Exi-laitteet ja niiden asennus. Risto Sulonen VTT Expert Services Oy

Transkriptio

1 Exi-laitteet ja niiden asennus Risto Sulonen VTT Expert Services Oy

2 Perusperiaate Piiriin menevä energia < MIE Piirissä varastoituva tai syntyvä energia < MIE Laitteiden ja komponenttien pintalämpötilat < vaaraa aiheuttavan kaasun itsesyttymislämpötila Tilaluokissa 0 ja 1 vikatilanteetkaan eivät saa aiheuttaa vaaraa

3 Sovellettavat standardit LAITEVAATIMUKSET - EN/IEC Yleisvaatimukset - EN/IEC Exi-laitteet - EN/IEC Exi-järjestelmät ASENNUSVAATIMUKSET - SFS-EN

4

5 Yksinkertaiset laitteet Eivät vaadi hyväksyntää eikä Exmerkintää

6 Pinta- ja ilmavälit liittimissä Eri Exi-piirien välillä Exi- ja muiden piirien välillä - 50 mm tai väliseinä

7 Exi-piirin virta- ja jänniterajat

8 Exi-piirin virta- ja jänniterajat

9 Exi-piirin virta- ja jänniterajat

10 Exia-vikatarkastelu Laitteen virtapiiri ei saa aiheuttaa syttymistä yhdessäkään seuraavista tapauksista: - normaalitoiminnassa (varmuuskerroin 1,5) - pahimman tilanteen aiheuttavissa ei-laskettavissa vioissa (varmuuskerroin 1,5) - yhden laskettavan vian ja pahimman tilanteen aiheuttavien eilaskettavien vikojen vaikuttaessa yhtäaikaa (varmuuskerroin 1,5) - kahden laskettavan vian ja pahimman tilanteen aiheuttavien eilaskettavien vikojen vaikuttaessa yhtäaikaa. (varmuuskerroin 1,0)

11 Exib-vikatarkastelu Laitteen virtapiiri ei saa aiheuttaa syttymistä yhdessäkään seuraavista tapauksista: - normaalitoiminnassa (varmuuskerroin 1,5) - pahimman tilanteen aiheuttavissa ei-laskettavissa vioissa (varmuuskerroin 1,5) - yhden laskettavan vian ja pahimman tilanteen aiheuttavien ei-laskettavien vikojen vaikuttaessa yhtäaikaa (varmuuskerroin 1,5)

12 Liitännäislaitteet Zenerbarrieri Galvaaninen erotus

13 Zener-barrierin toiminta

14 Zener-suojien maadoitus IT- ja TT-järjestelmissä potentiaalintasaukseen TN-S- järjestelmässä syöttävän keskuksen maadoituskiskoon - resistanssi alle 1 - johtimen on oltava eristetty ja sitä ei saa kytkeä laitekotelon runkoon - suojattava tarvittaessa mekaanisesti Johdinpoikkipinta - kaksi 1,5 mm 2 johdinta tai - yksi 4 mm 2 johdin

15 Exi-laitteiden merkinnät Itsenäinen laite Exi-piiriin liitettävä laite

16 Exi-liitännäislaitteen merkinnät Ei Ex-alueella Exd-kotelossa

17 Exi-asennukset Laite sisältää monimutkaisia virtapiirejä ja energiaa varastoivia komponentteja Erityisehdot Turvalliset raja-arvot V MAX, I MAX, P MAX, L 0, C 0, L/R Kaapeliparametrit Ex i Teholähde Suurimmat sallitut sisäänmenoarvot V i, I i, P i, ja vastinarvot C eq, L eq

18 Exi tilaluokissa 1 ja 2 Laitteet vähintään Exib Liitännäislaitteet - Ex-tilan ulkopuolelle - syöttöjännite U m - syötön oikosulkuvirta 1500 A Kaapeleiden jännitelujuus väh. 500 V ja sähköiset parametrit selvillä Kaapelien sähköinen suojavaippa maadoitetaan vain yhdestä pisteestä Mikäli armeeraus toimii vain mekaanisena suojana, se maadoitetaan yleensä molemmista päistä

19 Kaapelisuojavaippojen maadoitus Erotettu Exilähetin Erotusriviliitin Barrieri Verkkojännite Erotettu TC S1 Ei-erotettu TC S2 S3 Barrieri Barrieri S4 Vaaratt. tilan laite S1 Suojakotelon potentiaalintasaus Barrierin maadoitus < 1 ohm S1 S4 - Kaapeleiden suojavaipat Järjestelmän maa

20 Exi-kaapelointi Häiriösuojaus Suojatut ja/tai parikierretyt kaapelit tai riittävä etäisyys Mekaaninen suojaus Johtimet Erilleen muista kaapeleista, tai erikseen suojattu, tai käytetään suojattuja kaapeleita Ei samassa kaapelissa tai nipussa muiden johtimien kanssa

21 Exi-kaapelien merkintä Suojaamattomat kaapelit on merkittävä Mikäli merkintään käytetään kaapelivaipan väriä, on sen oltava vaalean sininen Vaalean sinisiä kaapeleita ei saa käyttää muuhun tarkoitukseen Sekoittuminen nollajohtimen kanssa on estettävä

22 Exi-monijohdinkaapelit Johtimien eristyspaksuus vähintään 0,2 mm Jännitelujuus 500 V suojavaipan ja johtimien välillä ja 1000 V eri johtimien välillä Exi-järjestelmissä vikatarkastelu: - Tyyppi A: parisuojatut kaapelit; ei vikoja - Tyyppi B: jännite enintään 60 V ja suojattu vaurioilta; ei vikoja - Muut: viat otettava huomioon

23 Exi-liitäntöjen pinta- ja ilmavälit Eri Exi-piirien välillä: väh. 6 mm Exi-piirin ja maan välillä: väh. 3 mm Exi-piirin ja muiden piirien välillä: väh. 50 mm

24 Esimerkki huonosta Exi-asennuksesta

25 Exi tilaluokassa 0 Laitteet Exia Suositellaan galvaanista erotusta Piirin maadoitus tilaluokan 0 ulkopuolella Tarvittaessa ylijännitesuojat

26 Exi-piirien varmentaminen Sallittujen sähköisten arvojen tarkastaminen Sallitun kaapelipituuden määrittäminen Lämpötilaluokan määrittäminen - yksinkertaisilla laitteilla laskemalla tai pintaalataulukkoa käyttäen Räjähdysryhmän määrää piirissä oleva alhaisimman räjähdysryhmän omaava laite Exi-järjestelmistä on laadittava järjestelmäkuvaus

27 Exi-piirin komponenttien yhteensovittaminen

28 Kaapelien induktanssi ja kapasitanssiarvot Kaapelivalmistajan ilmoittamat suurimmat arvot, tai Kaapelinäytteestä standardin liitteen C mukaisesti mitatut arvot, tai 200 pf/m ja 1 μh/m, mikäli kaapelissa 2 tai 3 johdinta

29 Exi-piirien sallitun kaapelipituuden varmentaminen Piirissä olevien Exi-laitteiden Li tai Ci on < 1% liitännäislaitteeseen merkityistä arvoista Lo ja Co - Kaapelille sallitut arvot: Lo Li ja Co Ci Piirissä olevien Exi-laitteiden Li ja Ci on >1% liitännäislaitteeseen merkityistä arvoista Lo ja Co - Kaapelille sallitut arvot: Lo/2 Li ja Co/2 - Ci

30 Käytännössä ilmeneviä virheitä / epäselvyyksiä Tilaluokka määrittelemättä Ex-tilaluokka ja suojausmenetelmä yhteensopimattomia Koko mittapiiri oltava oikein rakennettu ( kenttälaite - kaapeli - liitännäislaite ) Zenerbarrierin tarvitsema maadoitus epäselvää Zenerbarrierin ja aktiivisen barrierin eroavaisuuksissa epäselvyyksiä

31 Kysymys 1: Tarkista valittujen komponenttien yhteensopivuus II 1 G EEx ia IIC T V Pt100 2 J ei-ex-tulo R / I tila 1 ei-ex DCS

32 Ratkaisu 1.1: lisättävä barrieri II 1 G EEx ia IIC T6 II (1) G [EEx ia] IIC + 24 V Pt100 ei-ex-tulo R / I Ex -barrieri tila 1 ei-ex DCS apujännite

33 Ratkaisu 1.2: vaihdettava hyväksytty tulokortti II 1 G EEx ia IIC T V Pt100 2 J Ex-tulo R / I tila 1 ei-ex DCS II (1) G [EEx ia] IIC

34 Kysymys 2: Tarkista valittujen komponenttien yhteensopivuus II 1 G EEx ia IIC T6 2 J II 1 G EEx ia IIC T6 R / I J II 2 G [EEx ib] IIC + 24 V jännitelähde tila 0 ei-ex

35 Ratkaisu 2: jännitelähde vaihdettava 1 II 1 G EEx ia IIC T6 R / I 2 J II 1 G EEx ia IIC T J II 1 G [EEx ia] IIC + 24 V jännitelähde tila 0 ei-ex 0

36 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa