Instalacje elektryczne niskoprądowe w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
Fot. 1. Przykłady urządzeń do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem: a) detektor gazu metan, b) sygnalizator ostrzegawczy, c) czujka dymu
Fot. Gazex
Pracownikom zatrudnionym w każdym zakładzie pracy należy zapewnić warunki bezpiecznej pracy, pozwalające na komfort i wydajną pracę. Wszędzie tam, gdzie magazynowane, eksploatowane są ciecze i gazy palne lub powstają pyły może wystąpić/występuje przestrzeń zagrożona wybuchem i w związku z tym praca w tych warunkach jest szczególnie niebezpieczna. Zachowanie właściwego poziomu bezpieczeństwa zależy nie tylko od pracowników, ale także od bezpiecznej eksploatacji urządzeń (maszyn, sprzętów, przyrządów), które mają własne potencjalne źródła zapłonu i mogą spowodować wybuch.
Zobacz także
Ela-compil sp. z o.o. Czy system wykrywania pożaru naprawdę chroni?
W systemach bezpieczeństwa pożarowego dwa pojęcia – sterowanie i nadzorowanie – są często używane zamiennie, co bywa mylące. W rzeczywistości pełnią one odmienne funkcje, mają różne cele i wpływają na...
W systemach bezpieczeństwa pożarowego dwa pojęcia – sterowanie i nadzorowanie – są często używane zamiennie, co bywa mylące. W rzeczywistości pełnią one odmienne funkcje, mają różne cele i wpływają na efektywność całej instalacji. Rozumienie tych różnic jest kluczowe, jeśli zależy nam na niezawodnej ochronie życia i mienia.
mgr inż. Piotr Wasiucionek Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m3 lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.
![Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m3 lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.](https://www.elektro.info.pl/media/cache/full/data/202402/pwp-fot1.jpg)
Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających...
Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m sześc. lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.*)
mgr Waldemar Joniec Ewolucja systemów energetycznych i zmiany w systemach bezpieczeństwa ppoż. budynków
Dokonująca się transformacja energetyczna inicjuje zmiany w systemach bezpieczeństwa pożarowego budynków. Na zmiany te wpływa również szybki rozwój komunikacji bezprzewodowej dwukierunkowej i transmisji...
Dokonująca się transformacja energetyczna inicjuje zmiany w systemach bezpieczeństwa pożarowego budynków. Na zmiany te wpływa również szybki rozwój komunikacji bezprzewodowej dwukierunkowej i transmisji dużych ilości danych, a także narzędzi analitycznych korzystających nie tylko z dużych zasobów i chmury danych, ale i wsparcia sztucznej inteligencji. Nowym wyzwaniem dla bezpieczeństwa pożarowego budynków są magazyny energii oraz pojazdy elektryczne. Na rynku są już dostępne technologie zapewniające...
StreszczenieW artykule przedstawiono podstawowe wymagania, które powinny spełniać instalacje niskoprądowe zasilające urządzenia elektryczne pracujące w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. W szczególności opisano wymagania dla przewodów i kabli elektrycznych, a także zasady prawidłowego ich montażu. Wymagania, o których mowa powyżej, zawarte są w Dyrektywie ATEX i krajowych dokumentach prawnych, a także normach (m.in. PN 60079-14:2009E).AbstractLow voltage electrical installations in potentially hazardous areasThe article describes essential requirements for low voltage electrical installations, supplying electrical equipment in potentially hazardous areas. In particular, requirements for electrical cables and their installation were described. Quoted requirements origin from ATEX Directive, followed by national legal acts, and from international standards, e.g. from PN-EN 60079-14:2009E |
Urządzenie ma własne potencjalne źródło zapłonu, gdy pracując w przestrzeni zagrożonej wybuchem zgodnie ze swoim przeznaczeniem (włączając jego wadliwe działanie) jest zdolne do zapłonu, jeżeli nie będą zachowane specjalne środki bezpieczeństwa. Do potencjalnych źródeł zapłonu można zaliczyć iskry elektryczne, łuki i ognienia, wyładowania elektrostatyczne, fale elektromagnetyczne, promieniowanie jonizujące, gorące powierzchnie, płomienie i gorące gazy, iskry wytwarzane mechanicznie, promieniowanie optyczne, reakcje chemiczne (z wyjątkiem reakcji materiałów wybuchowych lub substancji chemicznie niestabilnych) i kompresję.
Aby zminimalizować zagrożenie wybuchem w tego typu zakładach, istnieje konieczność instalacji urządzeń, systemów, których celem jest wczesne wykrycie zagrożenia, ostrzeżenie o występującym zagrożeniu i inne funkcje kluczowe dla bezpieczeństwa pracowników i procesu technologicznego. Możemy do nich zaliczyć m.in. systemy sygnalizacji pożarowej, systemy dźwiękowego ostrzegania, detektory gazu, systemy wykrywania dymu (fot. 1.).
Wymagania dla przewodów i kabli, zasady montażu
Urządzenia, które są eksploatowane w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, powinny spełniać rygorystyczne wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku przestrzeniach zagrożonych wybuchem (DzU Nr 263, poz. 2203) [1]. Dokument ten wprowadza postanowienia zawarte w Dyrektywie 94/9/WE [2] zwanej potocznie „Dyrektywą ATEX” ”, zmienionej 26 lutego 2014 r. dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/34/UE w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej [3], z obowiązkiem wprowadzenia w krajach członkowskich z dniem 20 kwietnia 2016 roku.
Zgodnie z Dyrektywą ATEX, urządzenia przewidziane do pracy w przestrzeniach zagrożonych wybuchem powinny być właściwie oznaczone, tzn. zawierać niezbędne informacje, które umożliwią identyfikację danego urządzenia i możliwość jego montażu w określonej strefie zagrożenia wybuchem. Na rysunku 1. przedstawiono przykładową tabliczkę znamionową, która zawiera informacje o przeznaczeniu urządzenia do pracy w strefie zagrożenia wybuchem (Ex), grupie urządzenia (II), rodzaju substancji stwarzającej zagrożenie (G-gaz, para cieczy), klasie wybuchowości (IIC), klasie temperaturowej (T5–T6).
Urządzenia (elektryczne, nieelektryczne, zestawy) i instalacje elektryczne w takich strefach powinny być zaprojektowane i wykonane tak, aby ryzyko zapoczątkowania reakcji spalania było zredukowane do minimum lub jeśli już dojdzie do wybuchu, to jego skutki ograniczyć do minimum. Jak ten cel osiągnąć? Aby sprostać temu zadaniu, wymagana jest znajomość zagadnień obejmujących wiedzę z zakresu elektrotechniki, inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Konieczne jest doświadczenie zawodowe potwierdzone stosownymi certyfikatami. Właściwy dobór urządzenia do pracy w przestrzeniach zagrożenia wybuchem to jedno, a dobór i właściwy montaż instalacji elektrycznej – to drugie.
Dyrektywa ATEX nie zawiera przepisów dotyczących doboru, projektowania i montażu instalacji elektrycznej. Wymagania te zostały określone są w normie PN-EN 60079-14 [4]. Ponadto instalacje elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem muszą odpowiadać warunkom określonym w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (tekst jednolity – Dz.U. z 2019 roku poz. 1065 z późniejszymi zmianami).
Instalacje elektryczne w strefach zagrożonych wybuchem powinny być wykonywane po zapoznaniu się z rodzajem zabezpieczeń przeciwwybuchowych i sprawdzeniu ich stanu technicznego. Instalacje należy wykonać zgodnie z dokumentacją projektową i techniczno-ruchową, zgodnie z przeznaczeniem według parametrów podanych w certyfikacie, przez wykwalifikowanych pracowników uprawnionych do montażu i posiadających odpowiednią wiedzę techniczną z zachowaniem bezpiecznych warunków pracy, według zasad i kolejności wynikających z rodzaju budowy. Przewody i kable elektryczne zasilające urządzenia, które pracują w strefach zagrożenia wybuchem, powinny być odporne na przepięcia, wysoką temperaturę, chemikalia, wilgoć, uszkodzenia mechaniczne i podobne przyczyny, które mogą doprowadzić do uszkodzenia izolacji, a tym samym do iskrzenia lub nadmiernego nagrzania, a więc do powstania zagrożenia pożarowego i/lub wybuchowego. Kable i przewody powinny mieć izolację z materiałów termoplastycznych, termoutwardzalnych, elastomerów lub izolację mineralną. Możliwe też jest stosowanie kabli w pancerzach z drutu lub taśmy stalowej, w szczególności tam, gdzie istnieje duże narażenie kabli na uszkodzenia mechaniczne. Należy pamiętać, że powinny także spełniać wymagania normy PN EN 60332-1-2 [5], czyli powinny być dostatecznie odporne na pionowe rozprzestrzenianie ognia (fot. 2.), a także mieć powłokę bezhalogenową. W przypadku przewodów i kabli pojedynczych, izolowanych o małym przekroju poniżej 0,5 mm2 lub kabli optycznych, zalecane jest badanie wg PN EN 60332-2-2. Jeśli przewiduje się, że w strefie zagrożenia wybuchem będzie prowadzona wiązka kabli, wówczas zaleca się zastosowanie kabli i przewodów, które spełniają wymagania normy PN-EN 60332‑3 [6]. Przy doborze przewodów i kabli trzeba pamiętać, aby podczas ich eksploatacji nie zostały przekroczone dopuszczalne temperatury.
Warto wiedzieć!Podstawowe definicje na podstawie Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (DzU nr 263, poz. 2202 i 2203) [1]:1) urządzenia – maszyny, sprzęt, przyrządy stałe lub ruchome, podzespoły sterujące wraz z oprzyrządowaniem oraz systemy wykrywania i zapobiegania, które oddzielnie lub połączone ze sobą są przeznaczone do wytwarzania, przesyłania, magazynowania, pomiaru, regulacji i przetwarzania energii lub przetwórstwa materiałów, które przez ich własne potencjalne źródła zapłonu są zdolne do spowodowania wybuchu; 2) systemy ochronne – urządzenia inne niż określone w pkt 1, których zadaniem jest natychmiastowe powstrzymanie powstającego wybuchu lub ograniczenie skutecznego zasięgu wybuchu i mogą być wprowadzane do obrotu oddzielnie, w celu zastosowania jako systemy samodzielne; 3) części i podzespoły – wyroby istotne ze względu na bezpieczne funkcjonowanie urządzeń i systemów ochronnych, bez funkcji samodzielnych; 4) atmosfera wybuchowa – mieszanina substancji palnych w postaci: gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której po wystąpieniu zapłonu spalanie rozprzestrzenia się na całą niespaloną mieszaninę; 5) przestrzeń zagrożona wybuchem – przestrzeń, w której w zależności od warunków lokalnych i ruchowych może wystąpić atmosfera wybuchowa; 6) urządzenia elektryczne – urządzenie zawierające elementy elektryczne, używane do wytwarzania, przechowywania, mierzenia, przesyłania oraz sterowania działaniem innych urządzeń za pomocą energii elektrycznej lub do przetwarzania materiałów poprzez bezpośrednie zastosowanie energii elektrycznej. Należy pamiętać, że wyrób końcowy złożony z mechanicznych i elektrycznych elementów, może nie wymagać oceny jako urządzenie elektryczne, pod warunkiem, że takie połączenie tworzące zestaw nie stwarza dodatkowych zagrożeń zapłonem. |
W strefach zagrożonych wybuchem kable i przewody elektryczne powinny być układane bezpośrednio na ścianach i konstrukcjach budowlanych lub w rurkach i korytkach elektroinstalacyjnych. Do urządzenia Ex kable i przewody elektryczne mogą być doprowadzone bezpośrednio przez dławik kablowy (fot. 3.), przez skrzynkę przyłączeniową lub w atestowanych rurach stalowych grubościennych. Ten ostatni sposób ten jest stosowany głównie w USA pod nazwą „conduit system”. Można prowadzić kable i przewody przez przestrzenie zagrożone wybuchem z wyłączeniem stref 0 i 20.
Instalacje elektryczne prowadzone przelotowo przez strefy zagrożone powinny być zabezpieczone przed wejściem lub wyjściem do tych stref w taki sam sposób jak żyły kabli i przewody wykorzystywane w tych strefach.
Przewody i kable powinny być podłączone do zacisków o odpowiedniej budowie Ex oraz konstrukcji dostosowanej do wartości prądu, przekroju i materiału żył i zabezpieczone przed wyrwaniem, poluzowaniem i przekręceniem. Do zacisku można przyłączyć więcej żył niż jedną, jeżeli jest on do tego przystosowany, a żyły mają jednakowy przekrój (np. zakończone tulejką) oraz działa na nie taka sama siła docisku. W przypadku konieczności zginania kabli i przewodów trzeba postępować zgodnie z wytycznymi producenta. Zaleca się, aby promień zgięcia nie był mniejszy niż 8 razy średnica kabla. Zginania należy dokonać w odległości co najmniej 25 mm od końca dławika. Przejścia przewodów i kabli przez ściany i stropy powinny być chronione przed uszkodzeniami mechanicznymi i uszczelnione materiałem nierozprzestrzeniającym płomienia o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych.
Na rynku dostępne są materiały uszczelniające niezawierające rozpuszczalników organicznych, nieprzenoszące płomienia i bezhalogenowe, prefabrykowane elementy przepustów i gotowe przepusty (rys. 2.), m.in.:
- przepusty kablowe z wełny mineralnej,
- przepusty kablowe z pianki ogniochronnej,
- zaprawa ogniochronna,
- przepusty z elastycznych kształtek,
- przepusty pojedynczych przewodów i wiązek kabli z półkami i uszczelnieniem z płyt z wełny mineralnej.
Z treści normy PN EN 60079-14 wynika, że do stref zagrożenia wybuchem 1, 2 oraz 21 i 22 nie są wymagane przewody i kable o szczególnej konstrukcji czy cechach. W strefach 0 (dla gazów i par cieczy) oraz 20 (dla pyłów), czyli w strefach najbardziej niebezpiecznych, można stosować wyłącznie obwody elektryczne iskrobezpieczne. W strefach tych można stosować wyłącznie kable izolowane, gdzie minimalna wartość napięcia testowego pomiędzy żyłą przewodu z ziemią, żyłą przewodu a ekranem, ekranem a ziemią wynosi co najmniej 500 V AC lub 750 V DC. Ponadto pojemność pomiędzy żyłami oraz żyłami a ekranem nie może przekraczać 200 pF/m. Wartość indukcyjności nie może przekraczać 1 µH/m lub 30 µH/W. Przewody te są wyróżnione zwykle kolorem niebieskim (fot. 4.).
Przyjęcie do eksploatacji urządzeń wraz z okablowaniem powinno odbywać się po sprawdzeniu:
- zgodności z dokumentacją i z certyfikatami oraz z danymi na tabliczkach znamionowych,
- zakresu prac i podpisaniu przez wykonawcę i użytkownika protokołu zdawczo-odbiorczego,
- zabezpieczeń wynikających z przepisów ppoż. i bhp,
- oceny stanu technicznego w przypadku urządzeń już eksploatowanych.
Odbiór powinien być dokonany przez komisję odbioru lub przez osobę upoważnioną, posiadającą świadectwo kwalifikacyjne. Kontrola i konserwacja instalacji elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem powinna odbywać się z wykorzystaniem normy PN-EN 60079-17:2008E.
Podsumowanie
Urządzenia, (systemy), które są montowane (instalowane) w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, powinny spełniać wymagania określone w Dyrektywie ATEX i krajowych dokumentach prawnych. Instalacja elektryczna, która je zasila, powinna być zaprojektowana, zamontowana na podstawie wytycznych zawartych w normie PN-EN 60079-14:2009E. W artykule zawarto jedynie podstawowe informacje na ten temat. Przedstawiony materiał nie wyczerpuje tematu, a ma być inspiracją dla zainteresowanych zawodowo tą problematyką, żeby sięgnęli do literatury przedmiotu i poszerzyli swoją wiedzę z tego zakresu. Trzeba mieć świadomość, że źle zaprojektowana i zamontowana instalacja elektryczna to nie tylko zagrożenia związane z porażeniem prądem, ale przede wszystkim znacznie zwiększone ryzyko wybuchu ze wszystkim tego konsekwencjami.
Literatura
1. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (Dz.U. Nr 263, poz. 2202 i 2203).
2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 94/9/WE z dnia 23 marca 1994 r. w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych państw członkowskich dotyczących urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/34/UE w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej
4. PN EN 60079-14:2014-06P Atmosfery wybuchowe. Część 14: Projektowanie, dobór i montaż instalacji elektrycznych.
5. PN EN 60332-2-1:2010P Badania palności kabli i przewodów elektrycznych oraz światłowodowych. Część 2-1: Sprawdzanie odporności pojedynczego cienkiego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe rozprzestrzenianie się płomienia. Aparatura.
6. PN EN 60332-2-2:2010 Badania palności kabli i przewodów elektrycznych oraz światłowodowych. Część 2-2: Sprawdzanie odporności pojedynczego cienkiego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe rozprzestrzenianie się płomienia -- Metoda z użyciem płomienia dyfuzyjnego
7. PN EN 60079-:2014-05E Atmosfery wybuchowe. Część 17: Kontrola i konserwacja instalacji elektrycznych
8. Wieloarkuszowa norma PN EN 60332-3... Badania palności kabli i przewodów elektrycznych oraz światłowodowych. Część 3-....: Sprawdzenie odporności na pionowe rozprzestrzenianie się płomienia wzdłuż pionowo zamontowanych wiązek kabli lub przewodów – Kategoria .....
