Materialet är ursprungligen skrivet av Johnny Biström, editerat av Harri Anukka

Transkript

1 ELSÄKERHET. Materialet är ursprungligen skrivet av Johnny Biström, editerat av Harri Anukka Förord. Detta material gäller för elinstallationer vilka matas med växelspänning under 1000V eller med likspänning under 1500 V. Materialet baserar sig på SFS handbok 139, Pienjännitesähköasennukset SFS6000 och på SFS-EN Maskinsäkerhet. Elmateriel för maskiner. Del 1: Allmänna krav. Detta material är inte ett fullständigt läromaterial ( pruju ) för en eventuell kurs i elsäkerhet utan materialet är främst en uppräkning på rubriker som jag tycker att kunde genomgås på föreläsningarna, under några rubriker har jag skrivit lite mera vad innehållet kunde vara. Målet är att studenten skulle få en överblick om vad som krävs av tex. en maskin för att vara säker att använda och att uppfylla de krav som behövs för att vara/ bli CE sertifiserad.

2 Allmänna krav Tillräcklig skydd måste ordnas så att användaren inte blir utsatt för fara I fall någon av följande situationer händer. - Fel i elmaskinen, vilken kan leda till elstöt eller brand - Fel i styrkretsen eller I komponenter som tillhör denna som kan leda till maskinens felaktig funktion. - Fel eller avbrott i elmatningen eller I huvudström kretsen som kan leda till maskinens felaktig funktion. - Yttre elektriska störningar (elektromagnetiska, -statiska eller radio) vilka uppkommit från elmaskinen. - Lagrad elektrisk energi

3 Val av komponenter följande faktorer måste tas i beaktande: Elapparaturen måste planeras så att den fungerar och tillämpar sig för användning enligt ändamålet. Några gränser: AC Spänning: 0,9 1,1 x nominella spänningen (kontinuerlig) Frekvens: 0,99 1,01 x nominella (kontinuerligt) 0,98 1,02 x nominella (kortvarigt) DC Spänning: 0,85 1,15 x nominella Avbrott: max 5ms Omgivning och driftförhållanden Elapparaten måste vara lämplig för att kunna användas i följande omgivningar och driftförhållanden.

4 EMC, elektromagnetiskt kompatibel - minska störningar med kondensatorer, lindningar eller någon aktiv komponent - montera apparaten i ett el ledande skåp eller fodral Genom att välja lämpliga filter, effektnivåer kan man minska risken för att maskinen blir utsatt för icke önskade verkningar som kan uppstå vid statiska urladdningar, elektromagnetiska fält eller störning I det matande nätet. Med följande åtgärder kan man minska störnings inverkningar på maskinen: - maskinens alla kretsar är anslutna till en referenspotential. - alla ledande konstruktiva delar (skydds fodral, skåp -väggar, - dörrar) ansluts till jordpotentialen med optimalt korta flertrådiga ledare vilka har en stor tvärsnitts area. - Ledningsdragning: ledarna för huvudkretsar och ledarna för styrkretsar läggs i separata kabelkanaler så långt det är möjligt, rätt typ på kabeln (skyddade, tvinnade) etc. - Komponent placering: känsliga apparater skyddas eller skiljs från kopplings apparater som tex. reler, tyristorer.

5 Omgivningens temperatur - En kapslad elapparat måste fungera normalt under temperatur området +5 C +40 C. - Öppen elapparat måste fungera normalt under temperatur området +5 C +40 C. Fukt Elapparaten måste fungera normalt under en relativ fukt som är inom området 30% 95%. Tillfällig fukt tex. kondens bör undvikas med en god planering och med eventuella tilläggsutrustningar så som fläktar eller värmare. Höjd Elapparaten måste fungera normalt upp till 1000m över havsvatten nivån. Omgivningens föroreningar Elapparaten bör skyddas för intrång av fasta och flytande föremål. IP klass. Skydd för mekanisk stöt eller jordbävning. I länder var jordbävningar förekommer finns det bestämda gränser för hur mycket darr maskinen skall tåla. Transport och lagring Elapparaten/ maskinen bör planeras eller skyddas så att den tål transport eller lagring vid en temperatur mellan 25 C +55 C

6 Anslutning av huvudmatnings ledarna samt skiljnings- och avbrytnings- apparatur Ifall det är möjligt skall maskinens alla elapparater matas från en energikälla. För komponenter (t.ex. elektronik eller tillhör styrkretsen) som behöver egen matning/ spänning bör denna spänning tas också från maskinens huvud energikälla men via transformator eller omvandlare. Ifall maskinen inte kopplas till matande nätet med stickpropp är det rekommendabelt att matande ledarna kopplas rakt till skiljningsapparaten. Ifall detta inte är möjligt används kopplingsstycken. Kopplingsplint för yttre skyddsledare I närheten av kopplingsplintarna för fas ledarna måste det finnas även kopplingsplint för en extern skyddsledare. Skyddsledarens storlek kan bestämmas på basen av nedanstående tabell. Fas ledarnas tvärsnitt S (mm 2 ) Skyddsledarens tvärsnitt (mm 2 ) S 16 S 16<S S>35 S/2 Kopplingsplinten för den yttre skyddsledaren skall tydligt märkas med PE.

7 Kopplingsplintar som används för att ansluta komponenterna till skyddskretsen får inte märkas med PE utan skall märkas med skyddsjornings symbolen. Skydds-skiljning (avbrytare) för huvudmatningen. Varje matning skall ha en manuellt manöverbar avbrytare med vilken maskinens elektriska komponenter kan åtskiljas ur det matande nätet. Krav på avbrytaren: - endast ett ÖPPET och ett STÄNGT läge vilka är tydligt märkta I och O - har en extern manövreringstak, färg antingen svar eller grå - möjlighet att låsas till ÖPPET läget tex. med ett häng lås (LOTO) - skiljer alla spännings förande ledare, även noll ledaren I vissa länder. - granska max strömmen avbrytaren tål vs. strömmen som kan uppstå vid ett feltillstånd. Manövreringstakens höjd från service plattformen skall vara mellan höjderna 0,6m-1,9m, men det rekommenderas att största höjden är 1,7m.

8 SKYDD FÖR ELSTÖT Elmaskinen bör skyddas så att direkt eller indirekt kontakt med maskinens spännings förande delar hindras och därmed inte orsakar fara för elstöt. Skydd för direkt kontakt. Kapsling Alla spännings förande delar placeras innan för ett fodral eller skåp, öppning av fodralet/ skåpet är tillåtet endast när dessa krav uppfylls: a) fodralet kan öppnas endast med nyckel eller verktyg, endast yrkes kunniga b) ifall fodralet/ skåpet öppnas bort kopplas spänningen c) ifall fodralet eller skåpet måste öppnas utan att spänning bort kopplas måste apparaterna innanför vara skyddade minst IP2X Isolering Alla spännings förande delar skydd isoleras, isoleringen kan tas bort endast genom att söndra isoleringen. Målfärger eller lack dyger ej som skyddsisolering. Skydd för restspänning Varje ledande del vilken efter att kretsen avbrytits/ öppnats har en spänning över 60 V skall urladdas till en spänning som är under 60 V inom 5 sekunder i fall detta inte stör apparatens/ maskinens funktion. Detta krävs inte ifall lagringingen inte överstiger 60 µc.

9 Ifall urladdningen eller urladdningshastigheten stör apparatens funktion och kan inte därför genomföras bör man placera en varnings skylt på skåp dörren eller i närheten av denna. ( ex. UPS apparat i ett elskåp). Skydd för indirekt kontakt Skydd genom att använda automatisk skiljning för matningen. Skydd genom att använda klass II elapparat eller en motsvarande isolering. Meningen med denna skydds metod är att hindra farlig spänning att uppstå i de rörliga delarna ifall ett isolerings fel uppkommer. Skydd genom att använda PELV spänning. Meningen med denna skydds metod är att skydda personerna för direkt och / eller indirekt kontakt. PELV-spännings kretsen måste uppnå åtminståne följande krav: - största nominella spänning 25 V ac och 60 V dc - största ström vid felsituation 1 A ac och 0,2 A dc - stösta area vid vid direkt kontakt: 80 mm 2 - används endast inomhus i torra utrymmen

10 SKYDD FÖR APPARATERNA I detta kapitel genomgås åtgärder för skydd av följande inverkningar: - överström orsakad av kortslutning - överström orsakad av överbelastning - onormala temperaturer - underspänning eller spänningsavbrott Skydd för överström måste ordnas för följande delar Matningsledarna Huvud strömkrets Styrkretsarna Uttag Transformatorer Dimensionering av överströms skyddet

11 POTENTIALUTJÄMNING I detta kapitel genomgås kraven för skyddsjordning samt för funktionell jordning. Skyddsjordningskretsen innehåller - PE kopplingsplinten - Elapparaterna och maskinens ledande delar - Skyddledarna Dimensionering av Skyddsjordningskretsen och dess ledaren. Skyddsjordningskretsens kontinuerlighet Delar som inte behövs skyddsjordas

12 KABLAR OCH LEDARE Allmänt Ledare och kablar bör väljas så att de lämpar sig för användningsförhållanden (spänning, ström, fuktskydd) samt lämpar sig för de yttre förverkningarna (omgivnings temperatur, fukt, frätande ämnen, mekaninska påfrestelser) Ifall möjligt borde man alltid använda isolerade ledare och kablar, och att isoleringen vore av typ självslåcknande (se UL standarden, mycket viktig tex. i USA). Ledarna Isolering Belastbarhet Spänningsfall Spänningsfallet får vara högst 5 % av nominella spänningen. Tvärsnitt

13 OLIKA SÄTT FÖR KABLING Anslutning och montage av kablarna Allmänt Alla anslutningar, speciellt skyddsjordningskretsens anslutningar måste granskas att de inte lossnar. Två eller flera ledare får kopplas till en punkt endast ifall kopplingsdonet/ plinten är planerat för att användas på detta sättet. OBS!! Endast en skyddsledare per kopplingspunkt. Kabelvägar Olika kretsars ledare Olika kretsars ledare får monteras i samma kanal (tex rör el. dyl.) eller vara i samma fler-ledar kabel endast ifall detta inte sämrar kretsarnas rätta funktion. I fall kretsarna har olika spänningar borde kretsarna placeras i skilda kanaler eller i fall ledarna placeras i samma kanal måste ledarnas isolering väljas enligt den högre spänningsnivån. Igenkänning av ledarna Allmänt Färger Följande färger är tillåtna när man använder färger för att känna igen ledarna: SVART, BRUN, RÖD, ORANGE, GUL, GRÖN, BLÅ (LJUS-BLÅ), VIOLET, GRÅ, VIT, LJUS-RÖD, TURKOS.

14 Kabling I fodral Kabling utanför fodral Externa kabelkanaler Anslutningar mellan olika apparater på separata platser innanför maskinen Anslutning med stickproppar don Demontering för transport

15 VARNINGAR OCH ÖVRIGA MÄRKNINGAR Namnskyltar Varningsskyltar Funktionell igenkänning Märkning av styrutrusting Märkning av olika underenheter Tester och mätningar Efter att alla el-komponenter har installerats till maskinen måste följande mätningar utföras: - Kontinuerlighet på skyddsjordningskretsen - Eristysvastusmittaus - Spänningsprov - Skydd för lagrad spänning - Elektromagnetiska prov - Funktionstest ANDRA INTERNATIONELLA SÄKERHETS STANDARDER. -UL, TUV, CSA mm

16 Appendix. HUR BELASTINGENS TYP INVERKAR PÅ VALET AV SKYDDET, pumpar, transformatorer, resistiv belasting??, större pumppar behöver långsammare automatsäkringar för att klara av startströmmarna. (jämför datablad) VAL AV SKÅP/ MONTAGE UNDERLAG. PLACERING AV KOMPONENTER Viktiga saker som bör beaktas: - Dela upp skåpet/ underlaget tex. I två delar så att mellanspännings komponenterna (kontaktorer, automatsäkringar och dylika) placeras på ena halvan och lågspänningskomponenterna (tex. reläer och andra komponenter för styrning) placeras på den andra halvan. - Vid placering av tex. effektkällor, transformatorer och UPS utrustningar måste komponenterna placeras så att de får tillräcklig kylning, flera modeller av effektkällor har egen fläkt för kylning så man måste se till att inte placera andra komponenter I närheten. I många fall har transformatorer och UPS utrustningar så stor värmestrålning att I fall komponenterna skall placeras I ett slutet skåp eller I en central kräver skåpet en fläkt för att kyla omgivningstemperaturen. - Vissa komponenters placering (avstånd) bestäms direkt av elsäkerhetsbestämmelserna (nödstop, huvudbrytare)

17 - Vid placering av komponenter måste man även ta hänsyn till att eventuell service, reglering eller till och med byte av komponenten kan göras lätt och utan att man behöver ta bort först en hel del andra komponenter. KABELDRAGNING OCH PLACERING AV KABELKANALER - Eftersom mellanspänningskomponenterna (tex. 230Vac) och lågspänningskomponenterna (tex. 24Vdc) placerades skilt från varandra kommer kabeldragningen även att kunna förverkligas så att AC ledarna och DC ledarna går I egna kabelkanaler. (på detta sätt minskar risken för störningar) VILKA TYPER AV ELKOMPONENTER, FÖR MATNING OCH FÖR STYRNING SPÄNNINGAR SOM BEHÖVS DIMENSIONERING AV GRUPPERNA, jämn belastning för alla faser, max. ström för faserna. DIMENSIONERING AV KOMPONENTER (strömtålighet, temperatur odyl.) DIMENSIONERING AV LEDARE OCH FÄRG KODNING. (ritning av krets schema) GRANSKA SELEKTIVITEN PÅ SKYDDEN