Hur man använder spänningsprovare vid underhåll för att skydda operatörer från högspänning

Elskåp som ofta finns i industrianläggningar kan innehålla högspänningar från 110 eller 220 V till flera hundra Volt. De bestämmelser som gäller för dessa skåp, inklusive Underwriter's Laboratories (UL) och National Fire Protection Association (NFPA), kräver att högspänningar inuti dessa skåp måste kontrolleras innan uppdateringar, reparationer eller underhållsarbeten kan påbörjas.

Det innebär att operatörerna måste ta på sig en otymplig personlig skyddsutrustning innan de stänger av strömmen till skåpet och öppnar dörren. Operatören måste sedan manuellt testa de interna spänningarna. Provningsutrustningen ska genomgå ett självtest före och efter det att man har kontrollerat att inga spänningar förekommer. Först då kan operatören påbörja underhållet i skåpet. Detta är ett tidskrävande förfarande som lätt blir fel och måste upprepas för varje enskilt skåp.

Artikeln presenterar spänningsprovare och förklarar hur dessa kan användas för att automatisera processen med att säkerställa att skåpet är spänningslöst. Den undersöker fördelarna med spänningsprovare för elskåp för industriell högspänningselektronik och visar hur de skyddar operatörerna samtidigt som de sparar tid vid underhåll. Den tittar därefter på tre spänningsprovare från Panduit Corporation som automatiserar testprocessen.

Skydd av mänskliga operatörer mot elektriska risker

Anläggningar för industriell automation måste uppfylla alla NFPA-standarder som gäller för arbetsmiljön. I NFPA-70E ”Standard for Electrical Safety in the Workplace” (standard för elektrisk säkerhet på arbetsplatsen) fastställs säkra arbetsmetoder för att skydda människor från allvarliga elektriska risker. Den omfattar rutiner på arbetsplatsen för att skydda mot skador som orsakas av strömförande ledningar, inklusive elektriska stötar, elchocker, ljusbågar och ljusbågsexplosioner.

När en tekniker utför underhåll i ett elskåp måste han/hon först på ett säkert sätt kontrollera att skåpet är spänningslöst i enlighet med NFPA-70E. I normalfallet, är denna testning för avsaknad av spänning ett manuellt förfarande (figur 1). Innan skåpet öppnas måste ingenjören eller underhållsteknikern ta på sig personlig skyddsutrustning, inklusive helkroppsisolering med ansiktsskydd, hjälm och handskar.

Figur 1: Innan underhåll utförs i ett elskåp - här med dörren öppen - måste elektroniken testas på ett säkert sätt för att kontrollera att den är spänningslös. (Bildkälla: Panduit Corporation)

Vissa skåp kan innehålla hundratals volt och teknikern måste vara ordentligt skyddad om spänningarna fortfarande är på. Det kan till exempel vara så att en strömbrytare inte fungerar och har fastnat i läge "PÅ", eller att en felaktig konfiguration har lett till att extern ström har kommit in som inte har stängts av på rätt sätt.

Därefter måste ingenjören eller teknikern stänga av all ström till skåpets elektronik med hjälp av en eller flera externa strömbrytare. För att testa de interna spänningarna används ett handhållet spänningsinstrument, t.ex. en sond eller voltmätare, som måste testas före användning för att verifiera korrekt funktion. Detta inkluderar att kontrollera att instrumentets display är på och att det inte finns några indikatorer för lågt batteri.

När teknikern är ordentligt skyddad och spänningssonden är klar för användning är det säkert för teknikern att öppna skåpet, enligt figur 1. Ingenjörer eller tekniker kontrollerar - med hjälp av spänningsinstrumentet - att inga spänningar förekommer vid strömtestpunkter och anslutningar inne i skåpet och att eventuella kondensatorer är säkert urladdade. Detta kräver att de placerar de två spänningssonderna noggrant, en vid den spänningsplats som ska testas och den andra vid den tillhörande jordterminalen. Detta måste utföras utan att störa de befintliga elektriska komponenterna i skåpet och utan att flytta några kablar. Om sonderna placeras på fel sätt kan det leda till en felaktig spänningsavläsning, eller i vissa fall skador på interna komponenter. Eventuella elektriska fläktar i skåpet kontrolleras visuellt så att de är avstängda, vilket visar att inga restladdningar finns kvar.

Slutligen måste de återigen testa att spänningsinstrumentet fungerar korrekt för att säkerställa att mätningen av avsaknad spänning var korrekt och inte berodde på ett fel i utrustningen. Det är först då som de kan utföra det underhåll som krävs i skåpet.

Detta är en komplicerad och tidsödande process som är känslig för operatörsfel på grund av många faktorer, t.ex. distraktion, trötthet eller yttre störningar. Det kan fördröja underhållet, och i händelse av ett fel kan teknikern utsättas för farliga spänningar, eller till och med exponera en oskyddad tekniker som passerar förbi skåpet för farliga spänningar.

Automatiserad spänningsprovare

Lösningen på denna manuella process är ett automatiserat system som kan testa om skåpet är spänningslöst innan dörren öppnas. Panduit Corporation har en lösning med sina spänningsprovare VeriSafe. Panduits spänningsprovare automatiserar hela processen för att testa att ett skåp är spänningslöst, inklusive ett självtest av spänningsprovaren före och efter spänningstestningen.

Spänningsprovaren använder en isoleringsmodul som monteras inuti skåpet för att ansluts redundanta givarledningar till högspänningsområden, samt neutrala och jordade ledningar. Isoleringsmodulen är säkert ansluten till en batteridriven indikeringsmodul som är monterad i ett paneluttag i skåpets dörr. När man trycker på testknappen utför spänningsprovaren först ett självtest av sitt eget system. Om spänningsprovarens självtest misslyckas, visas felet med röda lysdioder på knappen och testet avbryts. Om självtestet godkänns testar isoleringsmodulen sedan för eventuella spänningar och jordfel.

Därefter utför spänningsprovaren ett sista självtest. Funktion eller fel indikeras med lysdioder på testknappen. Först när ett framgångsrikt test har slutförts och avsaknad av spänning har konstaterats, är det säkert för teknikern att öppna skåpets dörr. Detta sparar tid och skyddar ingenjörer, tekniker och operatörer samtidigt som det ökar drifttiden och förbättrar produktiviteten.

Panduit VS-AVT-C08-L10 VeriSafe AVT är en spänningsprovare som har utformats för industriella skåp (figur 2). Isoleringsmodulen kan monteras på en DIN-skena eller direkt i skåpet med hjälp av skruvar. Detta ger flexibilitet vid installation i befintliga system. Den har tre par givarledningar på 3 m för anslutning till spänningsterminaler och är säker för system upp till 600 V, AC eller DC.

Figur 2: Panduit VS-AVT-C08-L10 är en automatiserad spänningsprovare med 3 m givarledning och en systemkabel på 2,4 m. Den kan användas i system för växel- och likspänning. (Bildkälla: Panduit Corporation)

Den har en systemkabel på 2,4 m som ansluter isoleringslådan till indikeringsmodulen på ett säkert sätt. Den ljusgula indikeringsmodulen (markerad i figur 3) har en liten momentan tryckknapp ovanför Panduit-logotypen. Du trycker på denna knapp för att starta testet. Om både självtestet och spänningstestet slutförs på ett korrekt sätt, kommer indikeringsmodulen att tända de gröna spänningslysdioderna för L1-, L2- och L3. Om någon farlig spänning upptäcks kommer en eller flera av spänningsdetektorerna att lysa rött. Detta är en säker och tillförlitlig testmetod som garanterar att det inte finns några farliga spänningar i skåpet innan dörren öppnas.

Figur 3: Indikeringsmodulen i Panduits system för spänningsprovning har en tryckknapp för att starta testet. Resultaten av självtestet och spänningstesterna indikeras med hjälp av olika gröna, gula och röda lysdioder i indikeringsmodulen. (Bildkälla: Panduit Corporation)

Den externa indikeringsmodulen är 48,6 millimeter (mm) i diameter, och dess ljusgula färg syns tydligt på dörren till ett skåp. Monteringsdiametern är 30 mm med en övre skåra, så att den enkelt kan monteras i ett vanligt 30 mm paneluttag med skåra som finns på dörrar till industriskåp.

Spänningsprovaren drivs av ett industriellt litiumbatteri på 3,6 V som är monterat i indikeringsmodulen. Batteriet kan bytas genom att indikeringsmodulen skruvas loss. Detta ger ytterligare säkerhet eftersom dörren till skåpet kan vara stängd medan batteriet byts ut.

För ökad tillförlitlighet finns det två givarledningar för var och en av de tre spänningskontakterna, vilket ger redundans om en ledning oavsiktligt kopplas bort. De tre paren givarledningar på 3 m i VS-AVT-C08-L10 är avsedda för att anslutas till fas-, nolla- och jordledningarna i ett växelspänningssystem. I ett likspänningssystem är dessa dubbla ledningar anslutna till spänningens plus, spänningens minus och jordledningar. Det finns dessutom ett fjärde par sensorledningar för anslutning till fysisk jord. När spänningsprovaren inte är i drift är alla givarledningar öppna i ett tillstånd med hög impedans för att inte störa driften av skåpets elektronik.

För respektive par med redundanta ledningar är det viktigt att respektive par inte är mekaniskt anslutna till samma kontaktpunkt, eftersom säkerheten och redundansen hos de dubbla ledningarna inte fungerar då. Respektive ledningspar ska anslutas till samma kabel med ett visst avstånd från varandra, vilket ger redundans och förhindrar fel vid en enda kontaktpunkt.

Panduits spänningsprovare ökar operatörens säkerhet och kan minska behovet av personlig skyddsutrustning när operatören öppnar skåpet. Det är dock viktigt att notera att behovet av att bära sådan skyddsutrustning fortfarande kan gälla av skäl som ligger utanför späningsprovarens angivna egenskaper, och kan omfatta faktorer som närliggande utrustning, annan verksamhet i området och operatörsutbildning. Därför är det upp till de säkerhetsansvariga på en anläggning att avgöra om användningen av Panduits spänningsprovare minskar behovet av personlig skyddsutrustning vid underhåll av skåp.

Indikering av avsaknad av spänning i närvaro av lättantändliga gaser

Om skåpet är placerat i en industriell miljö där lättantändliga gaser kan förekomma, erbjuder Panduit spänningsprovaren VS-AVT2-C02L03 för riskfyllda platser (figur 4). Den har samma funktion och utseende som VS-AVT-C08-L10 förutom att den är avsedd för användning på riskfyllda platser enligt OSHA Klass I Division 2 där lättantändliga vätskor används och förvaras, men där lättantändliga gaser fortfarande kan finnas i luften.

Figur 4: VS-AVT2-CO2L03 är visuellt och funktionsmässigt lik VS-AVT-CO8-L10 men är utformad för användning på riskfyllda platser i enlighet med OSHA klass 1 division 2. (Bildkälla: Panduit Corp.)

VS-AVT2-C02L03 har 0,9 m givarledningar och en systemkabel på 0,6 m och ger en säker indikering för avsaknad av spänning så att högspänningar inte exponeras för lättantändliga gaser när skåpets dörr öppnas.

Eftermontering i befintliga system

För befintliga elskåp som inte har inbyggda givarpunkter eller för skåp som inte kan tas ur drift under en längre tid för att installera kontaktpunkter för givare, erbjuder Panduit spänningsprovaren VS-AVT-RKP1 för eftermontering. Den innehåller samma komponenter som spänningsprovaren Panduit VS-AVT-C08-L10, inklusive 3 m givarledningar och en systemkabel på 2,4 m, men innehåller även en VeriSafe-anslutningssats för genomträngande kontakter (figur 5).

Figur 5: Spänningsprovaren VS-AVT-RKP1 för eftermontering levereras med en sats genomträngande kontakter för skåp som inte kan tas ur drift vid installation av givarkontakter. (Bildkälla: Panduit Corp.)

Det ger ett utrymmeseffektivt sätt att eftermontera en spänningsprovare i ett skåp utan att äventyra integriteten hos befintliga ledare. Den är lämplig för att snabbt tappa av ledare mellan 2,03-13,3 mm2 utan att kapa eller skala dessa. Det sparar tid och möjliggör en snabb och säker installation av Panduits spänningsprovare - utan omfattande driftstopp. Den innehåller också även tolv buntband och sex buntbandsankare för att hålla givarens ledningar på säkert avstånd från befintlig elektronik.

Slutsats

Att skydda ingenjörer, tekniker och operatörer från farliga spänningar har högsta prioritet i industrianläggningar. Elskåp kan innehålla hundratals volt och därför måste man kontrollera att skåpen är spänningslösa innan de öppnas för underhåll. Spänningsprovare är ett säkert, enkelt och effektivt sätt att automatiskt testa att skåpet är spänningslöst innan dörren öppnas. Detta garanterar säkerheten samtidigt som det sparar tid och förbättrar produktiviteten.