CAT
IV
Artykuł wyjaśnia znaczenie klasyfikacji kategorii
przepięciowej instalacji CAT
Współczesne mierniki są specyfikowane do
użycia w instalacjach kategorii CAT IV, jak również CAT III oraz CAT II. Informacja ta
jest podana zazwyczaj na etykiecie gniazd pomiarowych przyrządu symbolem widocznym
poniżej.
Dlaczego zaszeregowanie CAT jest takie ważne?
Klasyfikacja CAT (kategoria) przyrządu definiuje w którym miejscu instalacji
przyrząd może być bezpiecznie użytkowany. Informacja ta jest zazwyczaj
umieszczana na przyrządzie między zaciskami pomiarowymi i występuje jako CAT II,
CAT III lub CAT IV. CAT I nie jest już generalnie używana, ponieważ nie znajduje
praktycznego zastosowania.
Co oznacza kategoria
CAT?
Kategoria CAT definiuje poziom przepięć dla jakich przyrząd został
skonstruowany, aby móc je wytrzymać. Przepięcia zmieniają się co do amplitudy i
czasu trwania w zależności od źródła przepięć.
Przepięcia wytwarzane w sieciach o dużej energii są bardziej niebezpieczne niż
przepięcie na odseparowanym kablu, ponieważ mogą być dostarczane większe prądy w
przypadku wystąpienia stanów nieustalonych.
Przepięcia mogą mieć amplitudę kilku kV, ale ich czas trwania jest zazwyczaj
bardzo krótki, może wynosić tylko 50 mikrosekund. Przepięcie samo z siebie
powoduje niewielkie uszkodzenia. Jednakże, gdy wystąpi ma szczycie amplitudy
sinusoidy napięcia sieciowego, wtedy może zainicjować łuk (zwarcie obwodu),
który trwa aż do końca okresu. W przypadku systemu CAT IV dostępny prąd zwarcia
może przekraczać 1000A. Generuje to setki kilowatów energii cieplnej w małej
przestrzeni w ciągu kilku milisekund, tworząc wielki wybuch, możliwość
spowodowania oparzeń, pożaru lub eksplozji.
Przyrządy przeznaczone dla danej kategorii mają wystarczające odległości
pomiędzy krytycznymi podzespołami w celu zapobiegnięcia powstania łuku, od
inicjującego przebicia, pochodzącego od przepięcia.
Norma IEC 61010 definiuje wymagania konstrukcyjne dla
przyrządów do których deklaruje się daną kategorię, norma specyfikuje wymagania
elektryczne oraz fizyczne.
Ostatnio firmy, a w szczególności firmy zajmujące się dystrybucją energii
elektrycznej, wymagają od wszystkich przyrządów pomiarowych, aby były
specyfikowane dla kategorii CAT IV. Jest to wynikiem zranień doznanych przez
elektryków używających przyrządów o nieprawidłowej kategorii CAT podczas prac
przy sieciach elektrycznych. Wymagania te są stosowane dla mierników impedancji
pętli oraz mierników rezystancji izolacji.
Gdzie
znajdujemy zastosowania CAT IV?
Instalacje elektryczne mogą być podzielone na kategorie od CAT I do CAT IV w
sposób pokazany poniżej.
Definicje kategorii
Rysunek pokazuje linię energetyczną (napowietrzną lub kablową)
jako kategorię CAT IV, ponieważ energia dostępna z sieci jest dużo większa w
sąsiedztwie transformatora. Sprzęt pomiarowy właściwy do stosowania w takich
warunkach powinien być specyfikowany dla kategorii CAT IV.
Dalej, napięcie po przejściu przez tablicę bezpieczników
(tablicę rozdzielczą) wchodzi do budynku, impedancja pętli rośnie i przepięcia
są bardziej tłumione, redukując energię dostępną w czasie przepięcia. Zdolność
przyrządu do wytrzymywania łuku już nie jest tak ostra, stąd kategoria CAT III.
Postępując dalej wzdłuż instalacji musi być zapewniana coraz
mniejsza ochrona przyrządu. W gniazdku lub punkcie oświetleniowym obwód jest
klasyfikowany kategorią CAT II i urządzenia takie, jak kserokopiarki,
telewizory, etc. mogą być rozważane jako środowisko kategorii CAT I.
Większość mierników elektrycznych jest specyfikowana dla CAT
II lub czasami dla CAT III. Przyrządy te nie są przeznaczone do używania
w obwodach o większej energii CAT IV. Chociaż w praktyce może się tak zdarzyć.
Łatwo udowodnić, że mierniki do badań wyłączników RCD nigdy
nie będą potrzebowały być używane w CAT IV z powodu umiejscowienia RCD w
instalacji.
Dlaczego 600V?
Napięcie pracy (lub ciągle wytrzymywane) oznacza, że przyrząd może być
podłączony do obwodu jednofazowego 600V faza do ziemi bez żadnego ryzyka dla
przyrządu lub operatora.
Ale miernik rezystancji izolacji służy do pomiaru obwodów bez napięciowych?
Oczywiście, ale może
być również używany do pomiaru napięć oraz może być użyty do weryfikowania napięcia
sieci. Pod tym względem nie ma różnicy w stosunku do multimetrów.
Kto może potrzebować
CAT IV?
- Firmy elektryczne: Jak już wspomniano, dla pomiarów
w sieciach elektrycznych istnieją teraz przyrządy specyfikowane dla kategorii
CAT IV w celu zredukowania ryzyka ich operatorów i w konsekwencji
odpowiedzialności, gdy przyrząd jest używany wewnątrz i na zewnątrz budynku.
Dotyczy to mierników rezystancji izolacji w takim samym stopniu, jak mierników
napięcia, ponieważ mierniki rezystancji izolacji posiadają funkcję pomiaru
istniejącego napięcia, jak również mogą być przypadkowo podłączone do obwodów
pod napięciem, będąc w innych trybach pomiarowych.
- Każdy elektryk: pracując poza posesją, przy sieciach
napowietrznych lub kablowych, będzie pracował w warunkach CAT IV i powinien
posługiwać się właściwie specyfikowanym przyrządem.
Kilka podstawowych
statystyk
Małe przepięcia (kilkaset woltów) występują w systemach zasilających w
większości dni w roku. Duże przepięcia (5kV do 10kV) nie występują często.
Jednakże, są nieprzewidywalne, głównie powodowane przez uderzenia piorunowe w
linie napowietrzne. Używając przyrząd o właściwych danych znamionowych, szansa
niebezpiecznego przebicia jest jak jeden do miliona dla każdej godziny
podłączenia do sieci. Używanie kategorii niższej o jeden zwiększa współczynnik
prawdopodobieństwa około 30 razy. Oznacza to, że jeżeli 100 elektryków
używających przyrządy ze złą kategorią i podłączonych do sieci pod napięciem
przez jedną godzinę każdego dnia, 200 dni w roku, jest prawdopodobne, że
niebezpieczna sytuacja wystąpi raz co każde 18 miesięcy!