Atmosfera Letupan dan Kawasan Berbahaya – Perlindungan Lonjakan
Atmosfera letupan terbentuk apabila kepekatan bahan mudah terbakar yang mencukupi, seperti gas, wap, atau debu mudah terbakar, bercampur dengan oksigen dalam udara. Kehadiran sumber pencucuhan, seperti percikan, nyalaan, atau haba, kemudian boleh mencetuskan tindak balas pembakaran pantas, yang membawa kepada letupan.
Industri kimia dan stesen minyak adalah contoh biasa kawasan berbahaya dengan atmosfera meletup. Kawasan ini ditakrifkan sebagai berbahaya kerana risiko tinggi kebakaran dan letupan yang berpunca daripada sambaran kilat dan lonjakan voltan.
Adalah penting untuk diambil perhatian bahawa langkah-langkah perlindungan keselamatan mesti diambil untuk meminimumkan risiko letupan, mencegah kerosakan harta benda akibat kilat dan memastikan ketersediaan loji. Ini termasuk menggunakan peralatan selamat secara intrinsik, sistem pendaratan yang berkesan dan yang diperlukan peranti pelindung lonjakan.
Pengelasan kawasan berbahaya
Dua arahan ATEX menghendaki pengilang dan majikan mematuhi keperluan yang digariskan untuk meningkatkan kesihatan dan keselamatan pekerja, peralatan, dan sistem perlindungan yang berisiko terdedah kepada atmosfera yang berpotensi meletup.
Kawasan yang berpotensi mempunyai atmosfera letupan diklasifikasikan ke dalam zon berdasarkan kekerapan dan tempoh kehadiran atmosfera letupan. Pengelasan ini membantu menentukan tahap perlindungan yang diperlukan (Jadual 1).
Jadual 1 – Pengelasan kawasan berbahaya
Arahan ATEX terpakai kepada pelbagai industri, termasuk minyak dan gas, kimia, farmaseutikal dan perlombongan. Pengelasan zon memainkan peranan penting dalam penilaian risiko, pemilihan peralatan, langkah keselamatan dan pengurusan bahaya secara keseluruhan di kawasan di mana atmosfera letupan mungkin berlaku (Rajah 1).
Pelindung kilat untuk kawasan berbahaya
Perlindungan kilat menyeluruh untuk kawasan berbahaya hendaklah direka termasuk sistem penamatan udara, penanahan dan pengikat setara terjalin. Sistem tersebut hendaklah memenuhi keperluan yang ditetapkan dalam IEC 62305.
Kelas LPS II ditentukan dengan menggunakan kaedah sfera bergulir untuk kawasan berpotensi letupan. Walau bagaimanapun, sekiranya sistem penamat udara terkena petir, percikan boleh berlaku di titik impak. Untuk mengelakkan percikan penyalaan, sistem penamat udara hendaklah dipasang di luar zon Ex.
Struktur logam boleh menjadi sistem penamatan udara semula jadi jika mencapai ketebalan bahan minimum 5 mm. LPS terasing diperlukan dengan jarak pemisahan yang mencukupi untuk menghapuskan risiko percikan atau letupan bahan mudah terbakar.
Rajah 1 – Pembahagian asas sebuah pemasangan kepada zon perlindungan kilat
Penyetaran & penyambungan equipotensial
Semua bahagian konduktif disambungkan melalui sistem pendaratan ekuipotensial bersilang ke tanah dengan selang 20 m pada aras tanah.
Sistem pengikatan equipotensial berselirat melibatkan penyambungan semua elemen konduktif untuk mewujudkan rangkaian di mana mereka berkongsi potensi elektrik yang sama. Lintasan penampang konduktor pendaratan tembaga untuk pengikatan equipotensial mestilah sekurang-kurangnya 4 mm.2.
Penyetearan membantu mencegah pengumpulan cas statik pada peralatan atau permukaan, mengurangkan kemungkinan percikan yang boleh mencetuskan gas mudah terbakar, wap, kabut, atau habuk dalam atmosfera letupan. Adalah disyorkan untuk memasang sistem penamat bumi yang berasingan bagi setiap bangunan atau bahagian pemasangan.
Menggunakan konduktor tahan kakisan, kaedah pendawaian, dan salutan pelindung adalah penting untuk mengekalkan integriti jangka panjang di kawasan letupan.
Selain itu, jarak pemisahan yang betul antara sistem penamatan udara atau konduktor penurun mesti diatur mengikut keperluan IEC 62305. Konduktor penurun berinsulasi yang tahan voltan tinggi boleh digunakan apabila jarak pemisahan sukar dikekalkan.
Rajah 2 – Sistem penamatan bumi berselirat
Pelindung lonjakan untuk kawasan berbahaya
Di kawasan yang mempunyai atmosfera letupan, sistem dan peranti elektrik selamat intrinsik (IS) sering diperlukan. Sistem ini direka untuk mengehadkan tenaga elektrik kepada tahap di bawah ambang penyalaan, mencegah percikan atau kesan terma yang boleh menyebabkan penyalaan.
Sistem IS menyumbang kepada keselamatan keseluruhan dengan meminimumkan risiko peralatan elektrik menjadi sumber percikan. Halangan IS berfungsi sebagai penghalang pelindung antara sistem kawalan dan lokasi berbahaya, menghalang tenaga berlebihan daripada mencapai atmosfera yang berpotensi meletup.
Walau bagaimanapun, penghalang IS bukan pelindung lonjakan. Penghalang IS direka khas untuk mengehadkan tenaga di kawasan berbahaya bagi mencegah pencucuhan, manakala pelindung lonjakan bertujuan melindungi peralatan elektronik di kawasan tidak berbahaya daripada lonjakan voltan sementara.
Oleh itu, perlindungan lonjakan masih perlu digunakan untuk melindungi litar IS daripada voltan melebihi sementara.
Pemasangan litar pengukuran selamat intrinsik
Prinsip kerja sistem elektrik selamat intrinsik ialah memastikan paras tenaga elektrik dan terma berada di bawah ambang penyalaan dalam atmosfera yang berpotensi meletup.
Sistem selamat secara intrinsik menggabungkan komponen seperti penderia, pemancar, dan suis yang direka khas untuk meminimumkan tahap tenaga. Pengasingan galvani sering digunakan untuk memisahkan litar elektrik dan menghalang aliran arus berlebihan.
Sistem-sistem ini disahkan oleh badan pengawalseliaan mengikut piawaian seperti ATEX atau Kod Elektrik Kebangsaan (NEC), dan ia biasanya dipasang di zon berbahaya di mana risiko atmosfera meletup wujud.
Satu cara tipikal memasang litar pengukuran selamat intrinsik, yang terdiri daripada gabungan peralatan elektrik berkaitan, pemasangan kabel selamat intrinsik, pemancar suhu (dipisahkan secara galvani daripada elemen penderia), dan peranti pelindung lonjakan (SPD) yang diperlukan.
Pengasing terletak dalam kabinet instrumen dan kawalan bilik kawalan, manakala pemancar suhu yang terletak pada tangki cecair mudah terbakar mempunyai elemen sensornnya terus di Zon 0 Eks.
Pemancar, di Zon Ex 1, disambungkan dengan selamat dan kekal kepada tangki logam melalui sarung logamnya. Sambungan antara kedua-dua peranti itu dibuat oleh kabel berlapis pelindung yang selamat secara intrinsik. Kedua-dua stesen pengukuran dan tangki adalah sebahagian daripada sistem pendaratan bersarang.
Pelindung lonjakan untuk litar pengukuran selamat intrinsik
Rajah 3 – Peranti pelindung lonjakan dalam litar pengukuran yang selamat secara intrinsik
Untuk melindungi daripada risiko berkaitan kilat di bilik kawalan dan kawasan berbahaya, pemasangan ini memerlukan dua peranti pelindung lonjakan (SPD) dalam litar selamat intrinsik. Satu SPD melindungi pengasing di bilik kawalan, dan satu lagi melindungi pemancar tangki.
SPD tangki bukan sahaja menghalang pelepasan percikan berbahaya ke konduktor sensor tetapi juga memberikan perlindungan letupan. Dengan menyambungkan wayar isyarat, wayar tidak digunakan, dan pelindung kabel terbuka ke litar, SPD menghalang arus pampasan semasa operasi biasa. Sekiranya berlaku lonjakan berbahaya, hujung kabel terbuka dihubungkan kepada penebatan ekuipotensial melalui SPD, mencegah pembentukan percikan.
Peranti pelindung lonjakan FRD membantu melindungi teknologi pengukuran yang mahal daripada kesan voltan lonjakan akibat pelepasan atmosfera. Ia menawarkan perlindungan optimum untuk aplikasi pengukuran dan kawalan dua kutub atau empat kutub.
Peranti Perlindungan Lonjakan (SPD) untuk Data, Sistem MCR, Litar Pengukuran Selamat Intrinsik, Peranti Lapangan, Penderia Aliran, Penderia Suhu
SPD untuk litar pengukuran selamat secara intrinsik FDB2-24
Penahan lonjakan dengan litar pelindung kapasitansi rendah untuk melindungi litar pengukuran selamat intrinsik dan sistem bas. Aplikasi: penderia aliran, penderia suhu.
- Mudah dipasang pada gland kabel simpanan peranti lapangan
- Kapasitansi sendiri dan induktansi sendiri yang sangat kecil
- Bumung keluli tahan karat dengan penutup kalis tekanan
Rawatan perisai bagi kabel selamat secara semula jadi
Perisai dalam kabel sering digunakan untuk menghalang kemasukan atau keluaran gangguan elektromagnet (EMI) atau gangguan frekuensi radio (RFI). Perisai boleh meminimumkan kesan gangguan elektromagnet luaran ke atas isyarat yang dihantar dalam kabel. Ini amat penting dalam litar sensitif yang digunakan di kawasan berbahaya.
Rajah 4 – Rawatan perisai kabel selamat secara semula jadi
Penyetelan bumi yang betul memastikan keberkesanan perisai; perisai itu berfungsi sebagai laluan ke bumi bagi arus yang tidak diingini, menghalangnya daripada beredar dalam pengantara kabel dan berpotensi mencetuskan percikan atau titik panas.
Menyambungkan pelindung pada kedua-dua hujung kabel di kawasan berbahaya hanya apabila tiada perbezaan potensi antara titik pendaratan dan konduktor pendaratan berinsulasi yang dipasang selari dengan kabel selamat intrinsik, disambungkan ke pelindung kabel pada mana-mana titik dan diinsul semula.
Selain itu, besi pengukuh yang disambungkan secara kekal dan berterusan boleh digunakan sebagai konduktor pengikat equipotensial yang disambungkan kepada bar pengikat equipotensial di kedua-dua hujungnya.
