Szczelność obudowy elektrycznych urządzeń rozdzielczych nn
Próbniki dostępu w wersji podstawowej (bez przyłączy obwodu sygnalizacyjnego): kula probiercza ø 50 mm z rękojeścią, palec probierczy ø 12×80 mm, pręt probierczy ø 2,5×100 mm, drut probierczy ø 1,0×100 mm
Urządzenia rozdzielcze nn mogą nie posiadać obudowy, a mimo to pracować poprawnie i bezpiecznie. Rozwiązania mogą być różne, choćby wydzielenie pomieszczeń ruchu elektrycznego z czystym makrośrodowiskiem za pomocą zamków, blokad oraz administracyjnych ograniczeń dostępu. Niemniej uzus wskazuje na powszechne stosowanie obudów, jako że jest to rozwiązanie praktyczne i uzasadnione ekonomicznie. Ale jeśli już urządzenie ma obudowę, to jej szczelność i związane z nią walory ochronne powinny być jednoznacznie określone i egzekwowane na zgodność z obowiązującymi przepisami i oczekiwaniami użytkownika. Parametryzacja szczelności i klasyfikacja obudów zostały znormalizowane.
Trzy oczekiwania
Obudowa urządzenia rozdzielczego powinna:
1) chronić ludzi (i zwierzęta) przed dostępem do niebezpiecznych części urządzenia, grożących porażeniem elektrycznym, urazem fizycznym, poparzeniem i innymi szkodami;
2) chronić urządzenie (wszystkie jego wrażliwe komponenty) przed wnikaniem do wnętrza obcych ciał stałych;
3) chronić urządzenie (wszystkie jego wrażliwe komponenty) przed szkodliwymi skutkami wnikania do wnętrza wody.
W ochronie ludzi przed niebezpiecznymi częściami rozróżniamy dostęp wierzchem dłoni, palcem, narzędziem i drutem. Natomiast szczelność obudowy rozpatrujemy w jej elektrycznym aspekcie, analizując możliwość i konsekwencje przedostania się do wnętrza części dłoni oraz trzymanego w niej narzędzia i przewodu.
Ochrona urządzenia przed wnikaniem ciał stałych i wody jest związana z geometrycznym aspektem szczelności obudowy. Wszystkie otwory są sprawdzane pod kątem zatrzymywania drobin i pyłu ciał stałych oraz wody, przy równoczesnym przepuszczaniu powietrza, jeśli jest to wymagane.
Norma 60529
Kluczową rolę odgrywa norma 60529, wprowadzająca system oznaczania stopni ochrony zapewnianej przez obudowy, przy pomocy kodu IP. Norma podaje zasady klasyfikacji, specyfikuje wymagania, opisuje procedury badawcze oraz ustala warunki uznania. Aktualna krajowa norma PN-EN 60529:2003 [1] jest polską wersją aktualnej normy europejskiej EN [2], która z kolei jest identyczna z aktualną normą międzynarodową CEI/IEC [3]. Zatem normatywne przepisy dotyczące ochrony zapewnianej przez obudowy urządzeń elektrycznych są jednolite w zasięgu globalnym. Ponadto norma EN [2] nosi znamiona unijnego aktu prawnego, gdyż decyzją Komisji Europejskiej UE została uznana za normę zharmonizowaną.
Chciałoby się, by dokument normalizacyjny takiej rangi był rzetelny, tzn. napisany językiem precyzyjnym, opartym na zdefiniowanych pojęciach, żeby nie zawierał niedomówień, dwuznaczności i sprzeczności. Niestety, norma 60529 nie spełnia tych oczekiwań. Wprawdzie precyzyjnie definiuje „próbniki dostępu” i „próbniki przedmiotowe”, ale potem woluntarystycznie żongluje tymi pojęciami, zamieniając je ze sobą i nie doprecyzowując, o które chodzi. A wszystko po to, by nie napisać wprost, że próbnikami przedmiotowymi są nie tylko metalowe kule o średnicy 50 (dawniej 52,5) oraz 12,5 mm, ale również… metalowe kulki o średnicy 2,5 oraz 1,0 mm. Że niby takie malutkie, że niepraktyczne w stosowaniu na dużej hali fabrycznej i wstyd się nimi posługiwać?
Dodatkowym kłopotem jest „grzech pierworodny” normy 60529, polegający na oznaczaniu jedną cyfrą charakterystyczną zarówno poziomu ochrony człowieka przed dostępem do części niebezpiecznych, jak też poziomu ochrony urządzenia przed wnikaniem ciał stałych. Do lat 70. XX w. jedna wspólna (nie do końca określona) procedura badawcza kończyła się ustaleniem jednej cyfry. Potem oczekiwania co do ochrony człowieka przed częściami niebezpiecznymi oraz ochrony urządzenia przed wnikaniem ciał obcych zaczęły się rozjeżdżać. Wprowadzono dwie procedury badawcze i cztery litery dodatkowe, ale kłopoty i ograniczenia pozostały (patrz casus „Klapki grawitacyjne”).
Artykuł nie zawiera treści sprzecznych z wymaganiami normatywnymi, niemniej niektóre z nich opisuje w odmienny sposób.
Zakres normy 60529
Stopnie ochrony IP zdefiniowane w normie 60529 [1] odnoszą się nie tylko do niskonapięciowych urządzeń rozdzielczych, ale do szerokiego spectrum urządzeń elektrycznych o napięciu do 72,5 kV oraz do obudów pustych. Muszą być honorowane wówczas, gdy norma 60529 [1] jest powołana przez normę produktową stosowaną w procedurze oceny zgodności. Takie powołania występują w przypadku wszystkich rodzajów rozdzielnic i sterownic nn, dla których normami produktowymi są kolejne arkusze normy 61439 [5, 6].
Wymagania przypisane różnym kodom IP odnoszą się wyłącznie do walorów ochronnych obudów, wyszczególnionych powyżej („Trzy oczekiwania”). Nie odnoszą się wprost do ochrony urządzenia przed udarami mechanicznymi, korozją, cieczami korozyjnymi, pleśniami, szkodnikami, promieniowaniem słonecznym, innym promieniowaniem elektromagnetycznym, oblodzeniem, wilgocią zewnętrzną i kondensacyjną, atmosferami wybuchowymi itd. Przeciwdziałanie ww. zagrożeniom powinno być realizowane równolegle z ustalaniem wymaganego stopnia ochrony IP obudowy, zgodnie z wymaganiami norm produktowych.
Norma 60529 [1] nie może być stosowana w oderwaniu od normy produktowej badanego urządzenia, która musi doprecyzowywać szczegółowe wymagania dotyczące eksponatów badawczych oraz warunków przeprowadzania testów.
Otwory
Zgodnie z zapisami normy 60529 [1], mianem „otwór” określany jest nie tylko każdy otwór intencjonalnie wykonany w obudowie, np. w celach komunikacyjnych lub wentylacyjnych, ale także każda szczelina łączeniowa występująca przy punktowym spawaniu, sczepianiu, nitowaniu, skręcaniu, zagniataniu itp., każdy uskok technologiczny oraz wszystkie nieciągłości konstrukcyjne wynikające z technologii łączenia różnych materiałów.
W przypadku obudów konstruowanych wielowarstwowo mogą występować otwory pośrednie, przesunięte względem siebie (tzw. otwory „nie na wprost”). W przypadku żaluzji, narożników drzwi i osłon wielokrotnie giętych oraz rozwiązań podobnych, pojawiają się otwory kręte. Oczywiście, wszystkie otwory przesunięte i kręte muszą spełniać te same wymagania co otwory w obudowach jednowarstwowych. Należy podkreślić, że przy badaniu otworów przesuniętych i krętych niektóre próbniki tracą swój symulacyjny charakter, co bardzo komplikuje procedury badawcze. Należy mieć świadomość występujących ograniczeń. Niestety, norma 60529 [1] bardzo ogólnikowo i niejednoznacznie odnosi się do takich przypadków.
Kod IP
Kod składa się z akronimu IP (International Protection), pierwszej cyfry charakterystycznej 1…6 (pisanej bezpośrednio po akronimie IP), drugiej cyfry charakterystycznej 1…9 (pisanej zawsze po pierwszej cyfrze) oraz litery dodatkowej A…D (występującej opcjonalnie po drugiej cyfrze charakterystycznej). Litery dodatkowe mogą być stosowane tylko w dwóch przypadkach, wyszczególnionych w normie 60529 [1]:
a) gdy wymagania dotyczące ochrony ludzi i zwierząt są wyższe, niż wynikałyby z pierwszej cyfry charakterystycznej (dobranej przez wzgląd na ochronę urządzenia przed ciałami obcymi);
b) gdy nie określamy ochrony urządzenia przed ciałami obcymi, a ograniczamy się do wymagań dotyczących bezpieczeństwa ludzi i zwierząt.
Brak wymagań w zakresie pierwszej i/lub drugiej cyfry charakterystycznej musi być markowany literą X, pisaną na pozycji cyfry zastępowanej. Po nieobecnej literze dodatkowej pozostaje puste miejsce. Przykładowo: IP2X, IPX3, IPXXB.
W wyjątkowych sytuacjach stosowana bywa litera uzupełniająca, umieszczana opcjonalnie po literze dodatkowej lub po drugiej cyfrze charakterystycznej (gdy litera dodatkowa nie występuje).
Pierwsza cyfra charakterystyczna i litera dodatkowa
Pierwsza cyfra charakterystyczna ma dwa aspekty znaczeniowe. Odnosi się (a) do ochrony ludzi i zwierząt przed kontaktem z częściami niebezpiecznymi (w tym ochrony przeciwporażeniowej), oraz (b) do ochrony wnętrza urządzenia przed obcymi ciałami stałymi. Natomiast litera dodatkowa dotyczy wyłącznie ochrony ludzi i zwierząt.
W tabeli 1. wymagania przypisane cyfrom 1, 2, 3, 4, 5, 6 zostały przedstawione w dwóch kolumnach, w rozbiciu na wymagania dotyczące aspektu ochrony ludzi i zwierząt oraz na wymagania dotyczące aspektu ochrony urządzenia przed wnikaniem obcych ciał stałych. Przy klasyfikowaniu obudowy na pierwszą cyfrę charakterystyczną należy potwierdzać spełnienie wymagań obu kolumn równocześnie. Natomiast wymagania przypisane literom A, B, C, D są zawarte tylko w jednej kolumnie, dotyczącej ochrony ludzi i zwierząt przed częściami niebezpiecznymi.
Tab. 1. Stopnie ochrony oznaczone pierwszą cyfrą i literą dodatkową
Próbniki
Normy 60529 [1] i 61032 [4] określają konstrukcje i wymiary próbników, przeznaczonych do weryfikowania ochrony zapewnianej przez obudowy w zakresie pierwszej cyfry charakterystycznej i litery dodatkowej. Wszystkie próbniki powinny być metalowe, a rękojeści próbników dostępu – izolacyjne.
Próbniki dostępu symulują dłoń człowieka, narzędzia i przewody. Przeznaczone są do sprawdzania odstępu od części niebezpiecznych. Są nimi:
- kula probiercza ø 50 mm z rękojeścią,
- przegubowy palec probierczy ø 12x80 mm o długości wnikania 80 mm,
- pręt probierczy ø 2,5x100 mm o długości wnikania 100 mm,
- drut probierczy ø 1,0x100 mm o długości wnikania 100 mm.
Próbniki dostępu mogą być wyposażone w przyłącze elektryczne 40…50 V 50 Hz, co umożliwia przeprowadzanie prób metodą obwodu sygnalizacyjnego.
Fot. 1. Próbniki dostępu w wersji podstawowej (bez przyłączy obwodu sygnalizacyjnego): kula probiercza ø 50 mm z rękojeścią, palec probierczy ø 12×80 mm, pręt probierczy ø 2,5×100 mm, drut probierczy ø 1,0×100 mm
Próbniki przedmiotowe symulują drobiny obcych ciał stałych. Przeznaczone są do sprawdzania możliwości wnikania obcych ciał stałych do wnętrza urządzenia. Są nimi:
- kula probiercza ø 50 mm bez rękojeści,
- kula probiercza ø 12,5 mm bez rękojeści,
- kulki probiercze ø 2,5 mm,
- kulki probiercze ø 1,0 mm.
Literatura
- Polska Norma PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (Kod IP).
- European Standard EN 60529:1991+A1:2000 Degrees of protection provided by enclosures (IP Code).
- International Standard IEC 60529:1989 + AMD1:1999 Degrees of protection provided by enclosures (IP Code).
- Polska Norma PN-EN 61032:2001 Ochrona osób i urządzeń za pomocą obudów. Próbniki do sprawdzania.
- Polska Norma wieloarkuszowa PN-EN 61439 Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe.
- Polska Norma wieloarkuszowa PN-EN IEC 61439 Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe.
- Polska Norma PN-G-50003:2003 Ochrona pracy w górnictwie. Urządzenia elektryczne górnicze. Wymagania i badania.
- Polska Norma PN-EN 61140:2016-07 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym. Wspólne aspekty instalacji i urządzeń.
- Polska Norma PN-HD 60364-4-41 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
W artykule:
|
