Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Источники питания для ОПС и систем оповещения на взрывоопасных объектах

Источники питания для ОПС и систем оповещения на взрывоопасных объектах

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Источники питания для ОПС и систем оповещения на взрывоопасных объектах

Построение систем безопасности на взрывоопасных объектах имеет ряд специфических особенностей. Важнейшим фактором здесь является правильный выбор способа обеспечения электропитанием устройств, располагающихся непосредственно во взрывоопасных зонах. В ряде таких случаев самым эффективным решением является применение специализированных взрывозащищенных источников вторичного электропитания
М.В. Рукин
Генеральный директор компании "ЭРВИСТ"
Е.Г. Сайдулин
Директор компании "ЭТРА-спецавтоматика"

Для обеспечения безопасности во взрывоопасных зонах все находящееся там оборудование (извещатели, оповещатели, видеокамеры, источники питания, приемно-контрольные приборы и т.д.) не должны прежде всего сами служить источником воспламенения газовой или пылевоздушной среды. Что для этого делается?

Способ 1. Ограничение электрической и тепловой энергии

Искрообразование и нагрев электротехнических приборов могут послужить детонатором взрывоопасной воздушной среды. Но для того чтобы воспламенить взрывоопасную смесь, нужна некая пороговая энергия, после чего процесс станет неконтролируемым и будет стремительно развиваться вплоть до взрыва.

Что можно сделать, чтобы мощность электрического разряда, искры была меньше пороговой? Ограничить ток, напряжение, время прохождения электрического пробоя так, чтобы мощности его не хватило для начала процесса взрыва. Такой способ защиты называется "искробезопасная электрическая цепь i". Устройства с защитой вида "i" наиболее надежны, универсальны и могут применяться во взрывоопасных зонах любых классов. Этот способ защиты описывает ГОСТ Р 52350.11–2005 "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 11".

Способ 2. Изоляция от внешней среды

В этом случае электрическая и тепловая энергия в электротехническом приборе не ограничиваются, но энергия взрыва, который потенциально может произойти внутри корпуса прибора, не распространится на весь объем взрывоопасной зоны. Для этого применяются различные методы защиты, которые вне зависимости от технологии объединяет одно – локализация энергии взрыва. Такие способы защиты обеспечивают, например, виды взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка "d" и "герметизация компаундом "m". Взрывонепроницаемая оболочка "d" должна обеспечить изоляцию устройства от внешней среды и внутренних повреждений, при этом тепловая энергия взрыва и газы, образующиеся при горении, не должны передаваться наружу. Этот способ защиты описывает ГОСТ Р 52350.1–2005 "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 1".

Герметизация компаундом "m" в принципе обеспечивает то же самое, но, как правило, относится к деталям и узлам устройства. Защиту компаундом регламентирует ГОСТ Р 52350.18–2006 "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 18".

Есть и другие способы изоляции от внешней среды, но в сфере ОПС и систем безопасности они применяются довольно редко. Рассмотрим более детально применение описанных выше способов защиты в приложении к ОПС и системам безопасности.

О способах защиты подробнее

Как правило, объект состоит из сочетания взрывоопасных и взрывобезопасных зон. Но все устройства, которые размещаются во взрывоопасной зоне, должны иметь соответствующую маркировку, определяющую допустимое их использование по классу взрывоопасной зоны, области применения, группе взрывоопасной смеси, температурному классу.

Взрывонепроницаемая оболочка "d"
Устройства, которые используют взрывонепроницаемую оболочку "d", нетрудно отличить по внешнему виду: толстостенная, увесистая конструкция, мощные крепежномонтажные элементы и кабельные вводы – ведь конструкция корпуса должна выдержать резкое увеличение внутреннего давления, а также обеспечить требуемую механическую прочность от внешнего удара. Для монтажа приборов с Ехd-оболочками используются бронированные кабели или кабель прокладывается в металлических трубах. Естественно, что это влияет на стоимость компонентов системы ОПС, их монтаж и обслуживание.

Искробезопасная электрическая цепь "i"
В экономическом плане более выигрышными выглядят устройства и системы с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь i". Более легкий корпус приборов, кабели можно прокладывать без дополнительных средств защиты, что делает такой вариант взрывозащиты более дешевым, а по надежности – более универсальным.

При этом устройство, вырабатывающее энергию (ППКОП, источник питания), должно обеспечить требуемые энергетические параметры искробезопасной цепи "i". Для чего либо само устройство должно обеспечивать искробезопасное питание, либо между питающим выходом устройства и кабелем, идущим во взрывоопасную зону, должен быть барьер искрозащиты, обеспечивающий требуемые параметры питания и защиту искробезопасной цепи от возможных повреждений питающего оборудования.

Централизованная схема электропитания

Во взрывоопасной зоне необходимо размещать не только двухпроводные слаботочные извещатели, но и четырехпроводные извещатели (с отдельным питанием), световые, звуковые, светозвуковые и речевые оповещатели, видеокамеры и прочее оборудование. В этом случае по линии питания нужно передавать уже не миллиамперы, а амперы постоянного тока.


При использовании трубной разводки линий питания можно вынести источник электропитания за пределы взрывоопасной зоны и от него (аналогично тому, как были подключены изве-щатели Exd) подать питание на мощные связанные1 устройства.


Нужно учесть, что при такой централизованной схеме энергоснабжения низковольтным питанием неизбежно встанет вопрос падения напряжения на длинных линиях питания, когда при увеличении длины линий и тока закон Ома неумолимо заставляет увеличивать сечение проводника.

Можно привести аналогию теплоснабжения здания от удаленной ТЭЦ: длинные трубы большого сечения – как следствие, потеря тепла и завышенная температура на входе тепломагистрали.

Децентрализованное обеспечение питанием

Снизить стоимость на кабельные линии с одновременным увеличением эффективности позволяют децентрализованные системы энергоснабжения. Низковольтный источник питания размещается как можно ближе к потребителю, то есть непосредственно внутри взрывоопасной зоны. Взрывоопасные объекты – это объекты промышленные, протяженные; здания в составе таких объектов, как правило, значительно удалены от пультовых охраны и служб мониторинга.

 

Обеспечение питанием по искробезопасной электрической цепи "i" ограничено допустимыми параметрами, обеспечивающими искробезопасность, и наличием энергетических барьеров искрозащиты. При протекании токов около 1 А по 12 В барьер искрозащиты должен быть активным, что снизит потери в самом барьере. При обеспечении данных условий также можно рассматривать централизованную и децентрализованную системы обеспечения питанием устройств

Естественно, при децентрализованной системе питания устройств выдвигаются требования взрывобезопасности к источнику питания, имеющему в своем составе аккумуляторную батарею.

Взрывозащищенные резервированные источники питания

Источники вторичного электропитания резервированные (ИВЭПР), предназначенные для обеспечения электропитанием средств пожарной сигнализации, размещенных во взрывоопасных зонах, должны конструктивно соответствовать требованиям ФЗ № 123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", ГОСТ Р 53325–2009 "Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний", а также национальным стандартам по взрывобезопасности, в частности ГОСТ Р 51330–99 или ГОСТ Р 52350–2005.

Применение источников вторичного электропитания  регламентирует  свод  правил  СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования".

По требованиям к источникам 1-й категории надежности электроснабжения, ИВЭПР обеспечивают питание средств пожарной сигнализации от двух источников электропитания: от питающей сети через понижающий источник питания либо от аккумуляторной батареи, резервирующей питание нагрузки при отключении питающей сети. Поэтому ИВЭПР должны содержать канал питания нагрузки от сети, канал заряда АКБ от сети, канал разряда АКБ в нагрузку при отсутствии питающей сети.

"Время жизни"
Важным свойством ИВЭПР является обеспечение функционирования автоматических систем пожарной сигнализации (АСПС) при отключении основного питания. Характеристики аккумулятора влияют на выполнение условий п. 15.3 СП 5.1313.2009: "…должны обеспечивать питание указанных электроприемников в дежурном режиме в течение 24 ч плюс 1 ч работы системы пожарной автоматики в тревожном режиме".

В первую очередь "время жизни" связано с токами потребления нагрузки, а также далее время зависит от емкости АКБ.

Обязательное условие для источника по п. 5.2.1.9 ГОСТ Р 53325–2009: "ИВЭПР должен сохранять свои параметры при изменении напряжения по любому вводу электроснабжения от 85 до 110% номинального значения". Импульсный источник питания, как правило, имеет более широкий диапазон входных напряжений, чем трансформаторный. Как следствие, при просадке напряжения может продолжить работу сетевой канал импульсного ИВЭПР, не задействуя для питания нагрузки аккумуляторную батарею.

Способы размещения
Обеспечивать низковольтным электропитанием связанное оборудование во взрывоопасной зоне (в частности, приборы АСПС и системы безопасности) можно двумя способами.

1. Резервированный источник питания устанавливается вне взрывоопасной зоны. В этом случае ИВЭПР может не иметь средств взрывозащиты, но во взрывоопасной зоне питающие кабельные линии должны быть соответствующим образом защищены.

Недостаток этого способа: нужно учитывать неизбежное большое падение напряжения при длинных линиях питания. В шахтах, тоннелях да и на других промышленных взрывоопасных объектах расстояния до взрывобезопасной зоны могут быть значительными. Такой способ обеспечивает централизованное питание устройств, находящихся во взрывоопасной зоне (см. рис. 3).


2. ИВЭПР устанавливается непосредственно во взрывоопасной зоне. Тогда можно построить распределенную систему обеспечения периферийных устройств АСПС (и не только) низковольтным питанием. В этом случае ИВЭПР возможно установить в непосредственной близости от потребителей энергии (светозвуковые оповещатели (табло), охранные и пожарные извещатели с 4-проводной схемой включения, видеокамеры, приборы низковольтного освещения и пр.), избежав при этом больших падений напряжения. Однако в этом случае ИВЭПР должен иметь взрывозащищенное исполнение, и это предъявляет дополнительные требования к его конструкции (см. рис. 4).


Требования к оболочкам
ИВЭПР взрывозащищенного исполнения должен соответствовать стандартам по взрывозащите.

Оболочка взрывозащищенного ИВЭПР должна быть выполнена по ГОСТ Р 51330.0–99 "Электрооборудование взрывозащищенное. Общие требования", что сразу ограничивает возможное конструктивное исполнение прибора.

Довольно часто оболочки ИВЭПР изготавливают из пластических материалов (ABS-пластик, полистирол). Такие оболочки должны конструироваться таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации, обслуживания и чистки исключалась опасность воспламенения от электростатических зарядов – это, как правило, специальная антистатическая пластмасса, имеющая сопротивление изоляции не более 109 Ом.

По сумме требований оболочки из пластмасс довольно затруднительно применять в конструкции взрывозащищенных резервированных источников энергии

Более доступно использовать оболочки металлические, однако материал оболочки должен быть фрикционнобезопасен, о чем гласит раздел 8 ГОСТ Р 51330.0–99.

Не последнее место занимает механическая прочность оболочки, методы испытаний которых описаны в п. 23.4.3 ГОСТ Р 51330.0–99.

Температурные классы оборудования
Желательно, чтобы ИВЭПР мог применяться по разным температурным классам – в идеале по температурному классу Т6. Это накладывает ограничение на электрическую конструкцию источника: импульсный источник энергии предпочтительнее, чем трансформаторный, который нагревается больше.

Виды взрывозащиты
К аккумуляторной батарее предъявляются особые требования и с точки зрения взрывозащиты.

Если в ИВЭПР используется вид взрывозащиты "d" – "взрывонепроницаемая оболочка", то при возможном взрыве АКБ внешняя оболочка ИВЭПР должна выдержать взрывной удар.

Взрывозащита вида "e" (п. 5.7 ГОСТ Р 51330.8–99) определяет другие подходы. Если суммировать требования к АКБ, которые нужно обеспечить для взрывозащиты вида "e", то они сводятся к следующему:

  • применять герметичную АКБ;
  • применять заливку компаундом электрических частей, соединений от вероятного разбрызгивания геля из АКБ при ее повреждении;
  • обеспечить защиту устройства от перегрева АКБ при глухом коротком замыкании на контактах батарей.

Безопасность и экономия

1.  При построении систем сигнализации и безопасности на взрывоопасных объектах важной составляющей является выбор способа электропитания устройств, находящихся непосредственно во взрывоопасных зонах с точки зрения обеспечения параметров взрывозащиты оборудования и систем в целом.

2.  Применение взрывозащищенных источников вторичного электропитания, расположенных непосредственно во взрывоопасных зонах, рекомендовано с точки зрения снижения потерь электропитания в кабельных трассах протяженных промышленных объектов. Это вопрос не только работоспособности системы, но и экономии электроэнергии.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #6, 2011
Посещений: 7647


  Автор
Рукин М. В.

Рукин М. В.

Генеральный директор компании "ЭРВИСТ технологии безопасности"

Всего статей:  23


  Автор
Сайдулин Е.Г.

Сайдулин Е.Г.

Директор ООО "Этра-спецавтоматика"

Всего статей:  12

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций