Kisfeszültségű kapcsolóberendezések szerelési szabványának változásai III. - A konstrukcióellenőrzés főbb lépései (folytatás)
2013/11. lapszám | netadmin | 11 130 |
Figylem! Ez a cikk 11 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Jelen írás a közeljövő egy igen jelentős szerelési szabványával kíván foglalkozni: az MSZ EN 61439-cel. Cikksorozatunk első részében röviden ismertettük a szabvány múltját, követelményeit. A második cikkben bemutattuk a háromféle ellenőrzési módszert, és rátértünk a konstrukció ellenőrzés ismertetésére. A most következő részben folytatni kívánjuk a konstrukció ellenőrzés lépéseinek bemutatását. Az előző cikk végén a berendezés mechanikus védelmét vettük górcső alá, azon belül is külön foglalkoztunk az IP- és IK-védettséggel. Azt is bemutattuk, hogy a szabvány milyen ellenőrzési követelményeket ír elő (VL 2013/10. szám, 28. old. 2. táblázat) a konstrukció ellenőrzésnél. Szeretnénk kiemelni, hogy cikksorozatunk célja nem az, hogy pontról pontra bemutassa a szabványt, hanem felvázolja, hogy a régihez (MSZ EN 60439) képest milyen jelentős változásokat hozott az új szabvány.
Tehát, a táblázat szerint a konstrukció ellenőrzés következő lépése:
A kúszóáramutak és átívelési távolságok vizsgálata
A kúszóáramutak és átívelési távolságok meghatározása az MSZ EN 60664-1:2008 elveire épül, célja a szigetelők összehangoltságának biztosítása. A különálló áramkörök kúszóáramút és átívelési távolságának méretezésénél a legnagyobb feszültségértékeket kell figyelembe venni (a névleges lökőfeszültség értéket az átívelési távolságoknál, illetve a névleges szigetelési feszültséget a kúszóáramutak méretezésénél) (1. ábra).
A legkisebb kúszóáramutakat és átívelési távolságokat az alábbi elemek között szükséges biztosítani:
- két vezető
- a vezető és a földelés.
A szabványban található táblázat megadja azokat a távolságokat, amelyeket névleges lökőfeszültségre (Uimp) a gyártó megadott. A kimutatásban található értékek egy meghatározott inhomogén villamos térre és 3-as szennyezettségi fokra (a pontos definíciója a szabványban megtalálható) vonatkozik. Ezek a feltételek biztosítják, hogy a lökőfeszültségnek 0-tól 2000 m tengerszint feletti magasságig ellenáll (1. táblázat).
1000 V-os gyűjtősín névleges feszültségnél (Un) a megadott névleges lökőfeszültség (Uimp) 12 kV, ebben az esetben a két gyűjtősín közötti távolságnak legalább 14 mm-nek kell lennie, ugyanez 750 V-nál már csak 8 kV, ami azt jelenti, hogy a legkisebb távolság 8 mm lehet.
Áramütés elleni védelem
Ez az alapvédelem és a hibavédelem (régebben: érintésvédelem) megfelelő működésének ellenőrzését foglalja magában. Ellenőrizni kell a védővezető folytonosságát, illetve vizsgálni kell a védővezetőket zárlatbiztonság szempontjából. Az alkalmazott védővezető ellenállása nem haladhatja meg a 0,1 Ω-ot. A védővezető folytonossága csak méréssel igazolható, zárlatbiztonsága viszont méréssel vagy egy már bevizsgált referencia-berendezéssel történő összehasonlítással is. Ezen összehasonlítás végezhető számítással, illetve ellenőrző lista alapján történő ellenőrzéssel is. Azoknál a kapcsolóberendezéseknél, amik nem érzékenyek az elektromágneses terekre (lásd EMC vizsgálatok bekezdés) az egyszerű védővezető használata is megfelelő, azonban elektromágneses térre érzékenyebb berendezés esetén magasabb védelmi szint szükséges, ami sodrattal érhető el (2. ábra).
A védővezető (PE – protective conductor) segítségével érhető el, hogy a kapcsolóberendezés minden alkatrésze azonos potenciálon legyen. Úgy kell méretezni, hogy kellőképpen ellenálljon a hőnek és az elektrondinamikai hatásoknak, ami hibaáram esetén akár 0,2-5 másodperc alatt folyhat. A védővezető keresztmetszetét az alábbi összefüggéssel lehet kiszámolni:
ahol:
- az SP a védővezető keresztmetszete mm2-ben,
- I: a fázis és a föld között folyó hibaáram,
- t: a hibaáram fennállásának időtartama,
- k: tényező, ami a védővezető alapanyagától függ.
Például a PVC szigetelésű réz vezetőnek a k tényezője 143. A védővezetőt egyértelműen azonosítani kell és sárga-zöld jelzéssel ellátni. Előfordulhat, hogy a védő- és a nullavezetőt egy vezetőként (PEN) alkalmazzák, ebben az esetben a nullavezetőt is külön méretezni kell, azonban cikkünk erre most nem tér ki.
Kapcsolóberendezések és alkatrészek beépítése
Készülékeknél és alkatrészeknél ellenőrizendő, hogy a beépített készülékek és komponensek megfelelnek-e a 61439-1 szabványban foglaltaknak. Kapcsolóberendezések és alkatrészek beépítésének szabályos ellenőrzésénél három fő szempontot kell kiemelni, hogy az előírás szerint (3. ábra):
- lettek-e a belső funkcionális egységek telepítve,
- a védelmi eszköz esetében a (pl.: megszakító) biztonsági távolságokat betartották-e,
- az üzemeltető és a karbantartó biztonsága garantálva van-e normál működés során.
Érdemes megemlíteni, hogy manapság igencsak terjedőben vannak az alumínium gyűjtősínek (régebben pont az alumíniumot váltotta a réz gyűjtősín). Ezen sínek kiválasztásakor különösen oda kell figyelni:
- a minőségére, hiszen az alumíniumnak nagyobb a fajlagos ellenállása és kisebb a mechanikai tűrőképessége a rézhez képest,
- felületének minőségét bevonattal (ón, réz) szokás javítani az alumínium gyűjtősínnek, ami biztosítja a villamos kapcsolatot és a korrózióállóságot,
- melegedésnél (lásd a teljesítmény követelmények egyik pontját) a legnagyobb megengedett hőmérséklet kisebb, mint a réznél (csupasz alumíniumnál 90 °C, ón bevonatos alumíniumnál 105 °C, míg réz esetén 140 °C).
Belső villamos áramkörök és csatlakozások
Értékeléssel igazolandó a főáramkörök és segédáramkörök megfelelősége, beleértve a főáramkörök keresztmetszeteinek ellenőrzését. Figyelembe kell venni a segédáramkörök földelési rendszerét, biztosítani kell a földzárlatvédelem megfelelőségét, illetve azt, hogy egy zárlat nem okoz váratlanul veszélyes üzemet. A segédáramköröket védeni kell a zárlati áram hatásaitól.
A csatlakozó kapcsoknak olyanoknak kell lenniük, amelyek biztosítják a külső vezetékek csatlakoztatását. A külső védővezető csatlakozását meg kell jelölni az MSZ EN 60445:2011 szabványnak megfelelően. Ez a jelölés nem szükséges abban az esetben, ahol a külső védővezető egy belső védővezetőhöz csatlakozik, amely világosan azonosított zöld-sárga színezéssel. Eltérő rendelkezés hiányában a csatlakozók azonosítása meg kell, feleljen az előbb említett szabványnak. A gyűjtősín csatlakozásnál figyelembe kell venni: a hőmérséklet emelkedést az eszköz csatlakozási pontjánál (4. ábra), valamint a csökkentő tényezőt attól függően, hogyan helyezkedik el a gyűjtősín (élre forduló vagy lapos).
A követelmények szerint a főáramköröket legalább 6 mm2 keresztmetszetű vezetővel kell csatlakoztatni (például merev vagy szigetelt hajlított gyűjtősín, kábel). Szigetelt, hajlított gyűjtősín nem használható, ha a névleges áram (In) 630 A-nél nagyobb. Az elektrodinamikus erők során kialakuló rövidzárlat kiszámolható, hiszen a csúcsáramerősség négyzetével arányos. Például ha a csúcsáram 5 A, akkor az elektrodinamikus erő 25 N. Érdemes megkülönböztetni a különböző alkalmazásokra használt vezetőket (teljesítmény, vezérlés, kommunikáció) (5. ábra). A teljesítmény átvitelére szánt vezetékeknek külön nyomvonalon kell menni a kommunikáció vezetékeitől.
Melegedés
A kapcsolóberendezés IP-védettsége hatással lehet a berendezés hődisszipáló tulajdonságára. Minél magasabb az IP-védettségi fokozat, annál kisebb hő hagyja el a kapcsolóberendezést. Ezért javasolják a gyűjtősínek kapcsoló- és vezérlőberendezéseinek kiválasztásakor egy csökkentő tényező figyelembe vételét. A csökkentő tényező mértéke függ: az IP-védettségtől és a kapcsolóberendezést körülvevő környezeti hőmérséklettől. A szabvány a megengedett áram értéknél 35 °C-os környezeti hőmérsékletet feltételez (2. táblázat).
Például egy kapcsolóberendezés IP-védettsége 31 vagy ennél kisebb, a gyűjtősín mérete 50 x 10 mm lapos réz, aminek a megengedhető áram terhelése 1200 A. Ha az IP-védettségi fokozat 31 fölött van, abban az esetben a megengedhető üzemi áram már csak 1080 A. A kapcsolóberendezéseknél ellenőrizni lehet a melegedést hőkamera segítségével (ún. termovíziós felvételek készítésével) egy próbateszt során (6. ábra).
EMC (ElectroMagnetic Compatibility – elektromágneses összeférhetőség) vizsgálatok
Elektromos zavarkibocsátás az összes villamos kapcsolóberendezésre hat, azaz minden villamos berendezés bizonyos mértékig zavarforrás is. Olyan elektromágneses jelet/jeleket adhat ki, amely rendellenes működést okozhat elektromágneses elven működő készülékeknél, berendezéseknél. Ez akkor válhat zavaróvá, ha akadályozza, illetve zavarja egy másik készülék hibamentes működését, ezt már a tervezés folyamán figyelembe kell venni. A berendezés tervezése és gyártása során biztosítani kell, hogy a berendezés által keltett elektromágneses zavar ne haladja meg azt a szintet, amely gátolja a rádió- és távközlési berendezések rendeltetésszerű működését, valamint biztosítani kell, hogy a rendeltetésszerű működése során a berendezés zavartűrése olyan szintű legyen, hogy a rendeltetésszerű használatában nem jelentkezik elfogadhatatlan minőségi romlás.
A belső villamos áramkörök és csatlakozások pontban három alkalmazást különböztettünk meg a vezetők szempontjából. Az utolsó típust, vagyis a kommunikációt szeretnénk egy kicsit részletesebben kifejteni. Az elektromágneses összeférhetőség esetén felmerül kérdésként, hogy a kapcsolóberendezés képes-e működni zavart környezetben. Az elektromágneses zavarok minden elektronikus alkatrészre negatívan hatnak:
- olyan szabályzóknál és mérőeszközöknél, amelyek analóg jeleket dolgoznak fel,
- PLC-kre és kommunikációs interfészekre, melyek digitális jeleket továbbítanak.
Ennek megakadályozásához a következő lépéseket szükséges megtenni: a fellépő zavarokat csökkenteni, amelyek akár a kapcsolóberendezésen kívülről is jöhetnek, a kommunikációt olyan belső téren (kapcsolóberendezésen belül) kell végrehajtani, ami megelőzi a problémát, valamint fokozottan figyelni kell a kapcsolóberendezésbe bemenő sugárzott és vezetett zavarokra. Hatékony védekezés lehet az árnyékolt kábel vagy a duplán árnyékolt sodrat a sugárzott zavarok ellen, a kábel fém páncélzatát azonban földelni kell (7. ábra).
Befejezés
Akkor mondható komplexnek a rendszer, ha minden egyes elemét úgy tervezték, hogy a többivel a lehető legjobban együtt tudjon üzemelni, megfelelő koordináció legyen az alkatrészek között, ha a legrosszabb esetre is bevizsgálják a konstrukciót, és magas minőségű anyagokat használnak az összeszerelésnél. Mindezek által a módosítás lehetősége fennáll már a tervezési szakasztól kezdve. Napjaink legkritikusabb infrastruktúráinál (pl. olaj és gáz létesítmények, kórházak, vegyi és nukleáris üzemek stb.) kellő odafigyelés és tapasztalat szükséges, hogy ne következzen be anyagi kár vagy emberi élet elvesztése. Éppen ezért kerül(he)t(n)ek előtérbe a különböző villamos tervezői, specifikációs, konfiguráló szoftverek. Ezek a szoftverek (szoftvercsomagok) olyan számítógépes alkalmazások, melyek segíthetik a villamos tervező és berendezésgyártó munkáját. A programok segítségével például listázható az anyaglista, homlokképi rajzok és költségvetési számítások is végezhetők.
A következő részben ismertetjük, hogy miben más a darabvizsgálat, mint a TTA vizsgálat. A leírtakat darabvizsgálati példákkal illusztráljuk. Egy berendezésnél megadjuk a fontosabb vizsgálati szempontokat, bemutatjuk hogyan használhatók kapcsolóberendezések tervezésénél, kivitelezésnél a szoftverek, milyen számítógépes szimulációk végezhetőek (például kapcsolóberendezések hőmérsékleti kölcsönhatásainak ellenőrzése).
Irodalomjegyzék: Kálnay Gábor: Termokamera használata (Energiagazdálkodás laboratóriumi útmutató, 2011) Ruff E.: Kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezések gyártásellenőrzése (szakdolgozat, 2013) Schneider Electric: How to assemble an electrical switchboard Technical guide (2013) MSZ EN 60439-1:2000 MSZ EN 61439-1&2:2012 MSZ EN 60664-1:2008 MSZ EN 60445:2011 |