Szkody w maszynach elektrycznych są najczęściej wynikiem następujących zdarzeń losowych:
- niezadziałania zabezpieczeń
- wzrost, zmiany napięcia w sieci
- zanik napięcia jednej lub kliku faz
- zwarcia i pożaru instalacji elektrycznej
- uszkodzenia instalacji elektrycznych
- zalania.
Gdy zawodzi zabezpieczenie – skutki i mechanizmy awarii
Ryzyko niezadziałania wymaganych zabezpieczeń chroniących maszynę elektryczną ma miejsce, gdy dane urządzenie posiada właściwe zabezpieczenia np. przeciążeniowe, przeciwprzepięciowe czy ziemnozwarciowe, a mimo to ulega awarii. Przykładem może być typowe zabezpieczenie przeciążeniowe. To urządzenie (np. wyłącznik silnikowy czy przekaźnik przeciążeniowy), które chroni silnik przed uszkodzeniem przez zbyt długie przepływy prądu o wartości większej od znamionowej, powodujące jego przegrzewanie. Działa, monitorując prąd i automatycznie odłączając zasilanie, gdy prąd ten przekroczy bezpieczny poziom. Najczęściej stosuje się do tego celu przekaźniki termiczne (bimetalowe lub elektroniczne) lub wyłączniki silnikowe z wyzwalaczami cieplnymi.
Niebezpieczne zmiany napięcia i ich konsekwencje
Następnym zdarzeniem skutkującym awarią maszyny elektrycznej może być niekontrolowana zmiana napięcia zasilania i to w obu kierunkach. Zjawisko rzadko spotykane, ale występujące lokalnie, szczególnie przy różnego typu przełączeniach czy włączeniach do sieci odbiorów o dużej mocy. Napięcie w sieci zmienia się za pomocą transformatorów rozdzielczych, a indywidualne zmiany napięcia do urządzeń można uzyskać za pomocą przetwornic napięcia (falowników) lub transformatorów. Zmiany awaryjne napięcia sieciowego powodują zmiany w parametrach pracy urządzeń, np. w prędkości obrotowej silnika, co może skutkować ich uszkodzeniem lub nieprawidłowym działaniem.
Kolejnym zdarzeniem mającym wpływ na prawidłową pracę maszyny elektrycznej jest zanik napięcia jednej lub kilku faz. Najczęściej zdarza się to poprzez uszkodzenie, przepalenie się bezpiecznika danej fazy. W takim przypadku niemal natychmiast dochodzi do nadmiernego wzrostu prądu w fazach czynnych i w krótkim czasie unieruchomienia silnika, a w dalszej konsekwencji przepalenia się izolacji uzwojenia silnika.
Zalanie radykalnie obniża rezystancję, co może spowodować nawet zwarcie wewnątrz maszyn elektrycznej, urządzenia czy instalacji elektrycznej.
Następstwem opisanych wyżej przypadków jest dość często uszkodzenie izolacji, zwarcie, a nawet pożar instalacji elektrycznej. Może również dojść do uszkodzenia kilku maszyn w tym samym czasie.
Prawo budowlane o kontrolach instalacji elektrycznych
Podstawę bezpiecznej eksplantacji maszyn, jak i instalacji elektrycznej stanowi Art. 62 ust. 1 pkt.2 Prawo budowlane (Dz. U. z 2013 r. poz. 1409 z późn. zm.) , który mówi, że instalacje elektryczne należy kontrolować co najmniej raz na 5 lat (w strefach zagrożonych wybuchem raz w roku) w zakresie pomiaru oporności izolacji, ochrony przeciwporażeniowej, sprawności połączeń, sprawności osprzętu.
Profilaktyka i dobre praktyki eksploatacyjne
Aby chronić maszyny elektryczne przed awarią czy zniszczeniem, należy stosować właściwie dobrane ochronniki i wyłączniki przeciwprzepięciowe, zabezpieczenia termiczne i przeciążeniowe (np. przekaźniki termiczne), wyłączniki silnikowe oraz wyłączniki różnicowoprądowe.
Regularne przeglądy konserwacyjne, dbałość o prawidłowe użytkowanie maszyn i przechowywanie sprzętu, a także montaż osłon i znaków bezpieczeństwa są kluczowymi działaniami prewencyjnymi. Można także wykorzystać elektroniczne przekaźniki zabezpieczeniowe, które monitorują prąd, napięcie i temperaturę, a także mogą komunikować się z innymi systemami.
Ważnym elementem, chroniącym urządzenia przed uszkodzeniem, jest eksploatacja maszyn zgodnie z ich przeznaczeniem, unikanie pracy na maksymalnych obrotach czy innych ponad znamionowych parametrach technicznych. Wszystko to może bowiem prowadzić do szybszego zużycia podzespołów i awarii.
Bardzo dobrym narzędziem w codziennej profilaktyce maszyn i urządzeń elektrycznych jest kamera termowizyjna. Rejestruje promieniowanie podczerwone (cieplne) emitowane przez wszystkie obiekty o temperaturze wyższej od zera absolutnego, a następnie przekształca to promieniowanie w widzialny obraz, tzw. termogram. Na obrazie różne kolory reprezentują różne temperatury, tworząc mapę rozkładu ciepła – od chłodnych barw (niebieski) po gorące (czerwony, biały).
Wykorzystanie kamery termowizyjnej pozwala wykryć stan awaryjny na bardzo wczesnym etapie jego powstania. Odnosi się to nie tylko do wykrycia wadliwych połączeń elektrycznych, ale także awarii mechanicznych.
Wsparcie ekspertów Warty w ocenie ryzyka technicznego
Biuro Oceny Ryzyka Technicznego w TUiR WARTA S.A. dysponuje kilkoma profesjonalnymi kamerami termowizyjnymi oraz inżynierami z uprawnieniami do wykonywania pomiarów. Zespół ten po wcześniejszym uzgodnieniu służy pomocą dla naszych klientów.
Każdemu klientowi, który posiada rozbudowaną sieć elektroenergetyczną oraz duży park maszynowy, zawsze rekomendujemy wykorzystanie wszelkich środków technicznych w celu uniknięcia lub ograniczenia skutków awarii w maszynach elektrycznych. Najczęściej jest to: zwiększenie częstotliwości pomiarów, kontrola zabezpieczeń minimum raz w roku, wymiana uszkodzonych elementów oraz wykorzystanie badań termowizyjnych.
Jeżeli interesują Was dodatkowe informacje dotyczące tego tematu, zapraszamy do kontaktu ze Zbigniewem Marcem (zbigniew.marzec@warta.pl).
