalselt väljalaskekiirust ja vasturõhku.
• Väljavool suletud plenaariumisse: Mitme paneeli väljalaskekanalite suunamine ühisesse täiskogusse ilma piisava täiskogumismahuta tekitab vasturõhu, mis suureneb iga täiendava paneeli samaaegse väljalaskega.
• Väljalaskekoht 2 meetri kaugusel hoone seinast: Hoone seinalt tagasipeegelduv rõhulainetus jõuab tagasi kanali väljalaskeavasse ja suurendab efektiivset vasturõhku 20-40% võrra.
• Tühjenduspunkt on takistatud kaablitrassi või kaablikanaliga: Paigaldamisjärgne kaablijuhtimine, mis on paigaldatud üle tühjenduspunkti, vähendab tegelikku tühjenduspinda, ilma et see nõuaks projekteerimise läbivaatamist.

Viga 4: Mitme paneeli rivistuse koostoimimine - samaaegse ventilatsiooni probleem

Mitme paneeliga AIS-lülitusseadmete komplektis võib ühe paneeli sisemine kaar levida kõrvalolevatele paneelidele ribaliiniühenduste kaudu - algatades samaaegseid kaarjuhtumeid mitmes paneelis, mis kõik väljuvad üheaegselt läbi sama väljalaskekanalisüsteemi. Mitme paneeli üheaegse ventilatsiooni kombineeritud gaasivoolukiirus:

$\dot{V}{total} = n{paneelid} \times \dot{V}_{single_panel}$

Kolme paneeli jaoks, mis ventileerivad samaaegselt 15 m³/s igaühel:

$\dot{V}_total} = 3 \t korda 15 = 45 \text{ m³/s}$

Ühe paneeliga ventilatsiooni jaoks (0,15 m²) mõõdetud ühine väljalaskekanal annab sellise voolukiiruse juures gaasi kiiruse:

$v_gas} = \frac{45}{0.15} = 300 \text{ m/s}$

300 m/s - läheneb helikiirusele kuumas gaasisegus. - tekitades lööklaine tekkimise kanalis ja katastroofilise vasturõhu, mis hävitab kogu leevendussüsteemi. Mitme paneeliga liinide ühised väljalaskekanalid tuleb dimensioneerida maksimaalse usutava samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi jaoks - mitte ühe paneeli ventilatsiooni jaoks.

Viga 5: Kaare kestus ei vasta kaitse puhastamise ajale.

IEC 62271-200 IAC-katse viiakse läbi kindla kaarekestuse juures - tavaliselt 0,1 s, 0,5 s või 1,0 s. Paigaldatud alajaama kaitsesüsteem peab valgusvigastuse kõrvaldama testitud aja jooksul, et IAC-sertifikaat oleks kohaldatav.⁴. Kõige ohtlikum ebakõla: IAC-sertifikaadiga paneelide määramine 0,1 sekundi pikkuse kaarega alajaamas, kus ülesvoolu kaitsel on ajaliselt astmeline koordineerimisskeem, mille kustutusaeg lülitusraua tasandil on 0,5 sekundit.

Kaitsekorraldusaja kontrollimine:
$t_{clear} \leq t_{IAC_test}$

Seda ebavõrdsust tuleb kontrollida iga kaitsereleede koordineerimise uuringu puhul - seda ei tohi eeldada relee nominaalse seadistuse alusel. Tegelik kliiringu aeg hõlmab relee tööaega, kaitselüliti tööaega ja võimalikku ajalist varu:

$t_{clear} = t_{relay} + t_{CB_operate} + t_{margin}$

Ajakorrigeeritud skeemi puhul, kus relee seadistus on 0,3 s, CB tööaeg 0,08 s ja gradatsioonimarginaal 0,1 s:

$t_{clear} = 0,3 + 0,08 + 0,1 = 0,48 \text{ s}$

Paneel, millel on IAC-sertifikaat 0,1 sekundi pikkuse kaarega, ei ole sertifitseeritud selle 0,48 sekundi kustutusaja jaoks - täiendava 0,38 sekundi jooksul paneelis ladestunud kaarenergia ületab katsetatud korpuse konstruktsioonilise võimsuse.

Viga 6: soojuskiirguse tsooni arvutamise puudumine

IEC 62271-200 puuvillaindikaatori katse kontrollib, et soojuskiirgus ja kuuma gaasi väljapaiskumine leevenduskanali väljalaskekohast ei süüta puuvillast kangast kindlaksmääratud kauguselt - kuid indikaatorite asukohad on määratletud katsekonfiguratsiooni jaoks. Ümberpööratud väljalaskekohtadega paigaldatud konfiguratsioonide puhul tuleb soojuskiirguse tsoon ümber arvutada:

$r_thermal} = \sqrt{\frac{P_{arc} \times t_arc}}{4\pi \times E_ignition}} {4\pi \times E_ignition}}$

Kus $E_{süttimine}$ on materjali süttimisenergiavoog tühjenduspunktis (puuvilla puhul ligikaudu 10 kJ/m², tavalise kaabli isolatsiooni puhul 25 kJ/m²). Selle arvutuse alusel tuleb kehtestada inimeste ja põlevate materjalide eraldusruumid tühjenduspunkti ümber - mitte eeldada katsekonfiguratsiooni indikaatorite positsioonide alusel.

Kuidas valida ja valideerida kaarevabastuse kanali konfiguratsioon iga AIS jaotusseadme alajaama rakenduse jaoks?

Samm 1: Kaarelülituse parameetrite kehtestamine paigaldussõlmes

Enne kaarevabastuskanali määramist määrake kindlaks elektrilised parameetrid, mis määravad kindlaks kaarenergia, mida kaitsesüsteem peab haldama:

• Tulevane rikkevool lülitusseadme riba juures: Arvutada võrgu impedantsi alusel - kontrollida IEC 62271-200 IAC testvoolu alusel; kui paigaldusvea vool ületab testvoolu, ei ole IAC sertifikaat kohaldatav.
• Kaitsekorra puhastamise aeg: Kaitse koordineerimisuuringust saadud teave - kontrollige $t_{clear} \leq t_{IAC_test}$ iga kaitseskeemi konfiguratsiooni, sealhulgas varukoopiate kaitse puhul
• Süsteemi pinge: Kinnitage, et nimipinge vastab IAC katsepingele - kõrgema pinge jaoks ei ole lubatud vähendada pingeid

2. samm: arvutage nõutav kanalite hüdraulilise takistuse eelarve

Paigaldatud kaarevabastuskanali hüdrauliline takistus ei tohi ületada IAC-tüübikatsetuse aruandes dokumenteeritud katsekanali hüdraulilist takistust. Arvutage katsekanali hüdrauliline takistus:

$R_{hüdrauliline_katse} = \frac{f \times L_{katse}}{D_{h_katse}} + \summa K_{bends_test}$

Kus $f$ on Darcy hõõrdetegur (tavaliselt 0,02 sileda teraskanali puhul)⁵, $L_{test}$ on katsekanali pikkus (m), $D_{h_test}$ on katsekanali hüdrauliline läbimõõt (m) ja $\sum K_{bends_test}$ on katsekanali paindekadu koefitsientide summa. Paigaldatud kanal peab vastama järgmistele nõuetele:

$\frac{f \times L_installed}}{D_{h_installed}} + \sum K_{bends_installed} \leq R_{hydraulic_test}$

Kui paigaldatud kanali pikkus või kurvide arv ületab katsekonfiguratsiooni, suurendage kanali ristlõike, et säilitada samaväärne hüdrauliline takistus.

3. samm: valideerige tühjenduspunkti konfiguratsioon

Tühjenduspunkti parameeter	Nõue	Üldine viga
Minimaalne vaba pindala tühjendamisel	≥ 100% kanali ristlõikega	Ribakattega võre, mis vähendab vaba ala 50%-ni.
Minimaalne kaugus hoone seinast	≥ 2 m	Seina ääres asuv tühjenduspunkt
Minimaalne kaugus põlevast materjalist	Soojuskiirgusvööndi arvutamine	Kaabliplatvormid arvutuslikus süttimisraadiuses
Personali keelutsoon	Puuvillaindikaatori ekvivalentne kaugus	Keelutsooni ei ole tähistatud ega kehtestatud
Jagatud täiskogu maht (kui seda kasutatakse)	≥ 10× ühe paneeli ventilatsiooni maht	Alamõõduline täiskogu, mis tekitab vasturõhu
Tühjendamise suund	eemal personali juurdepääsuteedest	Väljavool on suunatud alajaama sissepääsu suunas

Samm 4: Mitme paneeli samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi kontrollimine

AIS-lülitusseadmete koostude puhul, mille paneelid on ühendatud vahekaardiga, tuleb kindlaks määrata maksimaalne arv paneele, mis võivad üheaegselt ventileeruda, tuginedes kaare leviku analüüsile - tavaliselt on see arv paneele, mis on ühendatud ühisele vahekaardilõigule vahekaardilülitite vahel. Mõõtke kaitsekanalisüsteem sellise samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi jaoks.

Alarakendus: Alajaama paigutuse stsenaariumid

• Siseruumides asuv alajaam, mille katus on tühjendatud: Torustik paneeli ülaosast läbi katuse - kontrollige torustiku pikkust katsekonfiguratsiooni suhtes; tagage ilmastikukindel väljalaskekate, mille vaba pindala on ≥ 100%; kehtestage katuse välistav tsoon kaarega seotud sündmuse ajal.
• Siseruumides asuv alajaam, kus on seinaühendus: Horisontaalne kanal välisseinale - iga 90° kõverus vertikaalist horisontaalseks nõuab pühitud kõveruse spetsifikatsiooni; väljalaskekoht peab olema vaba hoone tagasipööratud nurkadest.
• Keldri alajaam: Vertikaalne kanal ülespoole läbi põrandatasandite - kanali maksimaalne praktiline pikkus ületab sageli katsekanali pikkust; ristlõike suurendamine kohustuslik; kontrollida kanali kaalu struktuurset kandmist.
• Väljas asetsev alajaam koos korpusega: Paneelile paigaldatud kaitsekanal, mis väljub väliskapis - kontrollige, et kapis on piisavalt ruumi, et absorbeerida kaaregaasi ilma rõhu kogunemiseta, mis siseneb uuesti paneelile kaitseklapi avade kaudu.

Teine kliendi juhtum: Nigeeria elektriettevõtte hankejuhilt tuli taotlus, et valimisjuhendi läbivaatamine toimuks kaheteistkümne 33 kV jaotusvõrgu alajaama AIS-lülitusseadmete jaoks. Esialgne spetsifikatsioon nõudis IAC-klassifikatsiooni 25 kA juures 0,5 s jooksul koos tootja kataloogi standardkonfiguratsiooni järgi mõõdetud kaarevarustuskanalitega - 400 mm × 400 mm kanal 1,5 m pikkuses. Kohapeal tehtud uuringud näitasid, et üheteistkümnest alajaamast üheteistkümnes oli vaja kanalite pikkust vahemikus 2,8 m kuni 5,1 m, mis tulenes lae kõrgusest ja katusekonstruktsiooni piirangutest. Bepto rakendustehnika meeskond viis iga objekti jaoks läbi hüdraulilise vastupidavuse arvutused - määrates kindlaks, et paigaldatud pikkuste puhul oli vaja 500 mm × 500 mm kuni 650 mm × 550 mm kanalite ristlõikeid, et säilitada katsekonfiguratsiooniga samaväärne hüdrauliline vastupidavus. Läbivaadatud kanalite spetsifikatsioonid lisati hankedokumentidesse enne pakkumismenetlust - see hoiab ära paigaldusjärgse vastavuse puudujäägi, mille algne kataloogispetsifikatsioon oleks tekitanud kõigis üheteistkümnes mittestandardses kohas.

Millised paigaldusvigad ja kasutuselevõtujärgsed muudatused muudavad kaarevabastuskanali jõudluse kõrgepingeallikates kehtetuks?

Paigaldusvead, mis muudavad kaarevarustuse jõudluse kehtetuks

Kaarevabastuskanali konstruktsioon võib olla õigesti määratletud, kuid ei pruugi siiski toimida projekteeritud viisil, kui paigaldamisel esineb projekteerimisest kõrvalekaldeid, mida ei tunnistata kaarekaitsesüsteemi muudatustena.

Paigaldusviga 1 - kanaliliitmike valesti paigutamine, mis tekitab sisemise takistuse:
Kaarevabastuse kanalilõiked, mis on liigendites valesti joondatud, tekitavad sisemisi liiste, mis toimivad voolu takistustena - suurendades hüdraulilist takistust üle projekteeritud väärtuse. 400 mm × 400 mm kanalis 20 mm suurune sisemine liistu kanaliliidese juures vähendab efektiivset ristlõiku 10% võrra ja suurendab hüdraulilist takistust ligikaudu 21% võrra liitekohas.

Kontrollimisnõue: Kontrollige kõiki kanaliühendusi taskulambi ja peegliga enne paneeli sisselülitamist - kinnitage sisemine joondus ±5 mm ulatuses kõikides ühenduskohtades.

Paigaldusviga 2 - kanalite tugikonksud paigaldatud sisemisteks risttugedeks:
Paigaldusmeeskonnad paigaldavad mõnikord kanalite tugikonsoolid sisemisteks risttugedeks, mis katavad kanalite sisemust - see on konstruktsiooniline lühike tee, mis tekitab püsiva voolutakistuse. Sisemised risttalad 400 mm × 400 mm kanalis vähendavad tõhusat ristlõikepinda 15-25% võrra, sõltuvalt klambrite mõõtmetest.

Kontrollimisnõue: Kinnitage, et kõik kanalite tugiklambrid on välised - sisemised risttalad ei ole lubatud kaarevabastusega kanalite puhul.

Paigaldusviga 3 - Rõhulaskeklapp on paigaldatud vastupidises asendis:
Kaarekanalite rõhulangetusklapid - vedru- või gravitatsiooniga töötavad klapid, mis sulgevad kanalit tavatingimustes ja avanevad kaarerõhu all - tuleb paigaldada nii, et avanemissuund oleks vastavuses gaasivoolu suunaga. Vastupidine paigaldus tekitab klapi, mis avaneb vastu gaasivoolu, nõudes avamiseks suuremat rõhku ja vähendades avanemise ajal kanali efektiivset ristlõikepinda.

Kontrollimisnõue: Veenduge, et rõhulangetusklapi avanemise suund vastab gaasi voolusuunale - märgistage voolusuunad paigaldamise ajal kanalil.

Käivitamisjärgsed muudatused, mis muudavad kaarevarustuse tulemuslikkuse kehtetuks

Alajaama kasutuselevõtujärgsed muudatused, mis mõjutavad kaarlahenduskanalit, on kõige ohtlikum allikas, mis põhjustab kaigukaitse kehtetuks muutmist, sest need toimuvad pärast kasutuselevõtu kontrollimise lõpetamist ja neid ei tunnistata sageli kaigukaitsesüsteemi muudatustena.

Muudatus 1 - kaablikanalisatsiooni paigaldamine üle tühjenduspunkti:
Pärast jaotusseadme kasutuselevõtmist paigaldatud sekundaarne kaablijuhtimine suunab sageli kaablikanalid üle või kõrval kaare väljalaskekohtade, mis vähendab tegelikku väljalaskepinda, ilma et see tooks kaasa ametliku projekti muutmise ülevaatuse. Kaablitrass, mis vähendab tühjenduspunkti vaba ala 30% võrra, suurendab tühjenduspunkti vasturõhku ligikaudu 100% võrra - see kahekordistab paneeli tipprõhku kaaresündmuse ajal.

Muudatus 2 - Olemasolevale koosseisule lisatakse täiendavaid paneele:
AIS-lülitusseadmete rea laiendamine paneelide lisamisega olemasolevale ribalõigule suurendab maksimaalset samaaegset ventilatsiooni stsenaariumi - see võib ületada olemasoleva ühise väljalaskekanalisüsteemi võimsust. Iga paneelide lisamine ribalõikesse peab käivitama ühise kaitsekanali suuruse ümberhindamise.

Muudatus 3 - Alajaama ruumi kasutamise muutmine:
Kõrvaloleva ruumi muutmisel kaablikeldrist töötajate tööpiirkonnaks viiakse inimesed kaarevarustuskanali väljalasketsooni lähedusse - ilma väljalaskekoha asukohta muutmata või uue kasutuse jaoks nõutavat töötajate välistatud tsooni kehtestamata.

Muudatus 4 - kaitserelee seadistuse muutmine:
Kaitsereleede ajamarginaalide suurendamine, et parandada kooskõlastamist allavoolu kaitsega, suurendab kaare kustutusaega - see võib ületada IAC-katse kestust. Iga kaitserelee seadistuse muutmist tuleb hinnata IAC-katse kestuse suhtes, et kinnitada jätkuvat vastavust.

Käivitamisjärgne kontrollnimekiri

Kontrollimise objekt	Sagedus	Meetod	Vastuvõtukriteerium
Tühjenduspunkti vaba pindala mõõtmine	Iga-aastane	Füüsiline mõõtmine	≥ 100% kanali ristlõikega - uusi takistusi ei ole.
Kanalite sisemine kontroll	Iga 3 aasta tagant	Taskulamp ja peegel või booreskoop	Puuduvad sisemised takistused, korrosioon või liigendihälbed
Rõhulangetusklapi töökatse	Iga 3 aasta tagant	Käsitsi töötamise test	Avaneb vabalt projekteerimisrõhu juures - ei ole sidumist ega korrosiooni
Isikkoosseisu välistatud tsooni kontrollimine	Iga-aastane	Objekti uuring soojuskiirgusvööndi arvutamise vastu	Arvutatud keelutsoonis ei ole alalist asustust
Kaitsekorraldusaja kontrollimine	Pärast iga relee seadistuse muutmist	Kaitse koordineerimise uuringu läbivaatamine	$t_{clear} \leq t_{IAC_test}$ kinnitatud
Samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi läbivaatamine	Pärast iga paneeli lisamist	Hüdraulilise takistuse ümberarvutamine	Jagatud kanalite võimsus ≥ samaaegse ventilatsiooni nõue

Muutuste juhtimise protokoll kaarevarustussüsteemide jaoks

Iga alajaama muudatus, mis võib mõjutada kaarevarustuskanali toimimist, peab läbima ametliku muudatuste juhtimise (MOC) ülevaatuse, mis hõlmab järgmist:

1. Kaarikaitse mõju hindamine: Kas muudatus mõjutab kanalite ristlõike, kanalite pikkust, kurvide arvu, tühjenduspunkti vaba ala, samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi või kaitse puhastamise aega?
2. Hüdraulilise takistuse ümberarvutamine: Kui mõni kaarevabastuse parameeter muutub, arvutage paigaldatud kanali hüdrauliline takistus uuesti ja kontrollige, et see jääb katsekonfiguratsiooni eelarve piiridesse.
3. IAC nõuetele vastavuse korduvkontroll: kinnitada, et muudetud konfiguratsioon jääb IAC tüübikatsetuse sertifikaadi reguleerimisalasse - või teha kindlaks täiendavate katsete vajadus.
4. Personali keelutsooni ajakohastamine: Arvutage uuesti soojuskiirgusvöönd iga väljastuspiirkonna geomeetria muutuse korral ning ajakohastage keelutsooni tähistused ja juurdepääsupiirangud.

Kokkuvõte

AIS-lülitusseadmete alajaamades ei avastata kaarevarustuskanali projekteerimisvigu projekteerimisülevaadete, kasutuselevõtu kontrollide või rutiinsete hoolduskülastuste käigus - need avastatakse sisemiste kaarevarustuse sündmuste ajal, kui ettenähtud viisil toimima pidanud kaitsekanal kas ei suuda suunata kaarenergiat paneeli konstruktsiooni piirides või suunab kaareplasma ja soojuskiirguse töötajate suunas, kes eeldatavasti on kaitstud paneeli nimesildil oleva IEC 62271-200 IAC-sertifikaadi järgi. Kuus kriitilist projekteerimisviga - kanalite alamõõdistamine, paindekadude kuhjumine, tühjenduspunkti takistamine, mitme paneeli samaaegne ventileerimine, kaare kestuse mittevastavus ja soojuskiirguse tsooni puudumine - on igaüks neist eraldi võimeline muutma kaarekaitsesüsteemi mittefunktsionaalseks ja need vigu süvenevad, kui samas paigalduses esineb mitu viga. Käsitlege IEC 62271-200 IAC tüübikatsetuse sertifikaati kui kaarevabastuskanali projekteerimise alguspunkti, mitte kui lõpp-punkti: arvutage paigaldatud kanali hüdrauliline takistus iga objekti jaoks katsekanali spetsifikatsiooni vastu, valideerige tühjenduspunkti vaba ala ja töötajate välistatud tsooni soojuskiirgusvööndi arvutuse vastu, kontrollige kaitse puhastamise aega iga kaitseskeemi konfiguratsiooni puhul IAC-katse kestuse vastu, rakendama ametlikku muudatuste haldamise protokolli, mis kajastab iga kasutuselevõtujärgset muudatust, mis mõjutab kaitsevarustuse toimivust, ja hindama uuesti samaaegse ventilatsiooni stsenaariumi iga kord, kui olemasolevale ribalõigule lisatakse paneel - sest kaitsevarustuse kanal, mis toimib nõuetekohaselt, kui ilmneb kaarsündmus, on see, mis on projekteeritud, paigaldatud ja hooldatud projekteeritud süsteemina, mitte kataloogi lisaseadmena.

Korduma kippuvad küsimused AIS-lülitusseadmete kaarevabastuskanali projekteerimise kohta

1. “Selgitatud sisemise kaarega klassifikatsioon (IAC AFLR, 16/25/31,5 kA põhitõed)”, https://www.nuventura.com/news/internal-arc-classification-explained-iac-aflr-16-25-31-5-ka-basics. Selles tööstusdokumendis on esitatud keskpinge lülitusseadmete ohutusklassid sisemise kaarvao ajal. Tõendite roll: general_support; Allikatüüp: tööstus. Toetab: Kinnitab standardi IEC 62271-200 eesmärki ja kohaldamisala, mis käsitleb jaotusseadmete sisemise kaarega seotud klassifikatsiooni. ↩

2. “Omane soojus - kaloriliselt ebatäiuslik gaas”, https://www.grc.nasa.gov/www/BGH/realspec.html. Selles NASA võrdlusmaterjalis on määratletud õhu erisoojusvõimsuse parameetrid erinevates aerodünaamilistes tingimustes. Tõendusmaterjali roll: statistika; Allikatüüp: valitsus. Toetab: Kinnitab termodünaamilist konstanti, mida kasutati kiire rõhu tõusu kiiruse arvutamiseks jaotuspaneeli sees. Märkus: Kohaldatakse õhu suhtes väikestel kiirustel ja standardtemperatuuridel enne hüpersoonilise erutuse tekkimist. ↩

3. “Õhuvoolu kiirus ja rõhukoefitsient 90o ristkülikukujulise kanali ümber”, https://www.scribd.com/document/627960174/Air-Flow-Velocity-and-Pressure-Coefficient-Around-the-90o-Rectangular-Duct-Fluid-Exp-5. Selles eksperimentaalses vooludünaamika analüüsis kirjeldatakse üksikasjalikult, kuidas torustiku küünarnukid ja painded põhjustavad lokaalset energia hajumist. Tõendite roll: mehhanism; Allikatüüp: teadusuuringud. Toetused: Selgitab fluiddünaamilist põhimõtet, et torukõverad suurendavad hüdraulilist takistust ja piiravad oluliselt gaasi tõhusat väljutamist. ↩

4. “Kõrgepinge elektrilöögi hindamine ja rakendused - 2. osa”, https://netaworldjournal.org/2019/09/marroquinrehmanmadani/features/high-voltage-arc-flash-assessment-and-applications-part-2/. Selles tehnikajakirjas uuritakse, kuidas kaitserelee seaded dikteerivad rikke kustutusaegu ja kumulatiivset kaarenergiaga kokkupuudet. Tõendusmaterjali roll: mehhanism; Allikatüüp: tööstus. Toetused: Kinnitab põhjusliku seose olemasolu eelneva kaitse kustutusaja ja maksimaalse kaare kestuse vahel, mida paneel peab füüsiliselt vastu pidama. ↩

5. “Torude hõõrdemudelid - Pump & Flow”, https://www.pumpandflow.com.au/pipe-friction-models/. See tehniline viide hõlmab Darcy-Weisbachi hõõrdemudeleid ja Moody diagrammi kareduse väärtusi erinevate torumaterjalide jaoks. Tõendusroll: statistika; Allikatüüp: tööstus. Toetused: Annab empiirilise hõõrdekoefitsiendi väärtuse, mis on vajalik reljeefse kanalisatsiooni jooksu kogu hüdraulilise takistuse eelarve arvutamiseks. ↩