Deneysel DC Ark Flaş Sonuçlarının Endüstri Tahmin Yöntemleriyle Karşılaştırmalı Analizi

Özet

Araştırma sorusu, DC sistemlerde ark flaşın fiilen ne kadar mümkün ve ne kadar şiddetli olduğu ve endüstride kullanılan tahmin yöntemlerinin buna ne kadar uyduğudur. Batarya kontrol ve trafo merkezi DC sistemlerinin gerilim sınıfı olan yaklaşık 130 VDC'de, kısa devre (bolted) arıza akımı 1,9-27,5 kA ve bara boşluğu 12,7-63,5 mm arasında değiştirilerek keşif testleri yapılmış; kurulum, prosedür ve sistem parametreleri ayrıntılı verilmiş.

Ölçülen olay enerjileri ve ark sürekliliği, NFPA 70E ve Doan maksimum güç modelleri, Stokes-Oppenlander ve Paukert ark direnci modelleri ile sektörde yaygın ETAP yazılımının sonuçlarıyla karşılaştırılmış. Karşılaştırma ayrıca ölçülen ark akımı büyüklüğünün NFPA 70E'nin varsayımıyla uyumunu da inceliyor.

Sonuçlar: Testlerin yalnızca birinde olay enerjisi 1,2 cal/cm²'yi aştı; ark tüm arıza akımı aralığında sürdürülebildi ama 25,4 mm (1 inç) üzerindeki boşlukta 27,5 kA'de bile sürmedi. Olay enerjisi boşlukla ters orantılı çıktı; bir durumda boşluğun 12,7 mm'den 25,4 mm'ye çıkması enerjiyi yarıya indirdi. Maksimum güç modelleri ölçümlerden çok farklıydı; ark direnci modelleri daha yakın ve çoğunlukla muhafazakardı, ancak 1,9 kA gibi düşük akımda ölçülen enerji bazen modelleri aştı.

Sınırlar: yalnızca keşif niteliğinde testler, tek gerilim sınıfı (yaklaşık 130 VDC) ve sınırlı sayıda deney (ark akımı karşılaştırmasında dokuz test) var; sonuçlar doğrudan 400-800 VDC raf barası gibi yüksek gerilimlere taşınamaz. Yine de kamuya açık DC ark flaş test verisi sağlıyor ve arkın düşük akımda uzayan açma süresiyle daha tehlikeli olabileceğini hatırlatıyor.

Öne çıkan noktalar

1. Testler yaklaşık 130 VDC'de 1,9-27,5 kA kısa devre akımı ve 12,7-63,5 mm bara boşluğunu kapsadı.
2. Yalnızca bir testte olay enerjisi 1,2 cal/cm² üzerindeydi; ark tüm akım aralığında sürdürülebildi ama 25,4 mm (1 inç) üzeri boşlukta, 27,5 kA'de bile sürmedi.
3. Olay enerjisi boşlukla ters orantılıydı; bir durumda boşluğu 12,7 mm'den 25,4 mm'ye iki katına çıkarmak olay enerjisini yarıya indirdi.
4. NFPA 70E ark akımını kısa devre akımının yarısı varsayıyor; ölçülen ortalama ark akımı kısa devre akımının %11 ile %48'i arasındaydı ve 9 testin 7'sinde dörtte bir veya altındaydı. Düşük ark akımı açma süresini uzatabilir.
5. Maksimum güç modelleri ölçümlerden büyük farklar gösterdi; ark direnci modelleri daha yakındı ve genellikle muhafazakardı, ama 1,9 kA'de ölçülen enerji bazen modelleri aştı.
6. Modellerin birbirine yakınlığı, bara boşluğunun hesaba katılmasına ve boşluğun olay enerjisi üzerindeki büyük etkisine bağlandı.

Tasarımda kullanımı

• DC panolarda ve batarya barasında ark flaş hesabında bara boşluğunu girdi olarak tutun; maksimum güç yöntemini tek başına dayanak yapmayın.
• Ark akımını kısa devre akımının yarısı varsaymak yerine düşük ark akımının açma süresini uzatma riskini koruma koordinasyonunda kontrol edin.
• Düşük arıza akımlı DC kollarda (1,9 kA mertebesi) model sonuçlarını ölçüm veya üretici verisiyle destekleyin; bu noktada modeller muhafazakar kalmayabilir.

Kimler okumalı

Batarya, DC bara ve DC dağıtım panolarında ark flaş etiketlemesi ve KKD seçimi yapan elektrik güvenliği mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. I. Giriş
2. II. Deney düzeneği ve test prosedürü (A. Test kurulumu, B. Test prosedürü)
3. III. Test sonuçları (A. Ark flaş sürdürülebilirliği, B. Boşluk mesafesinin olay enerjisine etkisi, C. Tepe arıza akımının sürdürülen arklara etkisi)
4. IV. Teorik yöntemlere dayalı olay enerjisi sonuçları
5. V. Olay enerjisi modellerinin karşılaştırılması
6. VI. Ark akımı büyüklüklerinin karşılaştırılması
7. VII. Sonuç

İlgili standartlar

• NFPA 70E
• IEEE 1584-2018

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Corey S. Weimann; Robert J. Kerestes; Brandon M. Grainger

Yayıncı

IEEE Open Journal of Industry Applications (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE))

Yıl

2020

Cilt

1

Sayfalar

181-193

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.1109/OJIA.2020.3031768

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

ieeexplore.ieee.org

Künye