Санкт-Петербург
+7-812-633-08-80

Статьи

Как не потеряться во множестве идентификаторов степеней безопасности оболочек СКС

Дата публикации: 27 апреля 2015

Компоненты СКС могут эксплуатироваться как в условиях офисных помещений, так и в тяжелых производственных условиях. Чтобы установить соответствие оборудования тем или иным условиям эксплуатации, производители компонентов СКС в описании технических характеристик используют различные аббревиатуры для обозначения степеней защиты, обеспечиваемых оболочками.
Слово «оболочка» в данном случае имеет более широкое, чем обычно, значение: имеется в виду не только оболочка кабеля, но и, например, телекоммуникационный шкаф, который по сути также является оболочкой. 
Для обозначения степеней защиты используется система кодов, позволяющая посредством буквенно-цифровых символов представить характеристики в соответствии с их определениями и результатами тестов. Такая система может использоваться: 
для определения требуемого уровня защиты; в инструкциях, относящихся к защите обслуживающего персонала; для некоторых стандартов монтажа оборудования при наличии особых условий окружающей среды либо при существовании специальных требований заказчика к оборудованию;
• производителем для описания свойств поставляемого оборудования. 

Таким образом, ряд стандартов на оборудование устанавливает набор степеней защиты, чтобы обеспечить возможность выбора в соответствии с условиями эксплуатации. В применении к компонентам СКС (защита коммутационного оборудования оболочками), международные органы по стандартизации определяют два кода: IP-код и IК-код.

Степень защиты IP расшифровывается как «International Protection», буквально «международная защита», установлена стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК 529). Этот код позволяет, путем использования специальных буквенно-цифровых индексов, описать степень обеспечиваемой оболочкой защиты от прикосновения к опасным частям, от проникновения посторонних твердых тел и от проникновения воды. 
После буквенного обозначения используют 2 цифры, также код IP может содержать дополнительную либо вспомогательную букву.

Первая характеристическая цифра кода определяет сразу несколько факторов – степень защиты людей от доступа к опасным частям и степень защиты от проникновения внешних твердых веществ (пыли). Первая цифра может принимать значение от 0 до 6 – от отсутствующей до полной защиты от пыли.
Оболочка, характеризуемая степенью IP6X, не допускает проникновения никакой пыли. Проверки выполняются порошком талька в закрытой испытательной камере, циркуляция порошка в испытательном пространстве поддерживается насосом циркуляции или любым другим устройством, позволяющим поддерживать порошок талька во взвешенном состоянии. 

Вторая характеристическая цифра кода IP обозначает степень обеспечиваемой оболочками защиты от вредного воздействия на оборудование в результате проникновения воды и может принимать значение от 0 до 8 – от отсутствующей защиты до полной водонепроницаемости под давлением. Испытания для установления второй характеристической цифры проводят с использованием пресной воды. Различные степени защиты, описываемые второй цифрой, соответствуют следующим ситуациям: 
   IPX1: первая степень, соответствует защите от вертикально падающих капель воды. Эти капли могут появиться внутри помещения и затем воздействовать на оболочку из-за неплотных соединений или конденсации на потолке помещения или на трубах, проходящих над оболочкой.
   IPX2: эта степень также соответствует защите от падающих капель воды, но капли могут падать под углом до 15°. Это, например, случай оборудования, установленного на морских судах. 
  IPX3: эта степень соответствует защите от дождя. Максимальный угол дождевых струй составляет 60° от вертикали.
   IPX4: то же самое, что для предыдущей степени, но обрызгивание производится под углом ±180° к вертикали. Эта проверка имитирует сильный дождь и брызги. 
   IPX5 и IPX6: производятся проверки водяным брандспойтом, имитирующим водяные струи и сильные водяные струи, аналогичные морским волнам. Условия проверки более серьезны для степени 6, чем для степени 5: используется больший диаметр сопла брандспойта и значительно увеличивается расход воды. 
   IPX7 и IPX8: проверки связаны с временным или длительным погружением в воду.

Дополнительная буква добавляется после двух цифр IP-кода и обозначает степень защиты людей от доступа к опасным частям (таблица 1). Дополнительные буквы используются в двух случаях: 
когда действительная защита от доступа к опасным частям выше защиты, указанной первой характеристической цифрой;
если обозначена только защита от доступа к опасным частям, а первая характеристическая цифра заменена символом Х. 

Таблица 1. Значение дополнительных букв кода IP 

  Буква         Значение
  А   Защита от доступа к опасным частям тыльной стороной руки     
  В   Защита от доступа к опасным частям пальцем
  С   Защита от доступа к опасным частям инструментом
  D   Защита от доступа к опасным частям проволокой
Вспомогательные буквы, представленные в таблице 2, указывают на особые условия эксплуатации, учтенные при проведении испытаний.

Таблица 2. Значение вспомогательных букв кода IP

  Буква          Значение
  H    Высоковольтное оборудование   
  M    Во время испытаний защиты от воды устройство движется        
  S    Во время испытаний защиты от воды устройство неподвижно   
  W    Защита от погодных условий
На рисунке 1 представлены все возможные степени защиты IP. Увеличение одного из показателей защиты соответственно ведет к повышению другого (например, изделие, которое может быть временно погружено в воду, достаточно защищенно, чтобы полностью не пропускать пыль). Поэтому возможно существование только приведенных на рисунке комбинаций степеней защиты IP. Существование степени защиты, например, IP28 невозможно.

Возможные комбинации степени защиты IP
Рисунок 1. Возможные комбинации степени защиты IP 

На рисунке присутствует код IP, в записи которого есть буква K. Данная степень защиты появилась из немецкого стандарта DIN 40050-9, который расширил МЭК 60529 до степени защиты IP69K. Такая степень защиты применяется для мойки при высокой температуре жидкости и под высоким давлением. Подразумевается, что конструкция корпусов предусматривает не только сильную защиту от пыли (IP6X), но и способность выдерживать длительное воздействие водяных струй под высоким давлением.

Степень защиты IP69K первоначально была разработана для транспортных средств и дорожной техники, особенно тех, которые нуждаются в регулярной интенсивной очистке (самосвалов, бетономешалок и др.), но на сегодняшний день находит применение и в других областях (в химической и пищевой промышленности).

Среди комплектующих СКС чаще всего встречаются следующие степени защиты IP:
IP20 – в помещениях используется электротехническое оборудование со степенью защиты IP20;
• IP44 – применяется в помещении с повышенной влажностью;
• IP54 – распространенная степень защиты электротехнических комплектующих;
• IP55 – чаще всего производители электротехнических шкафов и щитов указывают именно данную степень защиты;
• IP65, IP67, IP68 – требования к оборудованию, подверженному атмосферным воздействиям. Оборудование со степенью защиты IP68 допускается погружать в воду, глубина погружения указывается дополнительно. 

Самая высокая степень защиты IP в линейке комплектующих СКС производства фирмы Eurolan представлена степенью IP67 – Eurolan Industrial. Для медной системы это розеточные модули, коммутационные шнуры и розеточные коробки, для оптической системы это LC-адаптеры, LC-коннекторы, устанавливаемые в настенные коробки.
В этом случае первая характеризующая цифра (IP6X) говорит о максимальной степени защиты от проникновения под оболочку пыли и максимальной защите человека от контакта с опасными поверхностями. Вторая характеризующая цифра (IPX7) означает, что при кратковременном погружении объекта в воду оболочка пропустит лишь незначительное количество воды, которое не окажет негативного воздействия на содержимое, защищенное оболочкой.
Данное оборудование установлено и активно эксплуатируется на заводах агропромышленного холдинга «Мираторг», где в течение рабочего дня подвергается многократной обработке горячим щелочным раствором моющего средства. Оборудование зарекомендовало себя с наилучшей стороны. Такое же оборудование со степенью защиты IP67 производства Eurolan было смонтировано на ТАТНЕФТЬ-Арене в Казани – главной арене Универсиады-2013.

Следующий класс защиты это IP54 и IP55 – всепогодный уличный шкаф ЦМО и напольный шкаф Rackcenter. 
В данном случает первая цифра (IP5X) говорит о том, что некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства. Вторая цифра сообщает, что шкаф ЦМО в данном случае защищен от брызг, падающих в любом направлении (IPX4), а шкаф Rackcenter защищен от водяных струй любого направления (IPX5).
Шкафы ЦМО, в зависимости от наличия кондиционера и конструкции замка, могут иметь степень защиты IP65 (отсутствие дополнительных перфораций двери уменьшает вероятность попадания пыли и воды внутрь шкафа).

Самой низкой степенью защиты из представленного в Линдекс оборудования обладают, например, напольные шкафы Racklan, Racknet, Rackserv – IP20. 
В данном случае первая характеризующая цифра (IP2X) говорит о том, что что оболочка обеспечивает защиту от посторонних предметов, имеющих диаметр не менее 12,5 мм, а также защиту от проникновения пальцев человека и других подобных объектов. 
Вторая цифра (IPX0) показывает отсутствие защиты от проникновения под оболочку воды.
Таким образом, степень защиты IP характеризует сразу три параметра и используется в качестве международного кода.

Защита от механических воздействий IK 

В некоторых странах существует необходимость в кодировке, характеризующей защиту оболочки от механического воздействия. Чтобы реализовать эту потребность, ими была добавлена третья характеристическая цифра к коду IP (это такие страны, как Бельгия, Испания, Франция и Португалия). Но поскольку стандарт МЭК 529 принят в качестве европейского, никакие страны не могут использовать IP-код, отличный от указанного в этом стандарте. Так как МЭК отказалась добавлять третью цифру к коду IP, единственным выходом из этой ситуации было создание другого кода. 
Это было сделано разработчиками европейского стандарта EN 50102: IK-кода. К моменту создания стандарта на класс защиты IK уже применялась третья цифра в коде IP. Но в различных странах третья цифра кода IP могла иметь разный смысл. Это противоречило требованиям комитетов, связанных с производителями оборудования, которые выступали за единую систему кодировки. В связи с этим степеням кода IK были присвоены значения, отличные от старой третьей цифры кода IP, чтобы по возможности исключить путаницу, связанную с кодировкой. Каждая степень кода IK была обозначена двузначным числом.
Степени защиты соответствуют значениям энергии удара в джоулях (таблица 3). Под ударом в данном случае понимается механический удар специальным ударником (называемым также испытательным молотком).

Таблица 3. Защита от механических воздействий IK 

Защита от механических воздействии IK

Таким образом, код IK является международной числовой классификацией степеней защиты, обеспечиваемой корпусами электрооборудования от внешних механических воздействий, и определяет устойчивость оболочек (корпусов) электрооборудования к механическим воздействиям (ударам).

Система классификации NEMA

При обработке различных спецификаций фирм – изготовителей оборудования, в том числе оборудования СКС из Соединенных Штатов Америки и Канады, можно встретить аббревиатуру NEMA.

Для обозначения степени защиты изделия, в том числе от воды и пыли, наряду с классами защиты IP используется система классификации NEMA (Национальная ассоциация электротехнической промышленности). 
В частности, рейтинг NEMA учитывает, помимо влаго- и пылезащиты, защиту от льдообразования, распыления масла, охлаждающих жидкостей, а также предусматривает классификацию огнеопасных и взрывоопасных помещений. Примеры рейтингов NEMA и их интерпретация приведены в таблице 4. 
Прямое сопоставление рейтингов NEMA и IP не представляется возможным. В отличие от формул преобразования температуры, выраженной в градусах Цельсия и Фаренгейта, между рейтингами NEMA и классами IP нет прямого формального соответствия. 

Таблица 4. Примеры рейтингов NEMA и их интерпретация

Примеры рейтингов NEMA и их интерпретация.jpg

Таким образом, рейтинг NEMA используется преимущественно в США и Канаде, в то время как степени защиты IP установлен стандартом Международной электротехнической комиссии. В отличие от степени защиты IP рейтинг NEMA охватывает более широкий спектр воздействующих на оболочку неблагоприятных факторов.

Концепция MICE

Наличие большого числа вариантов исполнения кабелей и разъемов производственного назначения чрезвычайно затрудняет выбор нужной конструкции для решения конкретной задачи.
Для преодоления этой проблемы на уровне нормативных документов применяется подход, который предполагает разбиение всего множества возможных конструкций на три отдельные группы в соответствии с матрицей MICE (Таблица 5). 

Таблица 5. Матрица MICE

Таблица. Матрица MICE.jpg

Согласно ISO/IEC 24702 в этом подходе все факторы окружающей среды, воздействие которых потенциально опасно для всех компонентов кабельной системы, делятся на четыре категории: M – механические параметры; I – уровень IP; C – климатические параметры; E – электромагнитные характеристики. 
По идеологии действующих редакций стандартов, принцип разбиения распространяется также на помещения, в которых монтируется оборудование систем промышленной автоматизации. Данные помещения по обеспечиваемым типовым условиям окружающей среды делятся на три группы. К помещениям первой группы относятся те из них, условия в которых соответствуют обычному офису вне производственной площадки. Более жесткие условия Light Industrial обеспечиваются в герметичных шкафах, которые монтируются непосредственно в производственной зоне промышленного предприятия и могут устанавливаться рядом со станками. Условия Heavy Industrial соответствуют производственной зоне промышленного предприятия (рисунок 2).

Типовые зоны MICE.jpg
 
Рисунок 2. Типовые зоны MICE

Каждый параметр может принимать один из трех значений: 1 – офисные условия, 2 – промышленные условия, 3 – тяжелые промышленные условия. Таким образом, наиболее защищенные компоненты будут выдерживать условия M3I3C3E3, а с минимальным уровнем защиты – M1I1C1E1.

Для упрощения в стандарте ISO/IEC 24702 все области применения делятся на четыре группы в зависимости от типовых условий окружающей среды (таблица 6): 
- помещения для пунктов управления (M1I1C1E1) или MICE1; 
- зона цеха (M2I2C1E1) или MICE2; 
- зона рабочей области (M2I2C3E2) или MICE2; 
- остров автоматизации (M3I3C3E2) или MICE3. 

Таким образом, на первом шаге планирования определяются внешние условия эксплуатации, например, в терминах MICE. При выборе компонентов их условия эксплуатации будут сравниваться с требуемыми. Однако для более экономичного решения стандарт допускает использование компонентов КС с некоторыми параметрами MICE меньшего значения, чем требуется. Это возможно благодаря использованию комбинации из трех методов, которые позволяют провести процесс смягчения (mitigation): 
- дополнительное изолирование (например, помещение в защитный корпус); 
- разделение (размещение компонентов в различных местах);
- усовершенствование (например, использование экранированных кабелей вместо обычных).

Таблица 6. Классификация областей монтажа кабельной системы промышленного предприятия 

Таблица. Классификации областей монтажа кабельной системы промышленного предприятия.jpg

Изучив используемые на сегодняшний день классы защиты и концепции в области классификации комплектующих СКС (в зависимости от внешних условий эксплуатации), можно с уверенностью сказать, что каждая из данных классификаций актуальна, активно применяется различными поставщиками и заказчиками и применима к вашей непосредственной деятельности. Данный материал позволит быстро ориентироваться во всех классификаторах степеней защиты, а также даст возможность самостоятельно интерпретировать то или иное их значение.


Мария Карпычева, менеджер по развитию СКС
Телефон: (495) 775-25-10, (495) 223-22-95 (*105) 




Вернуться к списку статей