无惧电弧故障问题——威图联手DEHN共同为开关设备提供保护

01项目背景 

当物流中心突然断电，包裹分拣设备、存储和检索系统、输送装置和分拣站都陷入停滞状态，哪怕只是想到这种停电事故，物流经理们都会冒出一身冷汗。一旦发生，将大大影响货物入库，物流中心可能需要数周的时间进行维修，而在此期间，物流中心只能进行紧急作业，降低物流效率，导致客户收货不及时，物流运输公司也将会遭受巨大损失！

“千里之堤，毁于蚁穴”，造成此类重大损失现象可能只需要一个遗落的工具或一颗不合格的螺钉，它们就能导致开关设备中发生造成弧闪，带来不堪设想的后果。系统中的部分设备可能会严重受损，甚至就此报废。

02项目需求

那么，如何才能防止此类故障的或至少缩短其持续时间呢？

以他负责规划供电系统的两个物流中心为例，这两个物流中心的能耗非常高，四个低压配电中心分别通过两台独立的中压变压器供电，而在规划低压主配电板时，配备C级电弧等级的保护装置就是关键要求之一。据Kretzschmar称，现在有越来越多的客户向Elektro Vieweg提出电弧故障保护装置的需求。

制造开关设备的关键是什么？

有源电弧故障保护装置防止开关设备遭受巨大的损坏，同时还能保护工作人员的安全。为了了解开关设备制造商如何提高自己的专业技能，以及在生产开关设备时需要考虑哪些因素，我们采访了DEHN的全球客户经理Lutz Graumann。

1为什么制造商和运营商如此重视故障电弧防护？

在工业企业中，几乎所有人员密集区域都强制要求保护工作人员安全。这一点必须定期进行风险评估，且在我们的职业安全法规中得到了体现。而低压开关设备存在若干潜在风险，其中之一就是电弧故障。弧闪除了会给工作人员带来危险外，还可能因为火灾等造成重大的财物损失。

2为什么需要增加故障电弧防护成本？

发生电弧故障事故后，维修或更换设备可能需要数周甚至数月的时间。目前，供应瓶颈正在加剧这种情况。在我看来，有源电弧故障保护始终是合适的应对方案。根据开关设备的不同，有源电弧故障保护装置需要增加10%至15%的成本。

3规划故障电弧保护时需要考虑哪些因素？

首先，开关设备和有源电弧故障保护装置必须同时进行测试。威图在柏林的IPH试验室已经对采用VX25 Ri4Power的DEHNshort解决方案进行了此类测试，结果非常理想。此外，我们的开关设备团队还接受了十分全面的系统安装培训。毕竟，只有经过专业的安装和测试，系统才能正常运行。得益于所有这些措施，我们的客户才能确保他们的开关设备符合DIN VDE 0660-600-2-1（IEC TS 63107）标准的要求并提供符合DIN EN 61439-2 Supplement 1标准的C级保护。

03解决方案

如果低压配电设备按照物流中心的要求安装了所需的有源电弧故障保护装置，那么配电柜就能在发生电弧故障事故后迅速恢复运行。而在该有源电弧故障保护装置中，Elektro Vieweg在与威图合作设计解决方案和计算相关成本后，采用了威图VX25 Ri4Power，研发了DEHNshort系统，以实现C级电弧故障保护。在DEHNshort系统中，光学传感器和电流转换器协同作用，可以快速检测到电弧故障，进而触发超速开关设备。作为保护设备，后者可在一毫秒内产生一条平行电流路径，降低弧闪风险。

从检测到熄灭弧闪的整个过程仅需几毫秒。因此，弧闪的范围将十分有限，只要排除了故障原因，并更换了熄灭设备，开关设备就可以重新接通。DEHNshort系统的传感器可以识别发生故障的开关设备面板。其安装方式还可以将开关设备分成几个保护区域，因此可以快速定位并立即排除故障，然后在短时间内恢复供电并继续运营。

01VX25 Ri4Power

安全可靠的低压开关设备，用于机器、设备和配电（最高电流6,300A），配有Flat-PLS、Maxi-PLS母线，并安装了DEHNshort系统的光传感器。

02全面测试的解决方案

采用了VX25 Ri4Power的DEHNshort系统已在柏林IPH试验室（IPH试验室是一家专门测试高性能电气技术的机构）进行了测试。除了以可靠的方式熄灭弧闪，此类系统必须能够在断开短路电流、断路器发出电弧故障等情况下防止误跳闸；与开关设备之间的连接必须能够承受启动后电流的机械力。根据DIN VDE 0660-600-2-1（IEC TS 63107）标准的测试，DEHNshort系统符合所有这些要求。测试结果的后续评估按照DIN EN 61439-2 Supplement 1和IEC TR 61641标准进行。

04客户评价

该开关设备之所以能够符合要求并如此顺利地运行，还离不开项目中所有相关人员之间的出色合作。

Kretzschmar强调道。除了DEHNshort系统获得认证，DEHN的广泛培训也发挥了特别重要的作用。该团队目前正在为物流中心规划更多类似的解决方案。Kretzschmar表示：“这些技术现在也已经得到了验证，我们也将在这些方案中使用同样的技术。”

什么是A、B和C级电弧等级？

低压开关设备发生电弧故障事故可能造成严重后果。如果没有采取任何预防措施，开关设备可能会因高压和超过10,000摄氏度的极端温度而损坏，甚至完全毁坏。

附近的工作人员也会受到严重威胁。为此，DIN EN 61439-2 Supplement 1标准规定了各种电弧等级。

A级

专门用于保护工作人员免受电弧高温的威胁。此外，电弧故障产生的高压可能会导致机柜部件以不受控制的方式抛出，因此该等级还需避免这方面的危险。

该等级故障通常可以使用减压部件（将压力向上引导），从而避免危险的发生。

B级

除了上述要求，还要求将弧闪限制在开关设备的某一个部分中。这意味着，虽然开关设备受到损坏，但不会完全毁坏。

C级

（最高等级）要求采用适当的设计，将弧闪限制在起始点，或采用适当的装置（如本例中使用的装置），在弧闪造成任何损害之前将其熄灭。一旦导致弧闪的故障排除，保护元件被更换，开关设备就可以重新运行。

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