SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Отечественные УЗИП для применения во взрывоопасных зонах

Устройства защиты систем автоматизации от импульсных перенапряжений производства компании «Хакель Рос» предназначены для применения на предприятиях нефтегазового комплекса, химической и горнодобывающей промышленности, а также на других объектах, где существует потенциальная опасность воспламенения и взрыва.

ЗАО «Хакель Рос», г. Санкт-Петербург

hakel_logo.gif


Введение

Импульсные перенапряжения в электроустановках, а также в линиях связи и передачи данных – серьезная опасность, с которой сталкиваются организации, эксплуатирующие системы автоматики и телемеханики. Скачок напряжения способен вызвать повреждение изоляции, возгорание, вывести технику из строя, в лучшем случае привести к сбою рабочего процесса. Последствия для предприятия, подвергшегося воздействию перенапряжений, могут быть очень серьезными. Поиск и локализация места повреждения, ремонт и повторный ввод в эксплуатацию приводят к существенным материальным затратам. Мировые производители современного электронного оборудования предъявляют повышенные требования к качеству электромагнитной обстановки и уровню помех, так как это залог надежной и продолжительной работы, сохранения гарантийных обязательств.

Каковы источники импульсного перенапряжения? Во‑первых, это прямое попадание молнии в систему внешней молниезащиты здания или в само здание, не оборудованное такой системой. Ток молнии, попав в молниеприемник, стекает в землю по токоотводу и заземляющему устройству, при этом часть тока распространяется по проводящим инженерным коммуникациям объекта. При отсутствии системы молниезащиты в инженерные коммуникации объекта (линии связи систем контроля и управления, кабели электропитания, металлические трубопроводы, вентиляционные шахты и пр.) проникает львиная доля токов растекания молнии. Электромагнитная энергия индуцирует значительные токи в проводящих контурах и проводниках, расположенных в непосредственной близости от места удара молнии и путей растекания.

Во‑вторых, разрушительное воздействие оказывают электромагнитные импульсы искусственного происхождения, которыми изобилует любая промышленная зона (высоковольтные линии, электрифицированные железные дороги, сварочные аппараты и пр.). Импульсные перенапряжения возникают в результате включения и отключения мощных потребителей, при несбалансированных нагрузках, авариях в электроустановках.

Крупное промышленное предприятие, переплетенное сетью кабельных линий телекоммуникаций и электропитания, в сущности, является источником опасных электромагнитных импульсов для самого себя. Поэтому любой объект немыслим без осуществления комплекса мер по выполнению требований электромагнитной совместимости. Основным устройством, способным уберечь оборудование в таких условиях, является устройство защиты от импульсных перенапряжений (далее – УЗИП). Устройство встраивается непосредственно в линии, подверженные импульсным воздействиям, и в моменты, когда напряжение превышает пороговое значение, «открывается», обеспечивая безопасный отвод избыточной энергии в землю.

Одно устройство не способно полностью защитить цепи от перенапряжения, остаточная его часть проникает дальше, в сторону защищаемого оборудования, поэтому УЗИП размещаются в нескольких зонах. Согласно ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, все объекты с точки зрения молниезащиты делятся на несколько зон. Для максимальной эффективности УЗИП располагают на границе каждой зоны, создавая оптимальный защитный барьер перед чувствительным оборудованием электронных систем, выполненным с применением микропроцессорных компонентов и интегральных схем.

В силу разных сфер применения и назначения УЗИП различаются по своей стойкости к импульсным воздействиям и уровню защиты (ограничению напряжения на выводах УЗИП). Также они различаются количеством полюсов, последовательным или параллельным включением в защищаемую линию, материалом корпуса, конструктивным исполнением и способом монтажа (в корпусах датчиков и приборов, моноблоками и в составе специализированных шкафов защиты от импульсных перенапряжений (ЩЗИП)). Однако для объектов, на которых существует возможность постоянного или периодического образования взрывоопасной среды, потенциально способной привести к воспламенению и взрыву, в том числе и в результате попадания разряда молнии, применяется только один вид УЗИП – в исполнении для взрывоопасных зон (далее – ВОЗ).


Взрывозащищенные УЗИП компании «Хакель Рос»

В настоящей статье пойдет речь о двух сертифицированных типах УЗИП для ВОЗ – в металлическом и пластиковом корпусах. Эти устройства, выпускаемые компанией ЗАО «Хакель Рос», разработаны для применения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок. Данные УЗИП предназначены для защиты оборудования автоматики, систем линейной телемеханики, КИП, АСУ, связи и ЛВС на объектах нефтяной, химической и горнодобывающей промышленности от повреждений, вызываемых молниевыми разрядами, коммутационными и временными перенапряжениями. Не меньшая потребность в них существует на предприятиях, эксплуатирующих нефтегазотранспортные системы.


Исполнение, характеристики и виды взрывозащиты устройств

Данные устройства выполнены в двух взрывозащищенных исполнениях – DTNVR и ГИК (пластик и металл). Исполнения различаются электрическими параметрами и видами взрывозащиты. Конструктивно устройства исполнения DTNVR состоят из печатной платы, установленной внутри пластмассового корпуса. На плате расположены элементы защиты и винтовые клеммы для подключения проводников защищаемых цепей. DTNVR монтируются в искробезопасную цепь на стороне связанного электрооборудования и устанавливаются в металлических шкафах или внутри взрывозащищенного оборудования на DIN-рейку.

Ris.1.png

Рис. УЗИП исполнения DTNVR


Ris.2.png

Рис. Монтаж устройства DTNVR во взрывоопасной зоне

УЗИП исполнения ГИК состоят из печатной платы, помещенной в металлический цилиндрический корпус (из нержавеющей стали) и залитой компаундом вместе с присоединенными кабелями. Они имеют резьбу (метрическую или дюймовую), с помощью которой крепятся непосредственно к защищаемому полевому устройству. В эту группу входят УЗИП трех серий, снабженные тремя разными маркировками взрывозащиты. Каждая из маркировок соответствует различным требованиям.

Ris.3.png

Рис. Цельнометаллический УЗИП серии ГИК 24/3: вход/выход с одной стороны


Ris.4.png

Рис. Способ монтажа УЗИП серии ГИК 24/3: параллельная прокладка

Взрывозащита устройств ГИК, имеющих маркировку взрывозащиты 0Ex ma II T6 Х, обеспечивается следующими средствами:
- изоляция и заливочный компаунд выбраны с учетом максимальных температурных режимов эксплуатации по ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012;
- заливка свободного пространства внутри корпуса выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012 для уровня взрывозащиты «ma»;
- пути утечки и электрические зазоры соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012.

Ris.5.png

Рис. Металлический УЗИП серии ГИК 6/х: вход/выход с разных сторон


Ris.6.png
Рис. Монтаж УЗИП ГИК 6/х во взрывоопасной зоне: последовательное включение


Взрывозащита УЗИП исполнений ГИК с маркировкой взрывозащиты 1Ex d IIC T6 Gb Х обеспечивается следующими средствами:
- взрывоустойчивость и взрывонепроницаемость оболочки УЗИП соответствуют требованиям ГОСТ IEC 60079-1-2011 для электрооборудования подгрупп IIC;
- параметры взрывонепроницаемых соединений оболочки УЗИП соответствуют требованиям ГОСТ IEC 60079-1-2011 для электрооборудования подгрупп IIC;
- заливка кабельного ввода компаундом выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011.

Взрывозащита УЗИП с маркировкой взрывозащиты 0Ex ia IIC Т6 Х обеспечивается следующими средствами:
- УЗИП предназначены для работы с внешними электротехническими устройствами, имеющими искробезопасные электрические цепи по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 и искробезопасные параметры (уровень искробезопасной электрической цепи и подгруппу электрооборудования), соответствующие условиям применения УЗИП во взрывоопасной зоне;
- электрические параметры искробезопасных цепей УЗИП соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 к искробезопасной цепи электрооборудования подгруппы IIС;
- электрические зазоры, пути утечки соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010.

Максимальная температура нагрева оболочки и элементов в составе металлических УЗИП не превышает 85 °C в нормальном и аварийном режимах работы, согласно температурному классу Т6 по ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011. Механическая прочность оболочки УЗИП с маркировками взрывозащиты 0Ex ma II T6 Х и 1Ex d IIC T6 Gb Х отвечает требованиям для электрооборудования II группы с высокой опасностью механических повреждений по ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011.

Основные технические характеристики и особенности:
- разрядный ток, пропускаемый устройством при срабатывании, составляет 15 кА;
- в зависимости от модели УЗИП величина рабочего тока в защищаемой линии может составлять до 2 А, напряжения – до 110 В;
- УЗИП, сертифицированные для применения в искробезопасных цепях, имеют электрическую прочность изоляции между искробезопасной цепью и заземленными частями электрооборудования не менее 500 В;
- сечение многожильных проводников УЗИП исполнения ГИК составляет 2,5 мм², сечение подключаемых проводников к клеммным колодкам УЗИП для DTNVR и ряда ГИК – 2,5 мм²;
- все модификации УЗИП выполнены на базе самовосстанавливающихся компонентов;
- УЗИП исполнения ГИК рассчитаны на работу в температурном диапазоне –60…+80 °C, исполнения DTNVR – в диапазоне –40…+80 °C.

Ris.7.png

Рис. Применение УЗИП DTNVR и ГИК: комплексная защита средств автоматизации

Принцип действия устройства исполнения DTNVR заключается в том, что оно ограничивает энергию, требующуюся для воспламенения. Поэтому его используют для создания искробезопасной электрической цепи: для защиты контрольно-регулировочной и измерительной аппаратуры, датчиков, актуаторов, комплектов приборов и пр.

Устройства ГИК созданы для защиты оборудования в зонах, где существует непосредственная угроза взрыва, – для предотвращения его возникновения и распространения. Эти устройства защищают обмотку и реле двигателей, электронику и присоединительные системы. Некоторые модели из этой линейки применяются для защиты коммутационных, команд­ных и сигнальных приборов, схем управления, двигателей, силовых электронных устройств.

Ris.8.png

Рис. Примеры размещения УЗИП для ВОЗ в цепях автоматики

Создание автоматизированных систем контроля и управления – ответственное дело. Если речь идет о предприятиях, относящихся к нефтяному или газовому комплексу, то в особенности. На таких объектах необходимы защитные устройства, соответствующие требованиям государственных и отраслевых стандартов и имеющие все необходимые сертификаты. Для подбора устройств защиты и получения технически обоснованных рекомендаций по монтажу и эксплуатации обращайтесь к специалистам в данной области.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(49)_2014

А. Ю. Пашкевич, нач. отд. технического развития,
ЗАО «Хакель Рос», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 449-4605,
e‑mail: info@hakel.ru
www.hakel.ru