Normen: IEEE 1584
De norm IEEE 1584 “IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations” geeft een methode voor het berekenen van vlambooggevaar voor elektrische verdelers. De eerste editie van de standaard kwam uit in 2002 en gebruikte een empirisch model afgeleid van laboratoriummetingen aan vlambogen. Aanvullend onderzoek toonde, in sommige gevallen, grote verschillen aan met het model wat in 2018 resulteerde in een gereviseerde norm. De nieuwe editie bevat meer variabelen zoals het ontwerp van verdelers.
De norm geeft de volgende methode voor berekening:
- Verzamel gegevens voor een kortsluitstudie en selectivteitsstudie
- Bereken de kortsluitstroom
- Bereken de vlamboogstroom
- Bepaal de afschakeltijd met de vlamboogstroom
- Bereken de vlamboogenergie in cal/cm²
Het model heeft een beperkt bereik voor stroom en spanning, maar de meeste industriële elektrische verdeelsystemen vallen hierbinnen.
Gegevensverzameling
Kenmerken van het elektrische verdeelsysteem zijn benodigd om het gevaar nauwkeurig te berekenen. De volgende gegevens worden over het algemeen gebruikt:
- Netbedrijf: kortsluitbijdrage en beveiligingsinstellingen
- Eenlijndiagrammen of blokschema’s met belangrijke elektrische apparatuur
- Indien eenlijndiagrammen niet de complete verdeling tonen, een aanvullende lijst is nodig met alle driefase verdelers. Dit zijn de locaties die worden berekend en gelabeld. Belasting en eenfase verdelers zijn niet van toepassing.
- Kabellijst met groottes en lengtes. Indien geschat dienen de lengtes op ongeveer 10 meter nauwkeurig te zijn.
- Instellingen van relais en vermogensschakelaars.
Over het algemeen is een gegevensverzameling op locatie vereist om tekeningen te controleren, vooral voor oudere installaties.
Scenario’s
Als het elektrische verdeelsysteem in verschillende modes wordt bedreven, kan met verschillende berekeningsscenario’s het ergste geval gevonden worden. Een aantal voorbeelden van scenario’s:
- Maximaal netbedrijf – volledige bijdrage van alle bronnen inclusief motoren
- Minimaal netbedrijf – de minimumbijdrage van het net met motoren en generatoren buiten bedrijf
- Noodbedrijf – enkel generatoren als voedende bronnen
Een aparte berekening is nodig voor alle scenario’s, evaluatie van het risico gebeurt vervolgens met de hoogst berekende energie. Welk scenario de hoogste energie oplevert kan voor elke locatie verschillen.
Kortsluitberekening en evaluatie
De resultaten van een kortsluitberekening kunnen gebruikt worden om te controleren of verdelers en beveiligingen voldoende bescherming bieden. Tijdens de gegevensverzameling moeten de eigenschappen hiervan worden verzameld om een goede vergelijking te maken. De volgende parameters worden geëvalueerd:
- De symmetrische (RMS) toegekende kortsluitstroom voor thermische capaciteit
- De piekstroom voor mechanische capaciteit
Verdelers of beveiligingen die geen voldoende bescherming bieden leveren een gevaar bij kortsluitingen en moeten zo snel mogelijk worden vervangen.
Selectiviteitsstudie
De verzamelde gegevens over beveiligingsapparaten kunnen gebruikt worden om selectiviteit te evalueren voor overbelasting- en kortsluitstromen. Als bij een foutstroom meer dan één beveiliging aanspreekt dan is er sprake van een gebrek aan selectiviteit en kan dit de bedrijfszekerheid negatief beïnvloeden. In dit geval kunnen alternatieve instellingen of beveiligingen onderzocht worden om de selectiviteit te verbeteren. Een goede beveiliging is een afweging tussen bedrijfszekerheid, veiligheid en kosten, waarbij de volgende gegevens worden bekeken:
A report should include a list of locations where full coordination is not available. Alternative protection settings can be presented with their limits, as this is usually a compromise between operational stability, safety and cost. A setting evaluation will consider the following information:
- Aangesloten belastingen en systeemstabiliteit
- Selectiviteit
- Vlambooggevaar
Vlamboogberekening
Als de kortsluitberekening en selectiviteitsstudie afgerond zijn kan met IEEE 1584 de vlamboogenergie en vlambooggrens berekend worden. Doorgaans wordt een rapport opgesteld met de resultaten, brongegevens en aannames van de berekeningen.
