Особливості електроживлення пристроїв у вибухонебезпечних зонах

8

Джерела вторинного електроживлення (З) резервовані, призначені для забезпечення електроживленням засобів пожежної сигналізації, розміщених у вибухонебезпечних зонах, повинні конструктивно відповідати вимогам Федерального закону № 123-ФЗ «Технічний регламент про вимоги пожежної безпеки», ГОСТ Р 53325-2009 «Техніка пожежна. Технічні засоби пожежної автоматики. Загальні технічні вимоги. Методи випробувань», а також національними стандартами з вибухобезпеки.
Застосування джерел вторинного електроживлення регламентує Звід правил СП 5.13130.2009 «Системи протипожежного захисту. Установки пожежної сигналізації та пожежогасіння автоматичні. Норми і правила проектування», Правил улаштування електроустановок (ПУЕ) розділ 7 «Електрообладнання спеціальних установок».
За вимогами до джерел 1-ї категорії надійності електропостачання джерела вторинного електроживлення резервовані забезпечують харчування засобів пожежної сигналізації від двох джерел: від живильної мережі через понижуючий джерело живлення від акумуляторної батареї, резервирующей живлення навантаження при відключенні живлячої мережі (п. 5.2.1.1 ГОСТ Р 53325-2009). Тому резервовані ИЭ повинні містити канал живлення навантаження від мережі, канал заряду АКБ від мережі, канал розряду АКБ в навантаження при відсутності живлячої мережі.
Важливою властивістю резервованих ІЕ є забезпечення функціонування автоматичних систем пожежної сигналізації (АСПС) при відключенні основного живлення, і характеристики акумулятора впливають на виконання умов п. 15.3 СП 5.1313.2009 «…повинні забезпечувати харчування зазначених електроприймачів у черговому режимі протягом 24 год плюс 1 год роботи системи пожежної автоматики в тривожному режимі».
В першу чергу «час життя» пов’язане з струмами споживання навантаження, далі — час залежить від ємності АКБ. Є різні схеми забезпечення розряду АКБ, які відрізняються втратами в схемі і в кінцевому рахунку можливою глибиною розряду. Приблизно оцінити час розряду можна по ємності застосовуваної АКБ: 10-годинний розряд батареї при струмі 10% від повністю зарядженої ємності АКБ, це співвідношення дозволяє пропорційно перерахувати на струми навантаження «час життя» АСПС при харчуванні від акумуляторної батареї.
Щоб уникнути пошкодження АКБ необхідно забезпечити обмеження розряду батареї не нижче припустимого значення (визначається виробником ТД), обмеження рівня і темпу заряду.
Обов’язкова умова для джерела з п. 5.2.1.9 ГОСТ Р 533252009 — «ИЭ повинен зберігати свої параметри при зміні напруги по кожному вводу електропостачання від 85% до 110% номінального значення». У цих умовах повинен повністю працювати мережевий канал джерела живлення, а заряджати АКБ. Якщо ІЕ забезпечує роботу мережевого каналу у збільшеному щодо необхідного діапазоні напруги, то це опосередковано впливає на «час життя» АСПС, оскільки причиною переходу на живлення від АКБ є не тільки повне відключення живильної мережі, але і вихід напруги на рівні, які не дозволяють живити навантаження з мережевого каналу. Малюнок 1.
Малюнок 1.

Імпульсний джерело живлення, як правило, має більш широкий діапазон вхідних напруг, ніж трансформаторний. Як наслідок, при осіданні напруги може продовжити роботу мережевий канал імпульсного ІЕ, не задіюючи для живлення навантаження акумуляторну батарею.
Для забезпечення низьковольтним електроживленням пов’язаного обладнання у вибухонебезпечній зоні (зокрема, приладів АСПС і систем безпеки) можна підійти двома способами:
1. Резервированный ИЭ встановлюється поза межами вибухонебезпечної зони. У цьому випадку ІЕ може не мати засобів вибухозахисту, але у вибухонебезпечній зоні живлять кабельні лінії повинні мати відповідний захист. Недоліком цього способу електроживлення є те, що потрібно враховувати неминуче велике падіння напруги при довгих лініях живлення. У шахтах, тунелях так і на інших промислових вибухонебезпечних об’єктах відстані до вибухобезпечною зони можуть бути дуже великими. Такий спосіб забезпечує централізоване живлення пристроїв, що знаходяться у вибухонебезпечній зоні. Малюнок 2.
Малюнок 2.
Особливості електроживлення пристроїв у вибухонебезпечних зонах
2. При другому способі електроживлення резервированный ИЭ встановлюється безпосередньо 80 вибухонебезпечній зоні. Тоді можна побудувати розподілену систему забезпечення перигферийных пристроїв АСПС (і не тільки) низьковольтним харчуванням. У цьому випадку резервированный ІЕ можна встановити в безпосередній близькості від споживачів енергії (світлозвукові оповіщувачі (табло), охоронні та пожежні сповіщувачі з 4-провідної схемою включення, відеокамери, прилади низьковольтного освітлення та ін.), уникнувши при цьому великих падінь напруги. Однак у цьому випадку резервированный ИЭ повинен мати вибухозахищене виконання, що накладає додаткові вимоги до його конструкції. Малюнок 3.
Малюнок 3.
Особливості електроживлення пристроїв у вибухонебезпечних зонах
Резервированный ИЭ вибухозахищеного виконання, повинен відповідати стандартам по вибухозахисту.
Оболонка ИЭ повинна бути виконана по ГОСТ Р 51330.0-99 «Електрообладнання вибухозахищене. Загальні вимоги», що відразу обмежує можливе конструктивне виконання пристрою. Досить часто оболонки ИЭ виготовляють з пластичних матеріалів (ABS-пластик, полістирол). Для вибухозахищеного ИЭ застосування пластиків для оболонки обмежується п. 7.3.2 ГОСТ Р 51330.0-99 — «Оболонки повинні конструюватися таким чином, щоб при нормальних умовах експлуатації, обслуговування і чищення виключалася небезпека займання від електростатичних зарядів», це, як правило, спеціальна антистатична пластмаса, що має опір ізоляції не більше 109 Ом.
Більш доступно використовувати металеві оболонки, проте матеріал оболонки повинен бути фрикционно безпечний, про що свідчить розділ 8 ГОСТ Р 51330.0-99 — «Матеріали, що містять легкі метали, застосовувані для виготовлення оболонок електрообладнання груп I і II, повинні забезпечувати фрикційну іскробезпека».
Не останнє місце займає механічна міцність оболонки, методи випробувань, які описані в п. 23.4.3 ГОСТ Р 51330.0-99.
Випробування на ударну міцність.
Особливості електроживлення пристроїв у вибухонебезпечних зонах
Таким чином, за сумою вимог оболонки з пластмас досить важко застосовувати в конструкції вибухозахищених резервованих ІЕ.
Оскільки бажано, щоб ВЕ міг застосовуватися в різних температурних класів, в ідеалі по температурному класу Т6, — це накладає обмеження на електричну конструкцію джерела: імпульсний ИЭ краще, ніж трансформації торный, оскільки нагрів пристрою менше, тому можливо використовувати оболонку ВЕ в якості радіатора, одночасно вирішуючи завдання герметичності пристрою.
До акумуляторної батареї з точки зору вибухозахисту також пред’являються особливі вимоги. Якщо в ІЕ використовується вид вибухозахисту d — «вибухонепроникна оболонка», то при можливому вибуху АКБ зовнішня оболонка ИЭ повинна витримати удар вибухової.
Вибухозахист виду е п. 5.7 ГОСТ Р 51330.8-99 «Захист виду е» визначає інші підходи. Якщо підсумувати вимоги до АКБ, які потрібно забезпечити для вибухозахисту виду е, то вони зводяться до наступного:

  • застосовувати герметичну АКБ;
  • застосовувати заливку компаундом електричних частин, з’єднань від ймовірного розбризкування гелю з АКБ при її пошкодженні;
  • забезпечити захист пристрою від перегріву АКБ при глухому короткому замиканні на контактах батарей.

У вибухонебезпечній зоні установку зарезервованого ІЕ, його підключення, прокладання кабелів та проводів, а також заземлення приладу слід проводити відповідно до вимог проекту та ПУЕ. Типи проводів і кабелів, а також спосіб їх прокладки вибираються виходячи з класу вибухонебезпечної зони.
Згідно ПУЕ (видання 6, глава 7.3.) у вибухонебезпечних зонах будь-якого класу допускається застосування проводів з гумовою і ПВХ-ізоляцією; кабелів з гумовою, ПВХ і паперовою ізоляцією в гумовій, ПВХ та металевій оболонках.
У вибухонебезпечних зонах будь-якого класу не допускається застосування проводів і кабелів з поліетиленовою ізоляцією й оболонкою.
У вибухонебезпечних зонах класів В-1 і В-la повинні застосовуватися проводи і кабелі з мідними жилами. Застосування проводів і кабелів з алюмінієвими жилами допускається у вибухонебезпечних зонах класів: В-16, В-1г, В-П, В-Па.
Вводи кабелів повинні бути зроблені за допомогою спеціалізованих ввідних пристроїв, а місця вводів ущільнені. Відповідні вимоги по ущільненню труб, кабелів, проводів пред’являються при переході кабельної траси з вибухонебезпечної зони в зону з іншим класом небезпеки або в зону взрывобезопасную.