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Einführung

Wenn sich ein Fehler in einem elektrischen oder elektronischen Gerät entwickelt, das sich in einem Bereich befindet, in dem brennbare Gase vorhanden sind, könnte der Fehler Hitze oder Funken verursachen, die ausreichen, um das Gas zu entzünden und eine Katastrophe zu verursachen. Es gibt zwei allgemein gebräuchliche Systeme, um solche Vorfälle zu verhindern.

(a) Flammensichere / Explosionssichere Geräte

Die Geräte sind einfach in einem schweren Schutzgehäuse untergebracht, das normalerweise aus Druckgussstahl, gelegentlich auch aus Kunststoff besteht. Wenn Hitze oder Funken von defekten Geräten innerhalb des Gehäuses brennbare Gase entzünden, wird die daraus resultierende Explosion im Gehäuse eingedämmt. In Nordamerika müssen für die Feldverdrahtung Metallrohre verwendet werden. In Europa und anderswo wird ein entsprechend bemessenes Kabel direkt an das Gerät angeschlossen, wobei zertifizierte flammsichere Kabelverschraubungen verwendet werden.

Vorteil – das System ist einfach zu konstruieren und eignet sich für Geräte mit hoher Leistung

Nachteil – das Gerät wird extrem schwer& und teuer; das Öffnen des Gehäuses unter Spannung ist nicht erlaubt

(b) Eigensicher

Dieser Ansatz begrenzt die Energie, die für das eigensichere (I.S.)-Geräte, in der Regel weniger als 2 Watt, durch eine galvanische oder Zener-Barriere so, dass die Geräte unter keinen Umständen genügend Wärme oder Funken erzeugen können, um brennbare Gase zu entzünden. Sowohl die I.S.-Geräte als auch die Zenerbarriere müssen von BASEEFA, SIRA oder einer ähnlichen Behörde als „eigensicher“ zertifiziert sein.

Vorteil – wesentlich billiger als vergleichbare flammfeste/explosionssichere Geräte, keine spezielle Verkabelung erforderlich. Wartung unter Spannung erlaubt, keine Notwendigkeit, die Anlage abzuschalten

Nachteil – nur für Geräte mit geringer Leistung geeignet, z.B. Schallgeber, Baken und Rauchmelder (die als eigensicher zertifiziert sein müssen)

Flammensicher / Explosionssicher (ATEX & ICEX Geräte zertifiziert Exd & Nordamerikanische Klasse 1 Division 2 Geräte)

i. Die Begriffe „explosionsgeschützt“ und „flammsicher“ sind weitgehend austauschbar. Obwohl es einige feine Unterschiede gibt, verwenden Ingenieure und der Markt im Allgemeinen beide Begriffe, um dasselbe zu bezeichnen, nämlich ein elektrisches Betriebsmittel, das für den Einsatz in einem gefährlichen Bereich durch ein hochbelastbares Gehäuse ausgelegt ist.

ii. Die Verkabelung eines Systems, das ATEX- oder ICEX Exd-zertifizierte Geräte verwendet, z.B. E2S Ltd. Die Verkabelung eines Systems, das ATEX- oder ICEX-Exd-zertifizierte Geräte verwendet, z. B. E2S Ltd. Schallgeber der BEX-Serie oder Xenon-Baken der GNEX-Serie, muss mit einem angemessenen und mechanisch geschützten Kabel erfolgen. Das Kabel muss mit Exd-zertifizierten Kabelverschraubungen und Abzweigdosen abgeschlossen werden. Die Kabelverschraubungen und Abzweigdosen müssen von BASEEFA, SIRA oder einer ähnlichen anerkannten Behörde auf demselben Niveau wie die Feldausrüstung Exd-zertifiziert sein.

Eigensichere Geräte (ATEX & ICEX-Geräte mit Exia-, Exib-, Exic-Zertifizierung & Geräte der nordamerikanischen Klasse 1 Div 1)

Hier wird die Sicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen durch die Verwendung einer Zenerbarriere zwischen der Schalttafel und dem Gerät erreicht, z. B. die E2S Ltd MiniAlarm-Sounders oder die I.S.-Rauchmelder der Apollo Orbis-Serie. Der grundlegende IS-Schaltkreis ist unten dargestellt:

Der Hersteller des IS-Geräts gibt den Typ der IS-Sicherheitsbarriere an.

Anforderungen an die Verkabelung

i. Obwohl es nur wenige Beschränkungen für die Art der in IS-Stromkreisen verwendeten Kabel gibt, haben alle Kabel Induktivität und Kapazität und damit Energiespeicherkapazitäten, so dass sie die Systemsicherheit beeinflussen können. Die Kapazitäts- und Induktivitätswerte eines bestimmten Kabels sollten vom Kabelhersteller leicht erhältlich sein. Darüber hinaus müssen auch die Kapazitäts- und Induktivitätswerte der im Feld montierten Geräte, wie z. B. IS-Sounders und Rauchdetektoren, berücksichtigt werden. Über dieses Thema ist viel geschrieben worden, aber nur selten gibt es eine ernsthafte Beschränkung für das verfügbare Kabel.

ii. Die Verkabelung muss folgenden Anforderungen entsprechen

a. Schutz vor mechanischer Beschädigung

b. Schutz vor chemischen Angriffen, z.B. Säuren usw.

c. sichere Befestigung

d. Mindestleitergröße von 0,017mm2

e. muss 500V Isolationsprüfung standhalten

f. Stromkreisspannung darf 60V nicht überschreiten

iii. Folgende Kabeltypen können verwendet werden:

a. geschirmtes Instrumentenkabel

b. mehradriges Signalkabel (z.B. Telefonkabel) unter bestimmten Bedingungen bezüglich Abschirmung und Erdung

c. mehradriges elektrisches Miniaturkabel

d. herkömmliche Kabel mit herkömmlicher Isolierhülle z.B. PVC mit einer Mindestisolierstärke von 0,3mm.

iii. Für Abzweigdosen, die in eigensicheren Stromkreisen verwendet werden, bestehen keine besonderen Anforderungen. Sie müssen jedoch deutlich als Teil eines eigensicheren Systems gekennzeichnet sein

iv. Installation von Kabeln, die in eigensicheren Stromkreisen verwendet werden:

Die Installation von eigensicheren Geräten und zugehörigen Ausrüstungen muss der IEC 60079-14 entsprechen

Kabeltrassen, -kanäle und -rohre, die eigensichere Stromkreise führen, sollten von Kabeltrassen, -kanälen usw. getrennt sein, die andere Kabel führen. Beachten Sie, dass es in Großbritannien nach den I.E.T.-Verdrahtungsvorschriften verboten ist, elektrische Dienste, z.B. Strom- und Beleuchtungsleitungen, in demselben Rohr oder Kanal wie eigensichere Stromkreise zu verlegen.

Installation von Kabeln in eigensicheren Stromkreisen

Es gilt in der Regel als gute Praxis, Kabeltrassen, -kanäle und -rohre, die eigensichere Stromkreise führen, von Trassen und Kanälen zu trennen, die andere Kabel führen, z.B. Telefone & Computerkabel. I.E.E. Verdrahtungsvorschriften verbieten es, elektrische Dienste, z.B. Strom und Beleuchtung, in demselben Kabelkanal zu verlegen.

Acknowledgements & Referenzen:

Die obigen Hinweise basieren auf Auszügen aus der MTL-Anwendung AN9003 „A users guide to Intrinsic Safety“ und „Interface Technology – Engineers Guide“, veröffentlicht von Pepperal + Fuchs. Wir bedanken uns bei ihnen für die Zusammenstellung dieser Hinweise. Diese Hinweise sind nicht Bestandteil eines Angebotes oder Vertrages. Die Informationen dienen lediglich der Orientierung und sind nicht als verlässlich anzusehen. Die Verantwortung für die Sicherheit und die Systemauslegung verbleibt vollständig beim Endanwender. Lassen Sie sich immer von einem Experten beraten.

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