簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳金龍
Jin-lung Chen
論文名稱: 配電盤弧光閃絡保護與危險等級分析之探討
Arc Flash Protection and Hazards Class Analysis for Panelboards
指導教授: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
口試委員: 黃培華
none
吳有基
none
吳啟瑞
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 109
中文關鍵詞: 弧光閃絡
外文關鍵詞: arc flash
相關次數: 點閱:204下載:3
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究藉由自行開發之弧光分析程式來進行配電盤弧光保護與危險等級分析,主要目的在於探討個人安全與設備保護。個人安全方面以配電盤為研究對象,透過IEEE 1584與NFPA 70E之建議公式,進行弧光電流、弧光能量與弧光危險距離模擬計算,依據NFPA 70E危險等級的規定,預測其危險等級及評估個人保護裝備的要求,以確保其工作安全。設備保護方面藉由上述之弧光分析程式進行弧光故障分析,進一步針對配電盤探討不同的保護方法,比較不同保護方法的特性與效益,建立弧光保護參考準則。傳統過電流保護由於延遲時間特性,故障清除時間較長,不適合用於弧光故障保護;應用弧光保護系統保護可將故障清除時間限制在57~87ms以內;若應用弧光消除系統保護更可將故障清除時間限制在2ms,將弧光事故降至最低。


    This thesis is focused on the arcing fault protection and hazard analysis for panelboards by the own develops arcing fault analysis program. Two main topics are extensively studied in this thesis. Based on IEEE 1584 and NFPA 70E standard, a spread sheet is establish to estimate the arcing fault current, incident energy and flash-protection boundary for the panelboards. The results are used for predicting the hazard class and evaluating the personal protective equipment (PPE) required by NFPA 70E to ensure personal safety in the working area. The other issue is equipment protection. With the estimated arcing fault data from the arcing fault analysis program, the various protection schemes are commonly discussed for the panelboards. Furthermore, the characteristics of various protection methods are also reviewed. If arcing fault protection rely on the overcurrent device, the coordination requirements result in longer tripping time. It’s not appropriate for arcing fault protections. Once the arc protection systems are introduced, the fault cleaning time will be limited within 57-87ms. Moreover, if arc eliminator systems are implemented, the fault cleaning time can be further controlled in 2ms and the arcing fault hazards hereupon minimized.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究貢獻 4 1.4 研究方法與步驟 4 1.5 論文架構 6 第二章 弧光閃絡現象之原因與影響 8 2.1 前言 8 2.2 弧光閃絡現象之原因與影響 8 2.2.1 弧光閃絡之原因 8 2.2.2 弧光閃絡之現象 9 2.2.3 弧光閃絡之影響 10 2.3 弧光閃絡研究發展史 11 2.4 弧光分析之國際標準 12 2.4.1 IEEE 1584 12 2.4.2 NFPA 70E 13 2.4.3 IEEE 1584與NFPA 70E比較 13 2.5 本章小結 14 第三章 弧光閃絡危險等級之分析 16 3.1 前言 16 3.2 弧光閃絡分析流程 16 3.3 弧光閃絡模型 18 3.3.1 IEEE 1584 18 3.3.1.1 弧光電流 19 3.3.1.2 弧光能量 20 3.3.1.3 弧光危險距離 22 3.3.2 NFPA 70E 23 3.4 危險等級與安全距離 24 3.4.1 弧光能量 25 3.4.2 危險等級與個人保護裝備 25 3.4.3 弧光危險距離 28 3.4.4 危險警告標示 30 3.5 本章小結 32 第四章 傳統弧光閃絡保護之探討 33 4.1 前言 33 4.2 弧光能量限制方法 33 4.2.1 減少短路電流 33 4.2.2 增加工作距離 34 4.2.3 縮短故障清除時間 35 4.3 傳統過電流保護探討 35 4.3.1 過電流保護原則 35 4.3.2 變壓器過電流保護之規定 37 4.3.3 過電流電驛的保護協調原則 38 4.3.4 低壓斷路器保護設定原則 39 4.4 過電流電驛弧光保護原則 40 4.5 本章小結 41 第五章 現代弧光閃絡保護之探討 43 5.1 前言 43 5.2 弧光保護之原理 43 5.3 弧光保護系統 44 5.3.1 弧光保護系統架構 44 5.3.2 弧光保護系統特色 46 5.4 弧光消除系統 47 5.4.1 弧光消除系統動作原理 47 5.4.2 弧光消除系統架構 51 5.4.3 弧光消除系統特色 53 5.5 本章小結 53 第六章 弧光閃烙分析程式開發 55 6.1 前言 55 6.2 Visual Basic 2008簡介 55 6.3 故障分析 57 6.3.1 標么法 57 6.3.2 母線導納矩陣 59 6.3.3 母線阻抗矩陣 61 6.3.4 對稱成分 66 6.3.5 平衡故障與不平衡故障 70 6.4 故障電流計算之驗證 74 6.5 弧光能量計算之驗證 77 6.6 本章小節 80 第七章 範例系統之分析 81 7.1 前言 81 7.2 範例系統 81 7.3 傳統過電流保護 84 7.4 弧光保護系統 89 7.5 弧光消除系統 91 7.6 本章小結 93 第八章 結論與未來研究方向 98 8.1 結論 98 8.2 未來研究方向 99 參考文獻 100 作者簡介 103 附錄A 弧光分析程式操作說明 104

    [1] 曾元超,「電弧閃絡危害的防範」台電月刊五月號,第545期,2008,pp.31-36。
    [2] IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculation, IEEE Standard 1584, 2002.
    [3] Standard for Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces, NFPA Standard 70E, 2009.
    [4] 張瑞村,數位局部放電測量應用於高壓電纜終端接頭絕緣狀態之評估,國立台灣科技大學碩士論文,民國94年。
    [5] Ammerman R.F., Sen P.K. and Nelson J.P., “Arc Flash Hazard Incident Energy Calculations a Historical Perspective and Comparative Study of the Standards: IEEE 1584 and NFPA 70E ”, Petroleum and Chemical Industry Technical Conference 2007, 17-19 September 2007, pp.1-13.
    [6] 李建基,「開關設備中的故障電弧及其防護」 電力設備第五卷,第二期, February 2004,pp.41-43。
    [7] ALLIANT ENERGY網站 http://www.alliantenergy.com/index.htm
    [8] http://70earcprotection.com/Home_Page.html
    [9] 辜志承,「弧光保護與過電流電驛之整合」 電機月刊第十三卷,第三期,2003,pp.170-177。
    [10] Dugan T.B., “Reducing the flash hazard”, Cement Industry Technical Conference 2006, 9-14 April 2006, pp.32-41.
    [11] Doan D.R., Slivka J. and Bohrer C. “A Summary of Arc Flash Hazard Assessments and Safety Improvements”, Petroleum and Chemical Industry Technical Conference 2007, 17-19 September 2007, pp.1-7.
    [12] http://www.necanet.org/
    [13] Latarjet J., “A Simple Guide to Burn Treatment” Journal of International Society for Burn Injuries, Vol.21, 21 May 1995, pp.221-225.
    [14] Buff J., and Zimmerman K., “Reducing Arc-Flash Hazards”, IEEE Industry Applications Magazine, May-June 2008.
    [15] Sperl J., Whitney C., and Milner A., “Arc Flash Hazard Regulation and Mitigation”, 62nd Annual Conference for Protective Relay Engineers, 30 March-2 April 2009, pp. 417-425.
    [16] Recommended Practice for Protection and Coordination, IEEE Standard 242, 1986.
    [17] Tinsley H.W., Hodder M. and Graham, A.M., “Beyond the Calculations: Life After Arc Flash Analysis”, Pulp and Paper Industry Technical Conference 2007, 24-28 June 2007, pp.250-256.
    [18] Crnko T.M., “Flash Hazard and Design Considerations for Its Reduction”, IEEE Industry Applications Conference ,Vol.3,
    2-6 October 2005, pp.1928-1937.
    [19] IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers, IEEE Standard C37.91, 2000.
    [20] Das J.C., “Design aspects of industrial distribution systems to limit ARC flash hazard”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.41, Issue 6, 21November 2005, pp.1467-1475.
    [21] Gammon T., and Matthews J., “The Application of A Current-Dependent Arc Model to Arcing at A Main Distribution Panel, A Sub-Panel And A Branch Circuit”, Southeast Conference 2001, 30 March -1 April 2001, pp.72-78.
    [22] 李宏仁 ,實用保護電驛,第6~7頁,全華科技圖書股份有限公司,民國91年 。
    [23] Nepveux F., “Use of Instantaneous Trip Functions and Current Limiting Fuses to Reduce Arc Flash Energy”, Pulp and Paper Industry Technical Conference, 18-23 June 2006, pp.1-5.
    [24] Rooks J.A., and Rowe N.E., “Could the new high interrupting capacity circuit breaker change your distribution system? ”, Pulp and Paper Industry Technical Conference, 6-10 June 1988, pp.54 -58.
    [25] Palizzi M. and Kabra S., “How to Form a Bounding Arc Flash Study for Your Site”, IAS Industry Applications Conference, Vol. 1, 10 October 2005, pp.432-441.
    [26] Application Guide for Ground Fault Protective Devices for Equipment, NEMA PB 2.2, 2004, pp. 20-32.
    [27] 薛小生、黃郁東,工業配電,第356頁,大中國圖書公司,民國95年。
    [28] Nation Electrical Code (NEC) 450-3.
    [29] ABB公司網站 http://www.abb.com.tw/product
    [30] VAMP公司網站 http://www.vamp.com
    [31] 曹祖聖、蔡文龍、林義証、吳昱欣,Visual Basic 2008程式設計經典,第1-13頁,碁峯資訊股份有限公司,民國97年。
    [32] Hadi Saadat, Power System Analysis, Second Edition, McGraw-Hill Book Company, Taipei, 2002.

    無法下載圖示 全文公開日期 2015/07/06 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE