Почему включение автоматического выключателя на короткое замыкание может привести к вспышке дуги?

NFPA 70E 130.6(M) гласит: После того, как цепь обесточена автоматическим срабатыванием защитного устройства цепи, цепь не должна повторно подавать напряжение вручную до тех пор, пока не будет определено, что оборудование и цепь могут быть безопасно включены.

29 CFR 1910.334(b)(2) гласит: после того, как цепь обесточена защитным устройством цепи, цепь не может быть повторно включена вручную до тех пор, пока не будет определено, что оборудование и цепь могут быть безопасно включены.

Моей первой мыслью было бы: «Если выключатель рассчитан на доступный ток короткого замыкания, я смогу без проблем замкнуть его на короткое замыкание». Тем не менее, я слышал о случаях, когда выключатель в литом корпусе с соответствующими характеристиками замыкался на короткое замыкание, что приводило к возникновению дуги внутри выключателя, что приводило к травмам от вспышки дуги.

Каков механизм такой неисправности? Возраст и жестокое обращение являются возможными способствующими факторами. Есть ли что-то еще? Есть ли какой-то аспект конструкции автоматического выключателя в литом корпусе, который может привести к вспышке дуги при замыкании на короткое замыкание, даже если это был совершенно новый выключатель соответствующего номинала?

Вы спрашиваете о том, чтобы делать то, что на 100% запрещено делать в двух спецификациях, которые вы вырезали. Ни один автоматический выключатель не должен активироваться, когда известно, что нагрузка закорочена - это просто здравый смысл.
Любой «качественный» выключатель сработает при перегрузке, однако повторные срабатывания сожгут контакты любого выключателя. Вы делаете эквивалент «разрушающего тестирования». Это ваш ответ.
@MichaelKaras Процесс сертификации выключателей с рейтингом IEC 60898 (и, вероятно, других) требует, чтобы он выдерживал это многократно.

Ответы (6)

В зависимости от источника предполагаемый ток короткого замыкания вполне может быть в диапазоне килоампер, даже если выключатель рассчитан только на десятки ампер.

В таких крайних случаях прерыватель просто необходим для прерывания тока. Он может не пережить повреждения. Пока он прерывает такой большой ток, может произойти существенная вспышка.

Я бы не хотел быть человеком, держащим рычаг автоматического выключателя, когда он отключает неисправность 10 кА.

Я исключил из своего вопроса то, что может иметь отношение к делу: прерыватель, о котором я слышал, неоднократно замыкался на короткое замыкание . Третье или четвертое срабатывание приводило к возникновению дуги в панели.

Путь дуги через воздух проходит через ионизированный газ. Выключатель гасит дугу, но ионизированный газ все еще там, и все еще ионизированный. После неоднократных попыток приведения в действие выключателя давление, создаваемое последовательными дугами, могло вытеснить остаточный ионизированный газ из выключателя. Затем этот газ может шунтировать другие проводники, такие как входные шины в панели, что приводит к возникновению новой дуги.

Это один из возможных механизмов. Во-вторых, для срабатывания автоматического выключателя может потребоваться некоторое время (т.е. 2 секунды) после замыкания на неисправность — это зависит от используемых настроек защиты. Ошибка продолжительностью 2 секунды высвобождает много энергии. Я видел отчеты об инцидентах, когда короткозамыкающий провод оставался на выключателе после испытаний - затем CB замыкался на закорачивающий провод, который испарялся и вызывал дуговое замыкание.

Вот моя "теория". При попытке включить автоматический выключатель в известное короткозамкнутое оборудование мгновенное изменение тока огромно, поэтому индуктивность линий электропередачи переменного тока приведет к бесконечному потенциалу напряжения на контактах выключателя, что вызовет вспышку дуги. Отскок механического контакта усилит эффект, поскольку прерыватель имеет конечное время для отключения. Таким образом, основная проблема заключается в паразитной индуктивности питающих проводов на обоих концах выключателя. Никакая конструкция выключателя с литым корпусом не может это исправить.

Если автоматический выключатель рассчитан на допустимый ток короткого замыкания, я смогу без проблем замкнуть его на короткое замыкание». замыкается на короткое замыкание,

Как вы думаете, почему ток короткого замыкания был в пределах номинала автоматического выключателя? Короткие замыкания по своей природе потребляют больше энергии, чем рассчитано на автоматический выключатель — меньшие токи не вызывают срабатывания.

При наличии очень больших токов контакты выключателя (который не может размыкаться, как задумано, из-за сил сброса) могут испаряться. Образующаяся металлическая плазма будет продолжать ионизироваться, что приведет к мгновенному повреждению.

OP относится к номиналу отключения выключателя, а не к настройке его срабатывания , т. е. к тому, какой ток короткого замыкания контакты выключателя могут безопасно отключить при срабатывании.

Автоматический выключатель действительно рассчитан на номинальную неисправность. Тем не менее, неисправность будет генерировать много тепла из-за рассеивания тока внутри устройства и перенапряжения, возникающего в результате отключения тока. Это сильно нагружало устройство.

Это означает, что существует вероятность того, что устройство может быть разрушено из-за той же неисправности в следующий раз, в зависимости от характера неисправности.

Также существуют проблемы, связанные с самой нагрузкой, такие как остаточное напряжение. Конденсаторная батарея может иметь большое остаточное напряжение, для затухания которого требуется много времени. Если случайно, вы вручную повторно включите нагрузку, пока напряжение на шине находится в противофазе с напряжением внутри конденсаторной батареи. В конечном итоге вы создадите огромное перенапряжение, которое может повредить вам.

Так вот в нормах сказано, что надо быть уверенным, что и защита, и нагрузки находятся в состоянии, которое не вызовет еще больших проблем при подаче питания.

Я недостаточно осведомлен, чтобы отвечать на вопросы в этой области, но я вижу так много запутанных ответов и критических комментариев к самому вопросу, что мне пришлось вмешаться. Я достаточно осведомлен, чтобы понять хорошо написанный ответ (который должен быть понятен ОП или любому другому, кто не может найти ответ самостоятельно; я вижу так много ответов, которые может понять только тот, кто уже знает ответ). Моя терминология принадлежит мне. Если я совершенно не прав, я извиняюсь за потраченное впустую ваше время и за эту напыщенную речь.

Когда на цепь подается питание, она переходит в свое рабочее состояние, как и было задумано, под контролем ее компонентов, включая компоненты защиты. Завершение цепи замыканием выключателя не позволяет цепи развиваться так, как она была задумана; компоненты защиты могут не успеть справиться с броском тока, сам выключатель может не успеть сработать, а другие компоненты могут быть повреждены.