Wymagania środowiskowe dla urządzeń i instalacji elektroenergetycznych

Warunki te określane są m.in. przez:

• temperaturę otoczenia,
• wilgotność powietrza,
• wysokość nad poziomem morza,
• ciśnienie atmosferyczne,
• obecność wody,
• obecność obcych ciał stałych,
• obecność substancji powodujących korozję,
• obecność zanieczyszczeń,
• narażenia mechaniczne,
• udary,
• wibracje,
• obecność flory,
• obecność fauny,
• promieniowanie (elektromagnetyczne, jonizujące elektrostatyczne itp.),
• promieniowanie słoneczne,
• wstrząsy sejsmiczne,
• wyładowania atmosferyczne,
• ruch powietrza,
• wiatr i inne.

Zastosowane materiały i sposób ochrony przed oddziaływaniem środowiska powinny być odpowiednie do spodziewanej intensywności zjawisk negatywnie oddziaływających na urządzenie oraz powinny skutecznie chronić je przed tymi narażeniami.

Urządzenia elektroenergetyczne mogą być użytkowane stacjonarnie lub niestacjonarnie, mogą być instalowane w warunkach napowietrznych, a więc w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych oraz budynkach mających ogrzewanie oraz wentylację, które chronią przed wpływem czynników atmosferycznych. Dodatkowo mogą być umieszczane w kioskach, szafach wyposażonych w system ogrzewania i wentylacji, montowanych zarówno w warunkach napowietrznych (poza budynkami), jak i budynkach mających ogrzewanie oraz wentylację.

Urządzenia mogą być również umiejscowione w budynkach, kioskach, szafach, szafkach niewyposażonych w system ogrzewania. Miejsca te są chronione przed wpływem czynników atmosferycznych.

Urządzenia mogą być realizowane w wykonaniu napowietrznym lub wnętrzowym. Te pierwsze przeznaczone są do pracy na zewnątrz pomieszczeń, natomiast te drugie – w budynkach. Wyposaża się je w osłony zapewniające wymagane bezpieczeństwo ludzi oraz ochronę przed zniszczeniem i wadliwym działaniem wskutek przedostania się do ich wnętrza ciał stałych, pyłu, wody oraz przed uszkodzeniem mechanicznym [5].

Określanie warunków środowiskowych

Położenie geograficzne i warunki środowiska związane z miejscem lokalizacji urządzeń mają zasadniczy wpływ na minimalne wymagania środowiskowe dla użytkowanych i planowanych do zainstalowania urządzeń.

Urządzenia w wykonaniu napowietrznym są budowane do zainstalowania w określonej strefie klimatycznej. W pewnych przypadkach warunki środowiskowe w miejscu zainstalowania urządzenia mogą być jednak różne od tych, jakie wynikają z klimatu naturalnego. Mamy wówczas do czynienia z tzw. mikroklimatem określającym trwałe zmiany klimatu naturalnego spowodowane głównie działalnością gospodarczą człowieka wywołującą np. zwiększone zapylenie, obecność szkodliwych związków chemicznych, zwiększoną wilgotność.

Niezależnie od stref klimatycznych i mikroklimatu istotna jest analiza lokalnych warunków środowiskowych, które mogą być bardzo różne i zmienne w czasie. Szczególnie dotyczy to niektórych obiektów i pomieszczeń zamkniętych zlokalizowanych w zakładach przemysłowych, kopalniach lub wnętrz kiosków, szaf i obudów, głównie w przypadkach zgrupowania w ograniczonej przestrzeni wielu różnych urządzeń technicznych.

Obudowy i osłony powinny chronić zainstalowane w nich urządzenia przed narażeniami środowiska. Jednak one same ze względu na zamknięcie urządzeń w ograniczonej przestrzeni i utrudnioną wskutek tego wymianę ciepła z otoczeniem powodują wystąpienie nowych warunków wewnątrz obudowy, objawiające się np. podwyższeniem temperatury [4]. Taka sytuacja może uniemożliwiać wykorzystanie znamionowych parametrów zainstalowanych urządzeń.

Przegląd przepisów dotyczących wymagań środowiskowych

Warunki i wymagania środowiskowe dla urządzeń i aparatów elektroenergetycznych określone są w bardzo wielu normach, dokumentach i specyfikacjach funkcjonalnych opracowanych przez operatora systemu przesyłowego i operatorów systemów dystrybucyjnych.

Kluczowe znaczenie ma grupa norm krajowych i międzynarodowych dotyczących klasyfikacji warunków środowiskowych i badań środowiskowych. Należą do nich normy:

• PN-EN 60721-1:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 1: Czynniki środowiskowe i ich ostrości,
• PN-EN 60721-2-1:2014-10 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 2-1: Warunki środowiskowe występujące w przyrodzie. Temperatura i wilgotność,
• PN-EN 60721-2-2:2014-02 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 2-2: Warunki środowiskowe występujące w przyrodzie. Opady atmosferyczne i wiatr,
• PN-EN 60721-2-3:2014-10 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 2-3: Warunki środowiskowe występujące w przyrodzie. Ciśnienie powietrza,
• PN-EN 60721-3-0:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 3-0: Klasyfikacja grup czynników środowiskowych i ich ostrości. Wytyczne ogólne,
• PN-EN 60721-3-3:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 3-3: Klasyfikacja grup czynników środowiskowych i ich ostrości. Stacjonarne użytkowanie wyrobów w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych,
• PN-EN 60721-3-4:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych. Część 3-4: Klasyfikacja grup czynników środowiskowych i ich ostrości. Stacjonarne użytkowanie wyrobów w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych,
• PN-EN 60068-1:2005 Badania środowiskowe. Część 1: Postanowienia ogólne i wytyczne,
• PN-EN 60068-2-1:2009 Badania środowiskowe. Część 2-1: Próby. Próba A: Zimno,
• PN-EN 60068-2-2:2009 Badania środowiskowe. Część 2-1: Próby. Próba B: Suche gorąco,
• PN-EN 60068-2-11:2002 Badania środowiskowe. Część 2-11: Próby. Próba Ka: Mgła solna,
• PN-EN 60068-2-30:2008 Badania środowiskowe. Część 2-30: Próby. Próba Db: Wilgotne gorąco cykliczne (cykl 12 h +12 h),
• PN-BN 60068-2-5 Badania środowiskowe. Część 2-5: Próby. Próba Sa: Symulowane promieniowanie słoneczne występujące na powierzchni Ziemi oraz wytyczne dotyczące badania promieniowania słonecznego,
• PN-IEC 60364-3:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ustalanie ogólnych charakterystyk,
• IEC 60721-2-6 Classification of environmental conditions. Part 2-6: Environmental conditions appearing in nature. Earthquake vibration and shock,
• IEC 60815 Guide for selection and dimensioning of high-voltage insulators for polluted conditions Part 1: Definitions, information and general principles.

Przy czym szczególnie istotne są postanowienia normy PN‑EN 60721‑3‑3 w przypadku urządzeń i aparatów użytkowanych w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych (rozwiązania wnętrzowe) i postanowienia normy PN‑EN 60721-3-4 w przypadku urządzeń i aparatów użytkowanych w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych (rozwiązania napowietrzne). Ponadto ważne są postanowienia normy PN-IEC 60364-3:2000 w przypadku urządzeń i instalacji elektrycznych użytkowanych w obiektach budowlanych.

Warunki środowiskowe są również określone w postanowieniach ogólnych, wspólnych lub innych zawartych w szczegółowych normach przedmiotowych dotyczących urządzeń, aparatów i przekaźników stosowanych w instalacjach elektroenergetycznych. Ponadto są określone w specyfikacjach, wymaganiach funkcjonalnych, wytycznych i standardach opracowanych przez operatorów systemu przesyłowego i systemów dystrybucyjnych. Przy czym kluczowe znaczenie dla danego obiektu mają dokumenty opracowane przez właściwego operatora systemu.

Największa grupa specyfikacji i wymagań funkcjonalnych dotyczących urządzeń i aparatów stosowanych w instalacjach elektroenergetycznych została opracowana przez operatora systemu przesyłowego PSE S.A. Wprawdzie dotyczą one różnych elementów infrastruktury przesyłowej, ale mogą mieć zastosowanie do analizy wymagań środowiskowych dla różnych innych urządzeń.

Warunki środowiskowe pracy instalacji i urządzeń elektrycznych w obiektach budowlanych

Jak wspomniano, urządzenia elektryczne mogą pracować w różnych warunkach środowiskowych, które mogą wpływać szkodliwie na ich pracę i stan. Podobna sytuacja dotyczy instalacji elektrycznych.

Do głównych narażeń środowiskowych, które należy uwzględnić na etapie projektowania i następnie budowy instalacji elektrycznej należą: temperatura, wilgotność, zapylenie, udary i wibracje mechaniczne oraz obecność substancji żrących, łatwopalnych lub wybuchowych.

Oprócz wpływów środowiskowych istnieją jeszcze inne czynniki i narażenia mogące wpływać na stan i pracę instalacji elektrycznych oraz na poziom bezpieczeństwa pracy, np. cechy konstrukcyjne obiektu budowlanego, w którym ma pracować instalacja lub dostęp osób postronnych i kwalifikacje obsługi.

W celu ułatwienia oceny stopnia narażenia środowiskowego opracowano system kodyfikacji, zawarty w normie PN–IEC 60364-3:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ustalenie ogólnych charakterystyk [6].

Klasyfikacja wpływów środowiska zawarta w normie PN‑IEC 60364‑3:2000 opiera się na podziale wpływów zewnętrznych na trzy kategorie:

1.  warunki środowiskowe,
2. użytkowanie,
3. konstrukcja obiektów budowlanych.

Każda z tych kategorii dzieli się z kolei, w zależności od rodzaju czynnika środowiskowego, na podgrupy.

Klasyfikacja wpływów środowiskowych występuje w formie kodu, składającego się z dwuliterowego oznaczenia wpływu środowiskowego, uzupełnionego cyfrą charakteryzującą intensywność każdego wpływu (z przedziału 1–8), przy czym:

• pierwsza litera oznacza: A – warunki środowiskowe, B – użytkowanie, C – konstrukcja obiektów budowlanych,
• druga litera (od A do S) określa charakter wpływu zewnętrznego: temperaturę otoczenia, wilgotność powietrza, wysokość nad poziomem morza, obecność wody, obecność obcych ciał stałych, obecność substancji powodujących korozję, obecność zanieczyszczeń, narażenia mechaniczne, udary, wibracje, obecność flory, obecność fauny, promieniowanie, promieniowanie słoneczne, wstrząsy sejsmiczne, wyładowania atmosferyczne, ruch powietrza i wiatr.

Przykładowo kod AA4 oznacza wg tej normy: warunki środowiskowe, temperatura otoczenia, przedział od –5°C do +40°C.

W tab. 1. przedstawiono szczegółowy opis kodu A określającego warunki środowiskowe.

Instalacje i urządzenia elektryczne mogą być użytkowane w różnych obiektach, które mogą różnić się pod względem panujących w nich warunków środowiskowych i wynikających stąd zagrożeń. Zasadniczo rozróżnia się normalne i nienormalne warunki eksploatacji. Normalne warunki występują wówczas, gdy panujące wpływy zewnętrzne spełniają wymogi określone w tab. 2.

Dostosowanie instalacji i urządzeń elektrycznych do panujących warunków środowiskowych jest istotne z uwagi na bezpieczeństwo ludzi i otoczenia. Warunki zewnętrzne, takie jak zapylenie, podwyższona temperatura, obecność wody, oddziaływanie osób postronnych, mogą bardzo niekorzystnie wpływać na pracę urządzeń elektrycznych, co doprowadzić może do powstania różnych zagrożeń (porażeń, oparzeń łukiem elektrycznym, pożarów instalacji i budynków, wybuchów w atmosferze łatwopalnej itp.) [1].

Z uwagi na potencjalne zagrożenia wszystkie urządzenia pracujące w danej instalacji powinny być dobrane z uwzględnieniem wpływu warunków zewnętrznych. Wymaga to doboru urządzeń posiadających obudowy charakteryzujące się odpowiednim stopniem ochrony do warunków środowiskowych, w jakich urządzenia te będą pracować [3].

Stopień ochrony obudowy urządzeń elektrycznych określany jest za pomocą kodu IP (ang. Internal Protection) zgodnie z normą PN-IEC 60529:2003 Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy [7].

Kod ochrony oznacza się za pomocą liter IP oraz umieszczonych za nimi dwóch charakterystycznych cyfr, ewentualnie dodatkowo dwóch liter uzupełniających.

• Pierwsza cyfra określa stopień ochrony osób przed dostępem do części niebezpiecznych urządzeń i jednocześnie stopień ochrony urządzenia przed wnikaniem do wnętrza obudowy obcych ciał stałych (0–6 lub litera X, jeżeli stopień ochrony nie jest określony).
• Druga cyfra oznacza stopień ochrony przed przenikaniem wody (0–8 lub litera X, jeżeli obudowa nie przeszła badań w zakresie stopnia ochrony przed wodą).
• Dodatkowa litera uzupełniająca jest stosowana w sytuacji, gdy rzeczywista ochrona ludzi przed dostępem do części niebezpiecznych urządzenia jest większa, niż to wynika z wartości pierwszej cyfry charakterystycznej albo w sytuacji, gdy obudowa zapewnia tylko ochronę ludzi, natomiast nie chroni urządzenia przed wnikaniem obcych ciał stałych. W takim wypadku pierwsza cyfra kodu IP zastąpiona jest literą X, a w zamian stosuje się dodatkową literę A, B, C lub D umieszczoną po drugiej cyfrze charakterystycznej [1].
• Druga litera uzupełniająca występuje w przypadku określenia dodatkowych informacji urządzenia (H, M, S, W).

Identyfikacja aspektów środowiskowych dla urzadzeń elektroenergetycznych

W procesie identyfikacji aspektów środowiskowych dotyczących urządzeń elektroenergetycznych kluczowe znaczenie ma określenie warunków środowiskowych obejmujących warunki: fizyczne, atmosferyczne i zanieczyszczeń. Warunki te dotyczą miejsc niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych (warunki napowietrzne) i miejsc chronionych przed wpływem tych czynników (warunki wnętrzowe).

Na określenie tych warunków pozwala miejsce zainstalowania urządzenia i miejsce lokalizacji obiektu, w którym zainstalowano urządzenie.

Warunki fizyczne użytkowania urządzeń określa się najczęściej jako normalne wg norm przedmiotowych. Standardowo dla rozwiązań użytkowanych w kraju przyjmuje się, że wysokość nad poziomem morza nie przekracza 1000 m, ciśnienie atmosferyczne mieści się w granicach 86÷106 kPa, a lokalizacja znajduje się w strefie sejsmicznej I.

Warunki atmosferyczne na terenie kraju dotyczą klimatu umiarkowanego-chłodnego (ang. Cold Temperate). Opisano je w normie PN-EN 60721-3-4 [9] i charakteryzują je następujące elementy:

• temperatura może się wahać w granicach od –33°C do +40°C,
• wilgotność względna może wynosić od 15% do 100%,
• wilgotność bezwzględna może wynosić od 0,26 do 25 g/m³,
• maksymalna intensywność opadów wynosi 6 mm/min,
• szybkość zmian temperatury może wynosić maksymalnie 0,5°C/min,
• minimalne ciśnienie atmosferyczne wynosi 86 kPa,
• maksymalne ciśnienie atmosferyczne wynosi 106 kPa,
• promieniowanie słoneczne może wynosić maksymalnie 1120 W/m²,
• wpływ promieniowania cieplnego jest pomijalnie mały (klasa 4Z1),
• szybkość przepływu powierza może wynosić maksymalnie 30 m/s (klasa 4Z4),
• mogą wystąpić lód i kondensacja pary wodnej,
• mogą wystąpić opady wody, śniegu, gradu itp.,
• temperatura minimalna deszczu wynosi 5°C,
• może wystąpić tworzenie się szronu i lodu,
• wpływ wody ze źródeł innych niż deszcz jest pomijalnie mały (klasa 4Z6),
• warunki umożliwiają rozwój pleśni, grzybów itp., w środowisku mogą również występować gryzonie szkodliwe dla urządzeń i przewodów (klasa 4B1).

Wymienione warunki dla obszaru kraju odpowiadają podstawowej klasie 4K2 oraz klasom dodatkowym 4Z1, 4Z4, 4Z6 i 4B1 występującym we wspomnianej normie. Warunki te są istotne przy analizie w przypadku stacjonarnego użytkowania urządzeń w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Zanieczyszczenia obejmują zanieczyszczenie powietrza substancjami aktywnymi chemicznie (np. dwutlenek siarki, amoniak, tlenki azotu) oraz aktywnymi mechanicznie (np. osadzający się kurz) i są zróżnicowane dla miejsc lokalizacji obiektu, w którym zainstalowane będzie urządzenie.

Zanieczyszczenia powietrza substancjami aktywnymi chemicznie opisano w normie PN-EN 60721‑3‑4 [9].

W sytuacji, gdy dotyczą miejsc usytuowanych w obszarach wiejskich o niewielkiej aktywności przemysłowej oraz średnim natężeniu ruchu samochodowego, charakteryzują się następującymi maksymalnymi wartościami substancji aktywnych chemicznie:

• dwutlenek siarki (SO₂): 0,1 mg/m³,
• siarkowodór (H₂S): 0,01 mg/m³,
• chlor (Cl): 0,1 mg/m³,
• chlorowodór (HCI): 0,1 mg/m³,
• fluorowodór (HF): 0,003 mg/m³,
• amoniak (NH₃): 0,3 mg/m³,
• ozon (O₃): 0,01 mg/m³
• tlenki azotu (NO_X): 0,1 mg/m³ [9].

Wymienione warunki odpowiadają podstawowej klasie 4C1 występującej we wspomnianej normie.

Zanieczyszczenia powietrza substancjami aktywnymi mechanicznie opisano w normie PN-EN 60721-3-4 [9].

W sytuacji, gdy dotyczą określonego wcześniej przypadku, charakteryzują się następującymi maksymalnymi wartościami substancji aktywnych mechanicznie:

• piasek: 30 mg/m³,
• pył (zawieszony): 0,5 mg/m³,
• pył (osadzony): 15 mg/m²h.

Wymienione warunki odpowiadają podstawowej klasie 4S1 występującej we wspomnianej normie.

Warunki dotyczące zanieczyszczenia powietrza są istotne przy analizie w przypadku stacjonarnego użytkowania urządzeń w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Zanieczyszczenia powietrza określane są również wg normy IEC 60815 [10] jako poziom zabrudzenia równoważny z odpowiednią strefą zabrudzeniową.

Wyróżnia się różne poziomy zabrudzenia, m.in.: słaby, średni, silny, bardzo silny. Niemniej jednak dla niezależnie występujących w warunkach rzeczywistych poziomów zabrudzenia powszechnie w standaryzacjach, specyfikacjach i wytycznych operatorów systemów przyjmuje się poziom zabrudzenia:

• d – silny, co odpowiada III strefie zabrudzeniowej
• lub (opcjonalnie w skrajnie niekorzystnych warunkach) e – bardzo silny, co odpowiada IV strefie zabrudzeniowej.

Wymagany stopień ochrony obudowy urządzeń i aparatów instalowanych w warunkach napowietrznych określający klasę szczelności przed wnikaniem do wnętrza ciał stałych i płynów powinien wynosić co najmniej IP65.

Przy analizie warunków wnętrzowych rozpatruje się warunki, które dotyczą budynków, pomieszczeń, kiosków, szaf, w których znajdują się urządzenia i aparaty elektroenergetyczne. Zapewniają one właściwą osłonę przed wpływem warunków atmosferycznych. Ogólne warunki dla takiego przypadku opisano w normie PN-EN 60721-3-3 [8] i charakteryzują je następujące elementy:

• temperatura może się wahać w granicach od –10°C do +55°C,
• wilgotność względna może wynosić od 5% do 95%,
• wilgotność bezwzględna nie jest sprecyzowana,
• brak opadów – ochrona przed bezpośrednimi opadami deszczu,
• szybkość zmian temperatury nie jest określona,
• minimalne ciśnienie atmosferyczne wynosi 86 kPa,
• maksymalne ciśnienie atmosferyczne wynosi l06 kPa,
• promieniowanie słoneczne ma pomijalną wartość,
• wpływ promieniowania cieplnego jest pomijalnie mały,
• szybkość przepływu powierza jest pomijalna,
• brak występowania lodu i kondensacji pary wodnej,
• brak występowania opadów wody, śniegu, gradu itp.,
• brak tworzenia się szronu i lodu,
• brak oddziaływania wody ze źródeł innych niż deszcz,
• brak warunków umożliwiających rozwój pleśni, grzybów itp., w środowisku mogą również występować gryzonie szkodliwe dla urządzeń i przewodów.

Wymienione warunki odpowiadają zaleceniom ogólnym (klasa 4K1) we wspomnianej normie.

W normie PN-EN 60721-3-3 określono również warunki w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych dla specyficznych przypadków w sytuacji, gdy budynki/pomieszczenia/kioski/szafy wyposażone są w ogrzewanie i wentylację sterowaną czujnikiem temperatury lub są klimatyzowane. Są one istotne przy analizie w przypadku stacjonarnego użytkowania urządzeń w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Zanieczyszczenia obejmują zanieczyszczenie powietrza substancjami aktywnymi chemicznie oraz aktywnymi mechanicznie i dotyczą miejsc chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Zanieczyszczenia powietrza substancjami aktywnymi chemicznie opisano w normie PN-EN 60721‑3‑3 [8]. Charakteryzują się maksymalnymi wartościami substancji aktywnych chemicznie, które zostały opisane wcześniej.

Warunki w tym przypadku odpowiadają bowiem podstawowej klasie 3C1 występującej we wspomnianej normie i są tożsame z klasą 4C1 wg normy PN-EN 60721-3-4 dla miejsc usytuowanych w obszarach wiejskich o niewielkiej aktywności przemysłowej oraz średnim natężeniu ruchu samochodowego. Określają minimalny najniższy próg zanieczyszczeń substancjami aktywnymi chemicznie.

Zanieczyszczenia powietrza substancjami aktywnymi mechanicznie opisano w normie PN-EN 60721-3-3 [8] i charakteryzują się następującymi maksymalnymi wartościami substancji aktywnych mechanicznie:

• piasek: brak,
• pył (zawieszony): 0,01 mg/m³
• pył (osadzony): 0,4 mg/m²h.

Wymienione warunki odpowiadają podstawowej klasie 3S1 występującej we wspomnianej normie. Określają minimalny najniższy próg zanieczyszczeń substancjami aktywnymi mechanicznie.

Warunki dotyczące zanieczyszczenia powietrza są istotne przy analizie w przypadku stacjonarnego użytkowania urządzeń w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Wymagany stopień ochrony obudowy urządzeń i aparatów instalowanych w warunkach wnętrzowych określający klasę szczelności przed wnikaniem do wnętrza ciał stałych i płynów powinien wynosić co najmniej IP54.

Wprawdzie parametry określone w normie PN-EN 60721-3-3 pokazują poziom ochrony przed czynnikami atmosferycznymi wprowadzany i stosowany w budynkach/pomieszczeniach/kioskach/szafach, który jest najbardziej poprawny, to jednak niekiedy należy uwzględnić pewne korekty i rozszerzenie tych warunków wynikające z różnorodności urządzeń i aparatów, zróżnicowanej ich budowy i wymagań środowiskowych określonych w innych przedmiotowych normach oraz analizy rzeczywistych warunków pracy urządzeń i aparatów zainstalowanych w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.

Wymagania środowiskowe dla urządzeń elektroenergetycznych

Wymagania środowiskowe dla urządzeń i aparatów elektroenergetycznych zasadniczo dzieli się na grupy dotyczące urządzeń i aparatów użytkowanych w:

• warunkach napowietrznych,
• warunkach wnętrzowych,
• kioskach/szafach/szafkach instalowanych w warunkach napowietrznych,
• szafach/szafkach instalowanych w warunkach wnętrzowych.

Standardowe wymagania środowiskowe dla urządzeń użytkowanych w warunkach napowietrznych na terenie kraju obejmują następujące elementy:

• maksymalna temperatura otoczenia: +40°C,
• średnia temperatura otoczenia mierzona w okresie 24 godzin nie przekracza: +35°C,
• minimalna temperatura otoczenia: –30°C,
• wysokość nad poziomem morza: ≤ 1000 m,
• średnia wilgotność powietrza w okresie 24 godzin: ≤ 95%,
• ciśnienie atmosferyczne: 86÷106 kPa (860÷1060 hPa),
• poziom zabrudzenia: d – silny (odpowiada III strefie zabrudzeniowej),
• grubość warstwy lodu: 10 mm (klasa 10),
• prędkość wiatru nie przekracza: 34 m/s,
• parcie wiatru na powierzchni cylindrycznej: 700 Pa,
• poziom izokerauniczny: 27 dni/rok,
• zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem siarki: 100 mg/m³,
• zanieczyszczenie powietrza innymi substancjami aktywnymi chemicznie: klasa 4C1 (norma PN-EN 60721-3-4),
• poziom nasłonecznienia: 1000 W/m²,
• aktywność sejsmiczna: ≤ 0,2 g (strefa I),
• występowanie lodu i kondensacji pary wodnej: tak,
• stopień ochrony obudowy: IP65.

Standardowe wymagania środowiskowe dla urządzeń użytkowanych w warunkach wnętrzowych na terenie kraju obejmują następujące elementy:

• maksymalna temperatura otoczenia: +55°C,
• średnia temperatura otoczenia mierzona w okresie 24 godzin nie przekracza: +35°C,
• minimalna temperatura otoczenia: –10°C,
• wysokość nad poziomem morza: ≤ 1000 m,
• średnia wilgotność powietrza w okresie 24 godzin: ≤ 95%,
• ciśnienie atmosferyczne: 86÷106 kPa (860÷1060 hPa),
• zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem siarki: 100 mg/m³,
• zanieczyszczenie powietrza innymi substancjami aktywnymi chemicznie: klasa 3C1 (norma PN-EN 60721-3-3),
• zanieczyszczenie powietrza substancjami aktywnymi mechanicznie: klasa 3S1 (norma PN-EN 60721-3-3),
• aktywność sejsmiczna: ≤ 0,2 g (strefa I),
• występowanie lodu i kondensacji pary wodnej: nie,
• stopień ochrony obudowy: IP54.

Dobór urządzeń do warunków środowiskowych

Urządzenia powinny być dobrane i zainstalowane w sposób zapewniający ich działanie zgodnie z przeznaczeniem w warunkach normalnej eksploatacji oraz przewodzenie dopuszczalnych prądów zakłóceniowych bez negatywnych następstw w czasie określonym przez charakterystyki czasowo-prądowe urządzeń ochronnych. Powinny być również spełnione wymagania dotyczące ochrony przeciwporażeniowej oraz wpływów środowiska [2].

Zasadniczo, dobór urządzeń polega na wyznaczaniu ich parametrów znamionowych i cech charakterystycznych, wśród których znajduje się odporność na wpływy środowiskowe.

Cechy charakterystyczne urządzeń określone stopniem ochrony powinny być odpowiednie do wpływów środowiska, jakim te urządzenia mogą podlegać. Jeżeli cechy te nie odpowiadają warunkom wpływów środowiska w miejscu ich zainstalowania lub mogą występować jednocześnie różne wpływy środowiska o skutkach niezależnych, lub nawzajem na siebie oddziaływujących, to należy przewidzieć odpowiednią ochronę przed tymi wpływami. Zastosowane środki ochrony nie powinny pogarszać warunków pracy urządzeń.

Warunki środowiskowe, w których są instalowane urządzenia elektroenergetyczne, powinny zapewniać właściwe chłodzenie przez odprowadzenie ciepła spowodowanego stratami energii elektrycznej na urządzeniach i układzie zasilania. Chłodzenie może być realizowane w sposób naturalny lub sztuczny. Ten drugi sposób polega na zainstalowaniu urządzeń wymuszających wymianę powietrza w pomieszczeniu, kiosku, szafie lub ruch czynnika chłodzącego.

Inne warunki, takie jak wilgotność, zanieczyszczenie powietrza, nie powinny ograniczać możliwości wykorzystania znamionowych parametrów urządzenia ani powodować jego przyśpieszonego zużycia.

Przy doborze urządzeń elektroenergetycznych należy zwrócić uwagę, aby nie wpływały one ujemnie na pracę innych urządzeń technicznych, np. przez nadmierne podwyższenie temperatury w pomieszczeniu, wibracje, zakłócenia elektromagnetyczne oraz aby nie powodowały znacznej uciążliwości dla przebywających w pobliżu osób.

Szczególnie istotne jest wzajemne dopasowanie urządzeń elektrycznych i elektronicznych do warunków środowiskowych i technicznych, które określa się mianem kompatybilności.

Spełnienie wymagań i warunków środowiskowych dotyczących miejsca, w którym urządzenia elektroenergetyczne mają pracować, umożliwia poprawne i bezpieczne ich działanie. Dobór urządzeń o cechach konstrukcyjnych nieodpowiednich do spodziewanych wpływów środowiska może spowodować szereg zagrożeń, wiele czynników zewnętrznych może bowiem doprowadzić do niebezpiecznych uszkodzeń zarówno urządzeń, jak i instalacji elektrycznych, co wpływa na bezpieczeństwo ludzi i otoczenia (porażenia, pożary, wybuchy).

Szkodliwe narażenia, jak wspomniano, mogą pochodzić od naturalnych czynników atmosferycznych (klimatu) lub mogą być spowodowane techniczną działalnością człowieka (silne zapylenie, podwyższona temperatura, narażenia mechaniczne, występowanie wody itp.).

Czynniki te mogą oddziaływać niekorzystnie na pracę urządzeń i szybkość zużywania się, a w pewnych przypadkach mogą ograniczać lub uniemożliwiać instalowanie i pracę niektórych z nich. Mogą spowodować szybkie ich uszkodzenie, w stopniu uniemożliwiającym ich dalszą pracę lub zagrażającym porażeniem elektrycznym osób eksploatujących te urządzenia, wybuchem pożaru lub innymi jeszcze zagrożeniami.

Zainstalowane urządzenia elektroenergetyczne nie tylko mogą być przedmiotem różnych narażeń środowiskowych, ale mogą również niekorzystnie wpływać na środowisko, wywołując różne zagrożenia dla ludzi, zwierząt i otoczenia [2]. Mogą bowiem powodować zarówno porażenie elektryczne istot żywych, ich oparzenie i oślepienie wywołane łukiem elektrycznym, jak i pożar lub wybuch w środowisku zawierającym materiały palne lub mieszanki wybuchowe gazów, par i pyłów, a także występowanie pól elektromagnetycznych [4].

Urządzenia muszą więc być prawidłowo dobrane i wykonane z odpowiednich materiałów w sposób zapewniający poprawną i bezpieczną pracę w miejscu ich zainstalowania.

Podsumowanie

Prawidłowa, długotrwała i niezawodna praca każdego urządzenia elektroenergetycznego, podobnie jak i całej instalacji zależy w znacznym stopniu od warunków środowiskowych, w których urządzenie jest zainstalowane i eksploatowane. Zastosowane materiały i sposób ochrony przed oddziaływaniem środowiska powinny być odpowiednie do spodziewanej intensywności zjawisk negatywnie oddziaływających na urządzenie oraz skutecznie chronić je przed tymi narażeniami.

Prawidłowy dobór urządzeń uwzględniający uwarunkowania środowiskowe umożliwia uniknięcie wielu narażeń środowiskowych podczas ich eksploatacji.

Literatura

1. Dołęga W., Kobusiński M., Projektowanie instalacji elektrycznych w obiektach przemysłowych. Zagadnienia wybrane. Wyd.2, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2012.
2. Markiewicz H., Bezpieczeństwo w elektroenergetyce, WNT, Warszawa, 1999.
3. Markiewicz H., Instalacje elektryczne. Wydanie 8, WNT, Warszawa, 2014.
4. Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne, Wyd. 4, WNT, Warszawa 2008.
5. Dołega W., Nowoczesne rozwiązania rozdzielnic SN, Elektroinstalator, 8/2015, str. 6-8.
6. PN–IEC 60364-3:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ustalenie ogólnych charakterystyk.
7. PN-EN 60529: 2003 Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy (kod IP).
8. PN-EN 60721-3-3:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych — Część 3-3: Klasyfikacja grup czynników środowiskowych i ich ostrości — Stacjonarne użytkowanie wyrobów w miejscach chronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.
9. PN-EN 60721-3-4:2002 Klasyfikacja warunków środowiskowych — Część 3-4: Klasyfikacja grup czynników środowiskowych i ich ostrości — Stacjonarne użytkowanie wyrobów w miejscach niechronionych przed wpływem czynników atmosferycznych.
10. IEC 60815 Guide for selection and dimensioning of high-voltage insulators for polluted conditions Part 1: Definitions, information and general principles.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!