Potentiaalvereffening voor afschermingen

Inleiding: Elektrische veiligheid begint bij de veiligheidsafrastering
Hoe kunnen elektrische ongevallen op veiligheidsafrasteringen worden voorkomen? Keer op keer vragen onze klanten ons of het nodig is om aarding toe te voegen aan onze beschermingsheksystemen. Wanneer is het nodig, wanneer is het verwaarloosbaar?

Moet een veiligheidsafrastering worden geïntegreerd in het beschermgeleidersysteem van de machine? In bepaalde productiegebieden is aarding essentieel bij het ontwerpen en gebruiken van veiligheidsvoorzieningen. Dit is de enige manier om elektrische schokken bij mensen te voorkomen in geval van een storing door de stroomtoevoer automatisch uit te schakelen. Het is echter aan de klant om te beslissen of dit in een specifiek geval nodig is - in overleg met zijn elektricien in het kader van de risico- en gevarenanalyse van de klant. Brühl kan ondersteunende aanbevelingen doen en ook de nodige middelen voor de uitvoering ter beschikking stellen. Hieronder vatten wij de normen en definities van begrippen samen, die u bij de gedetailleerde behandeling van dit thema tegenkomt.

Wat is beschermende potentiaalvereffening en waarom is het zo belangrijk?

Wat is een potentieel?

Een potentiaal is de spanning (in volt) tussen een meetpunt en een referentiepunt - waarbij de aardspanning, d.w.z. het aardpotentiaal, voor ons meestal het referentiepunt vormt.

Wat is aarding?

Aarding is een goed geleidende verbinding tussen punten met verschillende spanningen/potentiëlen - in ons geval een machine en de beschermende afrastering. De verschillende elektrische spanning tussen de lichamen wordt door de vereffening op hetzelfde potentiaal (niveau) gebracht.
Zie EN 60204-1:2018 3.1 Begrippen: “3.1.26 Potentiaalvereffening: tot stand brengen van elektrische verbindingen tussen geleidende onderdelen om aarding te bereiken”.

Waarvoor wordt potentiaalvereffening gebruikt?
EN 60204-1:2018 8.1 Potentiaalvereffening - Algemene informatie maakt onderscheid tussen twee soorten potentiaalvereffening: beschermende potentiaalvereffening en functionele potentiaalvereffening. De eerste soort beschermt personen op een machine tegen elektrische schokken in geval van een storing.
zie EN 60204-1:2018 3.1 Begrippen: “3.1.49 Beschermende potentiaalvereffening: voor bescherming tegen elektrische schokken”
Functionele potentiaalvereffening daarentegen is verantwoordelijk voor het verminderen van de verschillende elektrische storingen en zorgt zo voor een soepele werking. Zoals de naam al aangeeft, heeft deze betrekking op de functie van de machine en heeft daarom geen invloed op de beschermende potentiaalvereffening die in dit artikel wordt besproken. In bepaalde toepassingen, zoals stof, terugkerende bewegingen van onderdelen of de opbouw van kritische magnetische velden voor elektronische componenten, kan de beschermende potentiaalvereffening ook dienen als functionele potentiaalvereffening.

Aarding, aarding en aarding: hoe bescherming werkt in geval van een storing

Hoe wordt een beschermende potentiaalvereffening bereikt?

Om te compenseren in het geval van een storing, worden aardgeleiders gebruikt om de stroom van aanraakbare (machine- of afrasterings-) delen om te leiden naar aarde. Dit wordt gegarandeerd door het feit dat het pad van de stroom door de aardgeleider een lagere weerstand heeft dan een potentieel gevaarlijke persoon vanwege de lengte, de doorsnede en het materiaal.
Het aardgeleidersysteem is het geheel van de aardgeleider en (in ons geval) de machine en de afrastering. In grotere systemen is het nodig om meerdere aardgeleiders te combineren om de weerstand van het aardgeleidersysteem op alle punten lager te houden dan die van een persoon.
Potentiaalvereffeningsgeleiders zijn ook onderdelen van het aardgeleidersysteem die externe geleidende onderdelen verbinden die geen deel uitmaken van het elektrische systeem.

zie EN 60204-1;2018 3.1 Begrippen: “De beschermende potentiaalvereffening kan worden gerealiseerd door beschermingsgeleiders, beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders en geleidende verbindingen tussen geleidende delen van een machine en de elektrische uitrusting daarvan.” “3.1.51 Beschermende geleider: Geleider die een foutstroom afleidt van het lichaam van het elektrisch apparaat naar de aardklem (PE)”
“3.1.50 Systeem van beschermingsgeleiders: Beschermende geleider en geleidende onderdelen die met elkaar zijn verbonden om te beschermen tegen elektrische schokken in het geval van een isolatiefout.”

Hoe moeten de veiligheidsmaatregelen worden geoptimaliseerd in het geval van een storing?
Als elektrisch geleidende delen van de machine en/of de veiligheidsomheining onbedoeld onder spanning komen te staan, is er een fout opgetreden. Dit kan bijvoorbeeld worden veroorzaakt door beschadigde isolatie van een kabel van de machine of van een mobiel elektrisch apparaat (bijv. een boormachine). In dit geval wordt de reststroom afgevoerd via het aardgeleidersysteem, waardoor het risico voor personen wordt beperkt, en wordt de stroomtoevoer onderbroken doordat de stroomonderbreker (voorheen zekering) wordt geactiveerd. Een aardlekschakelaar (RCD, vroeger RCD) biedt een betere bescherming tegen onbedoeld contact. Om de beschermende functie van de RCD-schakelaar te garanderen, moet het hele systeem ook volledig geïntegreerd zijn in het aardleidingsysteem.

Waarom afschermingen deel moeten uitmaken van het afschermingssysteem - zelfs op grote afstand van de machine

Hebben veiligheidsvoorzieningen ook een beschermende potentiaalvereffening nodig?

We verwijzen hier naar twee normen die samen stellen dat a) een veiligheidsvoorziening van geleidend materiaal rond een elektrisch aangedreven machine een “extern geleidend onderdeel” is, dat b) moet worden geïntegreerd in het beschermende geleidingssysteem.

a) In principe moet EN ISO 14120: 2016-05 Veiligheid van machines - Veiligheidsvoorzieningen worden toegepast: “5.13 Veiligheidsvoorzieningen met elektrisch geleidende onderdelen: Als veiligheidsvoorzieningen zijn gemaakt van elektrisch geleidende materialen en worden gebruikt in elektrisch aangedreven machines, moeten ze worden beschouwd als ‘externe geleidende delen van de machine’ in overeenstemming met EN 60204-1:2018, 8 .” Deze worden daar in het hoofdstuk over begrippen als volgt gedefinieerd:“3.1.28 Extern geleidend deel: geleidend deel dat niet tot het elektrische systeem behoort, maar dat een elektrisch potentiaal kan introduceren, in het algemeen dat van een lokale aarde.”

b) Volgens EN 60204-1:2018, 8 Aarding, Figuur 4 - Voorbeeld van aarding voor de elektrische uitrusting van een machine, moeten externe geleidende delen (d.w.z. ook afschermingen) worden geïntegreerd in het afschermingssysteem om aarding te bereiken, op voorwaarde dat ze op een afstand van ≤ 2,5 m van de machine worden geïnstalleerd. Binnen deze afstand kan een persoon met gestrekte armen tegelijkertijd de machine en het geleidende deel aanraken. ( Fig. 01)

Wanneer is het aan te raden om de afrastering aan te sluiten op het afschermingssysteem ondanks voldoende afstand tot de machine?
De bevestiging van actieve elektrische elementen direct aan de veiligheidsschakelaar (bijv. veiligheidsschakelaars) of het gebruik van mobiele apparaten in de buurt van de veiligheidsschakelaar (bijv. boormachine) kan leiden tot fouten die de afrastering onder spanning zetten als gevolg van beschadiging, materiaalmoeheid en mechanische spanning. Als volgens EN 60204-1:2018 Anhang A1.1 (normatief) de spanningsvoorziening van deze apparaten de grenswaarden van 50 V (wisselstroom) of 120 V (gelijkstroom) overschrijdt, moet de veiligheidsafrastering worden geïntegreerd in het beschermende geleidingssysteem. Volledigheidshalve moet worden opgemerkt dat deze grenswaarden ook kunnen worden bereikt door elektrostatische oplading van de afrastering (bijvoorbeeld bij weerstands- of inductielassystemen).

Technische implementatie: Hoe afrasteringssystemen integreren volgens de normen

Hoe wordt de integratie van een afrastering in het afschermingssysteem gerealiseerd?
Voor ons zijn er twee fundamenteel verschillende manieren van kijken en de bijbehorende uitvoering ( Afb. 02):
a) De beschermende omheining bekijken als een structuur van onderdelen: Elk onderdeel van de beschermende afrastering wordt beschouwd als een afzonderlijk geleidend onderdeel. De onderdelen zijn met elkaar verbonden met beschermingsgeleiders en geïntegreerd in het beschermingsgeleidersysteem.

b) De beschermende afrastering als een eenheidbekijken : In dit geval wordt de volledige beschermende afrastering gezien als ÉÉN geleidend deel. Dit vereist op voorhand dat de onderdelen van de afrastering veilig met elkaar verbonden zijn . De afrastering wordt geïntegreerd in het beschermgeleidersysteem van de machine zoals gebruikelijk met beschermgeleiders.

Op welke intervallen moet een beschermende afrastering worden geïntegreerd in het beschermende geleidingssysteem?
De frequentie waarmee de beschermende afrastering wordt verbonden met het machine- of aardpotentiaal wordt bepaald door het niveau van de elektrische weerstand van het beschermende geleidingssysteem. De weerstand is het gevolg van de lengte, de doorsnede en het materiaal - te beginnen bij het contactpunt met de aansluitklem van de aardgeleider, de aarding. Op elk punt van de afrastering moet ervoor worden gezorgd dat het aardgeleidersysteem een lagere weerstand heeft dan de persoon die het aanraakt. In de praktijk wordt de weerstand gemeten en het aantal aansluitpunten gespecificeerd door een gekwalificeerde elektricien. Een maximaal toelaatbare weerstand wordt niet gespecificeerd in de normen. De lichaamsweerstand van een persoon ligt in het bereik van enkele honderden ohms, afhankelijk van het pad door het lichaam. Om te voorkomen dat de stroom door de persoon loopt, moet het aardgeleidersysteem onder deze waarde vallen - idealiter met een veelvoud.

Deuren, kabelgoten en verwijderbare afrasteringspanelen - zodat het stroomcircuit van de beschermende geleider gesloten blijft

Hoe wordt het afschermingssysteem van de afrastering gegarandeerd zonder onderbreking?
Het verwijderen van een afrasteringssectie, bijvoorbeeld voor onderhoudswerkzaamheden, mag niet leiden tot een onderbreking van het afschermingssysteem - zelfs niet voor korte tijd. De werking van de aarding moet ook continu gegarandeerd zijn voor secties van de afrastering, aangezien er een constant risico bestaat dat er een fout optreedt.
zie EN 60204-1:2018 8.2.3 Continuïteit van het afschermingssysteem: “Als een onderdeel om welke reden dan ook wordt verwijderd (bijv. routineonderhoud), mag het afschermingssysteem voor de andere onderdelen niet worden onderbroken.”
Als de afrastering bijvoorbeeld slechts aan één kant is geïntegreerd in het afschermingssysteem, onderbreekt het verwijderen van een afrasteringssectie de verbinding met de rest van de afrasteringssectie. Tweezijdige integratie in het beschermingspotentieel van de machine wordt aanbevolen. Als de risicobeoordeling van de klant aangeeft dat afrasteringspanelen op verschillende punten tegelijkertijd moeten worden verwijderd, moet een overeenkomstig veiligheidsconcept worden opgesteld.

Hoe worden deuren geïntegreerd in het beschermingsgeleidersysteem?
Deuren maken deel uit van de beschermende afrastering en het openen ervan mag niet leiden tot een onderbreking van het beschermende geleidingssysteem. Daarom moet de integratie van de deur (inclusief deurvleugel) twee-zijdig zijn.

Moeten geleidende kabelgoten die op de afrastering zijn gemonteerd, worden geïntegreerd in het afleidingsysteem?

Ja, want daar kunnen ook geleiders met hoge spanningen lopen.

In industriële omgevingen worden niet alleen geleiders met beschermende (SELV) en functionele extra lage spanningen (PELV, FELV) in kabelgoten gelegd, maar ook geleiders met hoge elektrische vermogens en spanningen. Om veiligheidsredenen is het daarom raadzaam om kabelgoten te integreren in het beschermgeleidersysteem met beschermgeleiders of beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders.

Kan of moet de functionaliteit van het aardgeleidersysteem worden getest?
Volgens zowel EU-richtlijn 2009/104/EG (regelgeving voor de exploitant) als om te voldoen aan MRL 2006/42/EG (regelgeving voor de fabrikant) moet het aardgeleidersysteem vóór de eerste inbedrijfstelling door een gekwalificeerde elektricien worden gecontroleerd volgens de stand van de techniek door de weerstand te meten. Tijdens bedrijf is de exploitant verantwoordelijk voor het regelmatig laten uitvoeren van de controle, evenals na wijzigingen of reparaties. In Duitsland wordt dit op nationaal niveau bepaald door de verordening inzake industriële veiligheid en gezondheid:
Zie de verordening industriële veiligheid (BetrSichV) §6 (3) 1: “De werkgever moet ervoor zorgen dat (…) 3. alle gebruikte en gegenereerde vormen van energie en materialen veilig kunnen worden toegevoerd en afgevoerd.”

Wat zijn de vereisten voor aardgeleiders, aansluitpunten en etikettering?

Hoe moet een beschermende geleider worden opgebouwd?
EN 60204-1:2018 geeft aanbevelingen voor het materiaal, de doorsnede en het ontwerp van beschermingsgeleiders en beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders: een beschermingsgeleider van koper moet een doorsnede hebben van minstens 2,5 mm² of 4 mm² als de mechanische bescherming onvoldoende is. Er worden gedetailleerde instructies gegeven voor de berekening of selectie van de doorsnede. De norm geeft ook informatie over uitzonderingen voor aangesloten onderdelen die als beschermingsgeleiders kunnen worden gebruikt. zie EN 60204-1:2018, 8.2.2 Beschermende geleiders: “Koperen geleiders verdienen de voorkeur. Als een ander geleidermateriaal dan koper wordt gebruikt, mag de elektrische weerstand per lengte-eenheid niet hoger zijn dan die van de toegestane koperen geleider. De doorsnede van dergelijke geleiders mag om redenen van mechanische duurzaamheid niet kleiner zijn dan 16 mm². (…) Elke aardleiding moet: deel uitmaken van een meeraderige kabel; of samen met de buitengeleiders in een behuizing zitten; of een doorsnede hebben van ten minste 2,5 mm² Cu of 16 mm² Al indien bescherming tegen mechanische beschadiging is voorzien; 4 mm² Cu of 16 mm² Al indien bescherming tegen mechanische beschadiging niet is voorzien. (…)”

Wat is kenmerkend voor een beschermende potentiaalvereffeningsgeleider?
Permanent geleidende verbinding, mechanisch en thermisch resistent, herkenbaar aan kleur, symbool of letters.

Potentiaalvereffeningsgeleiders zorgen voor een permanente geleidende verbinding tussen externe geleidende delen. Er is geen duidelijke definitie hiervan in de normen. Omdat ze deel uitmaken van het aardgeleidersysteem, is de volgende voorwaarde van toepassing: zie EN 60204-1:2018, 8.2 Aardgeleidersysteem: “8.2.1 Algemeen: Alle onderdelen van het aardgeleidersysteem moeten zo worden ontworpen dat ze bestand zijn tegen de hoogste thermische en mechanische spanningen veroorzaakt door aardfoutstromen die in het respectieve onderdeel van het aardgeleidersysteem kunnen vloeien.”

Aan welke eisen moeten aansluitpunten voor aardgeleiders voldoen?
Kan alleen voor dit doel worden gebruikt, mechanisch beveiligd, duidelijk gelabeld en ontworpen in overeenstemming met de normen.

Het aansluitpunt van de aardgeleider is meestal een mechanisch verbindingselement, bijvoorbeeld een schroefverbinding, die zich op het geleidende deel bevindt (bijvoorbeeld afrasteringspaal, machine, hoofdaardklem enz.) en is onderworpen aan speciale vereisten. Deze worden in uitvoering beschreven in EN 60204-1:2018. Aansluitpunten voor beschermende geleiders mogen niet voor een andere functie worden gebruikt. zie EN 60204-1 8.2.4 Aansluitpunten voor beschermende geleiders: “Alle beschermende geleiders moeten worden aangesloten in overeenstemming met 13.1.1. Aansluitpunten voor aardgeleiders mogen niet worden gebruikt voor de bevestiging van bijvoorbeeld apparaten of onderdelen.” zie EN 60204-1 8.2.4, 13.1.1: “Alle aansluitingen, in het bijzonder van het aardgeleidersysteem, moeten beveiligd zijn tegen zelflosraken. De aansluitmiddelen moeten geschikt zijn voor de doorsnede en het type van de aan te sluiten geleider. Het aansluiten van twee of meer geleiders op één klem is alleen toegestaan als de klemmen hiervoor zijn ontworpen. Er mag echter slechts één aardgeleider per aansluitpunt van de klemmen worden aangesloten. (…)”

Hoe kunnen beschermende geleiders, aansluitpunten van beschermende geleiders en beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders worden geïdentificeerd?
Kleurcodering (groen-geel), grafisch symbool (IEC 60417-5019) of lettercombinatie (PE of PB).

Volgens EN 60204-1 moeten deze geleidende, veiligheidsrelevante componenten worden geïdentificeerd met een kleur, een grafisch symbool of een lettercombinatie. zie EN 60204-1 8.2.2 Beschermende geleider: “Beschermende geleiders moeten identificeerbaar zijn volgens 13.2.2.” zie EN 60204-1 13.2.2 Identificatie van de beschermende geleider/beschermende verbindingsgeleider: “De beschermende geleider/beschermende potentiaalvereffeningsgeleider moet duidelijk te onderscheiden zijn van andere geleiders door vorm, opstelling, markering of kleur. Als de identificatie alleen door kleur geschiedt, moet de tweekleurencombinatie GROEN-GEL worden gebruikt over de gehele lengte van de geleider. (…) Deze geleiders moeten echter aan de uiteinden of op toegankelijke plaatsen duidelijk worden gemarkeerd met het grafische symbool in overeenstemming met IEC 60417-5019:2006-08 ( Fig. 04 a) of met de letters PE of met de tweekleurencombinatie GROEN-GROEN identificeerbaar zijn. Uitzondering: Beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders kunnen worden geïdentificeerd met de letters PB en/of met het symbool volgens IEC 60417-5021:2002-10 ( Fig. 04 b) moet worden geëtiketteerd.”

Beschermt de poedercoating van een veiligheidshek niet al tegen het risico van elektrische schokken?
De poedercoating dient als corrosiebescherming en niet als isolatielaag. Volledige isolatie kan niet worden gegarandeerd met een poedercoating, omdat 100 procent dekking van de coating, bijvoorbeeld bij de draadovergang, niet kan worden gegarandeerd.

Conclusie: veiligheid begint met aarding - integreer veiligheidsafschermingen op de juiste manier in het aardgeleidersysteem

Voor Brühl staat veiligheid centraal. Daarom adviseren wij om de beschermingsheksystemen in het beschermingsgeleidersysteem van uw installatie te integreren. Wij bieden u veilige en wettelijk conforme totaaloplossingen. Zowel het gebruik van beschermingsgeleiders als de integratie van beschermende potentiaalvereffeningsgeleiders in het afrasteringssysteem is mogelijk, zie afb. 05-09. De geldende wettelijke voorschriften met EN ISO 14120:2013, EN 60204-1:2018 en de verordening inzake het gebruik van arbeidsmiddelen 2009/104/EG (BetrSichV in Duitsland) zijn in de hele EU bindend.