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如何为工业控制面板确定短路电流额定值?

来源:控制工程网2020.06.16阅读 1469

  短路电流额定值(SCCR)是美国国家电气法规(NEC)409.110(4)工业控制面板和670.3(A)机器铭牌所要求提供的设备数据。短路电流额定值代表组件在短路条件下可以安全承受的最大电流值。此外,在NEC110.10电路阻抗和其它特性中,包含以下与短路电流额定值有关的一般说明:
  “应对过电流保护装置、总阻抗、设备短路电流额定值以及被保护电路的其它特性进行选择和协调,以使这些电路保护装置能够在不对电气设备造成重大损害的情况下排除故障。”
  了解如何确定工业控制面板的短路电流额定值,弄清楚产品铭牌上数据的含义控制工程网版权所有,有助于确保工业控制面板足以应对装置可能出现的故障电流。
  NEC第409.2节中对工业控制面板定义为,两个或多个电源电路组件、控制电路组件或电源和控制电路组件的任意组合。在工业控制面板相关的标准ANSI/UL508A中,工业控制面板被归类为NITW,涵盖工业控制设备的工厂接线组件,例如电机控制器、开关、继电器以及辅助设备。

短路电流额定值代表组件在短路条件下可以安全承受的最大电流量。图片来源:Eaton

  面板包括断路装置、配电模块、电动机控制器和分支电路保护装置。NEC认为根据清单安装和使用的UL列表产品可以满足这些要求。设备上标记的短路电流额定值,提供了有助于确保安全、符合代码要求的装置所需的信息。
  如何确定短路电流额定值?
  对于符合UL508A标准的控制面板制造商,有两种选择可用于获得给定面板所需的短路电流额定值:
  第一种选择是应用UL508A、附录SB(根据电源电路中的组件确定短路电流额定值)中描述的方法。如果工业控制面板仅包含控制电路组件CONTROL ENGINEERING China版权所有,则不需要标记短路电流额定值(在NEC409.110(4)例外中也有标注)。
  另一个选择是对面板进行测试,以使其额定值高于用附录SB中所确定的值。
  UL508A附录SB是几乎所有工业控制面板的首选项。具体整个过程如下:
  1.用过电流保护装置(OCPD)识别最低要求的短路电流额定值组件或组合。
  2.使用馈线限流电流保护装置提高分支组件或组件组合的短路电流额定值。
  3.确定工业控制面板中过电流保护装置的最低中断额定值。
  通过确定最低的组件短路电流额定值(步骤1和2)和最低的过流保护装置中断额定值(步骤3),就可以得到整个组件的短路电流额定值。
  对于步骤1,电源电路组件(向外部负载供电的组件,例如电动机、照明设备、暖气设备、电器或便利插座)通过产品铭牌或说明书确定短路电流额定值。如果没有产品铭牌,则可以使用默认值,如UL508A附录SB中表SB4.1所规定的。
  工业控制面板的短路电流额定值必须足以应对装置可能的故障电流。在大多数应用中,默认的5kA短路电流额定值是不够的。
  对于这些装置,UL508A附录SB允许工业控制面板制造商通过使用经过组件制造商测试的高故障等级的功率电路组件,达到所需的短路电流额定值,并将其纳入工业控制面板制造商的UL报告中。
  可以提高分支电源电路组件(最接近负载的过电流设备)负载侧的额定值。支路过电流设备线路侧的任何组件或过电流设备,都配置在馈电电路中。
  当限流装置(标有限流功能的熔断器或断路器或变压器)位于馈线电路中时,可以对其进行研究,以确定其是否可以增加分支电路组件的短路电流额定值额定值。当使用变压器时,支路过电流设备的中断额定值和部件短路电流额定值都可以提高。
  但是,当使用限流过电流设备时,只能增加部件的短路电流额定值。不允许增加支路过电流设备的中断额定值。
  最后一步是验证工业控制面板中过电流设备的最低中断额定值。如果该值低于上述步骤后的任何电源电路组件,则将组件短路电流额定值降低到该值。
  尽管整个过程看似简单明了,但了解UL508A附录SB的规则并正确使用设备仍然是一个复杂而具有挑战性的概念。关于限流装置的使用尤其如此。
  短路电流额定值与弧闪
  短路电流额定值与弧闪有何关系?设备短路电流额定值代表组件在短路条件下可以安全承受的最大短路(故障)电流。当工业控制面板或工业设备没有足够的短路电流额定值应对可能的短路(故障)电流时,就可能会存在电气危险。
  IEEE 1584标准规定了计算电弧电流和故障能级的方法。在计算工业控制面板故障能量时,如果仅需考虑上游电流保护装置设备,并且在计算中不包括工业控制面板的短路电流额定值时,则存在重大风险。OSHA第1910.303(b)条要求对设备(新的和现有的)进行分级,以应对可能的故障电流而避免对系统造成危险。
  如果在计算中未考虑工业控制面板的短路电流额定值,则故障能量仅基于故障电弧的幅值以及通过保险丝或断路器清除故障的时间。将基于这样的计算得到的故障能量制成标签,并将其放置在短路电流额定值不匹配的工业控制面板上。换句话说CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果工业控制面板并不能应对可能出现的故障电流,可能会导致严重的损坏CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而对在面板上或其附近工作的任何人造成人身伤害。
  通过以上的示例表明,电弧闪光警告标签应标有“危险”标识,这意味着在通电之前,除非配置了适当的工业控制面板短路电流额定值控制工程网版权所有,否则不允许任何人在工业控制面板或其附近工作。
  NEC和UL意识到需要提供足够的保护以防止发生短路事件。这只能通过了解可能的故障电流,将保护要求传达给人员和设备供应商,并在工业控制面板中正确使用组件来实现。执行适当的设备短路电流额定值计划,有助于为员工和工业设备提供更充分的保护。(作者:John Kovacik)
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