Ved første øyekast virker temaet egensikkerhet svært kompleks. Man må ta antennelsesgrensekurver med i betraktning, skaffe dokumentasjon og være obs på spesielle installasjonsforskrifter. Under løpende drift vil brukeren likevel få valuta for det tilsynelatende omfattende arbeidet. Denne beskyttelsesmetoden dekker et stort spekter av bruksområder og brukes i dag både med tradisjonelle ledninger og innen digital automatisering.

Egensikkerhet gjør det mulig å oppnå et svært høyt sikkerhetsnivå, som med tilsvarende design til og med gjør det mulig med bruk i de meget eksplosjonsfarlige områdene i sone 0. Samtidig beholder brukeren en stor grad av fleksibilitet – særlig når det gjelder håndtering av Ex i-beskyttet utstyr under løpende drift. Dermed kan man gjennomføre utvidelser og reparasjoner i eksplosjonsfarlige områder under spenning. Det går også an å legge til eller koble fra utstyr uten at anlegget eller bestemte anleggsdeler trenger å kobles ut. Et aspekt som er av særlig betydning, når det må søkes etter feil eller når utstyr må byttes ut.

En annen fordel ved beskyttelsesmetoden egensikkerhet er at utstyret ikke trenger noen spesielle kabinetter som ved Ex d (trykkfast innkapsling). Dessuten kan det som regel brukes kabelgjennomføringer og konnektorer, noe som utgjør en særlig fordel ved bruk av Ethernet eller trådløse signaler.

Hold deg under antennelsesgrenseskurven

Hvordan fungerer det? Beskyttelsesprinsippet egensikkerhet innebærer at energien fra strømkretsen begrenses slik at den eksplosjonsfarlige atmosfæren hverken kan antennes av gnister eller ikke-tillatt overflatevarme på de elektriske komponentene. En strømkrets er egensikker når verdiparet spenning og strømstyrke ligger under den spesifiserte antennelsesgrensekurven for den eksplosjonsfarlige atmosfæren. Hver eksplosjonsgruppe har en kurve. På grunnlag av antennelsesgrensekurver bestemmer produsenten de maksimalt tillatte spennings- og strømstyrkeverdiene som ivaretar egensikkerheten, for strømkretser med lineær (ohmsk) strømbegrensning.

Ved bruk i sone 1 eller 0 skal den tillatte verdien i tillegg reduseres med sikkerhetsfaktoren 1,5. Dette betyr for eksempel at egensikkert elektrisk utstyr som har forsyningsspenning på 30 V og brukes i en eksplosjonsfarlig atmosfære i eksplosjonsgruppe IIC, ikke skal mates med mer enn 102 mA i sone 1.

Et vesentlig punkt ved beskyttelsesmetoden egensikkerhet er spørsmålet om pålitelighet når det gjelder å overholde spennings- og strømgrensene – også når man går ut fra bestemte feil. Alt etter bruksområde (sone 0, 1 og 2) blir derfor utstyrsmerkingen Ex i utvidet med a, b eller c. I sone 2 er det tilstrekkelig å overholde disse verdiene under vanlig drift, men i strømkretser for sone 1 gjelder det å holde stand mot én feil. På høyeste beskyttelsesnivå, ved bruk i sone 0, må disse spennings- og strømstyrkeverdiene overholdes av et apparat med egensikre strømkretser selv når det oppstår to feil.

Samme utvidelse spesifiserer også utstyrsbeskyttelsesnivå (Equipment Protection Layer – EPL) for utstyr som er godkjent for bruk i sone 0, 1 og 2. EPL som er kategorisert som Ga, Gb eller Gc, står oppgitt i sertifikat for EU-typeundersøkelse og på typeskiltet til utstyret.

Dokumentasjon på egensikkerhet

Egensikre strømkretser krever bevis og dokumentasjon på egensikkerhet iht. til installasjonsvilkårene i DIN EN 60079-14. I motsetning til andre beskyttelsesmetoder tar egensikkerhet alltid hensyn til hele strømkretsen og har kombinasjonen av strøm-/spenningskilde, forbrukere og forbindelser og tilkoblingsledninger med i betraktning. Derfor må man først bestemme utgangsverdiene til kilden og sammenligne dem med inngangsparametrene til forbrukeren. Verdiene for maksimal spenning, strøm og effekt må ligge under forbrukerens inngangsparametre. I tillegg må energiakkumulatorene – herunder også kablenes energiakkumulatorer – tas med i betraktning, ettersom de kan lagre energimengder som kan føre til brannfarlige gnister som strømkretsen sluttes og åpnes.  Også her finnes det grenseverdier å være oppmerksom på.

Ettersom feltenheter som sensorer og aktuatorer for det meste er koblet til en styringssentral, kan feilinsidenter som overspenning i ikke-eksplosjonsfarlige områder eller kortslutningsstrøm ha innvirkning på eksplosjonsvernet i anleggsområdet. For å sikre forbindelsen mellom disse to verdenene bruker man her en feilsikker begrensning – f.eks. galvanisk skille eller zenerbarriere.

Vær på den sikre side som bruker

De nødvendige verdiene står i driftsveiledningen og i sertifikat for EU-typeundersøkelse fra utstyrsprodusenten. Alt utstyr som brukes i sone 0 eller 1 i ATEX-områder, må ha sertifikat på EU-typeundersøkelse, herunder egensikkert utstyr (som regel feltenheter som sensorer, måleomformere og aktuatorer) og tilhørende utstyr (zenerbarrierer, galvanisk skille eller remote I/O). Fordelen for -brukere: Med EU-typeundersøkelsen kan de være sikre på at utstyret er testet og trygt å bruke.

 Enkelt elektrisk utstyr som Pt 100, LED etc. er unntatt og trenger ikke EF-typeundersøkelse. Men også her bør man som bruker være oppmerksom og evaluere f.eks. luft- og krypstrømsstrekninger og statisk elektrisitet i forbindelse med kabinettene. I tillegg må det dokumenteres at man har tatt dette enkle elektriske utstyret med i betraktning. Soneinndeling, spesifisering av eksplosjonsgruppe og temperaturklasse er en forutsetning for valg av riktig utstyr og dokumentasjon på egensikkerhet. Dokumentasjon på egensikkerhet er påkrevd.

Hva skal det tas hensyn til i forbindelse med installasjon?

Med dokumentasjon på egensikkerhet er eksplosjonsvernet offisielt ivaretatt. I praksis – dvs. ved installasjon og drift – må det sørges for at eksterne energikilder ikke ødelegger dette konstruktet. Elektromagnetiske eller elektrostatiske felter – f.eks. generert av frekvensomformere og koblingsprosedyrer – kan f.eks. sørge for at fremmed energi mates inn i egensikre strømkretser, og bidra til at grenseverdiene for egensikkerhet ikke lenger overholdes. Reglene for dette står i IEC EN 60079-14.

Utsikter

Med dokumentasjon på egensikkerhet og dokument for eksplosjonsbeskyttelse er brukeren allerede på den sikre siden når det gjelder anleggssikkerhet. Utover dette lønner det seg å kaste et blikk på fremtidens teknologier, som f.eks. springer ut fra anvendelser innen industri 4.0/IIoT. La oss bare ta ett aspekt: Beslutningen om bruk av trådløse løsninger blir ofte tatt av IT-avdelingen, og disse løsningene er ikke alltid umiddelbart rettet inn mot de komponentene som kreves i industrien, og de har ikke alltid eksplosjonsvern for øye. Her finnes det etter hvert løsninger for å gjøre konvensjonelle WLAN-tilgangspunkter og andre nettverkskomponenter rustet for bruk i eksplosjonsfarlige områder på kort tid. Det er også mulig å omgjøre et trådløst signal til et egensikkert signal. Dermed kan utstyr med trådløs overføring også brukes i eksplosjonsfarlige områder med enhver industri-egnet antenne.

I tillegg åpner det seg spennende muligheter når Ethernet-APL holder inntog i prosessautomatiseringen. Dette året er det fullført viktige arbeider i forbindelse med standardisering og sertifisering, slik at Ethernet-APL innleder en ny æra når det gjelder egensikkerhet innen prosessautomatisering.