fbpx

BLOG HELUKABEL POLSKA

Wiarygodne źródło informacji o kablach i branży elektrycznej

Walidacja – nowoczesna metoda oceny układu elektrycznego

28.03.2019

Walidacja – nowoczesna, systematyczna, skuteczna i nadal mało znana metoda oceny, czy układ elektryczny został dobrze zaprojektowany i wykonany.

Rozpocznijmy nasze rozważania od wyjaśnienia najbardziej zagadkowego określenia w powyższym tytule.

Walidacja kojarzy się ogółowi czytelników z weryfikacją, nie są to jednak synonimy, lecz pojęcia bardzo różne. Aby wyjaśnić tę różnicę przypomnijmy sobie najpierw pojęcie projektu.

Projekt jest to zbiór aktywności charakteryzujący się następującymi cechami:
są ze sobą powiązane w złożony sposób, zmierzają do osiągnięcia celu, często poprzez wytworzenie unikatowego produktu, usługi bądź rezultatu, posiadają zaplanowany z góry początek i koniec

Skoncentrujmy się na ostatnich słowach powyższej definicji: początek i koniec. Aby sensownie projekt rozpocząć należy przyjąć pewne założenia, z jednej strony ustalają one cel, a raczej cele do których w projekcie się dąży. Jeżeli takich założeń nie uczynimy, w zasadzie większość naszych działań będzie przypadkowa i nie będziemy „dążyć”, lecz „dryfować” w niezbyt dobrze określonym kierunku…

W praktyce musimy również określić ograniczenia, bez których możemy po prostu nie znaleźć zasobów pozwalających na dokończenie… – właśnie nie będziemy wiedzieć co będzie świadczyć, że to już koniec. Bez skonkretyzowanych ograniczeń nasz projekt może stać się zbyt ambitny, wobec czego zabraknie nam środków na jego realizację, przy czym mogą być to środki materialne lub na przykład intelektualne. A zatem musimy określić założenia do projektu.

Po wykonaniu projektu mamy przed sobą jego wyniki – cele zrealizowane. I w tym momencie możemy porównać (mniej lub bardziej dokładnie) założenia z wynikami – czynność tę nazywamy weryfikacją.

Weryfikacja jest niewątpliwie rzeczą ważną, lecz nie daje odpowiedzi na nowe pytanie:

Czy rezultat projektu sprawdzi się w warunkach jego wykorzystywania zgodnie z oczekiwaniami?

Jeżeli bowiem założenia nie uwzględniły jakiś czynników lub były nierealistyczne, czy też niepotrzebnie oczekiwaliśmy pewnych cech produktu (wyrobu lub usługi), które tak naprawdę nie są potrzebne w danym wypadku, a spełnienie oczekiwań narzuconych zbyt wymagającymi założeniami jest na przykład nadmiernie kosztowne, za pomocą weryfikacji absolutnie nie możemy tego stwierdzić.

Warunki wykorzystywania są bardzo złożonym pojęciem obejmującym zarówno sposób użycia przez osoby, na przykład będące operatorami maszyn, jak i warunki środowiskowe (otoczenia) w których dany produkt ma być użytkowany, czy nawet wymagania określone przez prawo.

Aby zacząć konkretyzować nasze wymagania, przejdźmy na grunt instalacji elektrycznych, a przede wszystkim połączeń kablowych.

Przy projektowaniu systemu (elektrycznego, elektronicznego) zawierającego zawsze kable i przewody, które stanowią zwykle jego największą część, należy wziąć pod uwagę:

  • parametry elektryczne (jako absolutnie podstawowe) – napięcie, prąd, przekrój, proporcje pomiędzy żyłami lub podział żył, koordynację izolacji,
  • warunki mechaniczne eksploatacji – promień zgięcia, odporność na ścieranie, odporność na przecięcie lub zmiażdżenie, odporność na obciążenie statyczne (ciężar własny – jak w wieżach elektrowni wiatrowych, czy szybach wind lub zwisach pomiędzy słupami itd.), odporność na zginanie (suwnice, przedłużacze, elektronarzędzia itd.), odporność na skręcanie (roboty przemysłowe),
  • warunki cieplne – zachowanie się kabla wobec dynamiki zmian temperatury, zakres temperatur, zmiany parametrów mechanicznych wraz ze zmianą temperatury, iskry jako drobiny gorącego metalu,
  • odporność chemiczna – oleje (w tym chłodziwo dla obrabiarek), gazy agresywne (ozon, siarkowodór itd.) i inne,
  • odporność na warunki biologiczne – bakterie, grzyby, gryzonie,
  • odporność na promieniowanie – radiowe (ekranowanie EMC) i UV,
  • ograniczenie wpływu kabla na środowisko zewnętrzne (np. zastosowania do wody pitnej),
  • możliwość stosowania w atmosferach zagrożenia wybuchem,
  • odporność na ogień,
  • kodowanie barw (bezpieczeństwo serwisu).

Jeśli na przykład jeśli chodzi o odporność na obciążenie własnym ciężarem przewodów, to jest to ważne w takich miejscach zainstalowania, jak  połączenia napowietrzne, czy zasilanie elektrowni wiatrowych. Dla tych ostatnich, nie można w projekcie założyć, iż cały system okablowania pomimo zainstalowania w tym samym obiekcie musi wykazywać cechy sprawdzające się w jednego rodzaju miejscu pracy. Jak widać na rysunku 1. pętla kablowa musi cechować się dużą odpornością na zginanie i skręcanie – najlepszy będzie tu HELUWIND WK 310-Torsion, a w części właściwej 9niekiedu o wysokości znacznie przekraczającej 120 m, lecz bez potrzeby skręcania – lepiej sprawdzi się kabel z lekką żyła aluminiową, na przykład: HELUWIND WK (N)A2XH.

Można też rozważyć zastosowanie kabla HELUWIND WK POWERLINE ALU, który z racji swojej niezwykłej dla konstrukcji aluminiowych elastyczności, może być stosowany jako jeden odcinek, co znacznie ułatwia montaż i serwis (w dużych wieżach można dzięki niemu znacząco zmniejszyć liczbę punktów połączeń z ok. 90 do nawet 18.

Obecnie coraz większą liczbę wież buduje się na morzu, co wymaga specjalnego okablowania przystosowanego do tych specyficznych warunków klimatycznych. Można oczywiście mnożyć dalsze warunki rozważań i analizować wybory optymalnych kabli sterowniczych oraz działających w warunkach szczególnych – na przykład pożaru wieży, gdy ważne jest podtrzymanie funkcji kabla przez czas określony, lecz wykracza to już poza ramy tej pracy.

Rysunek 1. Schemat ideowy elektrowni wiatrowej, ze szczególnym uwzględnieniem systemu okablowania

Odnosząc się następnie (jako kolejny przykład) do ostatniego punktu zamieszczonego wyżej zestawienia, bardzo ważnym elementem bezpieczeństwa elektrycznego jest kolor przewodów montażowych w szafach sterowniczych. Norma zharmonizowana EN 60204-1 zaleca zastosowanie określonych barw celem identyfikacji funkcji przewodów pod względem bezpieczeństwa osób wykwalifikowanych, które wykonują czynności robocze (serwis, naprawy, modernizacje, czy wymiany) wewnątrz obszarów izolowanych przed dostępem osób nieuprawnionych. Poniżej w tablicy 1. przedstawiono zestawienie preferowanych kolorów izolacji przewodów, niezależnie od tego, czy są one pojedyncze, czy stanowią żyły kabli.

 
Tablica 1. Zalecana kolorystyka kabli i przewodów

Kolor zalecanyTyp/rodzaj przewoduPrzykład
CzarnyOdwody mocy prądu przemiennego i stałego
Kabel H07RN-F
Niebieski jasnyPrzewód neutralny identyfikowany samą barwą. Mówi się też o barwie niebieskiej nienasyconej.
CzerwonyObwody sterowania prądu przemiennego
Przewód H05V-K lub H07V-K
Niebieski ciemnyObwody sterowania prądu stałego.
Pomarańczowy
(RAL 2003)
Obwody nie odłączane urządzeniem odłączającym od zasilania. Obwody takie choć nie są odłączane wyłącznikiem głównym, powinny posiadać własne urządzenia odłączające od energii.
Zielono-żółtyPołączenia z masą, uziemienia, połączenia wyrównawcze.
Przewód podwójnie izolowany
TOPFLEX 303 X07V-K-YO
Inne koloryOznakowanie kolorami żył (pojedynczych lub parowanych) w kablach wielożyłowych, w sposób zapewniający brak pomyłek z kolorystyka opisaną powyżej.
TRONIC (LiYY) lub VERTEILERFLEX

 

 

Ponieważ parametry kabli są ogólnie określone przez producenta, a na danych rynkach lub pewnych specjalnych zastosowaniach wymaga się spełnienia przez kable i przewody ścisłych parametrów potwierdzonych dokładnie sprecyzowanymi badaniami (dopuszczenia) poza ich ogólnymi, wynikającymi z dobrych praktyk cechami lub spełnieniem wymagań norm, do kompletu cech takich jak barwa, czy odporność środowiskowa należy w takim wypadku dołączyć też obowiązek posiadania certyfikatów wydanych przez uprawnione jednostki. Przykładem mogą być tu kable przeznaczone do instalacji, w których pracują zanurzone w wodzie przeznaczonej do picia.

 


Zdjęcie 1. Widok kabla typu CLEAN CABLE 4G1.5, przeznaczonego do zastosowania w instalacjach, w których mają one bezpośredni kontakt z wodą pitną

 

W takim wypadku nie wystarczy zastosowanie kabla odpornego na długotrwałe/ciągłe oddziaływanie wody (jak na przykład TITANEX PREMIUM H07RN-F), lecz nie mogą one również wydzielać żadnych substancji, które mogłyby się do niej przedostawać.

Wiele kabli posiada też zgodność z wymaganiami dyrektywy RoHS (nie zawierają substancji zabronionych do stosowania w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, jak kadm, czy ołów). Producent pierwotny (HELUKABEL) ma obowiązek potwierdzić niezależnym badaniem istniejący stan rzeczy, a zatem wejść w posiadanie świadectwa badania, atestu  lub certyfikatu wykonanego przez jednostkę akredytowaną.

 

Proces walidacji służy ustaleniu, czy wszystkie warunki – niekiedy bardzo złożone i jak widać bardzo interdyscyplinarne zostały uwzględnione przez zespół projektujący. Walidacji nie należy przeprowadzać w tym samym zespole, który wykonywał projekt (lub wykonuje – gdyż zacząć ją można niekiedy jeszcze w czasie trwania projektu). Wynika to z faktu, iż nie należy walidować własnej pracy, ponieważ z jednej strony trudniej wówczas spostrzec błędy, a z drugiej walidacja powinna być niezależna od projektowania i to tym bardziej im projekt jest poważniejszy.

Pamiętajmy:

Każdy kabel musi spełniać swoją rolę właściwie i przez jak najdłuższy czas w docelowym miejscu pracy, a zatem system kablowy powinien być walidowany w każdym projekcie z taką samą uwagą, jak inne elementy i urządzenia, ponieważ jeżeli zawiedzie połączenie mocy lub sygnału, nawet najlepszy układ nie będzie mógł właściwie wypełnić swojej funkcji.
« Wróć do listy artykułów

Najnowsze wpisy:

Jeśli szukasz najwyższej jakości kabli do swojego projektu, przemysłu, budownictwa - zapraszamy do kontaktu z dedykowanymi przedstawicielami w Twoim regionie.