Jak korzystać z próbników napięcia podczas czynności konserwacyjnych, aby chronić operatorów przed wysokimi napięciami?

W obudowach elektrycznych powszechnie spotykanych w obiektach przemysłowych mogą występować wysokie napięcia liniowe w zakresie od 110 lub 220V do wielu setek woltów. Przepisy dotyczące tych obudów, w tym przepisy Underwriter's Laboratories (UL) i Narodowego Związku Ochrony Przeciwpożarowej (NFPA), wymagają, aby przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac modernizacyjnych, naprawczych czy konserwacyjnych sprawdzić, czy wewnątrz takich obudów nie ma wysokich napięć.

Wymaga to od operatorów założenia nieporęcznych środków ochrony osobistej przed wyłączeniem zasilania obudowy i otwarciem drzwi. Operator musi następnie wykonać ręczny proces testowania napięć wewnętrznych. Sprzęt probierczy musi przeprowadzić autodiagnostykę przed i po sprawdzeniu obecności napięcia. Dopiero wtedy operator może rozpocząć prace konserwacyjne na obudowie. Jest to czasochłonna i podatna na błędy procedura, którą należy powtórzyć dla każdej obudowy.

W niniejszym artykule przedstawiono próbniki napięcia (AVT) i wyjaśniono, w jaki sposób można ich używać do zautomatyzowania procesu upewniania się, że wewnątrz obudowy nie ma napięcia. Artykuł opisuje szereg zalet próbników AVT w zastosowaniu do obudów wysokiego napięcia elektroniki przemysłowej i pokazuje, w jaki sposób zapewniają one operatorom bezpieczeństwo, jednocześnie oszczędzając czas podczas wykonywania prac konserwacyjnych. W dalszej części przedstawiono trzy próbniki AVT firmy Panduit Corporation, które automatyzują proces testowania.

Ochrona operatorów przed zagrożeniami elektrycznymi

Obiekty automatyki przemysłowej muszą spełniać wszystkie normy NFPA obowiązujące w środowisku pracy. Zwłaszcza „norma bezpieczeństwa elektrycznego w miejscu pracy” NFPA-70E wymusza bezpieczne praktyki pracy, aby chronić operatorów przed poważnymi zagrożeniami elektrycznymi. Obejmuje ona procedury w miejscu pracy mające na celu ochronę przed urazami spowodowanymi przez linie energetyczne pod napięciem, w tym przed porażeniem prądem, śmiertelnym porażeniem prądem elektrycznym, łukiem elektrycznym i wybuchem łuku.

Wykonując konserwację obudów elektrycznych, technik musi najpierw bezpiecznie i zgodnie z normą NFPA-70E sprawdzić, czy wewnątrz obudowy nie ma napięcia. Zazwyczaj to badanie pod kątem braku napięcia jest procedurą ręczną (ilustracja 1). Przed otwarciem obudowy inżynier lub konserwator musi założyć środki ochrony osobistej, w tym izolację całego ciała z osłoną twarzy, kaskiem i rękawicami.

Ilustracja 1: przed wykonaniem czynności konserwacyjnych w obudowie elektrycznej - którą pokazano tutaj z otwartymi drzwiczkami - należy bezpiecznie przetestować układ elektroniczny w celu sprawdzenia, czy nie ma napięcia. (Źródło ilustracji: Panduit Corporation)

W niektórych obudowach może być obecne napięcie rzędu setek woltów, a technik musi być odpowiednio chroniony przed taką ewentualnością. Na przykład wyłącznik zasilania mógł zadziałać nieprawidłowo i zaciąć się w położeniu „włączonym” lub nieprawidłowa konfiguracja doprowadziła do podłączenia zewnętrznego źródła zasilania, które nie zostało prawidłowo wyłączone.

Następnie inżynier lub technik musi wyłączyć całe zasilanie elektroniki obudowy za pomocą przełączników zewnętrznych. Do sprawdzenia napięć wewnętrznych stosuje się ręczny przyrząd napięciowy, taki jak sonda lub woltomierz, który należy przetestować przed użyciem, aby zweryfikować poprawność jego działania. Taki test obejmuje sprawdzenie, czy wyświetlacz przyrządu jest włączony i czy nie ma wskazania niskiego poziomu naładowania baterii.

Gdy technik jest odpowiednio zabezpieczony i sonda napięciowa jest gotowa do użycia, technik może bezpiecznie otworzyć obudowę, jak pokazano na ilustracji 1. Inżynierowie lub technicy sprawdzają za pomocą przyrządu napięciowego, czy w punktach testowych zasilania i złączach wewnątrz obudowy nie ma napięć oraz czy wszelkie kondensatory są bezpiecznie rozładowane. Wymaga to od nich ostrożnego umieszczenia dwóch sond napięciowych - jednej w miejscu testowanego napięcia, a drugiej w odpowiednim zacisku uziemienia. Należy to zrobić bez ruszania istniejących elementów elektrycznych wewnątrz obudowy lub odłączania jakichkolwiek przewodów. Nieprawidłowe umieszczenie sond może skutkować fałszywym brakiem odczytu napięcia lub w niektórych przypadkach uszkodzeniem elementów wewnętrznych. Wszelkie wentylatory elektryczne wewnątrz obudowy są wizualnie sprawdzane pod kątem zatrzymania, co wskazuje, że nie pozostały żadne ładunki resztkowe.

Na koniec, trzeba jeszcze raz sprawdzić, czy przyrząd napięciowy działa prawidłowo, aby upewnić się, że brak odczytów napięcia był prawidłowy, a nie był rezultatem awarii sprzętu. Dopiero wtedy można przeprowadzić wymaganą konserwację wewnątrz obudowy.

Jest to złożony i czasochłonny proces, podatny na błędy operatora ze względu na wiele czynników, w tym rozproszenie uwagi, zmęczenie lub zakłócenia zewnętrzne. Może to opóźnić konserwację, a w przypadku awarii może narazić na niebezpieczne napięcia technika pracującego przy obudowie, a nawet niezabezpieczonego technika przechodzącego obok.

Automatyczne próbniki napięcia

Alternatywą dla tego ręcznego procesu jest zautomatyzowany system, który jest w stanie przetestować wnętrze obudowy pod kątem braku napięcia przed otwarciem drzwi. Firma Panduit Corporation ma rozwiązanie w postaci próbników AVT VeriSafe. Próbniki AVT firmy Panduit automatyzują cały proces testowania obecności napięcia wewnątrz obudowy, w tym autodiagnostykę próbnika AVT przed i po badaniu napięcia.

Próbnik AVT wykorzystuje moduł izolacyjny zamontowany wewnątrz obudowy, który łączy dodatkowe odprowadzenia czujnikowe z obszarami wysokiego napięcia, a także z przewodami neutralnymi i uziemiającymi. Moduł izolacji jest bezpiecznie podłączony do zasilanego bateryjnie modułu sygnalizującego zamontowanego w otworze po wyłamywanej zaślepce w drzwiach obudowy. Po naciśnięciu przycisku testowania próbnik AVT najpierw wykonuje autodiagnostykę swojego układu. Jeśli autodiagnostyka AVT nie powiedzie się, czerwone diody LED na przycisku sygnalizują błąd i test zostaje przerwany. Jeśli autodiagnostyka zakończy się pomyślnie, moduł izolacyjny przeprowadza następnie test pod kątem wszelkich występujących napięć, a także zwarć doziemnych.

Następnie próbnik AVT przeprowadza autodiagnostykę końcową. Powodzenie lub błędy są sygnalizowane przez diody LED na przycisku testowym. Dopiero po pomyślnym zakończeniu testu i potwierdzeniu braku napięcia technik może bezpiecznie otworzyć drzwi obudowy. Oszczędza to czas i zapewnia bezpieczeństwo inżynierom, technikom i operatorom, jednocześnie skracając czas przestoju urządzeń i poprawiając ich wydajność.

Przykładem próbnika AVT przeznaczonego do obudów przemysłowych jest urządzenie VeriSafe AVT VS-AVT-C08-L10 firmy Panduit (ilustracja 2). Moduł izolacyjny można przymocować do szyny DIN lub bezpośrednio do obudowy za pomocą śrub. Zapewnia to elastyczność instalacji w istniejących systemach. Moduł posiada trzy pary odprowadzeń czujnikowych o długości 3m służące do podłączania do zacisków napięciowych i może być bezpiecznie używany w systemach o napięciu do 600V~/=.

Ilustracja 2: urządzenie VS-AVT-C08-L10 firmy Panduit jest automatycznym próbnikiem AVT z odprowadzeniami czujnikowymi o długości 3m i przewodem systemowym o długości 2,4m. Może być stosowany w układach napięciowych prądu zmiennego i stałego. (Źródło ilustracji: Panduit Corporation)

Jest wyposażony w przewód systemowy o długości 2,4m, który bezpiecznie łączy skrzynkę izolacyjną z modułem sygnalizacyjnym. Jasnożółty moduł sygnalizacyjny (pokazany z bliska na ilustracji 3) posiada niewielki przycisk nad logo firmy Panduit. Jego naciśnięcie rozpoczyna test. Jeśli zarówno autodiagnostyka, jak i testy napięcia zakończą się pomyślnie, na module sygnalizacyjnym wszystkie diody LED obecności napięcia L1, L2 i L3 będą świecić kolorem zielonym. W przypadku wykrycia niebezpiecznego napięcia co najmniej jeden ze wskaźników obecności napięcia będzie świecił kolorem czerwonym. Zapewnia to bezpieczną i niezawodną metodę testowania, która gwarantuje brak niebezpiecznych napięć wewnątrz szafy przed otwarciem drzwi obudowy.

Ilustracja 3: moduł sygnalizacyjny dla systemów AVT firmy Panduit z przyciskiem rozpoczynania testu. Wyniki autodiagnostyki i testów napięciowych są sygnalizowane różnokolorowymi diodami LED na module sygnalizacyjnym. (Źródło ilustracji: Panduit Corporation)

Zewnętrzny moduł sygnalizacyjny ma średnicę 48,6 mm, a jego jasnożółty kolor wyraźnie wyróżnia się na drzwiach obudowy. Średnica mocowania wynosi 30mm z górnym nacięciem, dzięki czemu można go łatwo zamontować w standardowym gnieździe po wyłamywanej zaślepce o średnicy 30mm, które można znaleźć w drzwiach szaf przemysłowych.

Próbnik AVT jest zasilany przemysłową baterią litową 3,6V zamontowaną w module sygnalizacyjnym. Baterię można wymienić, odkręcając moduł sygnalizacyjny. Zapewnia to dodatkowe bezpieczeństwo, ponieważ drzwi obudowy mogą pozostać bezpiecznie zamknięte podczas wymiany baterii.

W celu zwiększenia niezawodności, dla każdego z trzech styków napięciowych przewidziano dwa odprowadzenia czujnikowe, zapewniające redundancję na wypadek przypadkowego odłączenia odprowadzenia. Trzy pary odprowadzeń czujnikowych o długości 3m w próbniku VS-AVT-C08-L10 służą do podłączenia do przewodów napięciowego, neutralnego i uziemienia w układzie napięcia zmiennego. W układzie napięcia stałego te podwójne odprowadzenia byłyby połączone z przewodem napięciowym dodatnim, ujemnym i odprowadzeniami uziemiającymi. Ponadto istnieje czwarta para odprowadzeń czujnikowych do podłączenia do fizycznego uziemienia. Gdy próbnik AVT nie pracuje, każde z odprowadzeń czujnikowych jest otwarte w stanie wysokiej impedancji, aby nie zakłócać działania elektroniki obudowy.

W przypadku każdej pary redundantnych odprowadzeń ważne jest, aby nie była ona mechanicznie podłączona do tego samego punktu styku, w przeciwnym razie bezpieczeństwo i redundancja podwójnych odprowadzeń nie są skuteczne. Każda para odprowadzeń musi być podłączona do tego samego kabla w pewnej odległości od siebie, zapewniając redundancję i zapobiegając awariom pojedynczego punktu styku.

Próbnik AVT firmy Panduit zwiększa bezpieczeństwo operatora i może zmniejszyć potrzebę noszenia przez operatora środków ochrony osobistej podczas otwierania obudowy. Należy jednak pamiętać, że stosowanie takiego wyposażenia ochronnego może nadal być konieczne z przyczyn wykraczających poza zakres określonych możliwości próbników AVT, takich jak sprzęt znajdujący się w pobliżu, inne czynności wykonywane w pobliżu oraz szkolenie operatorów. Z tego powodu to od zakładowych kierowników ds. bezpieczeństwa zależy, czy zastosowanie próbnika AVT firmy Panduit zmniejsza w określonym przypadku zapotrzebowanie na środki ochrony osobistej podczas konserwacji obudowy.

Sygnalizacja braku napięcia w obecności gazów palnych

Jeśli obudowa znajduje się w środowisku przemysłowym, w którym mogą występować gazy łatwopalne, firma Panduit oferuje: próbnik AVT VS-AVT2-C02L03 do stref niebezpiecznych (ilustracja 4). Ma on takie samo działanie i wygląd jak próbnik VS-AVT-C08-L10, z wyjątkiem tego, że jest przeznaczony do pracy w strefach niebezpiecznych wg. klasyfikacji OSHA (klasa I, podklasa 2), w których są używane i przechowywane łatwopalne ciecze, ale w których atmosferze mogą też występować łatwopalne gazy.

Ilustracja 4: próbnik VS-AVT2-CO2L03 jest wizualnie i funkcjonalnie podobny do próbnika VS-AVT-CO8-L10, ale jest przeznaczony do użytku w strefach niebezpiecznych wg OSHA (klasa 1, podklasa 2). (Źródło ilustracji: Panduit Corp.)

Próbnik VS-AVT2-C02L03 posiada 3 odprowadzenia czujnikowe o długości 0,9m oraz kabel systemowy o długości 0,6m i zapewnia bezpieczną sygnalizację braku napięcia, chroniącą przed ekspozycją wysokich napięć na działanie gazów palnych po otwarciu drzwi obudowy.

Modernizacja istniejących instalacji

Na potrzeby istniejących obudów elektrycznych, które nie mają wbudowanych punktów kontaktowych lub obudów, które nie mogą być odłączone przez dłuższy czas w celu zainstalowania punktów kontaktowych czujników, firma Panduit oferuje próbnik modernizacyjny AVT VS-AVT-RKP1. Zawiera on wszystkie te same podzespoły, co próbnik AVT VS-AVT-C08-L10 firmy Panduit, m.in. odprowadzenia czujnikowe o długości 3m i kabel systemowy o długości 2,4m, ale dodatkowo zawiera zestaw złącza perforacyjnego VeriSafe (ilustracja 5).

Ilustracja 5: modernizacyjny próbnik AVT VS-AVT-RKP1 jest wyposażony w zestaw złącza perforacyjnego do obudów, których nie można wyłączyć na potrzeby instalacji czujnikowych. (Źródło ilustracji: Panduit Corp.)

Zapewnia oszczędny pod względem przestrzeni sposób modernizacji obudowy z użyciem próbnika AVT bez naruszania integralności istniejących przewodów. Nadaje się do szybkiego podłączania przewodów o przekrojach od 14 do 6AWG bez przycinania lub zdejmowania izolacji. Oszczędza to czas i pozwala na szybką i bezpieczną instalację próbnika AVT firmy Panduit - bez zbyt długich przestojów. Zestaw zawiera również dwanaście opasek kablowych i sześć mocowań opasek kablowych, aby utrzymać odprowadzenia czujnikowe bezpiecznie z dala od istniejącej elektroniki.

Podsumowanie

Ochrona inżynierów, techników i operatorów przed niebezpiecznymi napięciami jest najwyższym priorytetem w obiektach przemysłowych. W obudowach elektrycznych może występować napięcie rzędu setek woltów, dlatego przed otwarciem obudowy w celu przeprowadzenia czynności konserwacyjnych należy sprawdzić, czy wewnątrz nie ma napięcia. Próbniki AVT zapewniają bezpieczny, łatwy i skuteczny sposób automatyzacji testowania pod kątem braku napięcia wewnątrz obudowy przed otwarciem drzwi. Zapewnia to bezpieczeństwo, oszczędza czas i poprawia produktywność.