Miten jännitteettömyystestereitä käytetään huollon aikana käyttäjien suojaamiseen korkeilta jännitteiltä

Teollisuuslaitoksissa yleiset sähkökaapit voivat sisältää korkeajännitteitä, jotka vaihtelevat 110 tai 220 voltin verkkojännitteestä moniin satoihin voltteihin. Näitä sähkökaappeja koskevat määräykset, kuten UL (Underwriter's Laboratories) ja NFPA (National Fire Protection Association), edellyttävät, että ennen päivitysten, korjausten tai huoltotöiden aloittamista on varmistettava, ettei näiden kaappien sisällä ole korkeajännitteitä.

Tämä edellyttää sitä, että käyttäjät pukevat ylleen kömpelöt henkilösuojaimet ennen kuin he katkaisevat sähkökaapista virran ja avaavat sen oven. Tämän jälkeen käyttäjän on testattava sisäiset jännitteet käyttäen manuaalista prosessia. Testauslaitteille on tehtävä itsetestaus ennen jännitteettömyyden tarkastamista ja sen jälkeen. Vasta sen jälkeen käyttäjä voi aloittaa kaapin huollon. Tämä on aikaa vievä ja virhealtis menettely, joka on toistettava jokaisen sähkökaapin kohdalla.

Tässä artikkelissa esitellään jännitteettömyystesterit (AVT) ja selitetään, miten niiden avulla voidaan automatisoida prosessi sen varmistamiseksi, ettei sähkökaapissa ole jännitettä. Artikkelissa tarkastellaan AVT-laitteiden etuja teollisuuden korkeajännitteisten sähkökaappien yhteydessä ja näytetään, miten ne suojaavat käyttäjiä ja säästävät aikaa huoltotöitä tehtäessä. Sen jälkeen siinä tutustutaan kolmeen Panduit Corporationin jännitteettömyystesteriin, jotka automatisoivat testauksen.

Ihmisten suojaaminen sähköisiltä vaaroilta

Teollisuusautomaatiolaitosten on noudatettava kaikkia työympäristöön sovellettavia NFPA-standardeja. Erityisesti NFPA-70E ”Standard for Electrical Safety in the Workplace” (standardi työpaikan sähköturvallisuudesta) edellyttää turvallisia työkäytäntöjä käyttäjien suojaamiseksi merkittäviltä sähköisiltä vaaroilta. Standardi sisältää sellaisia työpaikkamenettelyjä, jotka suojaavat jännitteisten sähköjohtojen aiheuttamilta vammoilta, kuten sähköiskut, tappavat sähköiskut, valokaaret ja valokaarien sivuvaikutukset.

Kun teknikko huoltaa sähkökaappeja, hänen on ensin varmistettava turvallisella tavalla NFPA-70E-standardin mukaan, että kaapin sisällä ei ole jännitettä. Tämä jännitteettömyyden testaus on tyypillisesti manuaalinen toimenpide (kuva 1). Ennen kaapin avaamista insinöörin tai huoltoteknikon on pukeuduttava henkilösuojaimiin sisältäen kokovartalosuojauksen kasvosuojalla, kypärällä ja käsineillä.

Kuva 1: Ennen sähkökaapin sisällä suoritettavien huoltotöiden aloittamista (kuvassa ovi auki) sähköpiirit on testattava turvallisella tavalla jännitteettömyyden varmistamiseksi. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Jotkin kaapit voivat sisältää satojen volttien jännitteen, ja teknikon on suojauduttava asianmukaisesti siltä varalta, että kaapissa on yhä jännite. Esimerkiksi virtakytkimeen on saattanut tulla vika ja se on juuttunut ON-asentoon, tai virheellinen konfigurointi on kytkenyt kaappiin ulkoisen virran, jota ei ole katkaistu kunnolla.

Seuraavaksi insinöörin tai teknikon on katkaistava kaikki virta kaapin sähköpiireihin yhdestä tai useammasta ulkoisesta kytkimestä. Sisäisten jännitteiden testaamiseen käytetään kädessä pidettävää jännitemittaria, kuten jännitekoetin tai volttimittari. Tämän toiminta on testattava ennen sen käyttöä. Samalla on tarkistettava, että laitteen näyttö on päällä ja ettei laite varoita alhaisesta pariston varauksesta.

Kun teknikko on suojattu asianmukaisesti ja jännitekoetin on käyttövalmis, hän voi avata kaapin turvallisella tavalla kuvan 1 mukaisesti. Insinöörit tai teknikot varmistavat jännitemittarin avulla, ettei kaapin sisällä olevissa jännitteen testauspisteissä ja liittimissä ole jännitteitä ja että kaikki kondensaattorit ovat purkautuneet turvallisesti. Tämä edellyttää, että he asettavat kaksi jännitemittapäätä huolellisesti mittauskohtiin, toisen testattavaan jännitepisteeseen ja toisen siihen liittyvään maadoitusliittimeen. Tämä on tehtävä koskematta kaapin sisällä olevia sähkökomponentteja ja irrottamatta johtoja. Jos mittapäät asetetaan väärin, laite voi virheellisesti näyttää jännitteetöntä ja joissakin tapauksissa sisäiset komponentit voivat vaurioitua. Kaapin sisällä olevien sähkötuulettimien pysähtyminen tarkastetaan visuaalisesti, mikä osoittaa, ettei niihin ole jäänyt varausta.

Lopuksi on testattava vielä kerran, että jännitemittari toimii oikein. Näin varmistetaan, että jännitteettömyyttä osoittavat lukemat olivat aitoja ja etteivät ne aiheutuneet laiteviasta. Vasta tämän jälkeen teknikot voivat suorittaa vaadittavat huoltotoimenpiteet kaapin sisällä.

Tämä on monimutkainen ja aikaa vievä prosessi, joka on altis käyttäjästä johtuville virheille. Tähän vaikuttavat mm. lukuisat erilaiset häiriötekijät, väsymys ja ulkopuolelta tulevat häiriöt. Tämä voi viivästyttää huoltoa, ja jos kyseessä on laitevika, se voi altistaa teknikon tai jopa kaapin ohi kulkevan suojaamattoman henkilön vaarallisille jännitteille.

Automatisoidut jännitteettömyystesterit

Ratkaisu tähän manuaaliseen prosessiin on automatisoitu järjestelmä, jolla voidaan testata jännitteettömyys kaapin sisällä ennen oven avaamista. Panduit Corporationin VeriSafe-jännitteettömyystesterit tarjoavat ratkaisun. Panduit-jännitteettömyystesterit automatisoivat koko prosessin, jossa testataan jännitteettömyys kaapin sisällä. Prosessiin sisältyy myös testerin itsetestaus ennen jännitetestausta ja sen jälkeen.

Jännitteettömyystesteri hyödyntää kotelon sisälle asennettua erotusmoduulia, joka yhdistää redundantit anturijohdot korkeajännitealueisiin sekä nolla- ja maadoitusjohtoihin. Erotusmoduuli on liitetty kiinteästi paristokäyttöiseen ilmaisinmoduuliin, joka on asennettu sähkökaapin ovessa olevaan aukkoon. Kun testipainiketta painetaan, testeri suorittaa ensin järjestelmän itsetestauksen. Jos testerin itsetestaus epäonnistuu, painikkeessa olevat punaiset ledivalot ilmaisevat virheen ja testaus keskeytyy. Jos itsetestaus onnistuu, erotusmoduuli testaa sen jälkeen, onko kaapissa jännitteitä tai maadoitusvikoja.

Tämän jälkeen jännitteettömyystesteri suorittaa viimeisen itsetestauksen. Testipainikkeen ledivalot ilmaisevat onnistumisen tai virheet. Vasta kun testi on suoritettu onnistuneesti ja jännitteettömyys on varmistettu, teknikko voi avata turvallisesti sähkökaapin oven. Tämä säästää aikaa ja takaa insinöörien, teknikoiden ja käyttäjien turvallisuuden pidentäen samalla käyttöaikaa ja parantaen tuottavuutta.

Teollisuuskaappeihin suunniteltu jännitteettömyystesteri on Panduit VS-AVT-C08-L10 VeriSafe AVT (kuva 2). Erotusmoduuli voidaan asentaa DIN-kiskoon tai ruuveilla suoraan kaappiin. Tämä helpottaa sen asennusta käytössä oleviin järjestelmiin. Moduuli sisältää kolme paria 3 m pitkiä anturijohtoja jänniteliitäntöihin liittämistä varten ja sitä voidaan käyttää jopa 600 voltin AC- tai DC-järjestelmissä.

Kuva 2: Panduit VS-AVT-C08-L10 on automatisoitu jännitteettömyystesteri 3 m pitkillä anturijohdoilla ja 2,4 metrin pituisella järjestelmäkaapelilla. Sitä voidaan käyttää AC- tai DC-jännitejärjestelmissä. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Se sisältää 2,4 m pitkän järjestelmäkaapelin, joka yhdistää erotusrasian turvallisella tavalla ilmaisinmoduuliin. Kirkkaankeltaisessa ilmaisinmoduulissa (korostettu kuvassa 3) on Panduit-logon yläpuolella pieni painike kertapainalluksella. Testaus aloitetaan painamalla sitä. Jos sekä itsetestaukset että jännitetestaukset on suoritettu onnistuneesti, ilmaisinmoduulin kaikki L1-, L2- ja L3-jännitemerkkivalot palavat vihreinä. Jos kaapissa havaitaan vaarallisia jännitteitä, yksi tai useampi jännitemerkkivaloista palaa punaisena. Tämä tarjoaa turvallisen ja luotettavan testausmenetelmän, jolla varmistetaan, ettei kaapin sisällä ole vaarallisia jännitteitä ennen kaapin oven avaamista.

Kuva 3: Panduit AVT -järjestelmän ilmaisinmoduulissa on testauksen käynnistämistä varten painike kertapainalluksella. Itsetestauksen ja jännitetestauksen tulokset ilmaistaan ilmaisinmoduulin vihreillä, keltaisilla ja punaisilla ledeillä. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Ulkoisen ilmaisinmoduulin halkaisija on 48,6 millimetriä (mm) ja moduuli erottuu selvästi sähkökaapin ovesta sen kirkkaan keltaisen värin ansiosta. Asennushalkaisija on yläreunaltaan lovitettu 30 mm, joten moduuli on helppo asentaa teollisuuskaappien ovissa olevaan 30 mm:n aukkoon.

Jännitteettömyystesterin virtalähteenä toimii ilmaisinmoduuliin asennettu 3,6 voltin litiumparisto. Paristo voidaan vaihtaa kiertämällä ilmaisinmoduuli irti. Tämä lisää turvallisuutta, sillä sähkökaapin ovi voi pysyä turvallisesti kiinni pariston vaihdon ajan.

Luotettavuutta lisää edelleen se, että jokaista kolmea jännitekosketinta kohden on kaksi anturijohtoa. Tämä tarjoaa redundanssia, jos yksi johto irtoaa vahingossa. VS-AVT-C08-L10:n kolme 3 m:n pituista anturijohtoparia on tarkoitettu liitettäväksi vaihtovirtajärjestelmän vaihe-, nolla- ja maadoitusjohtimiin. Tasavirtajärjestelmässä nämä johtoparit liitettäisiin jännitteen plus-, miinus- ja maadoitusjohtimiin. Neljäs anturijohtopari kytketään fyysiseen maadoitukseen. Kun jännitteettömyystesteri ei ole toiminnassa, kukin anturijohdoista on avoin korkeaimpedanssisessa tilassa, jotta kaapin sähköpiirien toiminta ei häiriintyisi.

Jokaisen redundantin johtoparin suhteen on tärkeää, ettei kumpaakin paria liitetä mekaanisesti samaan kontaktipisteeseen, sillä muutoin menetetään kaksoisjohtojen tarjoama redundanssi ja lisäturva. Kukin johtopari on liitettävä samaan kaapeliin jonkin matkan päähän toisistaan redundanssin takaamiseksi ja yksittäisen vikaantumispisteen estämiseksi.

Panduitin AVT-testeri lisää käyttäjän turvallisuutta ja vähentää käyttäjän tarvetta käyttää henkilösuojaimia kaappia avattaessa. On kuitenkin tärkeää huomata, että tällaisia suojavarusteita voidaan silti tarvita syistä, jotka eivät liity jännitteettömyystesterin määriteltyihin ominaisuuksiin, ja niihin voi sisältyä sellaisia tekijöitä kuten lähellä olevat laitteet, muut tehtävät alueella ja käyttäjän koulutus. Tästä syystä laitoksen turvallisuuspäälliköiden tehtävänä on päättää, vähentääkö Panduitin jännitteettömyystesterin käyttö henkilösuojainten tarvetta sähkökaappien huollon aikana.

Jännitteettömyyden ilmaiseminen ja herkästi syttyvät kaasut

Panduit tarjoaa räjähdysvaarallisiin tiloihin tarkoitetun VS-AVT2-C02L03-jännitteettömyystesterin (kuva 4) sähkökaapeille, jotka sijaitsevat sellaisessa teollisuusympäristössä, jossa saattaa esiintyä herkästi syttyviä kaasuja. Se toimii samoin ja näyttää samalta kuin VS-AVT-C08-L10, mutta on tarkoitettu käytettäväksi OSHA-luokan I kohdan 2 mukaisissa vaarallisissa tiloissa, joissa käytetään ja joihin on suljettu herkästi syttyviä nesteitä ja joissa ilmassa voi olla herkästi syttyviä kaasuja.

Kuva 4: VS-AVT2-CO2L03 vastaa ulkonäöltään ja toiminnaltaan mallia VS-AVT-CO8-L10, mutta se on suunniteltu käytettäväksi OSHA-luokan 1 kohdan 2 mukaisissa vaarallisissa tiloissa. (Kuvan lähde: Panduit Corp.)

VS-AVT2-C02L03 sisältää 0,9 metrin mittaiset anturijohdot ja 0,6 metrin pituisen järjestelmäkaapelin ja se ilmaisee turvallisella tavalla jännitteettömyyden, jotta korkeajännitteet eivät altistu herkästi syttyville kaasuille avattaessa sähkökaapin ovi.

Jälkiasennus nykyisiin järjestelmiin

Panduit tarjoaa jälkiasennettavan VS-AVT-RKP1-jännitteettömyystesterin nykyisiin sähkökaappeihin, joissa ei ole sisäänrakennettuja anturipisteitä, sekä kaappeihin, joita ei voi poistaa käytöstä siksi aikaa, minkä antureiden kontaktipisteiden asentaminen vaatisi. Se sisältää samat komponentit kuin Panduit VS-AVT-C08-L10 -jännitteettömyystesteriin, mukaan lukien 3 metrin mittaiset anturijohdot ja 2,4 metrin pituinen järjestelmäkaapeli, mutta se sisältää myös VeriSafe-lävistysliitinsarjan (kuva 5).

Kuva 5: Jälkiasennettavan VS-AVT-RKP1-jännitteettömyystesterin mukana toimitetaan lävistysliitinsarja. Se on tarkoitettu sähkökaapeille, joita ei voi kytkeä irti verkosta anturikontaktin asennusta varten. (Kuvan lähde: Panduit Corp.)

Se tarjoaa vähän tilaa vaativan tavan lisätä jännitteettömyystesteri sähkökaappiin käytössä oleviin johtimiin koskematta. Se soveltuu 14–6-koon (AWG) johtimien nopeaan kytkemiseen ilman kaapelin katkaisua tai kuorimista. Tämä säästää aikaa ja mahdollistaa Panduit-jännitteettömyystesterin nopean ja turvallisen asennuksen ilman pitkää seisokkiaikaa. Myyntipakkaus sisältää myös kaksitoista nippusidettä ja kuusi nippusidekiinnikettä, joilla anturijohdot pidetään turvallisesti poissa olemassa olevan elektroniikan tieltä.

Yhteenveto

Insinöörien, teknikkojen ja käyttäjien suojeleminen teollisuuslaitoksissa vaarallisilta jännitteiltä on ensisijaisen tärkeää. Sähkökaapit voivat sisältää satojen volttien jännitteitä, joten niiden jännitteettömyys on varmistettava ennen kaapin avaamista huoltoa varten. Jännitteettömyystesterit tarjoavat turvallisen, helpon ja tehokkaan tavan automatisoida testaus kaapin sisäisen jännitteettömyyden tarkistamiseksi ennen oven avaamista. Näin taataan turvallisuus ja säästetään samalla aikaa ja parannetaan tuottavuutta.