NEC 240.87: Vermindering van boogenergie

Een gids voor elektriciens voor de NEC-editie van 2023.

Wat is NEC 240.87?

NEC 240.87 is een codehoofdstuk in de Nationale Elektrische Code (NEC)) die methoden ter vermindering van vlamboogenergie vereist voor stroomonderbrekers van 1200 A of meer. Boog-energie is de hoeveelheid hitte en licht die geproduceerd wordt door een elektrische boogfout, die ernstige schade aan apparatuur en personeel kan veroorzaken. Reductiemethoden voor vlamboogenergie zijn ontworpen om de duur en intensiteit van een vlamboogfout te verminderen, waardoor de potentiële gevaren geminimaliseerd worden.

Waarom is NEC 240.87 belangrijk?

NEC 240.87 is belangrijk omdat het een ernstig veiligheidsprobleem in elektrische systemen aanpakt. Vlamboogfouten kunnen om verschillende redenen optreden, zoals isolatiefouten, losse verbindingen, vreemde voorwerpen of menselijke fouten. Wanneer een boogfout optreedt, kan deze temperaturen tot 35.000 graden Fahrenheit genereren, waardoor metaal kan smelten, brandbare materialen kunnen ontbranden en ernstige brandwonden en letsel kunnen ontstaan. Boogfouten kunnen ook drukgolven veroorzaken die trommelvliezen kunnen doen barsten, longen kunnen beschadigen en ruiten kunnen doen versplinteren. Volgens de National Fire Protection Association (NFPA) zijn boogfouten verantwoordelijk voor meer dan 2000 verwondingen en 400 doden per jaar in de Verenigde Staten.

Wat zijn de methoden voor boog-energievermindering die vereist zijn volgens NEC 240.87?

NEC 240.87 vereist een van de volgende vlamboogenergiebeperkende methoden voor stroomonderbrekers van 1200 A of meer:

• Zoneselectieve vergrendeling (ZSI): Deze methode gebruikt communicatiesignalen tussen stroomonderbrekers om hun uitschakeltijden te coördineren en de defecte zone zo snel mogelijk te isoleren. ZSI kan de vlamboogenergie tot 50% verminderen in vergelijking met conventionele coördinatie. ZSI vereist compatibele stroomonderbrekers en bedrading ertussen.
• Differentiële relais: Deze methode maakt gebruik van stroomtransformatoren om het verschil tussen de inkomende en uitgaande stroom van een stroomonderbreker te meten en de onderbreker uit te schakelen als het verschil een ingestelde waarde overschrijdt. Differentiële relais kunnen de vlamboogenergie tot 80% verminderen in vergelijking met conventionele coördinatie. Voor differentiële relais zijn extra stroomtransformatoren en relais nodig.
• Energiebesparende onderhoudsschakeling met lokale statusindicator: Deze methode maakt gebruik van een schakelaar die handmatig bediend kan worden om de uitschakeldrempel van de stroomonderbreker te verlagen en een lampje dat de status van de schakelaar aangeeft. Energiebesparende onderhoudsschakeling kan de vlamboogenergie tot 70% verminderen in vergelijking met conventionele coördinatie. Voor energiebesparende onderhoudsschakeling zijn een schakelaar en een lampje op of in de buurt van de stroomonderbreker nodig.
• Energiebeperkend actief vlamboogreductiesysteem: Deze methode gebruikt een apparaat dat een boogfout kan detecteren en doven door een pad met lage impedantie voor de foutstroom te creëren en een tegenspanning op de boog toe te passen. Het energiebeperkende actieve vlamboogreductiesysteem kan de vlamboogenergie tot 90% verminderen in vergelijking met conventionele coördinatie. Voor het energiebeperkende actieve boogflitsreductiesysteem zijn een apparaat en een stroombron nodig.
• Onmiddellijke uitschakeling: Deze methode maakt gebruik van een stroomonderbreker die binnen één cyclus of minder kan uitschakelen wanneer de foutstroom een vooraf ingestelde waarde bereikt. Door de onmiddellijke uitschakeling kan de vlamboogenergie tot 40% worden verminderd in vergelijking met conventionele coördinatie. Voor onmiddellijke uitschakeling is een stroomonderbreker met een instelbare onmiddellijke uitschakelfunctie nodig.
• Onmiddellijke uitschakeling: Deze methode maakt gebruik van een stroomonderbreker die de normale tijdvertraging kan opheffen en onmiddellijk kan uitschakelen wanneer de foutstroom een bepaald niveau overschrijdt. Onmiddellijke overschakeling kan de vlamboogenergie tot 60% verminderen in vergelijking met conventionele coördinatie. Voor een ogenblikkelijke uitschakeling is een stroomonderbreker met een functie voor ogenblikkelijke uitschakeling nodig.
• Goedgekeurd gelijkwaardig middel: Bij deze methode wordt elke andere technologie gebruikt die de vlamboogenergie kan verminderen tot een niveau dat lager is dan de invallende energie op de werkafstand. Goedgekeurde gelijkwaardige middelen kunnen variëren in hun prestaties en installatievereisten. Goedgekeurde gelijkwaardige middelen moeten worden goedgekeurd door de bevoegde autoriteit. Soms is creativiteit nodig en kan de toepassing van speciale relaisfuncties of andere technische oplossingen dezelfde of betere resultaten voor vlamboogfoutreductie opleveren. Hiervoor zijn technische berekeningen nodig. Raadpleeg een elektrotechnisch ingenieur om u te helpen met andere oplossingen.

Hoe voldoen aan NEC 240.87?

Om te voldoen aan NEC 240.87 moeten elektriciens de volgende stappen volgen:

• Identificeer de stroomonderbrekers van 1200 A of hoger in het elektrische systeem.
• Selecteer en installeer voor elke stroomonderbreker een van de methoden voor vermindering van boogenergie.
• Label de stroomonderbreker met de vlamboogenergiereductiemethode en de locatie van de documentatie.
• Documenteer de vlamboogenergiereductiemethode en de instellingen van de stroomonderbreker.
• Test en verifieer de functionaliteit van de boog-energieverminderingsmethode.
• Werk de arc flash-gevarenanalyse en de arc flash-labels van het elektrische systeem bij.

NEC 240.87 is een codehoofdstuk dat methoden voor vlamboogenergievermindering vereist voor stroomonderbrekers van 1200 A of meer. Het is bedoeld om de veiligheid van elektrische systemen te verbeteren en de risico's van boogfouten te verminderen. Elektriciens moeten bekend zijn met de methoden voor boogreductie en de stappen om te voldoen aan NEC 240.87.