ArcRISK modul v programu Pavouk

Transkript

1 ArcRISK modul v programu Pavouk Bc. Jan Marek

2 Obloukové zkraty v nn rozváděčích Start Zoom 2

3 Legislativa Zákon č. 262/2006 Sb. - Zákoník práce; 101 (1) a 102 (1) Zaměstnavatel je povinen zajistit bezpečnost a ochranu zdraví zaměstnanců při práci s ohledem na rizika možného ohrožení jejich života a zdraví, která se týkají výkonu práce Zaměstnavatel je povinen vytvářet bezpečné a zdraví neohrožující pracovní prostředí a pracovní podmínky vhodnou organizací bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a přijímáním opatření k předcházení rizikům. 3

4 Legislativa Norma ČSN EN ed. 3 Obsluha a práce na elektrických zařízeních 4.1: Před zahájením jakékoliv činnosti na elektrickém zařízení musí být provedeno posouzení elektrického rizika. Na jeho základě musí být stanoveno, jakým způsobem budou tyto činnosti vykonávány a jaká bezpečností opatření musí být provedena, aby byla zajištěna bezpečnost. Typy zranění dle ČSN EN Elektrickým proudem Shock hazard Popálením elektrickým obloukem Arc-Flash Ohněm nebo explozí způsobenou elektrickou energií při obsluze elektrického zařízení nebo při práci na něm 4

5 Legislativa Norma ČSN EN ed. 3 Obsluha a práce na elektrických zařízeních B.6.3: V případě, že pracoviště je v blízkosti elektrického zařízení nebo pod živými částmi má být provedeno vyhodnocení a posouzení rizika nebezpečí oblouku. 5

6 Legislativa Norma NFPA 70E-2012 (IEEE 1584TM-2002) Závazná norma v USA Lze ji považovat za obdobu normy ČSN EN Na rozdíl od ČSN EN dává návod, jak vypočítat hustotu vyzářeného tepla z elektrického oblouku za dobu trvání obloukového zkratu (arc-flash analýza) vstup pro vyhodnocení rizika popálení el. obloukem 6

7 Co je arc-flash? Arc-flash - termín převzatý z angličtiny Arc = oblouk Flash = záblesk Jev, při kterém dochází k velmi rychlému uvolnění energie v důsledku obloukového zkratu Může nastat v rozvodech s napětím nad 120 V~ a 50 V= K popálením od elektrického oblouku stále dochází, i přes pokroky v konstrukci a návrhu rozváděčů 7

8 Co je arc-flash? Důsledky: Vyzářené teplo Hluk Rozpínání okolního vzduchu vlivem oteplení Tavení vodičů a kovových částí v blízkosti oblouku Závisí zejména na: Velikosti zkratového proudu I k Nastavení vypínací charakteristiky ochranného zařízení 8

9 Riziko hoření oblouku v NN rozváděči Statistiky úrazu elektrickým proudem z Německa (lokalita Kolín nad Rýnem) 9

10 Doporučené rozdělení kategorií dle poruchové energie Doporučení dle standardu NFPA70E-2015 Kategorie Poruchová energie [J/cm 2 ] Ochranné pracovní pomůcky 0 5 Standardní pracovní oblečení 1 16,7 Ohnivzdorná košile a kalhoty, brýle 2 33,5 Bavlněné prádlo, ohnivzdorná košile a kalhoty, brýle, pracovní helma 3 104,6 Bavlněné prádlo, ohnivzdorná košile a kalhoty, ohnivzdorný plášť, kukla, pracovní helma 4 167,4 Bavlněné prádlo, ohnivzdorná košile a kalhoty, vícevrstvý ohnivzdorný oblek 10

11 Poruchová energie v závislosti na vypínací charakteristice 11

12 Poruchová energie v závislosti na vzdálenosti Pracovní vzdálenost (working distance) Bezpečná vzdálenost (arc-flash boundary) 12

13 Jak vyhodnotit riziko vzniku popálení Vedoucí pracovník ve spolupráci s BOZP technikem by měl stanovit techniku vyhodnocení rizik (například FMECA) FMECA analýza režimů poruchy, následků a kritická analýza Vyhodnocení kritičnosti následků a pravděpodobná frekvence poruchy Jedná se o standardní metodiku používanou v BOZP a řízení jakosti 13

14 Jak vyhodnotit riziko vzniku popálení Určení přípustné míry rizika Určení manipulace v rozvodně ArcRISK modul Výběr nápravných opatření Určení pravděpodobnosti výskytu oblouku Určení míry nebezpečí (Arc-flash analýza) Zpracování FMECA Posouzení výsledku 14

15 ArcRisk modul v programu Pavouk ArcRISK Řešení firmy Eaton pro vyhodnocení rizika vzniku popálení První komplexní nástroj svého druhu Obsahuje arc-flash analýzu Jednoduché ovládání Přehledná interpretace výsledků Komplexní expertní posudky pro Arc Flash analýzy provádí: Ing. Jan Pígl, Eaton Praha 15

16 Řízení rizika NN rozváděčů Snížení pravděpodobnosti vzniku el. oblouku Zmírnění následků Vnitřní oddělení Diagnostika Arc free design Arc Flash ZSI ARCON ARMS OOPP Pravděpodobnost Následky Bezpečnostní předpisy Školení pracovníků Pasivní ochrana Výstražné štítky Nastavení charakteristik jistících prvků 18

17 Vnitřní oddělení Vnitřní oddělení dle ČSN EN Sběrnice jsou oddělené od funkčních jednotek Funkční jednotky jsou oddělené od jiných funkčních jednotek Svorky jsou oddělené od funkčních jednotek Svorky od jednotlivých funkčních jednotek jsou navzájem oddělené Sběrnice jsou oddělené od svorek 19

18 Diagnostika monitorování vnitřní teploty Užití bezdrátových teplotních čidel Vlastnosti: Řídicí jednotka s USB, LAN, Modbus Bezdrátová teplotní čidla Meřicí rozsah až 150 C Teplotní limity předdefinované/ uživatelsky nastavitelné FTP WebServer Měřicí verze Basic, Standard, Advanced 20 20

19 Diagnostika monitorování vnitřní teploty Průběh (den) Průběh (týden) Vlastnosti: Detekuje vzrůstající teplotu Upozornění na základě limitní hodnoty Optimální využití spínacích a jistících přístrojů 21 21

20 Arc flash free design Arc flash free design DEP Hlavní a svislé sběrnice mohou být v bezobloukovém provedení za použití epoxydové izolace nebo smršťovací izolace Fáze jsou navzájem oddělené Pokročilá technologie pro náročné aplikace 22

21 Řízení rizika NN rozváděčů Snížení pravděpodobnosti vzniku el. oblouku Zmírnění následků Vnitřní oddělení Diagnostika Arc free design Arc Flash ZSI ARCON ARMS OOPP Pravděpodobnost Následky Bezpečnostní předpisy Školení pracovníků Pasivní ochrana Výstražné štítky Nastavení charakteristik jistících prvků 23

22 Nápravná opatření Úpravy vypínacích charakteristik jističů Nastavení parametrů spouští jističů Omezená možnost zlepšení výsledku Ohrožení selektivity Nebezpečí nežádoucích vypínání 24

23 Zónová selektivita (ZSI) Zónová selektivita (ZSI) deaktviuje nastavené zpoždění působení jističe nejblíže k poruše, který poté vypíná bez zpoždění. Sníží čas trvání zkratového proudu, velikost poruchové energie (E) a prošlé energie (I 2 t) které je systém vystaven v případě poruchy. Toto má za následek zvýšenou ochranu osob a zařízení. Jednoduchá instalace a nastavení 25

24 Pasivní ochrana Pasivní ochrana dle IEC/TR Mechanická úprava xenergy polí. Testování je prováděno se zavřenými dveřmi Snížení tlaku Samočinné otevření přetlakové klapky při definovaném rozsahu tlaku Přední dveře představují bezpečnou oblast (oblast kde stojí obsluha) Přepážky v oblasti hlavní sběrnice Šíření oblouku v rámci rozváděče je zabráněno přepážkami v oblasti hlavní sběrnice Omezení oblouku v definované oblasti 26 26

25 Pasivní ochrana Pasivní ochrana dle IEC/TR Oddělení Oddělení živých částí- konkrétně v oblasti svorek Zabraňuje výboji Zesílené zámky/montáž Zesílené zámky na dveřích rozváděče Zabraňují otevření dveří v případě výskytu obloukového zkratu 27 27

26 Nápravná opatření - ARMS Funkce ARMS Arc flash Reduction Maintenance System speciální řešení pro zkrácení vypínacích časů výkonových jističů po vzniku zkratu Standardní nabídka vypínacích spouští u vzduchových jističů EATON Významné snížení rizika ARMS (9,2 J/cm 2 ) Max. zátěžný proud 5,92 ka Obloukový zkratový proud 16,98 ka (85%) Provozní nastavení (44,8 J/cm 2 ) Obloukový zkratový proud 19,98 ka (100%) 28

27 Nápravná opatření - ARMS ARMS poskytuje zrychlené vypínání zkratové spouště (už od 18 ms - u jističů IZMX16 ) Použití např. při práci na nebo za přiřazenými kompaktními jističi Aktivace ručně pomocí přepínače na vypínací spoušti nebo pomocí koncového spínače na dveřích rozváděče Možnost volby z 5 úrovní ochrany (1-5 ka) 29

28 Nápravná opatření - ARMS Nastavení jističe a odpovídající hustota vyzářené energie bez ARMS s ARMS E E I k "(ka) I a (ka) T vyp (s) (J/cm 2 ) T vyp (s) (J/cm 2 ) Ia ,38 0, ,05 10 Ia2 15 8,06 0,065 9,3 0,05 7,2 Ia3 9 5,33 0,4 37 0,05 4,6 Ia4 7 4,35 0,4 30 0,05 3,7 Ia5 4 2, ,05 2,3 30

29 Nápravná opatření - ARCON ARCON systém Reakční doba několikrát kratší než u jističů (1,4 ms) Účinné snížení hustoty vyzářené energie Akční člen Quenching unit patent firmy Klöckner Moeller/ Moeller / Eaton 31

30 Nápravná opatření - ARCON Přehled konfigurace 32

31 Nápravná opatření - ARCON Princip činnosti 1. Normální provozní podmínky 2. Výskyt oblouku je detekován nadproud a světelné záření 3. Vyhodnocovací jednotka aktivuje akční člen a vybaví jistič 4. Akční člen způsobí kovový zkrat a obloukový zkrat zhasne 5. Předřazený jistič odpojí pole od zdroje el. energie 33

32 Nápravná opatření - ARCON Umístění jednotlivých komponentů v rozváděči Optické senzory Komunikační jednotka Akční člen (Quenching unit) Vyhodnocovací jednotka Proudové transformátory 34

33 Nápravná opatření - ARCON Výsledek při použití systému ARCON Nízké riziko úrazu obsluhy Malé poškození rozváděče Žádné poškození budovy Znovuuvedení rozváděče do provozu je velmi rychlé a levné Zbytky testovacího vodiče pro zapálení obloukového zkratu I cw 65 ka, U e 440V, trvání oblouku < 2 ms 35

34 Nápravná opatření - ARCON Účinky oblouku bez použití systému Arcon Na konci přípojnic je odpařený materiál Odpařený materiál přípojnic pokrývá izolační přepážky Krytí a vnitřní separace je těžce poškozena Spálený lak rozváděče Je nutná výměna celého pole I cw 65 ka, U e 440V, trvání oblouku je 300 ms 36

35 Literatura Skřehot, P.A., Pígl, J., Polák, P., Marek, J., Osička, P.: Hodnocení rizika popálení při vzniku elektrického oblouku (Arc Flash) podle metody NFPA 70E-2012; Aktuální otázky bezpečnosti práce, 2015, sborník příspěvků, ISBN Pígl, J.: Hodnocení rizika vzniku popálení od elektrického oblouku v průmyslovém rozvodu, ELEKTRO, č. 8-9, 2013, pp , ISSN Pígl, J.: Optimální nastavení ochran a jističů jako jeden ze způsobů omezení rizika vzniku popálení od elektrického oblouku v distribučním obvodu, ENERGETIKA, č. 6, 2015, pp , ISSN

36 38