短路事件及其對基礎設施項目造成的破壞
為什么 NEC 392.20(C)使您不受保護
發生短路故障的途徑有很多,并且,在整個配電系統上,短路可以在任何位置處發生。當電路上兩個節點之間的連接不正常時,就會發生短路故障。
在短路故障期間,會在 0.005 秒或者更短的時間內、在導線之間產生最大的機電應力。這些事件中的電流水平向上可達 200 千瓦。在發生 3 相短路的最壞情況下,電纜之間的排斥力誘導產生的磁場范圍向上可達 1 萬磅。
當發生短路故障時,巨大的磁力會使各條電力電纜相互排斥,產生極大的力,會損壞通路上的全部物體。典型的斷路器和其他保護裝置可以在 0.06 到 0.1 秒的時間內跳閘并使故障中斷,這就會為將要發生的實質性損害留下充分的時間。
在斷路器跳閘并使故障中斷之前的開始 0.005 秒的時間內(即在峰值電流下),電纜夾具即可起作用,減輕損害并減少返工,從而成為緩解短路問題的最佳方案。
如果在設施中不使用電纜夾具系統,那么在電路斷流器介入之前短路力達到峰值時,就不會為員工或設備提供防護。為了避免對設施和基礎設施產生潛在的嚴重損害,并且避免發生人身傷害,可以使用電纜夾具,在短路事件期間對電纜進行約束。
與傳統的管線相比,電纜槽系統可以在設計上提供更多的靈活性,并且安裝也更加簡便,但是必須采取適當的設計以針對短路故障提供保護。在與正確的電纜夾具配合使用時,電纜槽應用僅僅是一種安全可行的解決方案。
在電氣基礎設施首先建立起來的情況下,指定并安裝正確的電纜夾具對于使項目面向成功做好準備來說,具有至關重要的作用。盡管一個項目中有多個位置往往會使用金屬導管來配電,電力通常也會通過電纜槽系統中的電纜來配送。
在美國,《國家電氣規程》的 NEC 392.20(C) 標準負責管理電纜槽中電纜安裝上的安全性。NEC 的第 392.20(C) 條規定:“并行連接的單芯電纜應當按電路組牢固的捆扎,防止由于故障電流的磁力而發生過量運動。”
盡管 NEC 392.20(C) 中包含了短路故障期間進行電纜固定的條文,但是并沒有指定如何來設計適宜的圍護系統從而符合這些力的要求。NEC 中缺少對于短路保護的明確指導原則,往往會造成電纜的圍護措施不足或者根本不存在圍護措施,以至于無法在電纜槽式的安裝中提供對短路事件的保護。數十年來歐洲一直在利用電纜槽系統,并且在設計標準和最佳實踐上引領著行業的發展。
同樣,IEC 61914:2015 標準提供了有關的測試方法和流程來確保電纜夾具的可靠性以及在發生短路事件情況下的最終保護。在配合正確的電纜夾具解決方案來針對短路事件提供保護時,電纜槽中的電纜僅可作為一種安全可行的解決方案。
不幸的是,NEC 392.20(C) 目前并沒有提供當在電纜槽中路由電纜時發生短路情況下如何來安全的容納電纜的具體指導原則。在電纜槽中使用電力電纜時,為了對電氣基礎設施提供保護,在針對短路故障提供防護的情況下安裝符合 IEC 61914:2015 要求的電纜夾具是最佳的方案。