Bliksem- en overspanningsbeveiliging in industriële installaties

Transcriptie

1 Bliksem- en overspanningsbeveiliging in industriële installaties John van Leeuwen Industry Manager Process 20 mei 2014 Den Bosch Page 1

2 Bliksemschade met 40% toegenomen (bron: NU.NL 6 juli 2012) AMSTERDAM - De schade door blikseminslagen is de afgelopen vijf jaar met bijna veertig procent toegenomen. De schade bij bedrijven en particulieren komt momenteel uit op ongeveer 35 miljoen euro per jaar, schat verzekeraar Nationale Nederlanden. Vooral schade aan elektronische apparatuur wordt vaker geclaimd. Ongeveer twintig procent van het schadebedrag wordt jaarlijks uitgekeerd voor directe bliksemschade, na bijvoorbeeld een brand. De rest van het bedrag gaat naar de vergoeding voor schade aan apparaten. Die ontstaat door het hoge spanningsveld in de lucht bij een blikseminslag. Dat zorgt voor grote piekspanningen in kabels en leidingen. Meer apparaten De stijging is onder meer het gevolg van een forse toename van het aantal bliksemdagen in de afgelopen tien jaar. Daarnaast staan er steeds meer apparaten in huizen en bedrijven, waardoor er ook meer schade kan ontstaan. Bij bedrijven staat veel apparatuur bovendien geschakeld in een netwerk. Dat apparaten steeds kleiner worden, maakt ze ook gevoeliger voor schade. Foto: ANP 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 2

3 Bliksem Boeit iedereen, blijft fascineren Wat dacht men vroeger: - Volgens de Germanen ontstond bliksem doordat de God Donar met een hamer ging gooien - Romeinen schreven bliksem toe aan de humeurige Jupiter - In Japan is het de God Raijin die voor de bliksem zou zorgen Tegenwoordig weten we wel beter: - Tot ontladingen per onweersdag - Temperatuur bliksemschicht graden onweersdagen per jaar Surge Protection Devices Page 3

4 Automatiseringsproducten - Faal analyse Oorzaken van verkorte levensduur Gebrek aan onderhoud 25% Water 5% 22% Brand 3% Diefstal en vandalisme Other 15% 28% Storm 1.57% Overspanning (bliksemontlading en schakelen van vermogens) Schade in electronica analyse van gevallen Ref:Contingency planning insurance data 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 4

5 Control Systeem Control System 1W 500M 20 mei 2014 Den Bosch Page 5

6 Bliksem inslag 100kA Control System 97kV 1W 3kV 500M 100kV 20 mei 2014 Den Bosch Page 6

7 Problemen ontstaan 100kA Control System 97kV 1W 3kV 500M 100kV 20 mei 2014 Den Bosch Page 7

8 ATEX Richtlijnen Twee richtlijnen doel is het beschermen van medewerkers, publiek en milieu. ATEX ATmosphères EXplosives ATEX95 Apparatuur Leverancier ATEX137 Installatie Eindgebruiker ATEX is onderdeel van huidige Europese wetgeving,..beide richtlijnen verplicht sinds 01 Juli mei 2014 Den Bosch Page 8

9 Explosie Veiligheids Document (EVD) EVD is gebaseerd op risico analyse. Analyse van alle potentiele gevaren vanwege aanwezigheid en expansie van potentieel explosieve atmosferen in overeenstemming met de Ex zones. Identificatie van alle mogelijke ontstekingsbronnen dus ook bliksem en overspanning Selectie van de juiste (geschikte) apparatuur. 20 mei 2014 Den Bosch Page 9

10 Bliksem gerelateerde ontstekingsbronnen: Smelten op punt van inslag Warm worden van ontlaadweg Ongecontroleerde overslag vanwege te kleine scheidingsafstanden Inductiespanningen in de kabels Inslag in metaaldelen van kabels die naar de Ex zone lopen. EN (installatienorm) stelt: Ex i in Zone 0 Overspanningsbeveiliging is verplicht Apparatuur in Zone 1 en 2; Overspanningsbeveiliging is verplicht voor locaties die gevoelig zijn. Verder refereert EN direct aan EN mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 10

11 EN62305 Bliksembeveiliging EN62305:2006 Bescherming tegen bliksem voor personen, objecten en systemen Vervangt NEN1014 Bescherming van objecten tegen bliksem in 2008 Deze standaard bestaat uit 4 delen: 1 Basisprincipes 2 Risicobeheer 3 Fysieke schade aan objecten en levensgevaar 4 Elektrische en electronische systemen in objecten 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 11

12 Het totale bliksembeveiligingsconcept Een risico analyse (aantonen noodzaak) Selectie van noodzakelijke bliksembeveiligingsmaatregelen (technisch en economisch) Maatregelen voor de bescherming van constructies tegen materiaalschade en schade aan personen veroorzaakt door een directe blikseminslag (bliksemafleiders etc.) Beschermingsmaatregelen tegen de effecten van LEMP (t.b.v. elektrische en elektronische systemen. Ex i circuits lopen een groter risico vanwege inductiespanningen 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 12

13 EN Bliksem beveiligingszones LPZ 0 A Directe inslag is mogelijk en vol elektromagnetisch veld LPZ 0 B Geen directe inslag mogelijk maar vol elektromagnetisch veld. LPZ 1 Binnen een gebouw; Pulsstromen zijn verder gereduceerd door stroomverdeling; het bliksemveld is verzwakt door magnetische ruimtescheiding LPZ 2 Binnen een gebouw; Pulsstromen verder gereduceerd; reductie van het veld door magnetische ruimtescheiding 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 13

14 Voorbeeld 20 mei 2014 Den Bosch Page 14

15 Intrinsiek veilig (Exi) circuit 20 mei 2014 Den Bosch Page 15

16 Selectiecriteria voor overspanningsbeveiligingsmodules Speciaal bij Exi circuits: Isolatie van aarde en diëlectrische eigenschappen Apparaat categorie en type bescherming Maximale waarden voor L 0 en C 0 Maximale waarden voor spanning en stroom Apparaat bevat complexe en energie opslaande delen L & C waardes aan de klemmen Behuizing verbonden aan aarde? Circuit geïsoleerd van aarde? Hoogste spanning en stroom die geleverd mogen worden? De Veiligheids parameters! 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 16

17 Certificaat II 2 (1) G ATEX Ex ia IIC T4 T6 CENELEC 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 17

18 Analyse van een Intrinsiek veilig systeem GG NGG Intrinsiek Veilig Apparaat Verbindingskabel Gecertificeerd NGG Apparaat (interface) EEx ia IIC T4 Verbindingskabel [EEx ia] IIC Va = 30V C = 100pF/m V ok = 28V Ia = 100mA L = 1µH/m I ks = 93mA Ceq = 0,01µF R = 39Ω/km Ca = 0,13µF Leq = 3,5mH La = 4,2mH (L/R = 55µH/Ω) Belangrijk: Gebruik duidelijk herkenbare kabel (blauw) 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 18

19 EEx-i EEx-i Voorbeeld van intrinsiek veilig circuit met SPD Signaal conditioner SPD SPD Ge SPD SPD sensor Signaal lijn 1 LSPD 4 LC 1 LSPD 4 LGeber C SPD C SPD CGeber 2 3 C CC 2 3 C PA/PE PA/PE L o = L SPD + L C + L SPD + L sensor C o = C SPD + C C+C + C SPD + C sensor + C 20 mei 2014 Safety@work Den Bosch Page 19

20 Conclusie Electrische en electronische apparatuur/systemen moeten beschermd worden tegen overspanningspulsen, omdat schade aan componenten kunnen leiden tot een risico van vonken of brand. Apparatuur/systemen in de veilige zone en die niet bijdragen aan de veiligheid in een potentieel explosieve atmosfeer kunnen worden beveiligd tegen overspanningspulsen door middel van standaard SPD s, zoals gedefinieerd in de EN Apparatuur/systemen gemonteerd in de gevaarlijke zone of bijdragen aan de veiligheid binnen deze atmosferen vereisen een SPD die correct getest en goedgekeurd is volgens ATEX. 20 mei 2014 Den Bosch Page 20

21 Vragen? Nu is het moment om ze te stellen! 20 mei 2014 Den Bosch Page 21

22 Thank you for your attention. Connections are our expertise. We look forward to sharing ideas with you. Let s connect. Weidmüller Benelux B.V. Franciscusweg SE Hilversum Weidmüller Holding AG & Co. KG Ohmstraße 9 D Detmold Phone Fax verkoop@weidmuller.nl Phone Fax info@weidmueller.de