สิ่งที่วิศวกรมักเข้าใจผิดเกี่ยวกับการออกแบบช่องระบายอาร์ก

บทนำ

การออกแบบร่องระบายอาร์กสำหรับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบฉนวนอากาศถือเป็นหนึ่งในวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดในการก่อสร้างสถานีย่อยแรงดันสูง — และเป็นหนึ่งในสิ่งที่ถูกดำเนินการบ่อยที่สุดโดยอาศัยสมมติฐานที่ไม่ได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลการทดสอบการจำแนกอาร์กภายในตามมาตรฐาน IEC 62271-200 ซึ่งการออกแบบควรนำไปใช้ช่องระบายแรงดันโค้ง — ท่อระบายแรงดันที่นำแก๊สร้อน พลาสมาอาร์ค และพลังงานคลื่นแรงดันจากเหตุการณ์อาร์คแฟลชภายในออกห่างจากบุคลากรและไปยังเขตปลดปล่อยที่ปลอดภัย — ดูเหมือนจะเป็นแนวคิดที่ตรงไปตรงมา: ท่อจากด้านบนของแผงสวิตช์เกียร์ไปยังภายนอกสถานีย่อย มีขนาดที่เพียงพอในการระบายพลังงานอาร์คก่อนที่ความดันภายในแผงจะเกินขีดจำกัดทางโครงสร้าง ในทางปฏิบัติ การตัดสินใจทางวิศวกรรมที่กำหนดว่าช่องระบายแรงดันโค้งจะทำงานตามที่ออกแบบไว้หรือไม่ — พื้นที่หน้าตัดของท่อ,ความยาวของท่อและรูปทรงของการโค้ง, ตำแหน่งของจุดปล่อย, แรงดันย้อนกลับที่ช่องปล่อย, และการโต้ตอบระหว่างช่องระบายของแผงที่อยู่ติดกันในแถวหลายแผง — แต่ละปัจจัยสามารถทำให้ระบบป้องกันโค้งทั้งหมดไม่สามารถทำงานได้ ในขณะที่แผงมีใบรับรองการทดสอบประเภท IEC 62271-200 ที่ถูกต้องซึ่งได้รับภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่ไม่มีความคล้ายคลึงกับการติดตั้งจริง. สิ่งที่วิศวกรมักเข้าใจผิดเกี่ยวกับการออกแบบช่องระบายไฟอาร์คมากที่สุด คือการนำใบรับรองการทดสอบประเภทตามมาตรฐาน IEC 62271-200 มาใช้เสมือนเป็นการรับรองในระดับระบบที่ครอบคลุมการติดตั้งระบบระบายไฟอาร์คทั้งหมด ทั้งที่ในความเป็นจริง ใบรับรองประเภทนี้รับรองเฉพาะประสิทธิภาพของแผงครอบภายใต้เงื่อนไขการทดสอบการระบายไฟอาร์คเฉพาะที่กำหนดไว้เท่านั้น และทุกการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขการทดสอบเหล่านั้นในการติดตั้งจริง เช่น ท่อที่ยาวขึ้น การเพิ่มข้อโค้ง การลดขนาดหน้าตัดจุดปล่อยของเสียที่ถูกกีดขวาง — ทำให้การทดสอบประเภทเป็นโมฆะในฐานะหลักฐานของประสิทธิภาพของระบบที่ติดตั้ง และสร้างช่องว่างในการป้องกันอาร์คที่จะไม่ถูกค้นพบจนกว่าจะเกิดเหตุการณ์อาร์คภายใน. สำหรับวิศวกรออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อย ผู้กำหนดคุณลักษณะสวิตช์เกียร์ AIS และวิศวกรความปลอดภัยที่รับผิดชอบการป้องกันอาร์กภายในในสถานีไฟฟ้ากำลังสูง คู่มือนี้มอบกรอบงานวิศวกรรมช่องระบายอาร์กที่สมบูรณ์ — ตั้งแต่การตีความการทดสอบประเภทตามมาตรฐาน IEC 62271-200 ไปจนถึงการตรวจสอบความถูกต้องของการติดตั้ง — ซึ่งรับประกันว่าระบบระบายอาร์กจะทำงานตามที่ออกแบบไว้เมื่อเกิดเหตุการณ์อาร์กที่ระบบถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการ.

สารบัญ

• IEC 62271-200 การจัดประเภทการเกิดอาร์คภายในรับรองอะไรจริง ๆ — และไม่ครอบคลุมอะไรบ้าง?
• อะไรคือพารามิเตอร์การออกแบบช่องระบายแรงดันไฟฟ้าอาร์คที่สำคัญหกประการที่วิศวกรมักทำผิดพลาดบ่อยที่สุด?
• วิธีการเลือกและตรวจสอบความถูกต้องของการกำหนดค่าช่องระบายอาร์คสำหรับแต่ละการใช้งานตู้สวิตช์เกียร์ AIS?
• ข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการเปลี่ยนแปลงหลังการทดสอบที่ส่งผลให้ประสิทธิภาพของช่องระบายอาร์คในสถานีย่อยแรงสูงเป็นโมฆะคืออะไร?

IEC 62271-200 การจัดประเภทการเกิดอาร์คภายในรับรองอะไรจริง ๆ — และไม่ครอบคลุมอะไรบ้าง?

การจัดประเภทการอาร์คภายใน (IAC) ตามมาตรฐาน IEC 62271-200 เป็นเอกสารพื้นฐานที่กำหนดว่าตู้สวิตช์เกียร์ AIS ต้องทำงานอย่างไรในระหว่างเหตุการณ์การอาร์คภายใน¹ — แต่ขอบเขตของมันถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจน และข้อจำกัดของมันมักไม่ถูกสื่อสารไปยังวิศวกรออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อยซึ่งพึ่งพาข้อมูลนี้เป็นพื้นฐานในการตัดสินใจเกี่ยวกับการออกแบบระบบป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร.

สิ่งที่การทดสอบ IAC วัดจริง ๆ

การทดสอบ IAC จะทำการทดสอบแผงสวิตช์เกียร์แบบสมบูรณ์ด้วยการเกิดอาร์คภายในที่กระแสและระยะเวลาที่กำหนด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าตู้แผงควบคุมเป็นไปตามเกณฑ์การยอมรับห้าประการ — ตัวชี้วัด — ที่กำหนดว่าบุคลากรในเขตการเข้าถึงที่กำหนดได้รับการป้องกันจากผลกระทบของเหตุการณ์อาร์คหรือไม่:

ตัวบ่งชี้การยอมรับ IAC ห้าตัวตามมาตรฐาน IEC 62271-200:

• ตัวชี้วัด 1 — ไม่มีการแตกเป็นชิ้นส่วน: ไม่มีส่วนใดของตัวโครงสร้างที่ยื่นออกไปนอกขอบเขตที่กำหนดไว้ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อบุคลากรในเขตที่สามารถเข้าถึงได้
• ตัวชี้วัด 2 — ไม่มีประตู/ฝาเปิด: ประตู, ฝาครอบ, และแผงที่สามารถถอดออกได้จะยังคงปิดและล็อกไว้ระหว่างเหตุการณ์อาร์ก — ไม่มีการเปิดที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งอาจทำให้บุคลากรถูกเปิดเผยต่อพลาสมาอาร์ก
• ตัวชี้วัด 3 — ไม่มีรูในด้านที่สามารถเข้าถึงได้: ไม่มีการเผาทะลุผนังของตู้ควบคุมที่ด้านซึ่งสามารถเข้าถึงได้โดยบุคลากร — พลาสมาอาร์คไม่สามารถหลุดผ่านผิวหน้าของตู้ควบคุมเข้าสู่เขตบุคลากรได้
• ตัวชี้วัด 4 — ลวดอาร์คไม่ก่อให้เกิดการจุดติดของตัวบ่งชี้ฝ้าย: ผ้าฝ้ายตัวบ่งชี้ที่วางไว้ที่ระยะห่างที่กำหนดจากตัวครอบไม่ติดไฟ — ยืนยันว่าการแผ่รังสีความร้อนและการปล่อยก๊าซร้อนจากช่องระบายแรงดันไม่ก่อให้เกิดอันตรายจากการเผาไหม้ที่ตำแหน่งของตัวบ่งชี้
• ตัวชี้วัดที่ 5 — การเชื่อมต่อสายดินยังคงมีประสิทธิภาพ: การเชื่อมต่อสายดินของตัวครอบไม่ถูกขัดจังหวะโดยเหตุการณ์อาร์ก — บุคลากรที่สัมผัสตัวครอบหลังจากเหตุการณ์อาร์กจะไม่ถูกสัมผัสด้วยแรงดันไฟฟ้า

สภาพของร่องระบายโค้งในระหว่างการทดสอบ IAC:
การทดสอบ IAC ดำเนินการด้วยการกำหนดค่าการบรรเทาอาร์คเฉพาะ — ส่วนตัดขวางของท่อ ความยาวของท่อ และรูปทรงของจุดปล่อย — ที่กำหนดโดยผู้ผลิตและบันทึกไว้ในรายงานการทดสอบ ตัวบ่งชี้การยอมรับจะได้รับการตรวจสอบภายใต้เงื่อนไขการบรรเทาเฉพาะเหล่านี้. ใบรับรองการทดสอบประเภทไม่รับรองประสิทธิภาพภายใต้การกำหนดค่าการบรรเทาอื่นใด.

ข้อจำกัดขอบเขตที่สำคัญ: สิ่งที่ใบรับรอง IAC ไม่ครอบคลุม

พารามิเตอร์	สิ่งที่ใบรับรอง IAC ครอบคลุม	สิ่งที่ใบรับรอง IAC ไม่ครอบคลุม
กระแสอาร์ก	ค่าที่ทดสอบ (เช่น 16 kA, 25 kA, 40 kA)	กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สูงขึ้นที่จุดติดตั้ง
ระยะเวลาของอาร์ค	ระยะเวลาที่ทดสอบ (เช่น 0.1 วินาที, 0.5 วินาที, 1.0 วินาที)	ระยะเวลาการเคลียร์ที่นานขึ้นจากการป้องกันต้นทาง
ความยาวของท่อระบายโค้ง	ความยาวของท่อที่ใช้ในระหว่างการทดสอบ	ท่อที่ติดตั้งยาวขึ้นพร้อมข้อโค้งเพิ่มเติม
หน้าตัดท่อระบายโค้ง	หน้าตัดที่ใช้ระหว่างการทดสอบ	ลดขนาดหน้าตัดจากข้อจำกัดของพื้นที่
รูปทรงเรขาคณิตของจุดปล่อย	การยุติแบบเปิดหรือแบบเฉพาะที่ใช้ระหว่างการทดสอบ	จุดระบายที่ถูกกีดขวาง เปลี่ยนทิศทาง หรือแชร์ร่วมกัน
การโต้ตอบระหว่างแผงที่อยู่ติดกัน	แผงเดี่ยวหรือการกำหนดค่าหลายแผงที่ผ่านการทดสอบ	การกำหนดค่าการจัดวางแผงหลายแผงที่แตกต่างกัน
อุณหภูมิแวดล้อม	ทดสอบสภาพแวดล้อม (โดยทั่วไป 20°C)	สถานีย่อยที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูง

นัยทางวิศวกรรมนั้นชัดเจนโดยตรง: วิศวกรออกแบบสถานีย่อยที่ระบุแผงสวิตช์เกียร์ AIS ที่มีมาตรฐาน IEC 62271 ที่ถูกต้อง-200 ใบรับรอง IAC ที่ 25 kA เป็นเวลา 0.5 วินาที จากนั้นติดตั้งแผงควบคุมพร้อมท่อระบายไฟอาร์คที่มีความยาวมากกว่าท่อทดสอบ 3 เมตร มีข้อโค้ง 90° สองจุด และจุดระบายไฟที่ถูกกีดขวางบางส่วนโดยรางสายไฟ — ไม่มีหลักฐานรับรองว่าระบบระบายไฟอาร์คที่ติดตั้งจะผ่านเกณฑ์ยอมรับทั้งห้าข้อในระหว่างเหตุการณ์ไฟอาร์คใบรับรองครอบคลุมการกำหนดค่าการทดสอบ การกำหนดค่าที่ติดตั้งไม่ได้รับการรับรอง.

พลศาสตร์แรงดันช่องระบายโค้งที่ขับเคลื่อนข้อกำหนดการออกแบบ

เหตุการณ์โค้งภายในสร้างคลื่นความดันที่ช่องระบายต้องปล่อยออกมาก่อนที่ความดันภายในแผงจะเกินขีดจำกัดโครงสร้างของมัน อัตราการเพิ่มขึ้นของความดันภายในแผงคือ:

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

ที่ไหน $แกมมา$ คือ อัตราส่วนของความร้อนจำเพาะสำหรับส่วนผสมของก๊าซอาร์ค (ประมาณ 1.4 สำหรับอากาศ)², $P_{arc}$ คือ กำลังไฟฟ้าอาร์ก (วัตต์) และ $V_{panel}$ คือปริมาตรภายในของแผง (ลูกบาศก์เมตร) สำหรับอาร์ก 25 kA ที่แรงดันระบบ 20 kV ในแผงขนาด 0.5 ลูกบาศก์เมตร:

$P_{arc} = \sqrt{3} \times 20,000 \times 25,000 \times 0.85 = 736 \text{ เมกะวัตต์}$

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

589 เมกะปาสคาลต่อวินาที — แรงดันแผงเพิ่มขึ้นเกือบ 600 บรรยากาศต่อวินาทีในระหว่างกระแสอาร์คที่เกิดจากการลัดวงจรเต็มรูปแบบ ช่องระบายอาร์คต้องระบายปริมาณก๊าซให้เพียงพอเพื่อรักษาแรงดันแผงให้อยู่ต่ำกว่าขีดจำกัดโครงสร้างของตู้ — โดยทั่วไปคือ 50–100 kPa เหนือบรรยากาศ — ภายใน 50–100 มิลลิวินาทีแรกของการเริ่มต้นอาร์คทุกข้อจำกัดในช่องระบายที่เพิ่มแรงดันย้อนกลับหรือลดอัตราการไหล จะเพิ่มแรงดันสูงสุดของแผงและเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียหายของโครงสร้างของตัวเครื่องโดยตรง.

กรณีศึกษาของลูกค้าที่แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของช่องว่างในการรับรอง: วิศวกรออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อยที่ทำงานกับผู้รับเหมา EPC ในซาอุดีอาระเบียได้ติดต่อ Bepto หลังจากเกิดเหตุการณ์อาร์คภายในที่สถานีไฟฟ้าย่อย AIS 33 kV ซึ่งทำให้ตู้แผงควบคุมแตกเสียหาย แม้ว่าแผงควบคุมจะมีใบรับรอง IEC 62271-200 IAC ที่ถูกต้องที่ 25 kA เป็นเวลา 0.5 วินาทีก็ตามการสอบสวนหลังเกิดเหตุเปิดเผยว่า ท่อระบายอาร์คที่ติดตั้งมีความยาวมากกว่าท่อทดสอบที่ระบุในรายงานการทดสอบประเภทถึง 4.2 เมตร ซึ่งท่อที่ยาวกว่านี้ทำให้แรงดันย้อนกลับที่ช่องระบายของแผงเพิ่มขึ้นถึง 3.8 เท่า ส่งผลให้อัตราการระบายอากาศต่ำกว่าค่าขั้นต่ำที่จำเป็นในการรักษาแรงดันของแผงให้อยู่ในขีดจำกัดโครงสร้างตัวกั้นเกิดการแตกตัวที่ 180 มิลลิวินาที — ก่อนที่ระบบป้องกันต้นทางจะเคลียร์ข้อผิดพลาดที่ 350 มิลลิวินาทีเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสองคนในสถานีย่อยในขณะเกิดเหตุได้รับบาดเจ็บจากไฟไหม้เนื่องจากการแตกของตู้ควบคุม ทีมเทคนิคของ Bepto ได้ทำการออกแบบท่อใหม่ให้ตรงกับความต้านทานทางไฮดรอลิกของท่อที่ติดตั้งกับข้อกำหนดของท่อทดสอบ — ซึ่งต้องเพิ่มขนาดหน้าตัดของท่อจาก 400 มม. × 400 มม. เป็น 600 มม. × 500 มม. สำหรับความยาวที่ติดตั้ง 4.2 เมตร.

อะไรคือพารามิเตอร์การออกแบบช่องระบายแรงดันไฟฟ้าอาร์คที่สำคัญหกประการที่วิศวกรมักทำผิดพลาดบ่อยที่สุด?

พารามิเตอร์การออกแบบช่องระบายแรงดันโค้งหกตัวเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของระบบป้องกันแรงดันโค้งที่ติดตั้งอยู่ — แต่ละตัวแทนการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่ทำในระหว่างการออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อย แต่ได้รับการตรวจสอบเพียงครั้งเดียวในระหว่างเหตุการณ์แรงดันโค้ง.

ข้อผิดพลาด 1: พื้นที่หน้าตัดของท่อลมมีขนาดเล็กเกินไป

ท่อระบายอากาศรูปโค้งต้องรองรับอัตราการไหลของก๊าซสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างเหตุการณ์อาร์ก — อัตราการไหลนี้ถูกกำหนดโดยกำลังไฟฟ้าของอาร์ก ปริมาตรของแผง และแรงดันสูงสุดที่แผงสามารถรับได้ พื้นที่หน้าตัดขั้นต่ำของท่อคือ:

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

ที่ไหน $\dot{V}{แก๊ส}$ คือ อัตราการไหลของก๊าซสูงสุดในปริมาตร (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) และ $v{แก๊ส}$ คือ ความเร็วของก๊าซในท่อ (เมตรต่อวินาที) สำหรับเหตุการณ์อาร์กขนาด 25 kA อัตราการไหลสูงสุดของก๊าซจากแผงขนาด 0.5 ลูกบาศก์เมตรอยู่ที่ประมาณ 15–25 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที — ซึ่งต้องการพื้นที่หน้าตัดของท่ออย่างน้อย 0.15–0.25 ตารางเมตร (390 มม. × 390 มม. อย่างน้อย) ที่ความเร็วของก๊าซ 100 เมตรต่อวินาที.

ข้อผิดพลาดในการเลือกขนาดที่เล็กเกินไปซึ่งพบได้บ่อยที่สุด: การระบุขนาดหน้าตัดของท่อระบายโค้งโดยอิงตามขนาดช่องเปิดระบายของแผง ไม่ใช่จากการคำนวณอัตราการไหลของก๊าซ ช่องระบายของแผงถูกกำหนดขนาดตามความยาวของท่อทดสอบ ท่อที่ติดตั้งยาวขึ้นจะต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่ขึ้นเพื่อรักษาความต้านทานทางไฮดรอลิกที่เทียบเท่ากัน.

ข้อผิดพลาด 2: การสะสมสัมประสิทธิ์การสูญเสียจากการโค้งงอ

แต่ละการโค้งในท่อระบายอากาศแบบโค้งจะเพิ่มการสูญเสียแรงดันซึ่งลดอัตราการไหลของอากาศที่ระบายออกอย่างมีประสิทธิภาพ³. การสูญเสียแรงดันผ่านโค้ง 90°:

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

ที่ไหน $เค_เบนด์$ คือ ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียจากการโค้งงอ (0.3–1.5 ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างรัศมีการโค้งงอกับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ) และ $\rho_{gas}$ คือ ความหนาแน่นของก๊าซร้อน (ประมาณ 0.3–0.5 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ที่อุณหภูมิอาร์ก) สำหรับการโค้งแบบมุมตัด 90° ($เค_เบนด์$ = 1.5) ที่ความเร็วของก๊าซ 100 เมตรต่อวินาที:

$\Delta P_{bend} = 1.5 \times \frac{0.4 \times 100^2}{2} = 3,000 \text{ ปาสคาล} = 3 \text{ กิโลปาสคาล}$

การโค้ง 90° สามครั้งสะสมความดันย้อนกลับ 9 kPa — เทียบเท่ากับการเพิ่มท่อตรงประมาณ 2.5 เมตรเข้าไปในความต้านทานทางไฮดรอลิก การออกแบบท่อที่มีข้อโค้ง 90° สามข้อและท่อตรง 3 เมตร จะมีความต้านทานทางไฮดรอลิกประมาณ 5.5 เมตรของท่อตรง — แต่บ่อยครั้งถูกระบุไว้ว่ามีความต้านทานเท่ากับ 3 เมตร.

ข้อกำหนดการดัดที่ถูกต้อง: ใช้การโค้งแบบกวาดที่มีอัตราส่วนรัศมีต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง ≥ 1.5 ($เค_เบนด์$ = 0.3) แทนการโค้งมุมแบบตัดเฉียง — ช่วยลดการสูญเสียแรงดันจากการโค้งงอได้ถึง 5 เท่าสำหรับแต่ละการโค้งในท่อลม.

ข้อผิดพลาดที่ 3: การกีดขวางจุดปล่อยและการกดดันย้อนกลับ

จุดปล่อยท่อระบายอากาศโค้งต้องไม่มีสิ่งกีดขวางและต้องระบายออกสู่พื้นที่ที่มีปริมาตรเพียงพอในการดูดซับก๊าซโค้งโดยไม่สร้างแรงดันย้อนกลับอย่างมีนัยสำคัญที่ทางออกของท่อ ข้อผิดพลาดทั่วไปของจุดปล่อย:

• ตะแกรงระบายอากาศแบบบานเกล็ด: บานเกล็ดที่มีพื้นที่เปิด 40–60% จะลดพื้นที่หน้าตัดการไหลที่มีประสิทธิภาพลง 40–60% — ทำให้ความเร็วการไหลและแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน
• การปล่อยออกสู่พื้นที่ว่างจำกัด: การปล่อยท่อระบายอากาศจากแผงหลายแผงเข้าสู่ช่องรวมอากาศที่ใช้ร่วมกันโดยมีปริมาตรช่องรวมอากาศไม่เพียงพอ จะทำให้เกิดแรงดันย้อนกลับซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีแผงระบายอากาศเพิ่มเติมมากขึ้นพร้อมกัน
• จุดปล่อยน้ำภายในระยะ 2 เมตรจากผนังอาคาร: คลื่นแรงดันสะท้อนกลับจากผนังอาคารกลับมายังทางออกของท่อและเพิ่มแรงดันย้อนกลับที่มีประสิทธิภาพขึ้น 20–40%
• จุดปล่อยถูกกีดขวางโดยรางเคเบิลหรือท่อร้อยสาย: การจัดการสายเคเบิลหลังการติดตั้งที่ติดตั้งทั่วจุดปล่อยช่วยลดพื้นที่การปล่อยที่มีประสิทธิภาพโดยไม่จำเป็นต้องทบทวนการออกแบบ

ข้อผิดพลาดที่ 4: การโต้ตอบของแผงหลายแผง — ปัญหาการระบายอากาศพร้อมกัน

ในชุดสวิตช์เกียร์ AIS แบบหลายแผง ไฟฟ้าลัดวงจรภายในแผงหนึ่งสามารถแพร่กระจายไปยังแผงข้างเคียงผ่านการเชื่อมต่อบัสบาร์ — ทำให้เกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าลัดวงจรพร้อมกันในหลายแผง ซึ่งทั้งหมดจะระบายออกผ่านระบบท่อระบายแรงดันเดียวกันพร้อมกัน อัตราการไหลของก๊าซรวมจากการระบายพร้อมกันหลายแผง:

$\dot{V}{รวม} = n{แผง} \times \dot{V}_{แผงเดี่ยว}$

สำหรับแผงระบายอากาศสามแผงที่ระบายอากาศพร้อมกันที่ 15 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีแต่ละแผง:

$\dot{V}_{total} = 3 \times 15 = 45 \text{ ลูกบาศก์เมตร/วินาที}$

ท่อระบายร่วมที่มีขนาดเหมาะสมสำหรับการระบายอากาศแบบแผงเดียว (0.15 ตารางเมตร) ที่อัตราการไหลนี้ จะทำให้เกิดความเร็วของก๊าซเท่ากับ:

$v_{gas} = \frac{45}{0.15} = 300 \text{ เมตร/วินาที}$

300 เมตรต่อวินาที — ใกล้เคียงกับความเร็วเสียงในอากาศผสมที่ร้อน — ก่อให้เกิดการก่อตัวของคลื่นกระแทกในท่อและแรงดันย้อนกลับที่รุนแรงจนทำให้ระบบระบายแรงดันทั้งหมดล้มเหลว ท่อระบายแรงดันร่วมสำหรับแผงหลายแผงต้องได้รับการออกแบบให้มีขนาดเหมาะสมสำหรับสถานการณ์การระบายแรงดันพร้อมกันที่รุนแรงที่สุด ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ ไม่ใช่สำหรับการระบายแรงดันของแผงเดียว.

ข้อผิดพลาด 5: ความไม่สอดคล้องของระยะเวลาของอาร์คกับเวลาการเคลียร์ของระบบป้องกัน

การทดสอบ IEC 62271-200 IAC ดำเนินการที่ระยะเวลาอาร์กที่กำหนดไว้ — โดยทั่วไปคือ 0.1 วินาที, 0.5 วินาที หรือ 1.0 วินาที. ระบบป้องกันสถานีไฟฟ้าย่อยที่ติดตั้งไว้ต้องสามารถตัดกระแสลัดวงจรอาร์กได้ภายในระยะเวลาที่ทดสอบไว้ เพื่อให้ใบรับรอง IAC มีผลบังคับใช้⁴. ความไม่สอดคล้องที่อันตรายที่สุด: ระบุแผงควบคุมที่มีการรับรอง IAC ที่ระยะเวลาอาร์ค 0.1 วินาที ในสถานีย่อยที่ระบบป้องกันต้นทางมีการประสานเวลาแบบลำดับชั้น (time-graded coordination) โดยมีเวลาตัดวงจร 0.5 วินาที ที่ระดับบัสบาร์ของสวิตช์เกียร์.

การตรวจสอบเวลาการเคลียร์การป้องกัน:
$t_{clear} \leq t_{IAC_test}$

ความไม่เท่าเทียมนี้ต้องได้รับการตรวจสอบสำหรับการศึกษาการประสานการทำงานของรีเลย์ป้องกันทุกครั้ง — ไม่ใช่การสมมติจากค่าตั้งต้นของรีเลย์ การเคลียร์จริงจะรวมถึงเวลาการทำงานของรีเลย์, เวลาการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์, และระยะขอบเวลาใดๆ:

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

สำหรับแผนการแบ่งระดับตามเวลาที่มีการตั้งค่ารีเลย์ 0.3 วินาที, เวลาทำงานของ CB 0.08 วินาที, และช่วงขอบเขตการแบ่งระดับ 0.1 วินาที:

$t_{clear} = 0.3 + 0.08 + 0.1 = 0.48 \text{ วินาที}$

แผงที่มีใบรับรอง IAC ที่ระยะเวลาอาร์ค 0.1 วินาที ไม่ได้รับการรับรองสำหรับเวลาการตัดกระแสเกิน 0.48 วินาทีนี้ — พลังงานอาร์คที่สะสมในแผงในช่วงเวลาเพิ่มเติม 0.38 วินาที เกินความสามารถโครงสร้างของตู้ทดสอบ.

ข้อผิดพลาดที่ 6: การละเว้นการคำนวณเขตการแผ่รังสีความร้อน

การทดสอบตัวบ่งชี้ฝ้ายตามมาตรฐาน IEC 62271-200 ตรวจสอบว่ารังสีความร้อนและการปล่อยก๊าซร้อนจากจุดปล่อยของท่อระบายแรงดันไม่ทำให้เกิดการติดไฟของผ้าฝ้ายที่ระยะห่างที่กำหนด — แต่ตำแหน่งของตัวบ่งชี้ถูกกำหนดสำหรับการกำหนดค่าการทดสอบเท่านั้น สำหรับการติดตั้งที่มีการเปลี่ยนทิศทางของจุดปล่อย ต้องคำนวณเขตพื้นที่รังสีความร้อนใหม่:

$r_{thermal} = \sqrt{\frac{P_{arc} \times t_{arc}}{4\pi \times E_{ignition}}}$

ที่ไหน $E_{จุดระเบิด}$ คือ พลังงานจุดระเบิดที่จุดปล่อยสำหรับวัสดุ ณ จุดปล่อย (ประมาณ 10 กิโลจูล/ตารางเมตรสำหรับผ้าฝ้าย, 25 กิโลจูล/ตารางเมตรสำหรับฉนวนสายไฟมาตรฐาน) ต้องกำหนดเขตห้ามเข้าของบุคลากรและระยะห่างจากวัสดุที่ติดไฟได้รอบจุดปล่อยตามการคำนวณนี้ — ไม่ใช่การคาดคะเนจากตำแหน่งของตัวบ่งชี้การตั้งค่าการทดสอบ.

วิธีการเลือกและตรวจสอบความถูกต้องของการกำหนดค่าช่องระบายอาร์คสำหรับแต่ละการใช้งานตู้สวิตช์เกียร์ AIS?

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดพารามิเตอร์ของอาร์กฟอลต์ที่จุดติดตั้ง

ก่อนที่จะระบุช่องระบายพลังงานอาร์ก ให้กำหนดพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่กำหนดพลังงานอาร์กที่ระบบระบายต้องจัดการ:

• กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่คาดการณ์ได้ที่บัสบาร์ของสวิตช์เกียร์: คำนวณจากอิมพีแดนซ์ของระบบเครือข่าย — ตรวจสอบให้สอดคล้องกับกระแสทดสอบ IAC ตามมาตรฐาน IEC 62271-200 หากกระแสขัดข้องในการติดตั้งเกินกระแสทดสอบ ใบรับรอง IAC จะไม่สามารถใช้ได้
• ระยะเวลาการเคลียร์การป้องกัน: รับจากศึกษาการประสานงานด้านการคุ้มครอง — ตรวจสอบ $t_{clear} \leq t_{IAC_test}$ สำหรับการกำหนดค่าของทุกแผนการป้องกัน รวมถึงการป้องกันสำรอง
• แรงดันไฟฟ้าของระบบ: ยืนยันว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดตรงกับแรงดันไฟฟ้าทดสอบของ IAC — ไม่อนุญาตให้ลดกำลังสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณงบประมาณความต้านทานทางไฮดรอลิกของท่อลมที่ต้องการ

ความต้านทานไฮดรอลิกของท่อบรรเทาโค้งที่ติดตั้งไว้ต้องไม่เกินความต้านทานไฮดรอลิกของท่อทดสอบที่บันทึกไว้ในรายงานการทดสอบประเภท IAC คำนวณความต้านทานไฮดรอลิกของท่อทดสอบ:

$R_{hydraulic_test} = \frac{f \times L_{test}}{D_{h_test}} + \sum K_{bends_test}$

ที่ไหน $f$ คือ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานดาร์ซี (โดยทั่วไปคือ 0.02 สำหรับท่อเหล็กเรียบ)⁵, $L_{test}$ คือ ความยาวของท่อทดสอบ (เมตร), $D_{h_test}$ คือ เส้นผ่านศูนย์กลางไฮดรอลิกของท่อทดสอบ (เมตร) และ $\sum K_{bends_test}$ คือผลรวมของสัมประสิทธิ์การสูญเสียการโค้งในท่อทดสอบ ท่อที่ติดตั้งต้องเป็นไปตามเงื่อนไข:

$\frac{f \times L_{ติดตั้ง}}{D_{h_ติดตั้ง}} + \sum K_{โค้ง_ติดตั้ง} \leq R_{ไฮดรอลิก_ทดสอบ}$

หากความยาวของท่อที่ติดตั้งหรือจำนวนการโค้งเกินกว่าการกำหนดค่าทดสอบ ให้เพิ่มขนาดหน้าตัดของท่อเพื่อให้คงความต้านทานทางไฮดรอลิกที่เทียบเท่ากัน.

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบความถูกต้องของการกำหนดค่าจุดปล่อยน้ำ

พารามิเตอร์จุดปล่อย	ข้อกำหนด	ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
พื้นที่อิสระขั้นต่ำขณะปล่อย	≥ 100% ของพื้นที่หน้าตัดท่อ	ตะแกรงบานเกล็ดลดพื้นที่เหลือ 50%
ระยะห่างขั้นต่ำจากผนังอาคาร	≥ 2 เมตร	จุดปล่อยน้ำที่อยู่ติดกับผนัง
ระยะห่างขั้นต่ำจากวัสดุที่ติดไฟได้	การคำนวณตามเขตการแผ่รังสีความร้อน	รางเคเบิลภายในรัศมีการจุดระเบิดที่คำนวณไว้
เขตห้ามบุคคลเข้า	ต่อระยะทางเทียบเท่าตัวชี้วัดฝ้าย	ไม่มีเขตห้ามเข้าที่ระบุหรือบังคับใช้
ปริมาตรเพล็อมพื้นร่วม (หากใช้)	≥ 10 เท่า ของปริมาตรช่องระบายอากาศแบบแผงเดี่ยว	ช่องรวมอากาศที่มีขนาดเล็กเกินไปทำให้เกิดแรงดันย้อนกลับ
ทิศทางการปล่อย	ห่างจากเส้นทางเข้าถึงของบุคลากร	การปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มุ่งไปยังทางเข้าสถานีย่อย

ขั้นตอนที่ 4: ตรวจสอบสถานการณ์การระบายอากาศพร้อมกันหลายแผง

สำหรับชุดสวิตช์เกียร์ AIS ที่มีแผงเชื่อมต่อด้วยบัสบาร์ ให้กำหนดจำนวนแผงสูงสุดที่สามารถระบายอากาศได้พร้อมกันตามการวิเคราะห์การแพร่กระจายของอาร์ก — โดยทั่วไปคือจำนวนแผงที่เชื่อมต่อกับส่วนบัสบาร์ร่วมระหว่างสวิตช์ส่วนบัส กำหนดขนาดระบบท่อระบายอากาศสำหรับสถานการณ์การระบายอากาศพร้อมกันนี้.

การสมัครย่อย: กรณีศึกษาการจัดวางสถานีไฟฟ้าย่อย

• สถานีย่อยในอาคารพร้อมทางระบายหลังคา: ท่อจากแผงด้านบนผ่านหลังคา — ตรวจสอบความยาวของท่อให้ตรงกับการกำหนดค่าทดสอบ; จัดหาฝาครอบระบายอากาศที่กันน้ำได้พร้อมพื้นที่เปิด ≥ 100%; กำหนดเขตห้ามเข้าหลังคาในระหว่างเหตุการณ์อาร์ค
• สถานีย่อยในอาคารพร้อมทางระบายออกที่ผนัง: ท่อแนวนอนไปยังผนังภายนอก — แต่ละการโค้ง 90° จากแนวตั้งเป็นแนวนอนต้องมีการระบุการโค้งแบบกวาด; จุดปล่อยต้องไม่ชนมุมอาคารที่โค้งเข้า
• สถานีไฟฟ้าย่อยใต้ดิน: ท่อแนวตั้งที่พาดผ่านระดับชั้น — ความยาวท่อที่ใช้งานได้จริงมักเกินความยาวท่อทดสอบ; การเพิ่มขนาดหน้าตัดเป็นสิ่งจำเป็น; ตรวจสอบการรองรับโครงสร้างสำหรับน้ำหนักของท่อ
• สถานีย่อยกลางแจ้งพร้อมตู้ครอบ ท่อระบายแรงดันที่ติดตั้งบนแผงระบายออกภายในตู้ที่ตั้งอยู่นอกอาคาร — ตรวจสอบให้แน่ใจว่าปริมาตรของตู้เพียงพอที่จะดูดซับก๊าซอาร์คโดยไม่ให้เกิดความดันสะสมซึ่งจะกลับเข้าสู่แผงผ่านช่องระบาย

กรณีลูกค้าที่สอง: คำขอทบทวนคู่มือการเลือกผลิตภัณฑ์มาจากผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อของกิจการไฟฟ้าในไนจีเรีย โดยระบุถึงอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ AIS สำหรับสถานีย่อยจำหน่ายไฟฟ้า 12 แห่ง ขนาด 33 kV ข้อกำหนดเดิมต้องการการจัดประเภท IAC ที่ 25 kA เป็นเวลา 0.5 วินาที พร้อมท่อระบายอาร์กที่มีขนาดตามมาตรฐานแคตตาล็อกของผู้ผลิต — ท่อขนาด 400 มม. × 400 มม. ที่ความยาว 1.5 เมตรการสำรวจพื้นที่พบว่าสถานีไฟฟ้าย่อยสิบเอ็ดแห่งจากทั้งหมดสิบสองแห่งต้องการความยาวท่อระหว่าง 2.8 เมตรถึง 5.1 เมตร เนื่องจากข้อจำกัดของเพดานและโครงสร้างหลังคา ทีมวิศวกรรมประยุกต์ของ Bepto ได้ทำการคำนวณความต้านทานทางไฮดรอลิกสำหรับแต่ละไซต์ — โดยพบว่าต้องมีขนาดหน้าตัดท่อตั้งแต่ 500 มม. × 500 มม. ถึง 650 มม. × 550 มม. สำหรับความยาวที่ติดตั้งเพื่อให้คงความต้านทานทางไฮดรอลิกเทียบเท่ากับค่าที่กำหนดในการทดสอบข้อกำหนดท่อที่แก้ไขแล้วได้ถูกรวมเข้าไปในเอกสารการจัดซื้อจัดจ้างก่อนการประกวดราคา — ป้องกันช่องว่างในการปฏิบัติตามข้อกำหนดหลังการติดตั้งที่อาจเกิดขึ้นในสถานที่ที่ไม่เป็นมาตรฐานทั้งสิบเอ็ดแห่ง ซึ่งข้อกำหนดในแคตตาล็อกเดิมอาจก่อให้เกิดปัญหา.

ข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการเปลี่ยนแปลงหลังการทดสอบที่ส่งผลให้ประสิทธิภาพของช่องระบายอาร์คในสถานีย่อยแรงสูงเป็นโมฆะคืออะไร?

ข้อผิดพลาดในการติดตั้งที่ทำให้ประสิทธิภาพของ Arc Relief เป็นโมฆะ

การออกแบบร่องระบายรูปโค้งสามารถระบุได้อย่างถูกต้องตามข้อกำหนด แต่ยังคงล้มเหลวในการทำงานตามที่ออกแบบไว้ หากการติดตั้งมีการเบี่ยงเบนจากแบบที่ไม่ได้ถูกพิจารณาว่าเป็นการปรับเปลี่ยนระบบป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร.

ข้อผิดพลาดในการติดตั้ง 1 — ข้อต่อท่อลมไม่ตรงแนวทำให้เกิดการอุดตันภายใน:
ส่วนท่อโค้งที่ไม่ได้แนวตรงที่ข้อต่อจะสร้างขอบภายในที่ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการไหล — เพิ่มความต้านทานทางไฮดรอลิกเกินกว่าค่าที่ออกแบบไว้ ขอบภายในขนาด 20 มม. ที่ข้อต่อท่อขนาด 400 มม. × 400 มม. จะลดพื้นที่หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพลง 10% และเพิ่มความต้านทานทางไฮดรอลิกประมาณ 21% ที่ตำแหน่งข้อต่อ.

ข้อกำหนดการยืนยัน: ตรวจสอบข้อต่อท่อทั้งหมดด้วยไฟฉายและกระจกเงาก่อนจ่ายไฟให้กับแผง — ยืนยันการจัดแนวภายในให้อยู่ในระยะ ±5 มม. ที่ทุกข้อต่อ.

ข้อผิดพลาดในการติดตั้ง 2 — ขายึดท่อลมติดตั้งเป็นคานขวางภายใน:
ทีมติดตั้งบางครั้งติดตั้งขาตั้งรองรับท่อเป็นคานขวางภายในที่พาดผ่านภายในท่อ — ซึ่งเป็นทางลัดทางโครงสร้างที่สร้างการกีดขวางการไหลอย่างถาวร คานขวางภายในในท่อขนาด 400 มม. × 400 มม. จะลดพื้นที่หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพลง 15–25% ขึ้นอยู่กับขนาดของขาตั้ง.

ข้อกำหนดการยืนยัน: ยืนยันว่าขาตั้งรองรับท่อทั้งหมดอยู่ภายนอกเท่านั้น — ห้ามมีคานขวางภายในในเส้นทางท่อระบายโค้ง.

ข้อผิดพลาดในการติดตั้ง 3 — แผ่นระบายความดันติดตั้งในทิศทางกลับด้าน:
แผ่นปิดระบายแรงดันท่อระบายแรงดันอาร์ค — แผ่นปิดที่มีสปริงหรือแรงโน้มถ่วงเป็นตัวขับเคลื่อนซึ่งปิดท่อในสภาวะปกติและเปิดเมื่อมีแรงดันอาร์ค — ต้องติดตั้งโดยให้ทิศทางการเปิดตรงกับทิศทางการไหลของก๊าซ การติดตั้งกลับด้านจะทำให้แผ่นปิดเปิดต้านทิศทางการไหลของก๊าซ ทำให้ต้องใช้แรงดันสูงขึ้นในการเปิดและลดพื้นที่หน้าตัดของท่อที่มีประสิทธิภาพขณะเปิด.

ข้อกำหนดการยืนยัน: ยืนยันทิศทางการเปิดของแผ่นระบายแรงดันให้ตรงกับทิศทางการไหลของก๊าซ — ทำเครื่องหมายทิศทางการไหลบนท่อขณะติดตั้ง.

การเปลี่ยนแปลงหลังการทดสอบระบบที่ส่งผลให้การป้องกันอาร์คไฟฟ้ามีประสิทธิภาพลดลง

การเปลี่ยนแปลงในสถานีย่อยหลังการทดสอบระบบที่ส่งผลกระทบต่อช่องทางป้องกันอาร์กเป็นแหล่งที่อันตรายที่สุดของการทำให้การป้องกันอาร์กเป็นโมฆะ — เนื่องจากเกิดขึ้นหลังจากการตรวจสอบการทดสอบระบบเสร็จสิ้นแล้ว และมักไม่ได้รับการยอมรับว่าเป็นการปรับเปลี่ยนระบบป้องกันอาร์ก.

การเปลี่ยนแปลงที่ 1 — การติดตั้งรางสายเคเบิลข้ามจุดปล่อย:
การจัดการสายเคเบิลรองที่ติดตั้งหลังจากการทดสอบระบบสวิตช์เกียร์มักจัดวางรางสายเคเบิลข้ามหรือใกล้กับจุดปล่อยของท่อระบายไฟอาร์ค ซึ่งลดพื้นที่การระบายที่มีประสิทธิภาพโดยไม่มีการทบทวนการเปลี่ยนแปลงการออกแบบอย่างเป็นทางการ รางสายเคเบิลที่ลดพื้นที่ว่างของจุดระบายลง 30% จะเพิ่มแรงดันย้อนกลับของการระบายประมาณ 100% — ทำให้แรงดันสูงสุดของแผงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในระหว่างเหตุการณ์ไฟอาร์ค.

การเปลี่ยนแปลง 2 — เพิ่มแผงเพิ่มเติมในรายการที่มีอยู่:
การขยายไลน์ผลิตภัณฑ์สวิตช์เกียร์ AIS โดยการเพิ่มแผงควบคุมไปยังส่วนบัสบาร์ที่มีอยู่ จะเพิ่มสถานการณ์การระบายอากาศพร้อมกันสูงสุด ซึ่งอาจเกินขีดความสามารถของระบบท่อระบายอากาศร่วมที่มีอยู่ การเพิ่มแผงควบคุมแต่ละแผงไปยังส่วนบัสบาร์จะต้องมีการประเมินขนาดของท่อระบายอากาศร่วมใหม่.

การเปลี่ยนแปลงที่ 3 — การเปลี่ยนแปลงการใช้ห้องสถานีย่อย:
การเปลี่ยนห้องที่อยู่ติดกันจากห้องใต้ดินที่ใช้สายเคเบิลเป็นพื้นที่ทำงานของบุคลากร จะทำให้ผู้คนเข้ามาอยู่ใกล้กับบริเวณที่มีการปล่อยอากาศจากท่อระบายอาร์ค โดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่งจุดปล่อยอากาศหรือกำหนดเขตห้ามบุคลากรเข้าสำหรับการใช้พื้นที่ใหม่.

การเปลี่ยนแปลงที่ 4 — การปรับเปลี่ยนการตั้งค่ารีเลย์ป้องกัน:
การเพิ่มค่าช่วงการปรับเวลาของรีเลย์ป้องกันเพื่อปรับปรุงการประสานงานกับระบบป้องกันด้านล่างจะเพิ่มเวลาการกำจัดอาร์ก ซึ่งอาจเกินระยะเวลาการทดสอบ IAC การเปลี่ยนแปลงการตั้งค่ารีเลย์ป้องกันทุกครั้งต้องได้รับการประเมินเทียบกับระยะเวลาการทดสอบ IAC เพื่อยืนยันการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างต่อเนื่อง.

รายการตรวจสอบหลังการเดินระบบ

รายการตรวจสอบ	ความถี่	วิธีการ	เกณฑ์การยอมรับ
การวัดพื้นที่ว่างบริเวณจุดปล่อยน้ำ	ประจำปี	การวัดทางกายภาพ	≥ 100% ของพื้นที่หน้าตัดท่อ — ไม่มีสิ่งกีดขวางใหม่
การตรวจสอบภายในท่อ	ทุก 3 ปี	คบเพลิงและกระจกหรือกล้องส่องภายใน	ไม่มีสิ่งกีดขวางภายใน, การกัดกร่อน, หรือการไม่ตรงกันของข้อต่อ
การทดสอบการทำงานของแผ่นระบายแรงดัน	ทุก 3 ปี	การทดสอบการทำงานด้วยมือ	เปิดได้อย่างอิสระที่ความดันตามการออกแบบ — ไม่มีการยึดติดหรือการกัดกร่อน
การตรวจสอบเขตห้ามบุคคล	ประจำปี	การสำรวจพื้นที่ตามการคำนวณเขตการแผ่รังสีความร้อน	ไม่มีการอยู่อาศัยถาวรภายในเขตห้ามที่คำนวณไว้
การตรวจสอบเวลาการเคลียร์การป้องกัน	หลังจากการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าการส่งต่อทุกครั้ง	การทบทวนการศึกษาการประสานงานการป้องกัน	$t_{clear} \leq t_{IAC_test}$ ยืนยันแล้ว
การทบทวนสถานการณ์การระบายอากาศพร้อมกัน	หลังจากเพิ่มแผงทุกครั้ง	การคำนวณความต้านทานไฮดรอลิกใหม่	ความจุท่อร่วม ≥ ความต้องการการระบายอากาศพร้อมกัน

ระเบียบวิธีบริหารการเปลี่ยนแปลงสำหรับระบบป้องกันอาร์ค

ทุกการเปลี่ยนแปลงที่สถานีไฟฟ้าซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของช่องระบายไฟฟ้าอาร์ก จะต้องผ่านการตรวจสอบอย่างเป็นทางการภายใต้ระบบการจัดการการเปลี่ยนแปลง (MOC) ซึ่งรวมถึง:

1. การประเมินผลกระทบจากการป้องกันอาร์ค: การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่อพื้นที่หน้าตัดของท่อ ความยาวของท่อ จำนวนข้อโค้ง พื้นที่ว่างที่จุดปล่อย การระบายอากาศพร้อมกัน หรือเวลาในการเคลียร์การป้องกันหรือไม่?
2. การคำนวณความต้านทานไฮดรอลิกใหม่ หากมีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การบรรเทาโค้ง ให้คำนวณความต้านทานทางไฮดรอลิกของท่อที่ติดตั้งใหม่ และตรวจสอบให้แน่ใจว่ายังคงอยู่ภายในงบประมาณของการกำหนดค่าการทดสอบ
3. การตรวจสอบความสอดคล้องกับ IAC ซ้ำ: ยืนยันว่าการกำหนดค่าที่แก้ไขยังคงอยู่ภายในขอบเขตของใบรับรองการทดสอบประเภท IAC — หรือระบุความจำเป็นในการทดสอบเพิ่มเติม
4. การอัปเดตเขตห้ามบุคลากร: คำนวณโซนการแผ่รังสีความร้อนใหม่สำหรับการเปลี่ยนแปลงรูปทรงของจุดปล่อย และปรับปรุงเครื่องหมายเขตห้ามเข้าและข้อจำกัดการเข้าถึง

สรุป

ข้อผิดพลาดในการออกแบบช่องระบายอาร์คในตู้สวิตช์เกียร์ของสถานีย่อยไฟฟ้าไม่ได้ถูกค้นพบระหว่างการตรวจสอบแบบ การตรวจสอบการเดินเครื่อง หรือการบำรุงรักษาตามปกติ — แต่จะถูกค้นพบระหว่างเหตุการณ์อาร์คภายใน เมื่อช่องระบายอาร์คที่คาดว่าจะทำงานตามที่ออกแบบไว้ล้มเหลวในการระบายพลังงานอาร์คภายในขีดจำกัดโครงสร้างของแผง หรือนำพลาสมาอาร์คและรังสีความร้อนไปยังบุคลากรที่คาดว่าจะได้รับการปกป้องโดยใบรับรอง IAC ตามมาตรฐาน IEC 62271-200 ที่ติดอยู่บนป้ายชื่อแผงข้อผิดพลาดในการออกแบบที่สำคัญหกประการ ได้แก่ การกำหนดขนาดท่อเล็กเกินไป การสะสมการสูญเสียจากการโค้ง การกีดขวางจุดปล่อย การระบายอากาศพร้อมกันหลายแผง ความไม่ตรงกันของระยะเวลาอาร์ค และการละเว้นโซนการแผ่รังสีความร้อน แต่ละข้อสามารถทำให้ระบบป้องกันอาร์คไม่สามารถทำงานได้ และจะทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อข้อผิดพลาดหลายประการเกิดขึ้นในการติดตั้งเดียวกัน. ให้ใช้ใบรับรองการทดสอบประเภท IAC ตามมาตรฐาน IEC 62271-200 เป็นจุดเริ่มต้นของการออกแบบช่องทางป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร ไม่ใช่จุดสิ้นสุด:คำนวณความต้านทานทางไฮดรอลิกของท่อที่ติดตั้งเทียบกับข้อกำหนดของท่อทดสอบสำหรับทุกไซต์ ตรวจสอบความถูกต้องของพื้นที่อิสระที่จุดปล่อยและการยกเว้นพื้นที่สำหรับบุคลากรเทียบกับการคำนวณเขตการแผ่รังสีความร้อน ตรวจสอบเวลาการเคลียร์การป้องกันเทียบกับระยะเวลาการทดสอบ IAC สำหรับการกำหนดค่าการป้องกันทุกแบบ ดำเนินการตามโปรโตคอลการจัดการการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นทางการที่บันทึกการปรับเปลี่ยนหลังการเดินเครื่องทุกครั้งที่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการบรรเทาอาร์ก และประเมินสถานการณ์การระบายพร้อมกันใหม่ทุกครั้งที่มีการเพิ่มแผงไปยังส่วนบัสบาร์ที่มีอยู่— เนื่องจากช่องระบายแรงดันโค้งที่ทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อเกิดเหตุการณ์โค้งคือช่องที่ออกแบบ ติดตั้ง และบำรุงรักษาเป็นระบบวิศวกรรม ไม่ใช่เพียงอุปกรณ์เสริมจากแคตตาล็อก.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการออกแบบร่องระบายอาร์คสำหรับสวิตช์เกียร์ AIS

1. “การอธิบายการจัดประเภทอาร์คภายใน (IAC AFLR, 16/25/31.5 kA พื้นฐาน)”, https://www.nuventura.com/news/internal-arc-classification-explained-iac-aflr-16-25-31-5-ka-basics. เอกสารอุตสาหกรรมนี้สรุประดับประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางในกรณีเกิดอาร์กไฟภายใน บทบาทของหลักฐาน: หลักฐานสนับสนุนทั่วไป; ประเภทแหล่งข้อมูล: อุตสาหกรรม สนับสนุน: ยืนยันวัตถุประสงค์และขอบเขตของมาตรฐาน IEC 62271-200 สำหรับการจำแนกประเภทอาร์กไฟภายในในตู้สวิตช์เกียร์. ↩

2. “ความร้อนจำเพาะ – ก๊าซที่ไม่สมบูรณ์ทางความร้อน”, https://www.grc.nasa.gov/www/BGH/realspec.html. เอกสารอ้างอิงของ NASA นี้กำหนดพารามิเตอร์ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศภายใต้สภาวะอากาศพลศาสตร์ที่แตกต่างกัน บทบาทของหลักฐาน: สถิติ; ประเภทแหล่งข้อมูล: รัฐบาล สนับสนุน: ยืนยันค่าคงที่ทางอุณหพลศาสตร์ที่ใช้ในการคำนวณอัตราการเพิ่มขึ้นของความดันอย่างรวดเร็วภายในแผงสวิตช์เกียร์ หมายเหตุขอบเขต: ใช้กับอากาศที่ความเร็วต่ำและอุณหภูมิมาตรฐานก่อนเกิดการกระตุ้นความเร็วเหนือเสียง. ↩

3. “ความเร็วของอากาศและสัมประสิทธิ์แรงดันรอบท่อสี่เหลี่ยมมุมฉาก 90 องศา”, https://www.scribd.com/document/627960174/Air-Flow-Velocity-and-Pressure-Coefficient-Around-the-90o-Rectangular-Duct-Fluid-Exp-5. การวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลเชิงทดลองนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีที่ข้อศอกและโค้งของท่อส่งก๊าซทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในบริเวณเฉพาะ บทบาทของหลักฐาน: กลไก; ประเภทแหล่งข้อมูล: งานวิจัย สนับสนุน: อธิบายหลักการพลศาสตร์ของไหลที่ระบุว่า การโค้งงอของท่อจะเพิ่มแรงต้านทานทางไฮดรอลิกและจำกัดการระบายก๊าซอย่างมีประสิทธิภาพอย่างรุนแรง. ↩

4. “การประเมินและประยุกต์ใช้การแฟลชอาร์กแรงดันสูง—ส่วนที่ 2”, https://netaworldjournal.org/2019/09/marroquinrehmanmadani/features/high-voltage-arc-flash-assessment-and-applications-part-2/. วารสารวิศวกรรมนี้ตรวจสอบว่าการตั้งค่ารีเลย์ป้องกันกำหนดเวลาการกำจัดข้อผิดพลาดและการสัมผัสพลังงานอาร์คสะสมอย่างไร บทบาทของหลักฐาน: กลไก; ประเภทแหล่งข้อมูล: อุตสาหกรรม สนับสนุน: ยืนยันความเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างเวลาการกำจัดของระบบป้องกันต้นน้ำและระยะเวลาอาร์คสูงสุดที่แผงต้องทนทานทางกายภาพ. ↩

5. “แบบจำลองแรงเสียดทานในท่อ – ปั๊มและการไหล”, https://www.pumpandflow.com.au/pipe-friction-models/. เอกสารอ้างอิงทางวิศวกรรมนี้ครอบคลุมถึงแบบจำลองแรงเสียดทาน Darcy-Weisbach และค่าความขรุขระตามแผนภูมิ Moody สำหรับวัสดุท่อต่างๆ บทบาทของหลักฐาน: สถิติ; ประเภทแหล่งข้อมูล: อุตสาหกรรม สนับสนุน: ให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเชิงประจักษ์ที่จำเป็นสำหรับการคำนวณงบประมาณความต้านทานทางไฮดรอลิกทั้งหมดของท่อระบาย. ↩