Características del suministro de energía a dispositivos en áreas peligrosas.
Las fuentes de alimentación secundarias (SE) redundantes, destinadas a proporcionar energía a los equipos de alarma contra incendios ubicados en áreas explosivas, deben cumplir estructuralmente con los requisitos de la Ley Federal No. 123-FZ «Reglamentos técnicos sobre requisitos de seguridad contra incendios», GOST R 53325-2009 » Equipo contra incendios. Equipos automáticos contra incendios. Requisitos técnicos generales. Métodos de prueba”, así como las normas nacionales de seguridad contra explosiones.
El uso de fuentes de energía secundarias está regulado por el Código de Práctica SP 5.13130.2009 “Sistemas de protección contra incendios. Las instalaciones de alarma y extinción de incendios son automáticas. Normas y reglas de diseño”, Normas para la construcción de instalaciones eléctricas (PUE) apartado 7 “Equipos eléctricos de instalaciones especiales”.
De acuerdo con los requisitos para las fuentes de la primera categoría de confiabilidad del suministro de energía, las fuentes de alimentación secundarias redundantes proporcionan energía a los sistemas de alarma contra incendios de dos fuentes: desde la red eléctrica a través de una fuente de alimentación reductora o desde una batería que reserva energía para la carga cuando la red eléctrica está desconectada (cláusula 5.2.1.1 GOST R 53325-2009). Por lo tanto, los IE redundantes deben contener un canal para alimentar la carga desde la red, un canal para cargar la batería desde la red y un canal para descargar la batería en la carga en ausencia de una red de suministro.
Una propiedad importante del IE redundante es garantizar el funcionamiento de los sistemas automáticos de alarma contra incendios (AFS) cuando se apaga la alimentación principal y las características de la batería afectan el cumplimiento de las condiciones de la cláusula 15.3 de SP 5.1313.2009 “.. . debe proporcionar energía a los receptores eléctricos especificados en modo de espera durante 24 horas más 1 hora de funcionamiento del sistema automático contra incendios en modo de alarma”.
En primer lugar, la “vida útil” está relacionada con el consumo actual de la carga, luego el tiempo depende de la capacidad de la batería. Existen diferentes esquemas para asegurar la descarga de la batería, que se diferencian en las pérdidas en el circuito y, en última instancia, en la posible profundidad de descarga. El tiempo de descarga se puede estimar aproximadamente por la capacidad de la batería utilizada: una descarga de batería de 10 horas a una corriente del 10% de la capacidad de una batería completamente cargada, esta relación permite recalcular proporcionalmente la “vida útil” del ASPS cuando se alimenta con una batería a las corrientes de carga. Para evitar daños a la batería, es necesario asegurarse de que la descarga de la batería se limite a no menos del valor permitido (determinado por el fabricante del TD), y que el nivel y la velocidad de carga sean limitados.
Una condición obligatoria para la fuente según la cláusula 5.2.1.9 de GOST R 533252009 es «La fuente de energía debe mantener sus parámetros cuando el voltaje en cualquier entrada de la fuente de alimentación cambia del 85% al 110% del valor nominal». En estas condiciones, el canal de red de la fuente de alimentación debe estar en pleno funcionamiento y la batería debe estar cargada. Si el IE garantiza el funcionamiento del canal de red en un rango mayor en relación con el voltaje requerido, esto afecta indirectamente la «vida útil» del ASPS, ya que el motivo para cambiar a la energía de la batería no es solo el cierre completo de la red de suministro. , sino también la salida de la tensión de la red a niveles que no permiten alimentar la carga a través del canal de la red. Figura 1.
Una fuente de alimentación conmutada, por regla general, tiene una gama más amplia de voltajes de entrada que una fuente de transformador. Como resultado, durante una caída de voltaje, el canal de red del IE pulsado puede continuar funcionando sin usar la batería para alimentar la carga.
Proporcionar energía de bajo voltaje a equipos asociados en áreas peligrosas (en particular, dispositivos ASPS y sistemas de seguridad) se puede abordar de dos maneras:
1. El IE redundante se instala fuera del área peligrosa. En este caso, los equipos eléctricos pueden no tener protección contra explosiones, pero en una zona explosiva, las líneas de los cables de alimentación deben tener la protección adecuada. La desventaja de este método de suministro de energía es que se debe tener en cuenta la inevitable gran caída de voltaje en caso de líneas de suministro largas. En minas, túneles y otros sitios industriales explosivos, las distancias hasta la zona protegida contra explosiones pueden ser muy grandes. Este método proporciona suministro de energía centralizado a dispositivos ubicados en áreas peligrosas. Figura 2.
2. Con el segundo método de suministro de energía, se instala una fuente de energía redundante directamente en la zona explosiva. Luego, puede construir un sistema distribuido para proporcionar energía de bajo voltaje a los dispositivos periféricos ASPS (y no solo). En este caso, el IE redundante se puede instalar muy cerca de los consumidores de energía (alarmas luminosas y sonoras (pantallas), detectores de seguridad y de incendios con un circuito de conmutación de 4 hilos, cámaras de vídeo, dispositivos de iluminación de bajo voltaje, etc.), evitando al mismo tiempo grandes caídas de tensión. Sin embargo, en este caso el IE redundante debe tener un diseño a prueba de explosiones, lo que impone requisitos adicionales a su diseño. Figura 3.
Los equipos eléctricos redundantes a prueba de explosiones deben cumplir con los estándares de protección contra explosiones.
La carcasa del IE debe fabricarse de acuerdo con GOST R 51330.0-99 “Equipos eléctricos a prueba de explosiones. Requisitos generales”, lo que limita inmediatamente el posible diseño del dispositivo. Muy a menudo, las carcasas del IE están hechas de materiales plásticos (plástico ABS, poliestireno). Para equipos eléctricos a prueba de explosiones, el uso de plásticos para la carcasa se limita a la cláusula 7.3.2 de GOST R 51330.0-99: “Las carcasas deben diseñarse de tal manera que, en condiciones normales de funcionamiento, mantenimiento y limpieza, el peligro Se elimina la posibilidad de ignición por cargas electrostáticas”, se trata, por regla general, de un plástico especial antiestático con una resistencia de aislamiento de no más de 109 ohmios. Es más asequible utilizar carcasas metálicas, pero el material de la carcasa debe ser seguro contra la fricción, como se indica en la Sección 8 de GOST R 51330.0-99 — “Los materiales que contienen metales ligeros utilizados para la fabricación de carcasas para equipos eléctricos de los grupos I y II deben garantizar la seguridad intrínseca por fricción”.
No menos importante es la resistencia mecánica de la carcasa, cuyos métodos de prueba se describen en el párrafo 23.4.3 de GOST R 51330.0-99.
Pruebas de impacto
Por lo tanto, considerando la suma de los requisitos, es bastante difícil utilizar carcasas de plástico en el diseño de equipos eléctricos redundantes a prueba de explosiones.
Dado que es deseable que el IE pueda utilizarse en diferentes clases de temperatura, idealmente en la clase de temperatura T6, esto impone una limitación en el diseño eléctrico de la fuente: un IE pulsado es preferible a uno de transformador, ya que el calentamiento del dispositivo es menos, por lo que es posible utilizar la carcasa IE como radiador, resolviendo al mismo tiempo el problema de la estanqueidad del dispositivo.
También se imponen requisitos especiales a la batería desde el punto de vista de la protección contra explosiones. Si el IE utiliza el tipo de protección contra explosiones d — «carcasa a prueba de explosiones», entonces, en caso de una posible explosión de la batería, la carcasa exterior del IE debe resistir el impacto explosivo.
Tipo de protección contra explosiones e, cláusula 5.7 GOST R 51330.8-99 “Tipo de protección e” define otros enfoques. Si resumimos los requisitos de las baterías que deben cumplirse para la protección contra explosiones tipo e, se reducen a lo siguiente:
utilice una batería sellada;
utilice compuesto para rellenar las piezas y conexiones eléctricas para evitar posibles salpicaduras de gel de la batería si está dañada;
garantiza la protección del dispositivo contra el sobrecalentamiento de la batería en caso de un cortocircuito muerto en los contactos de la batería.
En una zona explosiva, la instalación de un IE redundante, su conexión, tendido de cables y alambres, así como la conexión a tierra del dispositivo debe realizarse de acuerdo con los requisitos del proyecto y el PUE. Los tipos de alambres y cables, así como el método de colocación, se seleccionan en función de la clase del área peligrosa.
Según el PUE (edición 6, capítulo 7.3.), en áreas peligrosas de cualquier clase, se permite el uso de cables aislados de caucho y PVC; Cables con aislamiento de caucho, PVC y papel en vainas de caucho, PVC y metal.
En áreas peligrosas de cualquier clase, no se permite el uso de alambres y cables con aislamiento y funda de polietileno.
En zonas explosivas de clases B-I y B-Ia se deben utilizar alambres y cables con conductores de cobre. Se permite el uso de alambres y cables con conductores de aluminio en zonas explosivas de clases: B-Ib, V-Ig, V-II, V-IIa.
Las entradas de cables deben realizarse utilizando dispositivos de entrada especializados y los puntos de entrada deben estar sellados. Los requisitos correspondientes para el sellado de tuberías, cables y alambres se imponen cuando un recorrido de cable pasa de una zona explosiva a una zona con otra clase de peligro o a una zona protegida contra explosiones.