Aktuální vydání

Číslo 6/2021 vyšlo tiskem 2. 6. 2021. V elektronické verzi na webu 28. 6. 2021. 

Téma: Elektrické stroje, pohony a výkonová elektronika; E-mobilita

Hlavní článek
Řešení vysoké hlučnosti vývodových transformátorů v elektrárně Ledvice

Číslo 2/2021 vyšlo tiskem
9. 4. 2021. V elektronické verzi na webu 19. 4. 2021.

Denní světlo
Denné osvetlenie novostavby telocvične pomocou GLASSFLOOR

Příslušenství osvětlovacích soustav
DALI LINK – inteligentní a ekonomické řízení osvětlení pro samostatné místnosti
Napájecí zdroje LED s bezdrátovým rozhraním v nabídce MEAN WELL

Musíme udělat více pro to, abychom se chránili před riziky v oblasti elektrických systémů

27. 5. 2021 | Eaton Elektrotechnika s.r.o. | www.eaton.com

U komerčních a průmyslových budov, u kterých je nutnost zachování napájení skutečně kritická, jako jsou výrobní závody, kanceláře, nemocnice a továrny, je nezbytná nepřetržitá dodávka elektrické energie. Poskytování spolehlivých dodávek energie v těchto budovách je závislé na rozvaděčích nízkého napětí, které jsou podstatou elektrických instalací. Z důvodů vyššího zatížení, a zejména proto, že operace a infrastruktura se v průběhu času rozšiřují, mohou být tyto rozvaděče vznikem obloukových zkratů silně ohroženy. V tomto článku Bernhard Gegenbauer, produktový manažer v oblasti distribuce elektrické energie ve společnosti Eaton, zkoumá důsledky obloukových zkratů a zaobírá se otázkou, zda organizace dělají vše, co je v jejich silách, aby minimalizovaly riziko.

Obloukový zkrat v rozvaděči se dá jen těžko ignorovat. Masivní nárůst tlaku, který může dosáhnout až hodnoty 25 tun na metr čtvereční, vede k jevu, který lze popsat pouze jako výbuch. Ten způsobí, že se komponenty rozletí vzduchem a ničí vybavení a ohrožují život kohokoli v okolí. Pokud vám škody způsobené výbuchem nepřipadají dostatečně vážné, jsou tu ještě další rizika, která mohou zapříčinit devastující dlouhodobé prostoje.

Dle nového výzkumu zadaného společností Eaton se odhaduje, že v případě typického závodu potravinářského průmyslu by náklady na výrobní prostoje mohly dosahovat částky až 900 000 Kč za 24 hodin. Pak jsou zde náklady na výměnu rozvaděčů, riziko právních kroků proti závodu a riziko poškození dobré pověsti. Stručně řečeno, lidé, majetek a kontinuita podnikání jsou vážně ohroženy jak v bezprostředním časovém rámci, tak v dlouhodobém horizontu.

Navzdory těmto hmatatelným nebezpečím jsou rozvaděče nízkého napětí v bezpečnostní analýze komerční budovy často přehlíženy. Zařízení je obvykle mimo dohled a převládající názor je, že rozváděč je naprosto bezpečný, pokud odpovídá požadavkům normy ČSN EN 61439.

Výzkum provedený společností Eaton však naznačuje, že dodržování normy nemusí být pro maximalizaci ochrany dostatečné. Společnost Eaton tvrdí, že při použití nových technologií lze dosáhnout vyšší úrovně bezpečnosti. V důsledku toho je možné dále snížit riziko zničujícího obloukového zkratu a jeho nákladných následků.

Nízkonapěťové rozvaděče jsou základem systémů napájení elektrickou energií. Vlastníci a správci budov mají právní povinnost zajistit, aby rozvodny, které řídí procesy, splňovaly požadavky stanovené komisí IEC, mezinárodním subjektem posuzování norem a shody pro všechny oblasti elektrotechniky. Podnik musí ze zákona zajistit, aby zařízení bylo navrženo, vyrobeno a otestováno podle příslušné verze normy IEC 61439.

V technické dokumentaci zpracované společností Eaton, Bezpečnost a riziko v elektrických nízkonapěťových instalacích, specialista na elektrotechnickou bezpečnost Alfred Mörx vysvětluje: „Účelem plánování a realizace nízkonapěťových instalací je dosáhnout bezpečnosti při současném vyloučení rizik.“ To znamená, že vlastníci a správci budov musí zajistit, aby každé riziko, které zůstane po zavedení ochranných opatření, bylo co nejnižší a nepřesahovalo „nejvyšší přijatelné riziko“.

Ani podniky, které plní své právní povinnosti, však nejsou imunní vůči riziku vzniku obloukových zkratů. V průběhu času mohou energeticky náročné společnosti rozšířit provoz a přidat do stávajících systémů nová zařízení. Konečným výsledkem je, že rozvodna se může přetížit a způsobit obloukový zkrat, který nejenže může poškodit majetek, včetně instalace, ale také vážně narušit kontinuitu podnikání a potenciálně ohrozit životy.

V některých případech může být příčinou to, že zvolený rozvaděč je zcela nevhodný pro zvolenou aplikaci, což může způsobit nebezpečné úrovně přehřátí. V ostatních případech může obloukový zkrat vzniknout z důvodu nesprávného provozu, nedostatečného servisu nebo provozních podmínek, kdy je prostředí příliš horké nebo vlhké.

Obloukové zkraty mohou také vzniknout, když technik údržby při práci na zařízení upustí na přípojnice nářadí. To je scénář, kdy je při instalaci nebo údržbě bezpečnost života nejvíce ohrožena. Je však také možné, že zničující obloukový zkrat způsobí něco tak banálního jako malé zvíře, které vnikne do rozvaděče. Existují zdokumentované případy, které to dokazují.

Částečné nebo úplné zničení systému rozvodu energie nevyhnutelně povede k přerušení provozu, které může trvat dny, týdny, nebo dokonce měsíce. Klíčovým bodem, který je nutno zmínit, je to, že následné škody (náklady vzniklé během přerušení provozu) výrazně rostou, čím delší je přerušení.

Obzvláště náchylné k výpadkům napájení jsou komerční budovy, u kterých je vyžadována nepřetržitá dodávka elektrické energie. Spolehlivost systému a kontinuita napájení jsou zásadní. Při náhlé ztrátě dodávky elektrické energie v průběhu nějakého procesu může dojít k tomu, že bude nezbytné zlikvidovat rozpracované produkty. K nákladům, které jsou nutné k nápravě škod způsobených přímo nehodou, se mohou v krátké době přidat náklady další, a navíc je možné, že bude nutné řešit záležitosti týkající se ochrany životního prostředí při likvidaci nebezpečných látek a materiálů.

Technická dokumentace obsahuje podrobnou ekonomickou analýzu celkových nákladů, se kterými musí podniky počítat v případě nehody způsobené obloukovým zkratem. Tyto celkové náklady jsou vyjádřeny odhadovanými náklady za hodinu prostoje u typických aplikací. Celkové následné škody za období 24 hodin, včetně ztráty zisku, nákladů na úklid a opětovné spuštění a dodatečných nákladů, jako jsou sankce za nedodržení termínů dodání, mohou činit až 900 000 Kč.

Výpočet byl založen na běžném podniku působícím v potravinářském průmyslu a ukazuje, jak náklady rostou exponenciálně z hodiny na hodinu.

Stojí také za to si uvědomit, že typické náklady na výměnu rozvaděče se pohybují v řádech statisíců Kč a doba potřebná k návrhu, výrobě a instalaci se může prodloužit až na šest týdnů. Během této doby je zařízení zcela mimo provoz.

Podniky mají za povinnost splňovat minimální požadavky stanovené normou IEC 61439, ale čl. 6 odst. 2 směrnice EU 89/391/EHS zdůrazňuje, že zaměstnavatelé by měli za účelem vytvoření bezpečných pracovních podmínek využívat nejmodernější dostupnou technologii. Podle Mörxe nejmodernější technologie, jako je ochranný systém proti obloukovým zkratům, je klíčovým opatřením, které mohou zaměstnavatelé použít, aby snížili možné následné škody a zvýšili ochranu zaměstnanců a zároveň přesáhli minimální požadavky.

Jak uvádí Mörx: „Rozvodny, které splňují pouze minimální požadavky, nebudou velmi pravděpodobně při výskytu události splňovat požadavky ohledně zvládnutí nejvyššího přijatelného rizika. Pokud budou podniknuty dodatečné kroky, může se omezit míra škod na instalacích nebo následné škody způsobené přerušením provozu. Totéž platí pro jakékoli zdravotní ohrožení zaměstnanců, kteří pracují v závodech nebo v jejich blízkosti. Nízkonapěťové rozvodny vybavené dodatečnými opatřeními disponují určitou mírou „bezpečnostní rezervy“.

K zajištění maximální bezpečnosti lze použít dvě účinné strategie. Za prvé sledovat, zda nedochází k neobvyklému nárůstu teploty, který by mohl indikovat bezprostřední poruchu, a za druhé v případě obloukového zkratu identifikovat událost v reálném čase, aby bylo možné rychle vypnout rozvaděč a minimalizovat tak jeho a také poškození připojených zařízení.

Při procesu sledování teploty způsobem tradičního tepelného snímkování nelze vždy pokrýt všechny hlavní oblasti rozvaděče, včetně klíčových přípojnic. Nová technologie od společnosti Eaton však neustále sleduje teplotní trendy v kritických bodech a bezdrátově odesílá data do samostatné řídicí jednotky, což umožňuje technikům analyzovat úrovně tepla ve zvoleném časovém období a podle toho provádět další šetření nebo preventivní údržbu.

Systém ochrany před obloukovým zkratem Arcon, který je za účelem minimalizace škod schopen vypnout napájení rozvaděče během dvou milisekund, je demonstrací dlouhodobě získávané odbornosti společnosti Eaton. Tím, že systém reaguje výrazně rychleji, než je široce akceptovaný časový rámec 15–30 milisekund, je výrazně snížena úroveň škod.

Za účelem zjištění úrovně rizika a zajištění odpovídající reakce společnost Eaton doporučuje, aby se příslušné zúčastněné strany v komerčních budovách, kde je nutná nepřetržitá dodávka elektrické energie, věnovaly následujícím palčivým otázkám:

  • Jaké budou technické dopady, pokud se vyskytne porucha rozvodny?
  • Jak vážné budou následné škody?
  • Jaké budou možné důsledky poruchy rozvodny na zaměstnance zajišťující servis?
  • Jak vážné bude poškození pověsti společnosti, pokud by nebylo možné dodržet dodací lhůty?
  • Jaké budou dopady poruchy rozvodny na životní prostředí?

Chcete-li stáhnout celou dokumentaci, přejděte na adresu ZDE.

Případová studie

Společnost Eaton přispěla ke zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti elektrické instalace a ochrany personálu v největším výrobním závodě společnosti Airbus v Německu tím, že upravila část rozvaděče nízkého napětí, aby odpovídal nejnovějším standardům. Společnost Eaton byla požádána, aby poskytla kompletní řešení včetně monitorování rozvaděčů, nepřetržitého monitorování teploty na klíčových bodech uvnitř skříní a systému ochrany proti obloukovým zkratům.

Systém instalovaný v hale č. 9 závodu společnosti Airbus ve čtvrti Hamburg-Finkenwerder poskytuje týmu údržby a energetiky nevídaný přehled o fungování nízkonapěťového distribučního systému, takže potenciální problémy, jako je nadproud, podpětí, přetížení nebo obloukové zkraty, mohou být rychle detekovány, zkontrolovány a opraveny. To pomáhá zajistit maximální spolehlivost napájecího zdroje a také chránit zaměstnance před obloukovým zkratem.

Pracoviště, které se zaměřuje na konečnou montáž v rámci programu A320, je v provozu nepřetržitě a vyžaduje maximální spolehlivost technického systému.

Diagnostický systém Eaton pro sledování teploty umožňuje poprvé nepřetržitě sledovat teplotu v kritických místech rozvaděče. Systém je založen na diagnostické řídicí jednotce a autonomních teplotních senzorech pro sledování všech přípojnic a připojovacích bodů a všestranných senzorech teploty pro sledování všech ostatních měřicích bodů. V rámci projektu bylo do rozváděče pro halu 9 instalováno téměř 80 teplotních senzorů. V případě odchylek systém buď vydá varování ohledně přítomné chyby, nebo aktivuje alarm v případě překročení určitých prahových hodnot.

Pro zvýšení bezpečnosti personálu byl hlavní rozvaděč vybaven také systémem ochrany proti obloukovým zkratům Arcon od společnosti Eaton.

Tiskové materiály Eaton