Exi-laitteet ja niiden asennus Risto Sulonen VTT Expert Services Oy
25.4.2013 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
25.4.2013 3 Sovellettavat standardit LAITEVAATIMUKSET - EN/IEC 60079-0 Yleisvaatimukset - EN/IEC 60079-11 Exi-laitteet - EN/IEC 60079-25 Exi-järjestelmät ASENNUSVAATIMUKSET - SFS-EN 60079-14
25.4.2013 4
Yksinkertaiset laitteet 25.4.2013 5 Eivät vaadi hyväksyntää eikä Exmerkintää
25.4.2013 6 Pinta- ja ilmavälit liittimissä Eri Exi-piirien välillä Exi- ja muiden piirien välillä - 50 mm tai väliseinä
Exi-piirin virta- ja jänniterajat 25.4.2013 7
Exi-piirin virta- ja jänniterajat 25.4.2013 8
Exi-piirin virta- ja jänniterajat 25.4.2013 9
25.4.2013 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)
25.4.2013 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)
25.4.2013 12 Liitännäislaitteet Zenerbarrieri Galvaaninen erotus
Zener-barrierin toiminta 25.4.2013 13
25.4.2013 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
25.4.2013 15 Exi-laitteiden merkinnät Itsenäinen laite Exi-piiriin liitettävä laite
25.4.2013 16 Exi-liitännäislaitteen merkinnät Ei Ex-alueella Exd-kotelossa
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
Esimerkki huonosta Exi-asennuksesta 25.4.2013 24
25.4.2013 25 Exi tilaluokassa 0 Laitteet Exia Suositellaan galvaanista erotusta Piirin maadoitus tilaluokan 0 ulkopuolella Tarvittaessa ylijännitesuojat
25.4.2013 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
Exi-piirin komponenttien yhteensovittaminen 25.4.2013 27
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 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
25.4.2013 31 Kysymys 1: Tarkista valittujen komponenttien yhteensopivuus II 1 G EEx ia IIC T6 + 24 V Pt100 2 J ei-ex-tulo R / I tila 1 ei-ex DCS
25.4.2013 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
25.4.2013 33 Ratkaisu 1.2: vaihdettava hyväksytty tulokortti II 1 G EEx ia IIC T6 + 24 V Pt100 2 J Ex-tulo R / I tila 1 ei-ex DCS II (1) G [EEx ia] IIC
25.4.2013 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 123.45 2 J II 2 G [EEx ib] IIC + 24 V jännitelähde tila 0 ei-ex
25.4.2013 35 Ratkaisu 2: jännitelähde vaihdettava 1 II 1 G EEx ia IIC T6 R / I 2 J II 1 G EEx ia IIC T6 123.45 2 J II 1 G [EEx ia] IIC + 24 V jännitelähde tila 0 ei-ex 0
25.4.2013 36 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa