قوس الکتریکی تابلو برق

اطلاعات موجود در استاندارد بین المللی IEC 61439-2 شامل مونتاژ سوئیچگیر و کنترل گیرهای فشار ضعیف بخش 2- مونتاژ سوئیچگیر و کنترل گیرهای قدرت، جهت طراحی و پیاده سازی تابلوهای قابل اعتماد، تدوین شده است. مونتاژ تابلوهای ایمن با قابلیت اطمینان بالا باعث افزایش سطح سرویس دهی تاسیسات می شود. با این حال در خلال طول عمر تابلوهای برق، همواره خطر آرک داخلی هرچند بسیار محدود وجود دارد. آرک های داخلی یا قوس الکتریکی تابلو برق می تواند بعلت های زیر رخ بدهد:

ورود حیوانات کوچک مانند موش، مار و غیره به داخل تابلو
اشتباه افراد یا صلاحیت ناکافی پرسنل
عدم سرویس و نگهداری
شرایط بهره برداری غیر صحیح که باعث افزایش حرارت و در نهایت آرک داخلی می شود.

رخ دادن آرک داخلی یا قوس الکتریکی در تابلو برق باعث ایجاد پدیده های فیزیکی مختلفی می شود. از پیامدهای آرک داخلی می توان به تولید گرما و فشار بسیار زیاد در محفظه ی تابلو برق اشاره کرد. جهت آشنایی با تعریف قوس الکتریکی مقاله ی قوس الکتریکی یا آرک فلش چیست را مطالعه کنید. رخ دادن آرک به همراه گرما و فشار تولید شده باعث تهدید افراد نزدیک تابلو ها می گردد. هنگام رخ دادن آرک، درب های تابلو به صورت ناگهانی باز شده و مواد و گازهای بسیار داغ از آن خارج خواهد شد. نشریه ی IEC/TR 61641 (شامل سوئیچگیر و کنترل گیرهای فشار ضعیف مونتاژ شده در تابلو- راهنمای تست در شرایط رخ دادن قوس بعلت خطای داخلی) یک گزارش فنی بوده که جهت ارزیابی قابلیت تحمل تابلو برق در برابر فشار های داخلی تهیه شده است. سند فوق یک رفرنس مشترک با روش استاندارد شده ی تست ها و معیارهایی برای ارزشیابی نتایج را ارائه می کند. اسناد IEC/TR 61641 به صورت کلی این موارد را هنگام رخ دادن آرک داخلی بررسی خواهد کرد:

توانایی تابلو یا تجهیزات مونتاژ شده برای محدود کردن خطر آسیب به افراد و تجهیزات داخلی و خارجی
زمان از کار افتادن یا downtime و زمان مورد نیاز جهت تعمیر و بازگشت به سرویس

آنچه در این مقاله می خوانید−

قوس الکتریکی تابلو برق

تست پایداری در برابر آرک داخلی

در نظر داشته باشید که تست های آرک داخلی به صورت اختیاری بوده و به تشخیص سازنده و توافق کارفرما انجام خواهد شد. عملکرد تابلو برق در برابر قوس داخلی را می توان برای مثال های زیر ارزیابی کرد:

تابلوهای مونتاژ شده برای تاسیساتی که به تداوم سرویس دهی بسیار بالایی نیاز دارند.
تابلوهای بسیار مهم و حیاتی ساختمان ها
تابلوهای نصب شده در محیط های عمومی یا در دسترس افراد غیر ماهر و تابلوهای با جریان اتصال کوتاه بزرگتر مساوی 16 کیلو آمپر بدون عملکرد آنی سیستم های حفاظتی یا non-instantaneous tripping

هفت معیار ارزیابی

اسناد IEC/TR 61641 هفت معیار برای ارزیابی نتایج تست های آرک داخلی تعریف می کند. برای اطلاعات بیشتر می توانید به IEC/TR 61641:2014 رجوع کنید. معیارهای ارزیابی عبارتنداز:

درب ها و صفحه ها باز نشده و به صورت محکم و ایمن باقی بمانند.
هیچ بخشی از تابلو با وزن بیش از 60 گرم نباید به خارج پرتاب شود.
قوس الکتریکی باعث سوراخ شدن قسمت های خارجی یا بدنه در بخش های قابل دسترسی و زیر 2 متر نگردد.
نشانگر نصب شده هنگام تست نباید مشتعل شود. منظور از نشانگر همان پارچه پنبه ای بوده که به صورت عمودی و نزدیک تابلو نصب می گردد. نشانگرهایی که بعلت سوختگی رنگ یا بر چسب ها مشتعل می شوند از این ارزیابی مستثنی هستند.
مدارهای حفاظتی مربوط به بخش های قابل دسترسی تابلو باید مطابق با IEC 61439-2 فعال باقی بمانند.
تابلو قادر باشد تا قوس را در همان بخش محدود کرده و از انتشار آن به قسمت های دیگر جلوگیری کند. منظور از همان بخش، قسمتی است که آرک در آن تشکیل شده است.
پس از رفع خطا یا جدا سازی یا باز کردن واحدهای عملیاتی مربوط به بخش معیوب، امکان بهره برداری اضطراری از قسمت های باقی مانده ی تابلو وجود داشته باشد.

طبقه بندی یا کلاس قوس الکتریکی تابلو برق

بر اساس نتایج آزمون های انجام شده طبق هفت معیار ارزیابی، طبقه بندی های زیر تعریف می شوند:

موضوع طبقه بندی	طبقه بندی	توضیحات
مجموعه ی تست شده طبق IEC/TR 61641	کلاس آرک A: حفاظت پرسنل. معیارهای 1 تا 5
	کلاس آرک B: حفاظت از پرسنل به علاوه ی محدود کردن قوس در بخش خاصی از تابلو. معیارهای 1 تا 6	درصورت توافق بین کارفرما و شرکت سازنده ممکن است معیارهای کمتر یا متفاوتی در نظر گرفته شود.
	کلاس آرک C: حفاظت از پرسنل به علاوه ی محدود کردن قوس در بخش خاصی از تابلو. بهره برداری محدود پس از خطا امکان پذیر است. معیارهای 1 تا 7
	کلاس آرک I: تابلوهایی که در آن ها از تجهیزات جلوگیری از تشکیل قوس در محدوده های خاصی استفاده می شود.
دسترسی	محدود به صورت پیش فرض	فقط افراد مجاز به تجهیزات یا تابلو برق دسترسی دارند.
دسترسی	بدون محدودیت	تابلوها می توانند در مکانی قرار داده شوند که در دسترس همه ی افراد حتی افراد عادی باشد.

کلاس I: محدوده های حفاظت شده در برابر تشکیل آرک

در موارد نادر تشکیل قوس الکتریکی داخل تابلو برق، کلاس های A، B و C بر عواقب اثرات آرک تمرکز دارند ولی کلاس I اینگونه نیست. کلاس آرک I بر اساس فلسفه ی پیشگیری بهتر از درمان، طراحی شده است. کلاس I با عایق کاری هر هادی به صورت جداگانه توسط عایق جامد، به دنبال کاهش چشم گیر خطرات وقوع آرک تا حدد ممکن می باشد. طبق اعلام شرکت سازنده، ممکن است حفاظت کلاس I به مناطق خاصی از تابلو برق محدود شود. به عنوان مثال می توان یک واحد عملکردی یا محفظه ی باسبار را در نظر گرفت. این مناطق در تابلو برق با عنوان بخش های محافظت شده در برابر تشکیل قوس یا مناطق حفاظتی کلاس I نام گذاری می شوند. عایق استفاده شده در این مناطق باید حفاظت را در برابر تماس مستقیم طبق IP4X و IEC 60529 انجام داده و پایداری مناسبی در برابر تست دی الکتریک با 1.5 برابر ولتاژ تست نرمال داشته باشد.

تصویر 1: نمونه ای از باسبار کاملا عایق شده که خطر رخ دادن آرک داخلی را کاهش می دهد. این شینه ی معمولی از برند اشنایدر سری Okken MCC است.

کلاس آرک I، یک رویکرد کاملا متفاوت در مقایسه با کلاس های دیگر دارد.

آزمایش قوس الکتریکی تابلو برق

هدف اصلی آزمایش قوس داخلی این است که تا حد ممکن، سطح ایمنی بهبود یافته تابلو برق در حفاظت پرسنل مجاور آن را نشان دهد. به عبارت دیگر حفاظت اطراف تابلو برق هنگام رخ دادن خطای داخلی و تشکیل قوس یا آرک را نشان دهد. در طول آزمایش قوس داخلی از پارچه های نشانگر استفاده می شود. این پارچه برای تعیین اثرات آرک بر لباس پرسنل در نظر گرفته می شوند. نشانگرها از ترکیب های مختلف کتان برای شبیه سازی لباس کار استاندارد و لباس سبک تشکیل خواهند شد. تست لباس های مختلف جهت نشان دادن میزان تاثیر نوع دسترسی تابلو برق بر صدمات وارد شده به افراد است. طبق جدول قبلی می توان تابلو را در مناطق محدود و غیر محدود نصب کرد. کار روی تابلوهای نصب شده در مناطق محدود یا غیر قابل دسترسی فقط توسط افراد آموزش دیده با لباس کار مناسب امکان پذیر است. اگر تابلو برق در محیط های عمومی و یا دسترس افراد عادی باشد، حفاظت آرک داخلی اهمیت بسیار بیشتری پیدا می کند.

تصویر 2: نمونه ای از تابلو Okken اشنایدر الکتریک که جهت انجام تست آرک داخلی آماده شده است. نشانگرهای مختلفی مقابل تابلو نصب شده اند تا تاثیر آرک بر لباس پرسنل را تعیین کنند.

یکی دیگر از دلایل اصلی انجام تست آرک داخلی، مربوط به بررسی میزان اثرات خطا بر روی خود تابلو برق می شود. به منظور کاهش صدمات تابلو برق می توان آرک را در بخش های داخلی محدود کرد. مزیت این کار در کلاس بندی های آرک شرح داده شد. ارزش محدود کردن آرک در بخش های جدا گانه ی تابلو با توجه به نوع تاسیسات تعیین می شود. در برخی موارد بسیار ارزشمند است تا اثرات آرک محدود شده و بتوان از بخش های دیگر تابلو در شرایط اضطراری استفاده کرد.

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات تاسیسات الکتریکی فشار ضعیف را مشاهده کنید.

تشخیص خطای آرک و کاهش صدمات آن

علاوه بر موارد ذکر شده یک رویکرد دیگر جهت مدیریت آرک داخلی در تابلو برق وجود دارد:

برخی از رله های حفاظتی می توانند خطای آرک داخلی را با تشخیص نور و اندازه گیری جریان به صورت همزمان، تشخیص دهند. سرعت این رله ها بسیار زیاد و در حد چند میلی ثانیه است.
رله ی حفاظتی پس از تشخیص آرک داخل تابلو برق، بلافاصله فرمان قطع لحظه ای یا instantaneous را به بریکر بالادست ارسال می کند. قطع بریکر اصلی باعث محدود شدن انرژی حاصل از آرک به صورت چشم گیری خواهد شد. این فرایند در تصویر زیر نمایش داده شده است.
علاوه بر این با فعال کردن عملکرد دستگاه خاموش کننده ی آرک می توان به حداکثر کارایی دست پیدا کرد. در این روش زمان آرک به صورت فوق العاده ای کاهش پیدا کرده و به زیر 5 میلی ثانیه خواهد رسید.

موضوع تشخیص و کاهش صدمات ناشی از آرک داخلی تابلو برق در کمیته های استاندارد سازی محصول و تجهیزات در حال تغییر است.