Защита пользователей. Часть 4

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой мегомметров, тестеров изоляции, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

10. В чем различи между измерениями параметров заземления и непрерывности?

Надлежащая изоляция — это первая «линия обороны» для пользователей электротехнического оборудования, а именно: отсутствие утечек и, соответственно, поражение людей электрическим током, часто с фатальными последствиями. Когда возникает проблема с первой «линией обороны», тогда уже качественно исполненное заземление «вступает в бой», представляя собой «второй эшелон» защиты пользователей (после утечки электричества происходит отток этого электричества в землю). Когда оборудование находится под воздействием тока, а люди тем или иным образом прикасаются к внешнему корпусу этого оборудования, то поскольку человеческое тело имеет достаточно высокое сопротивление относительно земли, тогда из эквивалентной схемы вытекает, что когда два сопротивления соединены параллельно, то шунт большого сопротивления мал, в чем и состоит смысл второй линии схемы защита. Вот потому заземляющий провод электрооборудования должен быть установлен правильно (что критически важно), чтобы ток можно было быстро отвести на землю в случае его утечки.

Тестирование заземления (GB) проводится посредством большого тока от 25 до 40 ампер, чтобы падение напряжения на заземляющем отводе составило диапазон в 4–12 вольт. С учётом закона Ома это сопротивление заземления составляет уровень мОм, время проверки GB составляет порядка две минуты, что требуется некоторыми стандартами, или, по крайней мере, от 5 до 10 секунд.

Испытания на безопасность включают одно функциональные модели с выдерживаемым переменным напряжением (ACW) или модели «два в одном» с выдерживаемым переменным напряжением (ACW)/постоянным напряжением (DCW); Выдерживаемое напряжение переменного тока (ACW)/выдерживаемое постоянное напряжение (DCW)/сопротивление изоляции (IR) модели «три в одном»; и модели «четыре в одном», выдерживающие напряжение переменного тока (ACW)/выдерживаемое постоянное напряжение (DCW)/сопротивление изоляции (IR)/сопротивление заземления (GB). Если вы хотите иметь функцию проверки сопротивления заземления GB, вам необходимо выбрать модель «четыре в одном», поэтому цена будет дороже.

Тем не менее, имеют место отдельные модели анализаторов выдерживаемого напряжения, такие как анализаторы электробезопасности серии GPT-10000 компании GW Instek (и их аналогов у Uni-Trend и Siglent), в которых проверка целостности заземления (GC) является стандартной функцией. При процедурах проверок целостности заземления (GC) для измерения сопротивления используется небольшой ток, что очень похоже на принцип проверки целостности цепи мультиметрами. То есть, чтобы измерить, задействована ли линия заземления, на это потребуется очень короткое время проверки (около 1 секунды). Но точность измерения (на уровне Ом) не так хороша, как у GB. Если у вашего оборудования не имеется функции GB, то функция тестирования с GC способна, как минимум, определить целостность заземления.

Приборы, применяемые для измерения сопротивления изоляции или испытаний на выдерживание напряжения, предназначены для генерирования высокого напряжения, измерения малых токов, после чего преобразования сопротивления по закону Ома. Предыдущие стандарты не учитывали многие угрозы безопасности в отношении пользователей.

Эти опасности заключаются в том, что:

1.      Первоначальных основных требований к параметрам изоляции недостаточно для гарантированной безопасности пользователей.

2.      Человеческий фактор: кнопка управления высоковольтным выходом прибора может быть ошибочно задействована.

3.      Прибор может оказаться в опасном для оператора состоянии автоматического вывода после отключения системы питания или его восстановления.

4.      Устройство не способно эффективно разрядить уже протестированное остаточное напряжение до безопасного уровня.

5.      На задней панели отсутствует индикация - предупреждение при наличии на этой панели выходных терминалов.

IEC/EN 61010-1:2010

Требования безопасности к электрическому оборудованию для измерения, контроля и лабораторного использования.

Часть 1: Общие требования. Прибор должен соответствовать стандартам IEC/EN61010. Из-за описанных выше угроз безопасности, в 2017 году к приборным комплексам для испытания сопротивления изоляции и выдерживаемого напряжения был применён стандарт IEC 61010-2-034: 2017 «Требования безопасности для измерительного, контрольного и лабораторного электрооборудования». Особые требования предъявлены к оборудованию для измерения сопротивления изоляции и испытаниям выдерживаемым напряжением. При этом имеет место обязательное условие, что приборы для измерения сопротивления изоляции и устройства для испытаний на выдерживаемое напряжение с выходным параметром превышающим 50 вольт (переменный ток) или 120 вольт (постоянный ток), должны соответствовать этому новому стандарту.

 После анонсирования этого стандарта он вступил в силу в 2021 году. 12 июля 2019 года UL выпустила ещё одни стандарты UL61010-2-034 со ссылкой на аналоги IEC. 24 декабря 2020 года Китай выпустил четвертую партию обязательных национальных стандартов на 2020 год. (Номер файла Национального комитета по стандартам Fa [2020] № 53) серийный номер 115 соответствовал IEC61010-2-034 как номер плана 20204746-T-604. , что ярко демонстрирует факт того, что промышленно развитые страны  очень серьезно относятся вопросам безопасности.

16 апреля 2020 года компания GW Instek выпустила анализатор электробезопасности серии GPT-10000, который является первым в мире анализатором безопасности, соответствующим стандартам IEC-61010-2-034, и обеспечивает полную защиту от вышеупомянутых угроз безопасности.

В высоковольтных реле и высоковольтных трансформаторах применяются детали с двойной структурой изоляции, а установленные расстояния дорожек на высоковольтных платах также должны иметь двойную изоляцию. Произошли изменения в конструкциях измерительных схем и добавлен защитный импеданс для изоляции опасного напряжения на высоковольтной линии, что соответствует требованиям двойной изоляции.

Чтобы соответствовать положениям нового стандарта IEC о непредвиденных выходных параметрах напряжения, рекомендуется предпринять одну из следующих контрмер.

2-1: Переключатель высоковольтного выхода необходимо нажать и удерживать в течение 1 сек., прежде чем он сможет подавать сигнал (учитывая удобство и эффективность испытаний на безопасность, модельный ряд приборов GW Instek GPT-10000 применяет эту контрмеру).

2-2: Для активации выходного переключателя требуется соответствующий ключ.

2-3: Выходной переключатель должен находиться под защитной крышкой с пружинкой. При запуске необходимо открыть крышку пружины, прежде чем нажимать на выходной переключатель.

2-4: Необходимо использовать обе руки, чтобы одновременно задействовать два переключателя для вывода

После того, как источник питания на входной стороне прибора выходит из строя, а впоследствии восстанавливается, даже если выходной переключатель нажат, устройство все равно должно находиться в безопасном состоянии (без опасности вреда для здоровья пользователей). После того, как приборные комплексы GW Instek GPT-10000 обнаружат исчезновение источника питания на входе, то в течение 10 циклов, выход прекратится.

Добавьте в цепь разряда ещё и разрядный резистор сопротивлением 56 кОм, чтобы гарантировать, что механизм разряда после испытания большой ёмкости в режиме постоянного тока должен быть разряжен до безопасного напряжения ниже 30% за период в 10 секунд.

Стандарт IEC требует использования мигающего (50–300 раз в минуту), или постоянного красного сигнального света, либо применение видимого индикатора высококонтрастного цвета, либо индикатора большой громкости, а также звуковое предупреждение (выше 70 дБА/менее 5 кГц).

Рекомендации по самозащите при использовании высоковольтных приборов.

Даже если применяется прибор, по характеристикам в полном соответствии последним стандартам безопасности IEC61010-2-034, а на месте использования не соблюдаются методы безопасной установки и эксплуатации, все равно оператор прибора подвержен опасности. Прибор просто обязан быть надлежащим образом заземлен. Важность заземления уже пояснялась в разделе 10 настоящей статьи. Но как определить качество заземления здания или сооружения? Заземлены ли они, даже когда в розетке присутствуют три отверстия?

Примечание. Эта картинка взята любезного разрешения веб-сайта Amprobe.

Рис. 10. Устройства проверки разъемов питания

Любой мультиметр можно задействовать как простое средство тестирования мощности, как это продемонстрировано на рисунке 10. С помощью этого прибора имеется возможность проверить, правильно ли выполнено заземление, а также перепутаны или нет провод под напряжением и нейтральный провод, а также множество иных проблем с распределением мощности. Модельный ряд приборов  GW Instek GPT-10000 обладает дополнительной клеммой заземления на задней панели. Если три вилки источника питания не заземлены должным образом, вы можете использовать эту клемму для еще одного дополнительно средства заземления. Кроме того, сам прибор имеет функцию локализации ненадлежащего условия заземления. При обнаружении нарушения заземления выходной сигнал будет блокирован для реализации требований защиты (эту функцию можно отключить по желанию пользователя).

Рис. 11. Задняя панель GW Instek GPT-10000.

Помимо всего прочего, необходимы такие меры безопасности, как изоляционные коврики для столов, полы из изоляционного материала, перчатки с изоляцией и защитные очки. Поскольку во время работы требуются изоляционные перчатки, соответственно не получится использовать интерфейс управления с сенсорным экраном.

Планирование испытаний и установка оборудования — от научных исследований и разработок (НИОКР) до испытаний непосредственно на производственных линиях

НИОКР: посредством  запредельного уровня экспериментов, чтобы получить сведения о  преимуществах тех или иных изоляционных материалов. Тестер безопасности обязан обладать функцией сканирования кривой V-I для подтверждения случившегося пробоя изоляции. Далее, посредством функции генерирования статистики рассчитывается среднее значение уровня изоляции и утверждается стандарт приемки производственных испытаний. Кривую V-I пробоя изоляции можно разглядеть на рисунке 7, а статистический анализ представлен на рисунке 12.

Модельный ряд приборов GPT-10000 обладает функцией регистрации экранного изображения, которая способна сохранять тестовые картинки для упрощения работы по стандартным процедурам (SOP) в целях составления отчетов об испытаниях или тестирования на производственных линиях, что существенно экономит время.

Развертывание производственных испытаний: когда процесс стабилен и выходные параметры высоки, эффективность такого рода испытаний можно повысить посредством внешнего мультиплексного сканера или встроенных многоканальных анализаторов безопасности (см. рис. 13). Если анализатор безопасности для производственных испытаний поддерживает функцию копирования настроек USB-накопителя, то это существенно экономит время тестирования производственного процесса.

Рисунок 12 – Результаты анализа в формате статистики

Рис. 13. Предлагаемые решения для многоканального тестирования.

Заключения и Выводы

Утверждение параметров выдерживаемого напряжения для испытаний изоляции, соответствующего последнему стандарту безопасности IEC 61010-2-034:2017, и надлежаще выполненное заземление являются ключевыми факторами для обеспечения безопасного использования технологического оборудования. Главнейшим элементом являются понимание стандартов испытаний и, что не менее важно, - принцип работы прибора. Производитель питает надежду, что пояснение этих десяти разделов принесет пользу инженерам по безопасности.

Печальная статистика:

В городе Тайбэй в период с 2017-2019 годы пожары, связанные с «электрическими факторами», составили 20,1% (783 случая из 2560), а число жертв от такого рода пожаров составило 29 человек, а получивших ранения 46,8%, при 15 смертельных случаях, что составило 34,1%. Эти данные наглядно свидетельствуют о том, что инженеры по безопасности обязаны самым строгим образом  проверять электробезопасность оборудования, чтобы свести к минимуму такого рода печальные цифры.

Магазин Gtest® - официальный поставщик мегомметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/megaommetr

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry