تحليل القوس الكهربائي (Arc Flash)
حساب تيار القوس وطاقة السقوط وحدود القوس الكهربائي وفق IEEE 1584-2018، وتحديد مستوى PPE وتصريح العمل وفق NFPA 70E-2021. يُؤخذ تيار الدائرة القصيرة من معيار IEC 60909، ويمكن الحصول على زمن عمل الحماية من مكتبة منحنيات التنسيق الحمايي؛ ينطبق على التيار المتردد ثلاثي الطور 208 V–15 kV، أما الأنظمة أحادية الطور / ذات الجهد الأعلى / التيار المستمر فخارج نطاق تغطية المعيار (يُقدَّر التيار المستمر تقديراً هندسياً وفق NFPA 70E Annex D.5، وتُوسم النتائج بوضوح).
التعريفات والوحدات وسبب أهمية الرقم للاختيار والتسعير. قابلة للبحث، مجمّعة حسب الموضوع، ومطوية افتراضياً.
كل علامة ? في هذه الصفحة تفتح الشرح نفسه في مكانه — دون تغيير الصفحة.
9 مصطلح/مصطلحات معروضة من 9
قدرة القصر الظاهرية للشبكة العلوية عند نقطة الاتصال، Ssc = √3·Un·I″k، أو المعاوقة المكافئة للمصدر خلفها.
لماذا يهم: إنه المدخل الوحيد الذي يحدد مدى "صلابة" الشبكة. بدونه لا يمكن حساب أي قيمة لتيار القصر، لذا يجب طلبه من شركة المرافق (أو أخذه من افتراض معلن) قبل تسعير أي معدات فصل وقطع.
زمن إزالة الحماية: الزمن الكلي من بداية القصر حتى انطفاء القوس — كشف المرحل + التأخير المتعمد + زمن تشغيل قاطع الدائرة.
لماذا يهم: في دراسة وميض القوس تكون طاقة الحادث متناسبة تقريبًا مع زمن الإزالة، وتُختار فئة معدات الوقاية الشخصية بناءً عليه. عادةً ما يؤدي خفض زمن الإزالة إلى النصف إلى خفض الطاقة إلى النصف وقد يخفض معدات الوقاية الشخصية المطلوبة درجة واحدة — وهو بند مباشر في تكلفة التشغيل.
جهد معاوقة القصر لمحوّل: الجهد الابتدائي، كنسبة مئوية من الجهد المقنن، الذي يدفع التيار المقنن عبر الملف الثانوي المقصور (IEC 60076-1).
لماذا يهم: يحدد مستوى عطل الجهد المنخفض (تقريباً I″k ≈ In / uk) وفي الوقت نفسه انخفاض الجهد تحت الحمل. هذه مقايضة حقيقية في عروض الأسعار: قيمة uk أكبر تخفض مستوى العطل (معدات قطع أرخص في المصب) لكنها تزيد انخفاض الجهد والفقد. اذكر دائماً uk مع قدرة المحوّل المقننة.
نقطة الربط المشترك (PCC): الواجهة في الشبكة حيث يتم ربط منشأة العميل وشبكة المرافق، وبالتالي حيث تنطبق شروط الربط.
لماذا يهم: يحدد ما قد تشتكي منه شركة المرافق وما يجب عليك إثباته: نطاق الجهد، والتشوه التوافقي، والوميض، وسلوك انخفاض الجهد كلها محددة عند نقطة الربط المشترك PCC، وليس عند أطراف المعدات. الدراسات أو القياسات التي تُجرى في مكان آخر لا تُثبت المطابقة.
تيار القوس: التيار الفعّال الذي يتدفق فعليًا في القوس، والمتوقع من تيار العطل المثبّت بواسطة نموذج IEEE 1584-2018 باستخدام تكوين الأقطاب وعوامل الفجوة والحاوية.
لماذا يهم: كل شيء في دراسة وميض القوس — الطاقة الساقطة، والحدود، وفئة معدات الوقاية الشخصية — يتحكم فيه Iarc، وليس Ik. إن Iarc أقل بشكل ملحوظ من تيار العطل المثبّت، لذا فإن استبدال Ik به يبالغ بشكل كبير في تقدير الطاقة ومعدات الوقاية الشخصية المطلوبة.
تيار العطل المثبّت Ibf: تيار القصر ثلاثي الطور عند موقع المعدات، ويُؤخذ كتيار دخل لنموذج وميض القوس IEEE 1584-2018.
لماذا يهم: إنه نقطة بداية دراسة وميض القوس، لذا يجب إنتاجه بنفس افتراضات الجهد والمحوّل والكابل المستخدمة في تقرير القصر. يُعدّ عدم التطابق بين الوثيقتين من أكثر نتائج التدقيق شيوعًا.
طاقة السقوط: الطاقة الحرارية لكل وحدة مساحة التي قد تصل إلى سطح عند مسافة العمل أثناء القوس، كما هو معرّف في IEEE 1584-2018.
لماذا يهم: إنه الرقم الذي يحدد معدات الحماية الشخصية (حدود NFPA 70E عند 1.2 / 4 / 8 / 25 / 40 cal/cm²) والذي يجب طبعه على ملصق المعدات. طاقة سقوط مقدّرة بأقل من الواقع هي مسؤولية سلامة، وليست فرق تقريب تجاري.
حد وميض القوس: المسافة من قوس محتمل التي تنخفض عندها الطاقة الساقطة إلى 1.2 cal/cm²، وهو المستوى الذي تصبح عنده مهمات الوقاية المقاومة للقوس ضرورية (IEEE 1584-2018 / NFPA 70E).
لماذا يهم: يحدد الحاجز وحد الاقتراب في الموقع: زيادة AFB تعني مزيدًا من الحواجز ومهمات وقاية أثقل لنفس العمل. وهو مُخرَج سلامة له أيضًا تكلفة تشغيلية مباشرة.
فئة معدات الحماية الشخصية: فئة الملابس والمعدات المقاومة للقوس الكهربائي المطلوبة لمهمة ما، مختارة من طاقة الحادث المحسوبة وفقاً لـ NFPA 70E-2021.
لماذا يهم: إنها مخرج سلامة وقانوني: تحدد الفئة ما يجب أن يرتديه فريق الميدان، وما ينص عليه تصريح العمل، وما إذا كان العمل يتطلب فصل التيار. وهي تتبع مباشرة من حساب وميض القوس، لذا يجب أن تكون قابلة لإعادة الإنتاج لمستوى العطل العلوي المفترض.
الأسئلة الشائعة
- ماذا تستطيع هذه الحاسبة أن تفعل؟
- أدخل جهد المعدات، وقدرة القصر للتيار المتردد MVA في المنبع، وتصنيف المحول ومعاوقته، وزمن إزالة الحماية، ومسافة العمل، وفجوة الإلكترود، وتكوين الإلكترود، ونوع الحاوية. تُعيد الحاسبة تيار القوس، والطاقة الساقطة، وحد وميض القوس، وفئة PPE، مع مخططات الطاقة الساقطة مقابل مسافة العمل (مقابل عتبة 1.2 cal/cm² بدون PPE وحد 40 cal/cm²) وفئات PPE عند عتبات NFPA 70E-2021. الاستخدامات المعتادة: وسم معدات الفصل والوصل بحد وميض القوس وفئة PPE، ورؤية ما يوفره زمن إزالة أسرع عند مسافة العمل. الطريقة هي IEEE 1584-2018 وفئة PPE تتبع NFPA 70E-2021، للتيار المتردد ثلاثي الأوجُه 208 V–15 kV.
- من أين يأتي تيار الدائرة القصيرة وزمن الإزالة؟
- يُؤخذ تيار الدائرة القصيرة من أساس IEC 60909، وقد يأتي زمن إزالة الحماية من مكتبة منحنيات تنسيق الحماية أو من قيمتك الخاصة. ثم تتبع الطاقة الساقطة وحد وميض القوس وفئة PPE طراز IEEE 1584-2018، مع تطبيق عتبات فئة NFPA 70E-2021 على النتيجة.
- ما الذي يقع خارج تغطية الطريقة؟
- النطاق المغطى هو التيار المتردد ثلاثي الأوجُه من 208 V إلى 15 kV؛ أما أحادي الوجه والفولتيات الأعلى وأنظمة التيار المستمر فهي خارج التغطية المعيارية. ولنظام التيار المستمر لا ينطبق إلا التقريب الهندسي في NFPA 70E Annex D.5، وتُعلَّم النتيجة بوضوح على هذا الأساس بدلاً من تقديمها كحالة معيارية.