電氣燃爆通常與配電系統(tǒng)及設(shè)備有關(guān)，如系統(tǒng)短路、超負荷、接觸電阻過大，或電氣設(shè)備本身問題、設(shè)備附近可燃物著火，以及在有爆炸性氣體或粉塵存在的環(huán)境中使用非防爆電氣設(shè)備等。
值得關(guān)注的是，超半數(shù)發(fā)生于工作場所的電氣燃爆是由電弧閃光導(dǎo)致的，且局放也被認為是可能導(dǎo)致電氣燃爆的始作俑者之一。
電氣燃爆產(chǎn)生的熱量和壓力波不僅會嚴重損壞發(fā)生電弧故障的設(shè)備，更嚴重的是，還會威脅人身安全，導(dǎo)致重度燒傷甚至致命，后果將不堪設(shè)想。
施耐德電氣認為，雖然電弧燃爆的產(chǎn)生是一瞬間，但電弧本身從產(chǎn)生到形成潛在威脅則需要一定時間，因此阻止此類電氣事故的發(fā)生，需要通過全面消除隱患、優(yōu)化產(chǎn)品及系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)物理阻隔以及數(shù)字化賦能遠程運維，這三種手段的緊密配合，才能更有把握杜絕電氣燃爆發(fā)生的可能。
如何應(yīng)對電氣燃爆風險
電氣行業(yè)的多年經(jīng)驗總結(jié)將電氣燃爆歸因為三個方面：
■ 內(nèi)部電弧的產(chǎn)生，由短路和設(shè)備損壞引起
■ 溫升，電弧產(chǎn)生的高溫使觸頭表面熔化，燒壞絕緣材料從而引發(fā)爆炸
■ 局放
對于電氣從業(yè)者來說，電弧閃光并不是個陌生的現(xiàn)象，是由開關(guān)接通或者斷開的瞬間產(chǎn)生，并伴隨著發(fā)光、發(fā)熱現(xiàn)象。高水平的故障電流和相對較高的電壓讓電弧故障攜帶大量能量，電弧的中心溫度有時甚至可以達到10000攝氏度以上。當大量熱量和壓力釋放到環(huán)境中，電弧閃光就變成了電弧爆炸。
而局放主要是由于電氣設(shè)備承受較高電壓而發(fā)生絕緣退化甚至擊穿而形成的狀態(tài)。每一次局部放電對絕緣介質(zhì)都會有一些影響，輕微的局部放電對電力設(shè)備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢;而強烈的局部放電，則會使絕緣強度很快下降，并有可能會由于局部導(dǎo)體短時間內(nèi)迅速升溫而引發(fā)爆炸等不良后果。
為了盡可能杜絕相關(guān)電氣事故的發(fā)生，運維人員會采取一些措施，讓相關(guān)危險等級和事件發(fā)生的概率最小化。比如，ANSI Z10-2012職業(yè)健康與安全管理系統(tǒng)中就定義了緩解控制電弧閃光的六個級別，按有效性依次遞增的順序依次是：配備個人防護裝備(PPE)、從規(guī)定上進行管理控制、安全意識培訓(xùn)和警告標志、危險系數(shù)小的材料或工藝替代、消除隱患及更具效用的危險阻隔。
長久以來，PPE通常被錯誤地視為應(yīng)對電弧閃光及局放所帶來潛在威脅的“保護傘”，人們甚至相信，如果工人穿著防護服，就可以隨時隨地工作。但現(xiàn)實情況是，即使選擇了正確的PPE，也無法保證人身不受傷害。
換個角度思考，與其在電弧、局放和異常溫升等情況發(fā)生后考慮如何規(guī)避，不如從其產(chǎn)生源頭出發(fā)，隔絕危險。如此看來，消除隱患及更具效用的危險阻隔才是解決此類問題的“C位”擔當。所謂消除隱患及更具效用的危險阻隔，包括了電氣元器件及設(shè)備的選擇、產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化以及遠程操作等角度，可以全面、有效地規(guī)避燃弧故障發(fā)生。
從元件維度 阻隔電弧隱患
電弧閃光產(chǎn)生的能量隨時間呈線性變化，正確選擇過電流保護裝置，特別是選擇能夠從電源系統(tǒng)中快速清除電弧故障的裝置，是一種有效的緩解策略。
從元器件角度來看，當故障電流水平高到足以使保險絲在其電流限制區(qū)域中起作用時，限流熔斷器會非常迅速地起作用，同時那些具有可調(diào)節(jié)跳閘設(shè)置的斷路器，可在各種故障電流水平上提供更好的性能。但為了讓斷路器的作用最大化，必須在考慮弧閃水平的情況下選擇斷路器設(shè)置。
同時，繼電保護器在消除電弧閃光中也能起到較明顯的作用。傳統(tǒng)的機電式過電流繼電器通常可調(diào)節(jié)時間會延遲，有的還沒有瞬時元件。
但是新型的數(shù)字繼電器在開發(fā)設(shè)置時具有更大的靈活性，并且通過諸如可選曲線形狀和具有可調(diào)延遲的多個瞬時元素等的功能，“定制”時間-電流曲線，從而更快地清除電流。如施耐德電氣的Easergy P3繼電保護器，是首款將饋線、電機和變壓器保護功能集于一體的繼電保護裝置，同時內(nèi)置弧光保護功能及 “模擬測試儀”，以更好地保護電力系統(tǒng)及設(shè)備。同時，他符合IEC 60255-1等國際標準設(shè)計，可為客戶提供高標準可靠保障。
而與繼電保護器完美搭配的當屬電弧光保護系統(tǒng)。施耐德電氣Vamp系列電弧光保護不僅可作為獨立的主單元系統(tǒng)，還可連通Easergy P3繼電保護器，成為繼電保護系統(tǒng)的一部分。該系統(tǒng)適用于新裝開關(guān)柜和正在使用的開關(guān)柜，一旦弧光故障發(fā)生在工作中的開關(guān)柜內(nèi)，將以快速可靠的電弧光保護動作，降低設(shè)備損失，避免造成人身傷害。
此外，由于電弧能夠在一瞬間造成破壞，點燃附近的一切可燃材料并引發(fā)火災(zāi)，因而反應(yīng)速度在此時至關(guān)重要。施耐德電氣iARC系列電弧故障保護電器，可在電弧故障的情況下迅速反應(yīng)，并在有限的時間內(nèi)隔離電路，可抵御由于在固定裝置的最后回路中存在電弧故障電流而引起的。
預(yù)制化配置 升級物理阻隔
預(yù)制化顧名思義，就是預(yù)先定制，在電氣領(lǐng)域，監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)警裝置絕對可以算得上是預(yù)制化的高手，在危險發(fā)生前，它們就像無數(shù)雙眼睛，時刻注視著潛在的風險，幫助人們提高預(yù)警。
為應(yīng)對異常溫升和電弧閃光，溫度監(jiān)測報警裝置、弧光監(jiān)測系統(tǒng)能夠很好地幫助操作人員對危險進行預(yù)警，以便他們第一時間遠離危險。持續(xù)溫度監(jiān)測是施耐德電氣EcoStruxure架構(gòu)與平臺產(chǎn)品中的重要部分，包括無線熱傳感器、溫度探測器和邊緣控制軟件。
通過集中式監(jiān)測系統(tǒng)進行持續(xù)數(shù)據(jù)記錄和可視化，運維人員可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、預(yù)警及事件報警、趨勢可視化和歷史報告。施耐德電氣的Thermal Tag溫度監(jiān)測報警，在設(shè)備異常溫升時，對溫度進行連續(xù)監(jiān)測和報警;而Easergy TH110溫度監(jiān)測器，可以在不拆除外殼的情況下確定設(shè)備內(nèi)部溫度，免除了維護人員暴露于電弧閃光的危險中。
而在應(yīng)對局放時，局部放電監(jiān)控器則可以通過測定開關(guān)柜局部放電強度和頻次，判斷絕緣材料存在的局部缺陷和當前的運行狀況，在絕緣系統(tǒng)實際發(fā)生故障并引起故障之前檢測出絕緣系統(tǒng)的退化。施耐德電氣的PDM8A局放監(jiān)測系統(tǒng)不但可通過一個電容傳感器完成其“本職工作”，還能分別識別電壓及局放信號，避免情況誤判，并基于精準的局放電量實時監(jiān)測，及時預(yù)警絕緣隱患。
在配電柜被全面監(jiān)視的同時，其自身的優(yōu)化設(shè)計所帶來的物理阻隔保障，也可為保護人身安全出一份力。
例如：施耐德電氣的中壓開關(guān)柜PremSet是全球為數(shù)不多采用屏蔽式固體絕緣技術(shù)的開關(guān)設(shè)備，開關(guān)設(shè)備表面不會產(chǎn)生電場分布，因此不會因環(huán)境影響導(dǎo)致固體絕緣表面老化，大大降低了內(nèi)部燃弧風險，保證操作人員和財產(chǎn)安全。
又如新一代預(yù)智低壓成套設(shè)備Okken和BlokSeT系列，更是集安全細節(jié)設(shè)計于一身。針對精準測溫、故障報警、無線連接等行業(yè)認可的、抵御電氣事故的有效途徑，施家新近發(fā)布了包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列的新一代預(yù)智低壓成套設(shè)備，不但可以根據(jù)客戶需求，預(yù)制Thermal Tag無線溫度傳感器，對關(guān)鍵點溫度進行監(jiān)測，預(yù)知健康風險，也可實現(xiàn)無線連接、標準網(wǎng)關(guān)等多種功能的預(yù)制化搭載，打造出廠即自帶數(shù)字化基因的新型智能成套設(shè)備，以更低投入且“輕量化”的方式為用戶帶來無與倫比的數(shù)字化體驗。
與此同時，施耐德電氣提供了3個級別的保護：
■ 開關(guān)柜級別，開關(guān)柜斷路器的上下級配合保證了快速選擇性分斷。同時， Okken開關(guān)柜在安全性能方面達到了業(yè)界領(lǐng)先的安全標準，采用主動防護與被動防護相結(jié)合的“雙保險”體系，憑借集成內(nèi)燃弧耐受力、搭配無弧區(qū)方案、不間斷溫度監(jiān)控系統(tǒng)(Exertherm)、VAMP弧光檢測系統(tǒng)等多重保障，鎖住一切安全隱患。
■ 柜體級別，比如Okken開關(guān)柜安裝在水平母線上的保護隔柵，可防止在柜體間形成電弧路徑
■ 功能單元級別，柜中集成的Polyfast功能單元專注于Compact系列塑殼斷路器的預(yù)制連接系統(tǒng)。在預(yù)制的Polyfast底座內(nèi)、進線側(cè)、出線側(cè)的每相之間，均由絕緣材料獨立分隔，可有效地防范內(nèi)部電弧的發(fā)生和蔓延。
Polyfast還帶有人性化設(shè)計的手柄，使其抓持及更換更容易。同時由于配有機械安全跳閘裝置，杜絕了帶負載插拔的危險。此外，設(shè)備采用模塊化的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，組合型框架結(jié)構(gòu)高度靈活、擴展多樣;采用雙垂直母線系統(tǒng)專利設(shè)計，封閉式的配電母線絕緣防護，安全活門100%隔離帶電體，打造完美的無弧區(qū)方案。
遠程運維 加成安全防護
健康的電氣系統(tǒng)，能實現(xiàn)元器件及電氣柜的實時監(jiān)控，減少運維人員近場工作的頻次，為生命安全負責。施耐德電氣與客戶共享數(shù)字化紅利，通過發(fā)掘數(shù)據(jù)背后更深層的價值，實現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的可視化管理，讓運營者對電氣系統(tǒng)狀態(tài)一目了然，并根據(jù)建議進行及時、快速、恰當?shù)奶幚?，避免在電弧爆炸事故對人的傷害?/p>
施耐德電氣EcoStruxure架構(gòu)與平臺，搭載了多款數(shù)字化軟件，EcoStruxure™ Facility Expert千里眼運維專家、PME電能質(zhì)量管理系統(tǒng)以及EcoStruxure™ Asset Advisor施耐德千里眼資產(chǎn)顧問都是目前電氣市場上耳熟能詳?shù)闹悄芑\維產(chǎn)品。
Facility Expert千里眼運維專家能幫助用戶提高維護效率，降低運維管理成本，減少計劃外停電時間，節(jié)省故障排查時間，并減少電力運維人員投入，助力“少人/無人值守”，從側(cè)面減低潛在電氣事故對人的傷害;PME電能質(zhì)量管理系統(tǒng)能提供資產(chǎn)管理分析，如斷路器老化、設(shè)備容量管理等，保障電力資產(chǎn)安全使用;EcoStruxure Asset Advisor施耐德千里眼資產(chǎn)顧問將實現(xiàn)對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的深入解析，通過對電氣系統(tǒng)的評估和診斷，提出優(yōu)化建議并生成資產(chǎn)健康報告，以此全面保障電氣資產(chǎn)健康，為用戶創(chuàng)造更加智能高效的數(shù)字化運維體驗。
面對電氣燃爆危險，采取如PPE、改善材料這樣的防護方式是有效的，但要從根本解決問題，還需要從工程控制的角度做全面的設(shè)計和防護。
從消除隱患到物理阻隔，再到遠程運維，施耐德電氣的一系列舉措讓爆炸隱患節(jié)節(jié)敗退，離我們的生產(chǎn)、生活越來越遠。安全、健康、可持續(xù)的電氣環(huán)境，確保每一個人，在任何時間，在任何地方都能盡享安全。
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