ΥΠΕΡΘΕΡΜΑΝΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Περίληψη

Οι ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις σε κτίρια και σε βιομηχανίες έχουν βελτιωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Αυστηροί κανονισμοί εγκαταστάσεων, υψηλής ποιότητας υλικά, σωστός σχεδιασμός και υλοποίηση εγκαταστάσεων αλλά και ο κατάλληλος προγραμματισμός συντήρησης του εξοπλισμού, έχουν μειώσει κατά πολύ τα επικίνδυνα περιστατικά πυρκαγιών από σφάλματα σε αυτές.

Παρόλα αυτά και έχοντας στην διάθεση μας όλα τα απαραίτητα εργαλεία αντιμετώπισης τους, δυστυχώς, οι πυρκαγιές, είτε σε περιορισμένη έκταση με μικρές υλικές ζημιές, είτε με ανεξέλεγκτες συνέπειες, αποτελούν  έναν από τους βασικούς κινδύνους σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση.

Σε αυτό το άρθρο θα γίνει μια συνοπτική παρουσίαση των κυριότερων αιτιών που προκαλούν επικίνδυνες υπερθερμάνσεις σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση και τους τρόπους έγκαιρου εντοπισμού τους.

Ανάφλεξη σε ηλεκτρολογική εγκατάσταση

Όπως είναι γνωστό, για να γίνει ανάφλεξη χρειάζεται θερμότητα και καύσιμη ύλη. Όλα τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρολογικό εξοπλισμό, είναι σχεδιασμένα ώστε να μην είναι εύφλεκτα, για να μην αποτελούν την απαραίτητη καύσιμη ύλη για την πρόκληση πυρκαγιάς. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η καύσιμη ύλη προέρχεται από υλικά που βρίσκονται κοντά στις ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις, ενώ ο ηλεκτρισμός παρέχει μόνο την κατάλληλη θερμότητα για να υπάρξει η ανάφλεξη.

Η θερμότητα αυτή προέρχεται από την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος εντός των αγωγών. Για τον λόγο αυτό, οι διεθνής κανονισμοί ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων παρέχουν κανόνες για τον σωστό σχεδιασμό ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων.

Έχοντας λοιπόν δημιουργήσει κανόνες και πρότυπα, γιατί ακόμα γίνονται ατυχήματα και έχουμε πυρκαγιές;   

Αιτίες Υπερθερμάνσεων

Κακές συνδέσεις: Όλες οι ηλεκτρολογικές συνδέσεις σε μια εγκατάσταση καταπονούνται είτε από κραδασμούς, είτε από υψηλές θερμοκρασίες που αναπτύσσονται από την διέλευση του ρεύματος, είτε από περιβαλλοντικά στοιχεία που διαβρώνουν την ποιότητα των μετάλλων. Όλοι οι παραπάνω λόγοι αυξάνουν την αντίσταση της σύνδεσης, στο διερχόμενο ρεύμα, με αποτέλεσμα να ανεβάζουν σημαντικά την θερμοκρασία στα συγκεκριμένα σημεία.

Για παράδειγμα, αν σε μια ηλεκτρολογική σύνδεση έχουμε διερχόμενο ρεύμα 60Amp, με αρχική αντίσταση 0,1 Ohm, τότε τοπικά παράγονται 360 Watt ενέργειας (P=I²*R). Όσο λοιπόν παραμένει η σύνδεση ασυντήρητη, αυξάνεται  η αντίσταση της, με αποτέλεσμα την αντίστοιχη αύξηση της παραγόμενη ισχύς.

Ένα ακόμα επικίνδυνο σύμπτωμα από κακές συνδέσεις, είναι και η δημιουργία μικρών ηλεκτρικών τόξων. Τα ηλεκτρικά τόξα, είναι μικρές εκφορτίσεις (ή εκκενώσεις), οι οποίες προκύπτουν σε περιπτώσεις όπου μια κακή σύνδεση ανοίγει και κλείνει πολλές φορές, με αποτέλεσμα στο άνοιγμα να δημιουργούνται μικρά κενά και να έχουμε την δημιουργία ηλεκτρικών τόξων. Σε αυτές τις περιπτώσεις η παραγόμενη θερμότητα, μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε μονώσεις ή και να προκαλέσει πυρκαγιά αν βρεθεί σε κοντινή απόσταση από καύσιμη ύλη.

Ένας βασικός λόγος που επηρεάζει τη λειτουργία των γραμμών σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση άρα και την διάρκεια ζωής της , είναι οι προβληματικές ενώσεις - επαφές που εμφανίζονται είτε ως συνδέσεις μεταξύ αγωγών σε κουτιά διακλάδωσης είτε ως συνδέσεις αγωγών σε ραγουλικά πίνακα (ασφάλειες πίνακα, διακόπτες κ.τ.λ).

Κάθε προβληματική ένωση μεγαλώνει την αντίσταση των συγκεκριμένων αγωγών της γραμμής και τοπικά (στο προβληματικό σημείο) αυξάνει την θερμοκρασία .

 Επειδή όμως η γραμμή "αναπνέει" σε όλο το μήκος της, η ζέστη αυτή μεταφέρεται ουσιαστικά σε μεγάλη απόσταση περικλείοντας έτσι όλη τη συγκεκριμένη γραμμή.

 Ειδικά στις περιπτώσεις των ραγουλικών, επειδή το πρόβλημα της κακής επαφής λαμβάνει χώρα σε πολύ περιορισμένο χώρο, η δυνατότητα απομάκρυνσης της επιπλέον θερμότητας εξαρτάται από τις διαστάσεις του υλικού ενώ παράλληλα επηρεάζονται σημαντικά οι μονωτικές του ιδιότητες (π.χ. συχνά υπερθερμαινόμενο PVC οδηγείται σε σταδιακό λιώσιμο).

 Με την πάροδο του χρόνου, κάθε προβληματική επαφή στην εγκατάσταση, καθίσταται "εν δυνάμει" σημείο έναρξης ηλεκτρικής πυρκαγιάς.

Στατιστικά, μια κακή επαφή που βρίσκεται σε σημείο της εγκατάστασης το οποίο είναι λειτουργικά "ενεργό" πολλές ώρες της μέρας και η οποία αρχικά εμφάνισε αντίσταση 0,5 Ωμ, μέσα σε μια εβδομάδα έφτασε να εμφανίζει τιμή αντίστασης περίπου 1 Ωμ. Σε βάθος χρόνου (περίπου 1 έτος) εμφάνισε τιμή αντίστασης γύρω στα 10 Ωμ με περαιτέρω αυξητικές τάσεις.

Εύκολα μπορεί να διαπιστώσει κανείς από τον επόμενο πίνακα ότι μια κακή ένωση - επαφή δημιουργεί επιπλέον επιβάρυνση στην λειτουργία της γραμμής ενισχύοντας την πτώση τάσης (που ούτως ή άλλως υπάρχει λόγω του μήκους και της διατομής των αγωγών).

Για τον εντοπισμό προβλημάτων κακής συνέχειας (επαφής ή σύνδεσης) μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι δοκιμές εξακρίβωσης της συνέχειας των αγωγών προστασίας του άρθρου 612.2 και σε αγωγούς φάσεων και ουδετέρου

Υπερφόρτιση κυκλωμάτων: Όταν ένα φορτίο τραβάει πολύ ρεύμα για την λειτουργία του, τότε χρειάζεται να έχει γίνει και η κατάλληλη επιλογή του αντίστοιχου κυκλώματος, ώστε να μεταφέρει αυτό το ρεύμα χωρίς την δημιουργία υπερθέρμανσης.
 Η υπερφόρτιση ενός κυκλώματος μπορεί να είναι σταθερή, σε περιπτώσεις όπου έχουν γίνει επεκτάσεις χωρίς να έχει γίνει αντίστοιχη βελτίωση της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης, ή στιγμιαία από την ξαφνική ζήτηση μεγαλύτερου ρεύματος.
 Σε κάθε περίπτωση η υπερφόρτιση ενός κυκλώματος προκαλεί υπερθέρμανση των αγωγών και των εξαρτημάτων.

Λάθη στις καλωδιώσεις: Πολλές φορές η ηλεκτρολογική εγκατάσταση είναι μια δυναμική οντότητα, η οποία αλλάζει σύμφωνα με τις ανάγκες και τις απαιτήσεις που έχουν οι χρήστες της.
 Για τον λόγο αυτό, μπορούν να γίνουν λάθη που θα προκαλέσουν μια σοβαρή ζημιά ή ακόμα και πυρκαγιά.
 Για παράδειγμα σοβαρός κίνδυνος βλάβης μπορεί να προκληθεί όταν αλλάζουμε μια ασφάλεια των 20 Amp με μια των 25 Amp, επιτρέποντας να περάσει πιο μεγάλο ρεύμα από έναν μικρότερο αγωγό.
Αντίστοιχα σοβαρή υπερθέρμανση μπορεί να προκύψει όταν τοποθετούμε μικρότερο αγωγό σε γραμμή με υψηλό ρεύμα διέλευσης.

Σφάλμα σε μονώσεις: Τα μονωτικά υλικά τα τελευταία χρόνια έχουν βελτιωθεί σημαντικά σε σχέση με το παρελθόν. Παρόλα αυτά, οι μονώσεις συνεχίζουν να υφίστανται σημαντικές διαβρώσεις από καταπονήσεις όπως γήρανση, υψηλές θερμοκρασίες και περιβαλλοντικές μολύνσεις.

Πολλές φορές μπορεί να υπάρξει για διάφορους λόγους που θα αναφέρουμε παρακάτω  αστοχία της μόνωσης των καλωδίων και επομένως η εξασφάλιση της προστασίας των χρηστών από ηλεκτροπληξία η πυρκαγιά και η εξασφάλιση της καλής λειτουργίας του εξοπλισμού μπαίνει σε αμφισβήτηση.

Η αστοχία της ηλεκτρικής μόνωσης ενδέχεται να οδηγήσει στη δημιουργία ενός βραχυκυκλώματος ή μίας διαρροής προς γη που μπορεί να απειλήσουν σοβαρά την ζωή των χρηστών από ηλεκτροπληξία η από εκδήλωση πυρκαγιάς η να προξενήσουν βλάβες στις ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές που τροφοδοτούνται από την εγκατάσταση αυτή.

Το βραχυκύκλωμα, είναι το φαινόμενο κατά το οποίο 2 αγωγοί χωρίς μόνωση έρχονται σε επαφή και παραμένουν κολλημένοι. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να δουλέψουν οι προστασίες ώστε να απομονώσουν την περιοχή του σφάλματος. Αν για οποιοδήποτε λόγο δεν ενεργήσουν οι ασφάλειες, όλο το κύκλωμα από το σφάλμα και πάνω, θα δεχτεί μεγάλες ποσότητες παραγόμενης θερμότητας. Επιπλέον όταν 2 αγωγοί έρθουν κοντά, παράγουν επίσης εκφορτίσεις (τόξα). 

Τέλος οι μονώσεις που δέχονται μεγάλες θερμοκρασίες από κοντινές πηγές, είναι πιθανό να διαβρωθούν και να γίνουν αγώγιμες, με αποτέλεσμα να έχουμε εκφορτίσεις, οι οποίες ονομάζονται arctracking και έχουν τα ίδια επικίνδυνα αποτελέσματα με τα ηλεκτρικά τόξα.

Γι αυτό το λόγο γίνεται η μέτρηση της αντίστασης μόνωσης των καλωδίων η του εξοπλισμού μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης (ηλεκτρικοί πίνακες, κινητήρες κτλ)

Ο έλεγχος της αντίστασης μόνωσης σε μία εγκατάσταση πριν από την ηλεκτροδότηση είτε σε τακτά χρονικά διαστήματα μετά την ηλεκτροδότηση, επιβάλλεται, γιατί δίνει την δυνατότητα εντοπισμού μίας πιθανής μείωσης της αποτελεσματικότητας της μόνωσης των ηλεκτρικών καλωδίων η του εξοπλισμού.

Οι παράγοντες που προκαλούν τη φθορά της μόνωσης των καλωδίων είναι:

  Υπερθέρμανση - Η υπερθέρμανση των καλωδίων προέρχεται συνήθως  από την σύνδεση μεγάλου αριθμού συσκευών σε μια γραμμή ή από την σύνδεση μιας και μόνο συσκευής μεγάλης ισχύος.

Η ροή ρεύματος πάντα ανεβάζει τη θερμοκρασία και ακόμη σε συμβατές θερμοκρασίες δημιουργείται σταδιακή φθορά και αποσύνθεση ορισμένων πολυμερών.

  Υγρασία περιβάλλοντος - Η υγρασία δημιουργεί διαδρόμους για το ρεύμα και η προκαλούμενη φθορά εξαρτάται από την απορροφητικότητα και την υφή (πορώδη) του υλικού της μόνωσης.

  Οξείδωση - Η παρουσία οξυγόνου, όζοντος και άλλων οξειδωτικών στην ατμόσφαιρα δημιουργούν αδυνάτισμα της μόνωσης κυρίως σε περιοχές που λειτουργούν περιστρεφόμενα ηλεκτρικά μηχανήματα (ρότορες, γεννήτριες).

Ακτινοβολία - Η υπεριώδης ακτινοβολία καθώς και η ραδιενέργεια επηρεάζουν την ικανότητα των μονωτικών και κυρίως των πολυμερισμένων πλαστικών. Επίσης η ηλιακή ακτινοβολία επιδρά στα πολυμερή, στα βυνιλικά, στο φυσικό και συνθετικό λάστιχο με την παραγωγή υδροχλωρίου που ενεργοποιείται σε υδροχλωρικό οξύ και φθείρει τις μονώσεις.

  Χημικά - Η μη συμβατότητα των μονωτικών με οξέα, λιπαντικά άλατα και μερικά άλλα ενεργά υλικά, μπορεί να τα διασπάσει χημικά.

  Υψηλές τάσεις - Οι υψηλές τάσεις μπορεί να δημιουργήσουν σπινθήρες ή το φαινόμενο της κορώνας δημιουργώντας τρύπες στα μονωτικά υλικά και αδυνατίζοντας την αντίστασή τους.

  Μηχανικές φθορές - Τριψίματα, σπασίματα, κοψίματα, τσακίσματα, του καλωδίου είναι οι συνηθέστερες αιτίες φθοράς (του καλύμματος) της μόνωσης. 

  Βιολογικοί παράγοντες - Μερικά μονωτικά είναι θρεπτικά για ζώντες οργανισμούς, όπως αρουραίοι, άλλα τρωκτικά, έντομα που τρώνε οργανικά υλικά μονώσεων κόβοντας ή αδυνατίζοντάς τα.

Κεραυνοί: Μια βασική λειτουργία της γείωσης, είναι να παρέχει ένα μονοπάτι πολύ χαμηλής αντίστασης προς το έδαφος. Έτσι ένας κεραυνός, ο οποίος θα χτυπήσει ένα κτίριο θα κατευθυνθεί προς το έδαφος χωρίς να προκαλέσει ζημιά σε άλλα τμήματα του κτιρίου, όπως π.χ την ηλεκτρολογική εγκατάσταση, όπου θα μπορούσε να προκαλέσει από σοβαρές υπερθερμάνσεις μέχρι και πυρκαγιές.
 Για τον λόγο αυτό χρειάζεται να γίνεται περιοδικός έλεγχος και μέτρηση της γείωσης για την διασφάλιση της σωστής λειτουργίας της όταν αυτή χρειαστεί.

Αρμονικές: Οι αρμονικές παραμορφώσεις, είναι παράγωγα του ρεύματος, τα οποία έχουν διαφορετική συχνότητα από τα 50Ηz.
Αρμονικές παράγουν μη γραμμικά φορτία όπως οι υπολογιστές κλπ.
 Μεγάλες παραμορφώσεις από αρμονικές, προκαλούν υπερθερμάνσεις σε τυλίγματα μετασχηματιστών και αγωγούς.
 Ειδικά η 3η αρμονική η οποία παράγεται από μονοφασικά φορτία σε 3 φασικά  συστήματα μπορεί να υπερθερμάνει επικίνδυνα τον ουδέτερο αγωγό.

Τρόποι ελέγχου και αντιμετώπισης υπερθερμάνσεων και βλαβών

Το μυστικό για την έγκαιρη διάγνωση των βλαβών σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση, είναι η δημιουργία αρχείου ελέγχων, με καταγραφές σημαντικών σημείων και τιμές αναφορών.
 Με αυτό τον τρόπο, δημιουργώντας τις τιμές αναφορών και κάνοντας ετήσιους ελέγχους, μπορούμε εύκολα να εντοπίσουμε αλλαγές στην καλή κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού και να προλάβουμε βλάβες, των οποίων η αποκατάσταση θα είναι αρκετά δαπανηρή ή που θα μπορούσαν να προκαλέσουν πυρκαγιά στην ηλεκτρολογική μας εγκατάσταση.

Για την προγνωστική συντήρηση και την έγκαιρη διάγνωση των βλαβών σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση έχουμε τα ακόλουθα εργαλεία :

Οπτικός έλεγχος: Είναι πολύ σημαντικό να γίνεται περιοδικά ένας οπτικός έλεγχος του εξοπλισμού. Ο λόγος είναι ότι ενώ το ρεύμα είναι αόρατο, τα σημάδια από καταπονήσεις είναι ορατά πχ διαβρώσεις, αποχρωματισμοί κλπ., ενώ ακόμα μπορούμε να έχουμε και άλλες ενδείξεις, όπως παράξενες οσμές από υλικά που υπερθερμαίνονται.

Θερμογραφικός έλεγχος

Όταν η θερμοκρασία μιας εγκατάστασης αυξάνεται, η θερμική ακτινοβολία που εκπέμπει αυξάνεται και αυτή, χωρίς βέβαια κάτι τέτοιο να γίνεται άμεσα αντιληπτό, μιας και δεν είναι ορατή από το ανθρώπινο μάτι. Κάτι τέτοιο όμως είναι δυνατό να γίνει με τον θερμογραφικό έλεγχο, ο οποίος πραγματοποιείται με ειδική κάμερα που αποτυπώνει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται και αποτελεί βασικό συστατικό της θερμικής ακτινοβολίας.
 Με τον τρόπο αυτό, εντοπίζεται κάθε πηγή υπερθέρμανσης και παρέχεται η δυνατότητα να εξεταστεί τόσο το είδος, όσο και το μέγεθος του προβλήματος που την προκάλεσε.

Υπάρχουν πολλά σημεία σε μια εγκατάσταση που εγκυμονούν κινδύνους. 
Υπάρχουν σημεία σε μια εγκατάσταση που δεν ελέγχονται με τον οπτικό έλεγχο, τις δοκιμές και μετρήσεις, π.χ. διελεύσεις αγωγών, συνδέσεις αγωγών εντός κυτίων διακλαδώσεως και όχι μόνον, τοποθετήσεις, συνδέσεις, διελεύσεις αγωγών, σε φωτιστικά σώματα (φθορίου – SPOT- επιδαπέδια – εξωτερικών χώρων κ.λ.π.) γενικούς πίνακες και υποπίνακες.

Είναι γνωστό πως τις περισσότερες φορές που κάποια από τις συνήθεις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις δυσλειτουργεί ή έχει υποστεί μια αστοχία, η αύξηση της θερμοκρασίας της είναι ένα από τα πλέον συνήθη επακόλουθα.
 Και δεν παρατηρείται μόνο σε περιπτώσεις αστοχίας, αλλά αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό και της υπερκατανάλωσης ενέργειας με ιδιαίτερα αρνητικές επιπτώσεις στο γενικό λειτουργικό κόστος της εγκατάστασης.
Χάρη στον θερμογραφικό έλεγχο μπορούν να εντοπιστούν προβλήματα, όπως χαλαρές ή οξειδωμένες διακλαδώσεις – συνδέσεις καλωδίων, υπερφορτωμένα δίκτυα, ελαττωματικό ραγοϋλικό (διακόπτες – ασφάλειες) καθώς και περιπτώσεις άνισης κατανομής ηλεκτρικών φορτίων. Επίσης, έλεγχο ηλεκτρικών κινητήρων, αντλιών, δικτύων μεταφοράς, μετασχηματιστών κ.λ.π.

Η σημασία του

Η σημασία του θερμογραφικού ελέγχου στον έλεγχο ορθής λειτουργίας μιας εγκατάστασης είναι πολύ μεγάλη αν ληφθεί υπόψη πως τα προβλήματα υπερθέρμανσης τα οποία εντοπίζει αποτελούν τις συνήθεις αιτίες πυρκαγιών αλλά και δυσλειτουργιών.

Με τον θερμογραφικό έλεγχο εντοπίζουμε το πρόβλημα που έχει μεν εκδηλωθεί, αλλά δεν έχει μεγιστοποιηθεί. Με τον τρόπο αυτό διασφαλίζεται ο σωστός προγραμματισμός σε κάθε επέμβαση και η λήψη των απαιτούμενων μέτρων αποκατάστασης πριν την οριστική αστοχία μιας εγκατάστασης ή την εκδήλωση κάποιας ζημιάς όπως π.χ. πυρκαγιά ή διακοπή λειτουργίας.

Είναι δε χαρακτηριστικό πως σε έναν θερμογραφικό έλεγχο δεν απαιτείται διακοπή αλλά ούτε και επαφή του ελεγκτή με τις εξεταζόμενες εγκαταστάσεις.
Αξίζει δε να αναφερθεί, πως ο θερμογραφικός έλεγχος είναι πάντα προτιμότερο να διεξαχθεί με τις εγκαταστάσεις να λειτουργούν με την μέγιστη δυνατή ισχύ τους, ώστε να μεγιστοποιηθεί η ακρίβεια των καταγραφών.
Το κορυφαίο όφελος του θερμογραφικού ελέγχου είναι αναμφισβήτητα η διασφάλιση της αξιόπιστης λειτουργίας των εγκαταστάσεων και η δυνατότητα έγκαιρης αντιμετώπισης προβλημάτων, τα οποία μπορεί να οδηγήσουν τον εξοπλισμό σε πρόωρη γήρανση αλλά κυρίως σε ζημιές.

Η θερμογραφία έχει εδώ και αρκετά χρόνια εφαρμογή ενδεικτικά στους ακόλουθους τομείς:

- Ιατρική
- Στρατιωτικές εφαρμογές
- Έλεγχος εγκαταστάσεων
- Μηχανολογικές
- Ηλεκτρολογικές/ Ενεργειακές
- Κτιριακές
- R&D

δες εδώ για θερμοκάμερα

Δείτε στο παρακάτω video μια μέτρηση με θερμοκάμερα:

Έλεγχος με Υπέρηχους: Σε συνδυασμό με την Θερμογραφία άλλος ένας βασικός Μη Καταστρεπτικός Έλεγχος είναι και η επιθεώρηση με υπερήχους. Με τους υπερήχους μπορούμε να ανακαλύψουμε έγκαιρα εκφορτίσεις και φαινόμενα arcing, tracking και Corona, σε αρχικά στάδια πριν ακόμα αυτά προκαλέσουν σοβαρές υπερθερμάνσεις με απρόβλεπτες συνέπειες.

δες εδώ για έλεγχο με υπερήχους

Ανάλυση Ποιότητας Ενέργειας: Για τις περιπτώσεις βλαβών που οφείλονται σε φαινόμενα μεταβατικά (transients), αρμονικές, υπερτάσεις υποτάσεις και άλλες αιτίες που προέρχονται από την ποιότητα της παρεχόμενης ενέργειας, μπορεί να γίνει μια καταγραφή για ένα χρονικό διάστημα στην ποιότητας της ενέργειας με κατάλληλο αναλυτή, από την οποία θα προκύψουν στοιχεία για βελτιωτικές ενέργειες.

δες εδώ για ανάλυση ποιότητας ενέργειας
Η διατήρηση μιας ηλεκτρολογικής εγκατάστασης σε άψογη λειτουργική κατάσταση, χωρίς απρόσμενες βλάβες και κινδύνους, είναι μια δυναμική εργασία, η οποία χρειάζεται καλή οργάνωση και τα κατάλληλα εργαλεία.
 Η σωστή τεχνική κατάρτιση και ο κατάλληλος εξοπλισμός σε συνδυασμό με την εμπειρία μπορούν να εξασφαλίσουν την απρόσκοπτη λειτουργία μιας ηλεκτρολογικής εγκατάστασης

Υπερθέρμανση σε ηλεκτρικούς πίνακες χαμηλής τάσης

Η διάρκεια ζωής ενός ηλεκτρικού πίνακα καθώς και του εξοπλισμού που αυτός περιλαμβάνει, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σωστή διαχείριση της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται στο εσωτερικό του.

Υπερθέρμανση στο εσωτερικό των ηλεκτρικών πινάκων

Οι απώλειες ισχύος του ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση, μετατρέπονται σε θερμότητα που συσσωρεύεται στο εσωτερικό των πινάκων. Η θερμότητα αυτή επιδρά αθροιστικά με τη θερμότητα που ακτινοβολούν από τη λειτουργία τους διάφορες άλλες συσκευές που είναι τοποθετημένες εσωτερικά η εξωτερικά των πινάκων γεγονός που συνολικά επηρεάζει την ομαλή λειτουργία τους. Όλα τα παραπάνω συντελούν στην εμφάνιση φαινομένων υπερθέρμανσης στο εσωτερικό των πινάκων, φαινόμενο το οποίο παρατηρείται όταν η εσωτερική τους θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από την εξωτερική θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Η ικανότητα απαγωγής θερμότητας από το εσωτερικό του πίνακα στο εξωτερικό περιβάλλον εξαρτάται από το μέγεθος του συνόλου των εξωτερικών επιφανειών του πίνακα, καθώς και από το βαθμό προστασίας του (IP).

Γιατί πρέπει να περιορίζεται η θερμοκρασία στο εσωτερικό των ηλεκτρικών πινάκων;

Η υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία στο εσωτερικό ενός πίνακα είναι η σημαντικότερη αιτία φθοράς του ηλεκτρικού εξοπλισμού (καλώδια, μικροαυτόματοι διακόπτες, αυτόματοι διακόπτες ισχύος κ.α.) με επιπτώσεις στην απόδοση και την αξιοπιστία του συστήματος (επίπεδα ενεργοποίησης θερμικών/μαγνητικών στοιχείων, χρόνοι απόκρισης κ.α.) αλλά και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής τους. Η ανεξέλεγκτη υπερθέρμανση των ηλεκτρικών πινάκων είναι συχνά η αιτία βλαβών που κοστίζουν πολύ περισσότερο από ό, τι το ίδιο το σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας.

Αντίθετα, η διατήρηση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό των πινάκων σε κανονικά επίπεδα αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα καλής συντήρησης του σχετικού βιομηχανικού εξοπλισμού.

Τι δηλώνουν τα Διεθνή Πρότυπα;

Το νέο Διεθνές Πρότυπο IEC 61439-1 που αναφέρεται σε ηλεκτρικούς πίνακες και συναρμολογούμενα πεδία χαμηλής τάσης δεν καθορίζει κάποιο συγκεκριμένο όριο υπερθέρμανσης, αλλά παραπέμπει τα όρια θερμοκρασιακής λειτουργίας στα επιμέρους πρότυπα κάθε συσκευής που τοποθετείται εντός της κατασκευής, όπως οι μπάρες διανομής, τα καλώδια, τα διακοπτικά στοιχεία κ.α. (για παράδειγμα ο υπολογισμός ανύψωσης θερμοκρασίας που αναφέρει το IEC 61439-1 πρέπει να γίνεται βάσει των χαρακτηριστικών που προβλέπει το πρότυπο IEC 60890 τόσο για τα ασφαλιστικά μέσα [απώλειες ισχύος από αυτόματους διακόπτες ισχύος κ.α.] αλλά και για τα καλώδια και τις μπάρες διανομής [μήκη, διατομές, απώλειες κ.α.]).

Τα πρότυπα αυτά καθορίζουν τα όρια υπερθέρμανσης κυρίως για τα τερματικά του εξοπλισμού, όρια που πληρούνται σε προκαθορισμένες συνθήκες δοκιμής οι οποίες είναι συνήθως πολύ διαφορετικές από εκείνες που συναντώνται πραγματικά κατά την εγκατάσταση. Επιπλέον, τα όρια αυτά δε συνδέονται άμεσα με τα ονομαστικά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας που προβλέπει κάθε κατασκευαστής ηλεκτρολογικού εξοπλισμού για τα διακοπτικά στοιχεία που παράγει γεγονός που καθιστά αναγκαίο να εξακριβωθεί η συμπεριφορά των συσκευών αυτών σε σχέση με τη θερμοκρασία που έχει υπολογιστεί έτσι ώστε να μην επηρεάζεται η μελλοντική απόδοσή του.

Η συμπεριφορά των διακοπτικών και ασφαλιστικών στοιχείων στην αύξηση θερμοκρασίας

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η διάρκεια ζωής κάθε ηλεκτρικού στοιχείου εξαρτάται από τη θερμοκρασία στην οποία καλείται να λειτουργήσει και ιδανικά κυμαίνεται μεταξύ 25 oC και 35 oC. Στην πράξη το να διατηρηθεί η εσωτερική θερμοκρασία ενός πίνακα χαμηλής τάσης στους 35 oC είναι εξαιρετικά δύσκολο, γι’ αυτό το λόγο ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται έχει μεγαλύτερο εύρος λειτουργίας.

Για παράδειγμα, οι μικροαυτόματοι διακόπτες και οι διακόπτες διαρροής (ρελέ διαρροής ή διακόπτες διαφυγής έντασης) συνήθως έχουν θερμοκρασιακό όριο λειτουργίας: -5 oC έως 40 oC. Η ΑΒΒ κατασκευάζει τέτοιο εξοπλισμό με ακόμα μεγαλύτερα όρια λειτουργίας που κυμαίνονται μεταξύ -25 oC έως 55 oC για αυξημένη λειτουργικότητα κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες.

Μέγιστη θερμοκρασία στο εσωτερικό των ηλεκτρικών πινάκων

Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο εσωτερικό των πινάκων δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να επηρεάζει τη λειτουργικότητα του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται. Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία στο εσωτερικό ενός πίνακα δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να υπερβαίνει τους 55 oC.

Θερμοκρασία περιβάλλοντος

Το φαινόμενο της υπερθέρμανσης των ηλεκτρικών πινάκων προφανώς εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος όπου είναι εγκατεστημένοι και για το λόγο αυτό στο πρότυπο IEC EN 61439-1 οι μέγιστες τιμές της θερμοκρασίας του αέρα και της υγρασίας καθορίζονται σε σχέση με τις συνθήκες εγκατάστασης: εσωτερική ή εξωτερική χρήση. Και στις δύο περιπτώσεις, το πρότυπο καθορίζει σαν μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος τους 40 °C, μια τιμή που συνήθως δεν μπορεί να ξεπεραστεί τόσο σε εξωτερική (εξαιρείται κλίμα ερήμου) όσο και σε εσωτερική χρήση (αν δεν επηρεάζεται από ιδιαίτερες συνθήκες όπως η εγγύτητα σε βιομηχανικές διεργασίες που αναπτύσσονται μεγάλες θερμοκρασίες).

Εγκατάσταση πινάκων σε εσωτερικούς χώρους

Σε περίπτωση που η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι μεγαλύτερη από 40 °C τότε είναι απαραίτητο να διαχωριστεί το τμήμα του πίνακα που περιλαμβάνει τον εξοπλισμό προστασίας και διακοπής με στόχο η θερμοκρασία στο εσωτερικό του να μην ξεπεράσει τους 55 °C. Για να επιτευχθεί αυτή η συνθήκη θα χρειαστεί να χρησιμοποιηθεί σύστημα ελέγχου και προστασίας από υπερθέρμανση καθώς και σύστημα κλιματισμού (βλέπε σχήμα που ακολουθεί).

Εγκατάσταση πινάκων σε εξωτερικούς χώρους

Εάν ο πίνακας εγκατασταθεί σε εξωτερικό χώρο τότε θα πρέπει να προστατευτεί από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία η οποία μπορεί να ενισχύσει φαινόμενα υπερθέρμανσης στο εσωτερικό του αλλά και να διαβρώσει την εξωτερική του επιφάνεια. Γι’ αυτό το λόγο πάντοτε θα πρέπει να χρησιμοποιούνται καλύμματα τα οποία θα προστατεύουν τους πίνακες από την ακτινοβολία αλλά δε θα επηρεάζουν την ομαλή κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό τους. Και σε αυτή την περίπτωση η θερμοκρασία στο εσωτερικό του πίνακα δεν πρέπει να ξεπεράσει τους 55 °C. Εάν κάτι τέτοιο δεν είναι δυνατό θα πρέπει να προβλεφθεί σύστημα προστασίας από υπερθέρμανση.

Περιορισμός φαινομένων υπερθέρμανσης στο εσωτερικό των ηλεκτρικών πινάκων

Το πρώτο βήμα για τη μείωση φαινομένων υπερθέρμανσης στο εσωτερικό των πινάκων είναι η επιλογή πεδίων μεγαλύτερων διαστάσεων που θα παρέχουν καλύτερα χαρακτηριστικά απαγωγής θερμότητας (εάν δεν υπάρχουν περιορισμοί στις εξωτερικές διαστάσεις του πεδίου). Την ίδια στιγμή θα πρέπει να μελετηθεί η δυνατότητα επιλογής εξοπλισμού με χαμηλότερες απώλειες ισχύος.

Εάν, μετά την εφαρμογή των παραπάνω, η εσωτερική θερμοκρασία των πινάκων είναι μεγαλύτερη από 55 °C, θα πρέπει να μελετηθεί η χρήση συστημάτων ψύξης εξαναγκασμένης κυκλοφορίας αέρα που είναι η πιο απλή λύση. Ένα τέτοιο σύστημα αποτελείται από έναν ανεμιστήρα με φίλτρο για την παρακράτηση σωματιδίων καθώς και από γρίλιες εισόδου και εξόδου του αέρα. Ο ανεμιστήρας τοποθετείται πάντοτε στην κάτω πλευρά του πίνακα και προσάγει νωπό αέρα στο εσωτερικό του πεδίου. Ο αέρας αυτός εξάγεται από την άνω πλευρά μειώνοντας την εσωτερική θερμοκρασία του πίνακα.

Επιπλέον η υπερπίεση που δημιουργείται από τη βεβιασμένη είσοδο του αέρα στο πεδίο, εμποδίζει την εισαγωγή σκόνης και σωματιδίων από χαραμάδες ή άλλα παρόμοια σημεία εισόδου. Η τροφοδοσία του ανεμιστήρα μπορεί να ελέγχεται από ένα θερμοστάτη ο οποίος θα είναι τοποθετημένος στο πάνω μέρος του πεδίου. Με αυτό τον τρόπο εξαναγκασμένης ψύξης μπορεί να εξασφαλιστεί βαθμός προστασίας έως και IP 54.

Το σύστημα ψύξης με προσαγωγή νωπού αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον έχει τον περιορισμό ότι η εσωτερική θερμοκρασία του πίνακα δεν μπορεί να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος του χώρου στον οποίο έχει εγκατασταθεί. Εάν η θερμοκρασία του δωματίου είναι υψηλή και δεν επιτρέπει την ψύξη του πίνακα με τον αέρα του περιβάλλοντος, θα πρέπει να μελετηθεί η χρήση ψυκτικού κλιματιστικού συστήματος όπου πλέον συναντώνται δύο επιλογές:

• Με εναλλάκτες θερμότητας αέρος-αέρος

• Με εναλλάκτες θερμότητας αέρος-νερού

Συμπέρασμα

Ο περιορισμός των φαινομένων υπερθέρμανσης είναι ένας παράγοντας μείζονος σημασίας για την κατασκευή αξιόπιστων ηλεκτρικών πινάκων, που σαν στόχο έχει τη μείωση των ανεπιθύμητων διακοπών λειτουργίας που είναι συχνά η αιτία των οικονομικών απωλειών. Ο σωστός σχεδιασμός και διαστασιολόγηση επιτρέπει την παραγωγή ηλεκτρικών πινάκων στους οποίους η εσωτερική θερμοκρασία λειτουργίας παραμένει εντός των προκαθορισμένων ορίων, έτσι ώστε να μην τίθεται σε κίνδυνο ο ηλεκτρικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο και την προστασία της εγκατάστασης

πηγές: noulasarg.blogspot.gr

ehe-greece,blogspot.gr

ΑΒΒ