Lysbue i elektriske anlegg - historie og standard
AC Volts
Lysbue i tavler består i dag av to forskjellige internasjonale prinsipper 1. Intern tavletesting av lysbuefeil utført av fabrikanter for å etablere merkedata 2. Energiberegning av arc flash utført av konsultent basert på kortslutning- og vernanalyse
Både intern lysbuefeil og arc flash er en hurtig utløsning av energi (varme, trykk, lys, smeltet metall og gass samt et øredøvende smell) En lysbuesikker tavle er laboratorietestet for intern lysbue for å fastslå at stengte dører og kapslinger tåler lysbuen (ofte i henhold til korttidsstrøm -1 sekund) Arc flash energi (cal/cm 2 ) beregnes utifra kortslutning- og vernanalyse for å bestemme beskyttelsesutstyr (PPE) når barrierer brytes (dører og kapslinger åpnes)
Lysbue forårsakes av Feil vedlikehold Termografering Feil ved (eller eliminering) av mekanisk forrigling (f eks ved arbeidsjording) Feil ved (eller bortkobling) av elektrisk forrigling Sammenbrudd av isolasjon som følge av Nedbrytning (aldring) av komponenter For høy romtemperatur Støvogsmuss For høy fuktighet Unormal driftspenning Fremmedobjekter (skrujern, bolter eller skiftenøkler som glemmes på samleskinner eller brytervogner etter vedlikehold) Småkryp (i landinstallasjoner mus, rotter og slanger) Brudd på forskrifter
Europeisk praksis IEC har tradisjonelt betraktet besyttelse mot berøring av spenningsførende deler som hovedsak ved elsikkerhet I løpet av 1970-årene ble det praksis å teste tavler for intern lysbue iht (PEHLA og IEC 298 - annex AA fra 1981 og revidert i IEC 62271-200 - annex A) Lysbuetesing er ikke obligatorisk, men avtales mellom bruker og fabrikant. LS-tavler ble vanligvis ikke testet, men om så, ble IEC 298 fulgt senere IEC 62271-200. Det finnes ingen IEC-standard for arc flash
Ny erfaring fra Canada og USA Som en følge av mange ulykker i 1970- og 80-årene, utviklet EEMAC i Canada standard for inter lybuetesting. I USA utviklet IEEE C37.20.7 Guide for Testing Metal- Enclosed Switchgear for Internal Arcing Faults basert på Canada og IEC. Ny ANSI standard C37.20.7 (mer omfattende enn IEC 62271-200 appendix A): Identifiserer arcing faults Definerer arc resistant switchgear Etablerer merkedata for levels of protection against internal arcing Definerer testprosedyrer og kriteria for å verifisere merkedata for lysbueresistente tavler Foreslår design, anvending og vedlikehold av lysbuesikre tavler
Statistikk viser at flere elektrikere dør av arc flash (ved lavspenning) enn ved strømgjennomgang. IEEE 1584 ble i 2002 utviklet som beregningsverktøy for arc flash energi og tillatt arbeidsavstand OSHA (USA Occupational Safety & Health Administration) & NFPA 70E krever nå at energiberegning gjøres for arc flash for å velge riktig beskyttelsesutstyr (PPE) NEC krever varselskilt for arc flash i tavlerom og på tavler (LS og MS). National Electrical Code (NEC), eller NFPA 70, er USAstandard for sikkerhet ved installasjon av elektrisk utstyr og anlegg. NEC er del av National Fire Codes serien som utgis av the National Fire Protection Association (NFPA). "National Electrical Code" og "NEC" er registerte varemerker som eies av NFPA.
Lysbue-test av tavler i Europa som i dag etablerer merkedata
Lysbue ved lavspenning
Lysbueenergi sammenlignet med fallende objekter 5 ka i 0.1 sekund ved 690V =196 kjoule 2000 x 10 = 20 000 kgm x 9.81 (Joule) = 196 kjoule. 2 t 40 ka (ved stum kortslutning) i 0.5 sek ved 11 kv tilsvarer 80000 kjoule eller 22kWh (et objekt på 800 tonn som faller 10 meter, eller 80 tonn som faller 100 meter) 10 meter
5 ka i 0.1 sekund ved 690V =196 kjoule = 50 x Norma.30-06: 815m/s = 3.9kJ
Når barrierer brytes En empirisk modell ble utviklet mha hundrevis av tester med målt lysbueenergien (arc flash). Beskyttelsesutstyr (PPE) for hvert energinivå ble utviklet. NFPA er en begrenset tabellmetode for å bestemme PPE Det finnes ingen krav til dette i IEC eller CENELEC
IEEE test-bokser LARGE BOX SMALL BOX BOX APPLICATION DEEP OPENING ELECTRODE SMALL MCC or PANELBOARD 191 cm 165x165 cm 38 cm LARGE LV SWITCHGEAR 508 cm 254x254 cm 10 cm
IEC og Norske forskrifter
IEC 61482-1-2 Live working - Protective clothing against thermal hazard of an electric arc Part 1: Test methods Method 2 Determination of arc protection class of material and clothing by using constraining and directed arc (box test)
Test for intern lysbue
Lysbuevern
1 Formål Med elsikkerhet menes bl.a. følgende beskyttelse mot berøringsfare, beskyttelse mot lysbue/varmgang (personskade, brannfare, eksplosjoner), konsekvens-/følgeskader, beskyttelse mot elektrostatiske utladninger, beskyttelse mot at elektrisitet forårsaker uønskede kjemiske prosesser (for eksempel i koblinger og skrog), beskyttelse mot at elektromagnetiske felt får helseskadelig innvirkning, elektromagnetisk kompatibilitet, sikker utførelse, montering og vedlikehold av elektrisk utstyr, sikker systemløsning, utførelse, bruk og vedlikehold av maritime elektriske anlegg, sikre rutiner og sikkerhetstiltak ved arbeid på eller nær ved maritime elektriske anlegg, strømforsyning foregår på en sikker måte, kvalitet på strømforsyning, beskyttelse mot lynnedslag, sikre at strømbrudd ikke medfører fare for liv og helse
16 Beskyttelse mot skadelige termiske virkninger Elektriske anlegg og utstyr skal være slik at de ikke representerer noen fare for antennelse av brennbare materialer på grunn av for høy temperatur eller lysbue.
Vedlegg II Avsnitt 5 - Utstyr - lavspenningstavler 4. Mekanisk oppbygging og atskillelse Kurser for generatorer, andre tilførselskurser og kurser for viktige forbrukere skal være plassert i egne celler, slik at lysbuer ikke kan forplante seg fra/til andre deler av anlegget. Det vises for øvrig til IEC 60439.7.7 samt vedlegg D i IEC 60439. (NEK 410/IEC 60092.302.7.7.101)
1.2cal/cm 2 = 6 Ws/cm 2
Norsk PPE