Mirosław Bednarek ZREW TRANSFORMATORY Krzysztof

V Konferencja Naukowo-Techniczna
Transformatory energetyczne i specjalne
Przyszłość i środowisko
Kazimierz Dolny 2004
Mirosław Bednarek
ZREW TRANSFORMATORY
Krzysztof Skulimowski
ZAKŁADY REMONTOWE ENERGETYKI WARSZAWA S.A.
Wojciech Urbański
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Transformatory energetyczne – podmiotem zharmonizowanych przepisów systemu
zapewnienia bezpieczeństwa wg dyrektyw New Approach EU
Wstęp
Od dnia 1 maja 2004 r. Polska jest pełnoprawnym członkiem Unii Europejskiej. Rynek
krajowy stał się rynkiem Wspólnoty, przedsiębiorcy zobowiązani zostali zatem do stosowania
reguł obowiązujących w tym środowisku gospodarczym. Przygotowanie podstaw prawnych
wymagań unijnych oraz stworzenie warunków do ich realizacji obciąża rząd i parlament. W
gestii przedsiębiorstw leży natomiast wdrożenie do codziennej praktyki przepisów Unii
zdefiniowanych w tzw. dyrektywach Nowego Podejścia (New Approach). Podstawowe z nich
określają procedury spełnienia warunków umożliwiających przypisanie wyrobom
oznakowania CE (European Conformity) – rys. 1. Producent kraju Unii Europejskiej lub
importer wyrobów spoza jej obszaru, aby wprowadzić swój wyrób na rynek Wspólnoty musi
w stosunku do niego zastosować procedurę oceny zgodności przewidzianą w odpowiedniej
dyrektywie, w wyniku której będzie mógł umieścić na nim symbol CE. Jego brak na
towarach, w stosunku do których obowiązuje podobne wymaganie, uniemożliwia obecnie
przekazanie ich do obrotu gospodarczego.
OZNAKOWANIE CE:
- nie jest znakiem jakości
- nie jest znakiem bezpieczeństwa
- nie jest znakiem ekologicznym
- nie jest znakiem dobrowolnej certyfikacji
- nie jest znakiem pochodzenia
- nie jest zwolnieniem z odpowiedzialności
wg prawa cywilnego
- nie jest przeznaczony dla odbiorców
i użytkowników
JEST europejskim symbolem zgodności
i wymaganiem administracyjnym
informującym urzędy nadzoru UE
o udowodnieniu zgodności z dyrektywami
Nowego Podejścia
Rys. 1. Wzór oznakowania zgodności bezpieczeństwa CE
Wytwórcy dostarczający na rynek dowolny towar lub oferujący klientom usługę
weryfikowani są coraz sprawniej poziomem osiąganych efektów ekonomicznych.
Weryfikacja jest wynikiem nowoczesności stosowanych rozwiązań technicznych, jakości,
ceny, walorów estetycznych. Współczesny klient w sposób oczywisty przyjmuje spełnianie
przez producenta wymagań odnośnie zabezpieczenia środowiska, a przede wszystkim
bezpieczeństwo użytkowania jego towarów. Oficjalnym ich potwierdzeniem dla każdego
nabywcy jest odnalezienie znaku CE na produkcie lub w dokumentacji technicznej. Jego
pozyskanie więc zaczyna mieć kluczowe znaczenie marketingowe.
Dyrektywy Nowego Podejścia
Akty prawne UE kierowane do państw członkowskich, czyli dyrektywy, ustanawiane w
pierwszym okresie istnienia Wspólnoty miały charakter nakazowy. Wadami ich była
permanentna, uciążliwa aktualizacja oraz bardzo szczegółowe określanie wymagań,
ograniczające innowacyjność. Powstała potrzeba budowania takiego prawa, które nie
implikowałoby częstych zmian i mogło być szybko wprowadzane w życie. Podobny sposób
tworzenia dyrektyw oraz oceny zgodności wyrobów z wymaganiami nazwano Nowym
Podejściem.
Dyrektywy Nowego Podejścia są to rozporządzenia Unii Europejskiej wprowadzone zgodnie
z zasadami zawartymi w uchwale Rady Unii z dnia 7 maja 1985r. W sprawie nowego
podejścia do harmonizacji technicznej oraz normalizacji [2]. Określają w sposób ogólny
zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa, zdrowia i ochrony środowiska, które
powinien spełniać wyrób wprowadzany do obrotu. Warunki szczegółowe dotyczące wyrobu
lub procesu jego wytwarzania w zakresie jakości, parametrów technicznych, bezpieczeństwa,
badań i ich metodyki, wymiarów oraz opakowania i znakowania zawarto w
zharmonizowanych z nimi normach europejskich (EN).
Podstawowymi zasadami przyjętymi w wymienionej uchwale są:
- ograniczenie harmonizacji ustawodawczej do zasadniczych wymagań, które musi spełniać
wyrób wprowadzony na wspólny rynek, jeżeli ma korzystać z prawa swobodnego przepływu
w obrębie Wspólnoty,
- określenie w dyrektywach zasadniczych wymagań w odniesieniu do zagwarantowania
bezpieczeństwa i zdrowia osób, mienia i środowiska podczas użytkowania wyrobów,
- przeniesienie specyfikacji technicznych wyrobów do norm zharmonizowanych,
- stosowanie norm zharmonizowanych lub innych norm na zasadach dobrowolności,
- domniemanie zgodności wyrobów wytwarzanych wg norm zharmonizowanych z
zasadniczymi wymaganiami,
- obciążenie producenta pełną odpowiedzialnością za swój wyrób.
Globalne Podejście
Zasadniczym elementem Nowego Podejścia jest weryfikowanie zgodności towaru z
obligatoryjnymi wymaganiami bezpieczeństwa jego użytkowania. W konsekwencji konieczne
stało się także ujednolicenie organizacyjne, techniczne i prawne w skali całego
wspólnotowego rynku form i procedur takiej certyfikacji. Stosowne reguły sformułowane
zostały przez Komisję Europejską w 1989 roku pod nazwą „globalnego podejścia". Globalne
Podejście koordynuje praktykę oceny zgodności dla uzyskania porównywalności i pełnej
równoważności badań przeprowadzanych w poszczególnych krajach członkowskich.
Ocena zgodności
Decyzja Rady 93/465/EWG podaje ogólne wytyczne oraz szczegółowe procedury oceny
zgodności, które wykorzystuje się w dyrektywach Nowego Podejścia. Powyższe wytyczne są
podstawą do tzw. modułowej oceny zgodności. Może być ona przeprowadzona samodzielnie
przez producenta lub, dodatkowo, z udziałem jednostki notyfikowanej. System ten dzieli
drogi oceny zgodności na autonomiczne algorytmy, zwane modułami. Moduły wyznaczają
zadania producenta, oraz tam, gdzie ma to zastosowanie, również jednostki notyfikowanej w
fazie projektowania i produkcji wyrobu. Przewidzianych jest osiem procedur oceny zgodności
oznaczonych dużymi literami od A do H [5,7]:
- moduł A – wewnętrzna kontrola dokonywana przez producenta w fazie projektowania i
produkcji,
- moduł B – badania typu przeprowadzone przez stronę trzecią w połączeniu z wewnętrzną
kontrolą produkcji dokonaną przez producenta,
- moduł C – zapewnienie zgodności z typem,
- moduł D – zapewnienie jakości produkcji,
- moduł E – zapewnienie jakości wyrobu,
- moduł F – weryfikacja wyrobu,
- moduł G – weryfikacja jednostkowa na etapie projektowania i produkcji, każdy produkt jest
badany przez jednostkę notyfikowaną, która wystawia certyfikat zgodności,
- moduł H – pełne zapewnienie jakości, obejmuje etap projektowania i produkcji. Oparty jest
na normie EN ISO 9000. Jednostka notyfikowana odpowiada za zatwierdzenie i nadzór nad
systemem jakości producenta obejmującym etap projektowania, produkcji i kontroli
końcowej.
Rys. 2. Schemat realizacji procedur oceny zgodności
Pomyślnym ukończeniem wymienionych procedur jest charakterystyczny symbol CE,
umieszczany przez producenta na korpusie wyrobu, opakowaniu lub w dokumentacji
towarzyszącej. Znaku CE nie należy traktować jako symbolu jakości ani rękojmi
bezpieczeństwa towaru. Jest on jedynie potwierdzeniem, iż producent, jego uprawomocniony
przedstawiciel lub importer deklaruje zgodność wyrobu z zasadniczymi wymaganiami
bezpieczeństwa. Z tego powodu, oznakowania CE nie wolno też stosować na produktach nie
objętych przepisami Nowego Podejścia.
Grupy produktów
Dyrektywami Nowego Podejścia obecnie są objęte liczne, lecz bynajmniej nie wszystkie,
produkty przemysłowe. Kryteria wyboru obszarów wymagających takiego traktowania są na
wskroś praktyczne. Władze wspólnotowe uznały, że podejście to może zostać zastosowane w
przypadkach, gdy możliwe będzie wyraźne zidentyfikowanie istotnych wymagań
bezpieczeństwa dla obszernej grupy towarowej nie objętej dużą liczbą szczegółowych norm
technicznych. Przykładami, ze zbioru kilkunastu podobnych zespołów produktów, mogą być:
urządzenia elektryczne niskiego napięcia, materiały budowlane, zbiorniki ciśnieniowe, sprzęt
ochrony osobistej, zabawki, jachty rekreacyjne, dźwigi [1,3,5,6,7,10].
Dla producentów bardzo istotnym jest zdobycie umiejętności posługiwania się dyrektywami
New Approach. Jest ona niełatwa, bowiem wiele produktów objęto kilkoma dyrektywami, z
uwagi na różne rodzaje zagrożeń, jakie potencjalnie stwarzają, np. z maszynami
elektrycznymi związane są zarówno zagrożenia mechaniczne, jak i elektryczne oraz emisji
pola elektromagnetycznego. Implikuje to konieczność uwzględnienia min. trzech zbiorów
przepisów dotyczących wymienionych zagrożeń.
Transformatory energetyczne
Transformatory wysokiego napięcia nie są wymienione w żadnej z dyrektyw jako
autonomiczna grupa, która obligatoryjnie podlega kontroli zapewnienia bezpieczeństwa,
ochrony życia i zdrowia, oraz minimalizowania wpływów na środowisko [2,5,7]. Nie oznacza
to, że ich producenci mogą pozwolić sobie na zaniedbania w wypracowaniu odpowiednich
relacji wobec zapisów prawa unijnego. Zarządzający przedsiębiorstwami przemysłowymi,
prowadząc długofalową politykę marketingową i budując odpowiedni wizerunek firmy, stale
muszą zabiegać o wyraźne, pozytywne cechy odróżniające emitowane przez siebie wyroby od
lokowanych na rynku przez konkurencję. Takim odróżnieniem, w przypadku transformatorów
energetycznych, stać się może niewątpliwie sygnowanie produktów oznakowaniem CE.
Dodatkowym wzmocnieniem działania rynkowego symbolu European Conformity są jego
jednoznaczne pozytywne konotacje, które wywołuje u klientów przedsiębiorstwa. Podjęcie
trudu certyfikowania wyrobów i poniesienie związanych z tym kosztów może być zatem
uzasadnione przeprowadzonym wnikliwie rachunkiem ekonomicznym.
Współczesne transformatory energetyczne są bardzo złożonymi ustrojami technicznymi, na
które składają się podstawowe obwody elektryczne i magnetyczne, kadź (wypełniona olejem
mineralnym), układy chłodzenia (wspomagane dodatkowymi wentylatorami, pompami),
układy regulacji, automatyki, pomiarów itd. Nie budzi zastrzeżeń zatem fakt, że pobieżny
nawet przegląd zawartości dyrektyw Unii Europejskiej wskazuje na konieczność
uwzględniania przez producentów przepisów z następujących pięciu grup tematycznych:
maszyn, niskonapięciowego sprzętu elektrycznego, kompatybilności elektromagnetycznej,
emisji hałasu i urządzeń zagrożonych wybuchem. Na szczęście transformatory nie są
wyrobem nowowprowadzanym na rynek, mają za sobą już ponad sto lat permanentnego
doskonalenia, od czasu opatentowania przez Luciena Gaularda w 1882 roku. W okresie tym
perfekcyjnie dopracowano ich konstrukcję, przygotowano odpowiednie technologie montażu,
oraz zapewniono bardzo wysoki stopień bezpieczeństwa obsługi i nadzoru – także w stanach
awaryjnych. Umożliwia to znacząco obniżyć koszty uzyskania certyfikatu dzięki forsowaniu
ścieżki ubiegania się oń wg najprostszego algorytmu, czyli modułu A.
Jeżeli zaszłaby potrzeba logistycznego wsparcia procesu certyfikacyjnego, bądź zostałaby
wykazana konieczność wzmocnienia oceny wyrobu dokonywanej przez producenta
transformatorów kontrolą instytucji zewnętrznej, to współczesny rynek oferuje w tym
względzie ogromną podaż doradców. Wybór firmy kompetentnej w obrębie w wymienionych
wcześniej branż, przysporzy jedynie kłopotów związanych z analizą kosztów oferowanej
usługi. Z bogatej oferty jednostek notyfikowanych i autoryzowanych poniżej zostały
pokazane przykładowe instytucje, mogące służyć pomocą i certyfikujące zgodność produktów
z odpowiednimi wymaganiami norm zharmonizowanych:
- Bureau Veritas – m.in. dyrektywy dot. urządzeń zagrożonych wybuchem;
- CIOP-PIB – m.in. sprzęt izolacyjny, ochrona wysokonapięciowa;
- ELTEST – m.in. kompatybilność elektromagnetyczna;
- IEL – m.in. maszyny elektryczne wszystkich mocy, emisja hałasu przez urządzenia
przeznaczone do użytku poza pomieszczeniami;
- ZETOM – m.in. uszczelnienia, zbiorniki, elektrotechnika niskonapięciowa.
Przegląd wybranych problemów kodyfikowanych przez wskazane dyrektywy i normy
zharmonizowane
Dyrektywa: Maszyny (98/37/WE)
Transformatory energetyczne, w rozumieniu dyrektywy maszynowej [6, 9], mogą być uznane
za maszyny. Cechy charakterystyczne ich ustroju nie są sprzeczne z przyjętą w dyrektywie
definicją (zespół sprzężonych części, odpowiednie elementy uruchamiające, obwody
sterowania, zasilania itd.). Transformatory energetyczne nie figurują także w spisie wyrobów
wyłączonych z zakresu obowiązywania dyrektywy. Zawiera ona obszerny katalog
zasadniczych wymagań dotyczących m.in. stabilności, osłon i konstrukcji ochronnych,
sterowania, konserwacji, przyrządów informacyjnych i ostrzegawczych, oznakowania i
instrukcji. Obecnie powołano kilkaset norm zharmonizowanych dla dyrektywy maszynowej,
ponieważ jednak transformatory należą do bardzo specyficznej grupy wyrobów wiążące dla
producentów są tylko bardzo nieliczne z nich. Dyrektywa 98/37/WE i wprowadzające ją do
prawa polskiego rozporządzenie stanowią, że maszyny i elementy bezpieczeństwa mogą być
włączone do obrotu, jeśli przy prawidłowym zainstalowaniu i konserwowaniu oraz
użytkowaniu zgodnym z przeznaczeniem, nie będą stwarzały zagrożenia dla bezpieczeństwa i
zdrowia osób oraz narażały na uszczerbek mienia. Producent musi udowodnić (przygotować
dokumenty), że m.in.:
- przedsięwzięto środki mające na celu wyeliminowanie ryzyka wypadku (także powstałego w
wyniku możliwych do przewidzenia sytuacji odbiegających od normalnych), zarówno
podczas eksploatacji, jak i montażu oraz demontażu,
- nie ma zagrożeń osób wykonujących czynności regulacyjne i konserwacyjne,
- przygotowano odpowiednie instrukcje obsługi (DTR), zawierające informacje o
prawidłowej eksploatacji, ale także o bezpiecznym transportowaniu, przekazywaniu do
uruchomienia, kontrolach, poziomie hałasu itd.
Producent maszyny, której ocena zgodności może być dokonana bez udziału jednostki
notyfikowanej, powinien:
- określić zasadnicze wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia mające zastosowanie do
danego wyrobu,
- skompletować niezbędną dokumentację techniczną,
- przeprowadzić badania (pomiary, sprawdzenia, analizy) wyrobu,
- ocenić zgodność wyników tych badań z wymaganiami zasadniczymi.
Jeśli wynik oceny jest pozytywny, producent może:
- przygotować i podpisać deklarację zgodności WE (Wspólnot Europejskich),
- oznakować wyrób znakiem CE.
Należy tu koniecznie dodać, iż transformatory nie zostały ujęte w oficjalnym zestawieniu
maszyn, których ocena zgodności musi być prowadzona z udziałem jednostki notyfikowanej.
Dyrektywa: Niskonapięciowy sprzęt elektryczny (73/23/EWG)
Dla prowadzenia prawidłowej eksploatacji współczesnego transformatora energetycznego
niezbędne jest posiłkowanie licznymi urządzeniami i pomocniczą instalacją niskiego napięcia.
Dyrektywa LVD (Low Voltage Directive) 73/23/EWG [3,11] nie wymienia żadnego
konkretnego sprzętu niskonapięciowego określając je ogólnie jako każde urządzenie używane
w celu wytwarzania, przetwarzania, przesyłania, rozdziału lub wykorzystania energii
elektrycznej, a więc np. instalacje, aparatura rozdzielcza, sterownicza itd. Najskuteczniejszym
rozwiązaniem problemów zgodności przekazywanego klientowi transformatora
energetycznego zapisami tej dyrektywy jest sytuacja, w której wszystkie układy i urządzenia
elektryczne zasilane niskim napięciem pochodzą od poddostawców mogących gwarantować
na nie certyfikat bezpieczeństwa. Dobrym przykładem takich podzespołów, spełniających
warunek zgodności z dyrektywami New Approach są silniki elektryczne produkowane w
zakładach Grupy Cantoni (EMIT S.A., INDUKTA S.A., BESEL S.A., CELMA S.A.), w pełni
odpowiadające wymogom bezpieczeństwa, kompatybilności elektromagnetycznej w zakresie
emisyjności jak i odporności na zakłócenia czy efektywności energetycznej. Mogą one
bezpośrednio być wprowadzane w ustroje transformatorów wysokiego napięcia, bez
konieczności dokonywania dodatkowych sprawdzeń. W przypadku ich podjęcia - procedura
oceny zgodności, przewidziana w dyrektywie niskonapięciowej, polega wyłącznie na
samoocenie producenta (moduł A). Istotna jest też uwaga, iż dyrektywa niniejsza nie ma
zastosowania do obiektów przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych
wybuchem, jednak będzie jej podlegała aparatura zabezpieczająca, sterująca i regulacyjna
montowana poza taką przestrzenią.
Dyrektywa: Kompatybilność elektromagnetyczna (89/336/EWG)
Dyrektywie EMC (Electromagnetic Compatibility) [8,10] podlega szeroka gama układów,
systemów i urządzeń elektrycznych i elektronicznych, z których tu wymienić należy np.
silniki elektryczne, zasilacze, karty elektroniczne.
Problemy z zestawieniem odpowiednich dowodów zgodności sprzętu z ustaleniami tej
dyrektywy także mogą być minimalizowane w przypadku korzystania wyłącznie z usług
kwalifikowanych poddostawców. W przypadku konieczności sprawdzenia wymagań EMC
proponuje się korzystać nie z bardzo ogólnych zapisów dyrektywy, ale z oficjalnego jej
komentarza opracowanego przez desygnowaną komisję (European Commission DG III) [10].
Dyrektywa: Emisja hałasu do środowiska przez urządzenia używane na zewnątrz
pomieszczeń (2000/14/WE)
Dyrektywa 2000/14/WE [1, 4] z dnia 8 maja 2000 roku dotycząca emisji hałasu do
środowiska nie wprowadza obowiązku ograniczenia jej przez transformatory energetyczne.
Do pomiarów hałasu zobowiązuje się przede wszystkim producentów maszyn budowlanych.
Ponieważ jednak wyznaczenie gwarantowanego poziomu mocy akustycznej niezbędne jest
dla kompletacji dokumentacji technicznej transformatora, proponuje się by pomiary
dokonywane były zgodnie z metodami i procedurami przywołanymi przez normy
zharmonizowane z procedurą [1]. Pomiary mogą być wykonane samodzielnie przez
producenta. Należy zwrócić uwagę na obligatoryjne, staranne śledzenie postępującej ewolucji
przepisów zachodzących szczególnie w obrębie norm zharmonizowanych z tą właśnie
dyrektywą (vide - Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 lipca 2004 r. w sprawie
dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku; Dz.U. nr 178, poz.1841 – z terminem
wejścia w życie 13.08.04).
Dyrektywa: Wyposażenie używane w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (94/9/EC –
ATEX)
Ostatnim wyróżnionym zespołem zagadnień w niniejszym zestawieniu dyrektyw potencjalnie
kodyfikujących drogę osiągnięcia przez transformatory energetyczne oznakowania European
Conformity – jest problematyka bezpieczeństwa produktów przeznaczonych do stosowania w
obszarach zagrożonych wybuchem. Charakteryzuje je dyrektywa nr 94/9/EC – ATEX [13].
Zostanie ona tu przedstawiona celowo na szerszym tle uregulowań technicznych i poddana
głębszej analizie dla pokazania jak złożony i wielotorowy może być proces ubiegania się o
certyfikat zgodności. Na tym przykładzie można dowieść też najlepiej jak wiele zależy od
staranności i profesjonalizmu działań odpowiednich służb producenta oraz jak szerokie pole
decyzji oferowane jest im przez nowoczesne, europejskie prawodawstwo.
Mimo, iż dyrektywę przyjęto już w 1994 r., bezwzględnie obowiązywać zaczęła dopiero od 1
lipca 2003 r. Zatem producenci państw Unii Europejskiej mieli aż 9 lat na dostosowanie
swoich urządzeń do jej wymagań. Zupełnie inna była sytuacja wytwórców z krajów, które
wstąpiły do Unii 1 maja br. W ich przypadku czas dostosowania wynosił zaledwie 10
miesięcy i 20 dni, tyle bowiem dzieliło dzień 1 maja 2004 r. od ubiegłorocznego referendum
akcesyjnego.
Podobnie jak w przypadku innych omawianych dotąd dyrektyw, ATEX definiuje jedynie
najbardziej podstawowe wymagania, jakie musi spełniać produkt przeznaczony do stosowania
w strefach zagrożonych wybuchem. Wymagania szczegółowe podane są w normach
zharmonizowanych z dyrektywą [14,15].
Pełną odpowiedzialność za określenie, czy dany wyrób podlega ocenie zgodności z
wymaganiami dyrektywy ATEX, oraz za spełnianie tych wymagań ponosi jego producent lub
podmiot, który wprowadza wyrób do obrotu na terenie Unii Europejskiej.
Zakres dyrektywy 94/9/EC
Podstawowym celem dyrektywy ATEX jest całkowita eliminacja lub maksymalne
zmniejszenie ryzyka, jakie wiąże się ze stosowaniem dowolnego produktu w obszarach, w
których może występować atmosfera grożącą wybuchem (Ex - explosion). Kluczowe zatem
jest wyjaśnienie pojęcia "atmosfera wybuchowa - Ex". W myśl dyrektywy z sytuacją
zagrożenia mamy do czynienia, gdy dla pewnego obszaru spełnione są jednocześnie aż cztery
warunki:
- musi w nim wystąpić mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub
pyłów,
- z powietrzem,
- w warunkach atmosferycznych,
- w której, po zapłonie, spalanie rozszerza się na całą niezapaloną mieszaninę.
Obszarem może tu być zarówno otwarta przestrzeń, jak i wnętrze danego zbiornika,
urządzenia czy instalacji. Z powyższych warunków wynika zatem, że urządzenia
przeznaczone do stosowania w obszarach, w których występują substancje palne, ale choć
jeden z powyższych warunków nie będzie spełniony, nie są obejmowane dyrektywą ATEX.
Dotyczy to np. wyrobów przeznaczonych do użytkowania w atmosferze mieszaniny wodoru
z chlorem, która wprawdzie jest wybuchowa, ale nie ujęta w dyrektywie 94/9/EC, jeśli nie
zawiera powietrza.
Ważny jest również zapis o warunkach atmosferycznych. Wprawdzie dyrektywa nie definiuje
pojęcia "warunków atmosferycznych", jednak na jej użytek przyjmuje się, że dotyczy to
obszarów o temperaturze od -20°C do + 60°C i ciśnieniu od 0,8 bara do 1,1 bara.
Dokonując przeglądu rodzajów wyrobów objętych dyrektywą można podporządkować jej
zarówno gotowe urządzenia, sprzęt ochronny, podzespoły, jak również urządzenia
bezpieczeństwa, sterowania i regulacji, elektryczne i mechaniczne. Decydującym kryterium
jest, czy zostały one wyprodukowane z przeznaczeniem do stosowania w atmosferach
wybuchowych, czy też nie. Zatem zbiornik przeznaczony do magazynowania cieczy palnych
pod ciśnieniem atmosferycznym, ale przeznaczony do użytku w normalnym otoczeniu, nie
musi być rozważany jako urządzenie do stref Ex, bowiem strefa Ex znajduje się w jego
wnętrzu, a nie w jego otoczeniu i jest oddzielona od otoczenia stalowym płaszczem
zbiornika. Jeśli jednak zawiera on w środku, czyli w strefie Ex, dowolne urządzenia
pomiarowe czy regulacyjne, to urządzenia te będą podlegały dyrektywie ATEX, gdyż są
przeznaczone do obszaru Ex. Często zdarza się jednak, że wspomniany wyżej zbiornik sam
może być przyczyną wystąpienia strefy Ex. Stanie się tak wówczas, gdy nastąpi jego
rozszczelnienie, np. na spawach lub na dowolnym złączu. Jeśli przechowywana substancja
palna zacznie wydostawać się na zewnątrz - stworzy mieszaninę z powietrzem, a więc
powstanie strefa Ex w otoczeniu zbiornika. W takiej sytuacji należałoby potraktować
zbiornik jako przeznaczony do obszarów Ex, a zatem wchodzący w zakres dyrektywy.
Dodatkowym kryterium kwalifikowania urządzenia jest stawiany przez dyrektywę wymóg
"zdolności wywołania eksplozji". Oznacza on, że urządzenie podlega dyrektywie, jeśli jest
przeznaczone do obszaru Ex i jednocześnie jest zdolne spowodować zapłon lub może stać się
jego przyczyną. Za potencjalne źródła zapłonu uważa się tu wyładowania elektryczne i
elektrostatyczne, łuki elektryczne i iskrzenia, promieniowanie jonizujące i
elektromagnetyczne, gorące powierzchnie, płomienie oraz gorące gazy itp.
Powyższe przesłanki wykazują, iż prawidłowe zaklasyfikowanie urządzenia do klasy Ex lub
wyłączenie z niej często jest zagadnieniem skomplikowanym. Pomocna w tej interpretacji
bywa TABELA 1, opracowana przez pracowników Komisji Europejskiej. Na jej podstawie,
na pytanie, czy zbiornik z atmosferą Ex wewnątrz i nie przeznaczony do strefy Ex podlega
dyrektywie, odpowiedź brzmi: NIE, bo występuje sytuacja "C" (vide - tab.1). Ostrożny
producent może jednak uznać, że pewne elementy konstrukcyjne zbiornika mogą być źródłem
nieszczelności. Sam zbiornik może nie stanowić źródła zapłonu i pozostanie urządzeniem
nieobjętym dyrektywą. Jeśli jednak na zbiorniku, w okolicy potencjalnej nieszczelności
montowane są dowolne urządzenia, które mogą spowodować zapłon, to te urządzenia
powinno się, traktować jako podlegające dyrektywie. O tym, jakie wymagania powinny one
spełniać, zadecyduje zaliczenie ich do odpowiedniej grupy i kategorii.
Tabela 1. Konstrukcje objęte dyrektywą ATEX
Sytuacja
Analiza
Urządzenie
Urządzenie do stosowania
Urządzenie
Podleganie
z potencjalnym
w strefie Ex lub w relacji
zawierające
dyrektywie
strefę Ex
ATEX
źródłem zapłonu do strefy Ex
a)
Wynik
A
TAK
TAK
TAK
TAK
B
NIE
TAK
TAK
NIE a)b)
C
TAK
NIE
TAK
NIE a)b)
D
TAK
TAK
NIE
TAK
E
NIE
NIE
TAK
NIE a)b)
F
TAK
NIE
NIE
NIE b)
G
NIE
TAK
NIE
NIE b)
H
NIE
NIE
NIE
NIE b)
- ale TAK dla produktów wewnątrz strefy Ex. Dodatkowo należy rozważyć, czy urządzenie jako całość jest zdolne
funkcjonować z godnie z parametrami producenta i z zachowaniem założonego poziomu ochrony. Również TAK dla
urządzeń nieelektrycznych, w przypadku, których przewidywana strefa Ex znajduje się w ich wnętrzu (wentylatory,
przełączniki, przetworniki) i występują potencjalne źródła zapłonu;
b)
- ale TAK dla urządzeń bezpieczeństwa, sterowania i regulacji przeznaczonych poza strefę Ex, ale wymaganych ze
względu na bezpieczne funkcjonowanie urządzeń w strefie.
Grupy i kategorie urządzeń w ramach dyrektywy 94/9/EC
Dyrektywa ATEX dzieli wszystkie urządzenia przeznaczone dla stref Ex na dwie zasadnicze
grupy:
- grupa I to urządzenia przeznaczone do pracy pod ziemią w kopalniach, a także te, które
pracują w naziemnych obszarach kopalń, ale są zagrożone wybuchem gazu lub pyłu;
- grupa II obejmuje urządzenia przeznaczone do użytku w innych obszarach zagrożonych
wybuchem gazów, par, mgieł lub pyłów.
W ramach każdej grupy urządzenia dzieli się kolejno na kategorie. I tak w ramach grupy I
wyróżnia się kategorie:
- M1 - urządzenia tej kategorii muszą funkcjonować poprawnie w atmosferze wybuchowej i
być wyposażone w środki ochrony takie, że:
- w przypadku uszkodzenia jednego ze środków ochrony inny niezależny środek zapewnia
wymagany poziom ochrony, lub
- wymagany poziom ochrony jest zapewniony pomimo dwóch defektów, które wystąpiły
niezależnie od siebie;
- M2 - sprzęt tej kategorii powinien być odłączany od zasilania w przypadku pojawienia się
atmosfery grożącej wybuchem. Zastosowane w nim środki ochrony mają zapewnić
wymagany poziom bezpieczeństwa podczas normalnej pracy oraz w bardziej surowych
warunkach, np. po błędach obsługi lub gwałtownych zmianach warunków otoczenia.
W grupie II występują trzy kategorie urządzeń:
- Kategoria 1 - sprzęt w tej kategorii jest przeznaczony do stosowania w obszarach, w których
zagrożenie wybuchem mieszanin powietrza z gazami, parami lub zawiesinami występuje
stale, w długich okresach czasu bądź pojawia się często. Sprzęt musi funkcjonować
poprawnie w atmosferze wybuchowej i być wyposażony w środki ochrony takie, że w
przypadku uszkodzenia jednego ze środków ochrony inny niezależny środek zapewnia
wymagany poziom ochrony lub wymagany poziom ochrony jest zapewniony pomimo dwóch
defektów, które wystąpiły niezależnie od siebie;
- Kategoria 2 - sprzęt w tej kategorii jest przeznaczony do stosowania w obszarach, w których
zagrożenie wybuchem mieszanin powietrza z gazami, parami lub zawiesinami występuje
sporadycznie. Zastosowane w nim środki ochrony powinny zapewnić wymagany poziom
bezpieczeństwa nawet w przypadku często pojawiających się zakłóceń lub defektów, które
standardowo bierze się pod uwagę;
- Kategoria 3 - sprzęt w tej kategorii jest przeznaczony do stosowania w obszarach, w których
zagrożenie wybuchem mieszanin powietrza z gazami, parami lub zawiesinami jest
sporadyczne, a jeśli już się zdarza, to rzadko i utrzymuje się przez krótki czas. Sprzęt ten
zapewnia wymagany poziom ochrony w trakcie normalnej pracy.
W zależności od grupy i kategorii urządzenia muszą spełniać inny zestaw wymagań zawarty
w Załączniku II do dyrektywy.
Strefy zagrożenia a kategorie urządzeń
W artykule posługiwano się terminem strefa Ex, mając na uwadze obszar, w którym
występuje zagrożenie wybuchem, ale nie precyzując, jak duże jest to zagrożenie i z czego
wynika. Zatem konieczny stał się podział obszarów, w których występuje zagrożenie
wybuchem na tak zwane strefy Z (zone) i przydanie im numerów, które w przybliżeniu oddają
poziom zagrożenia. Należy tu wskazać, że dyrektywa 94/9/EC nie przytacza definicji stref, a
jedynie kategoryzuje urządzenia. Strefy zostały natomiast zdefiniowane w Załączniku I [12].
Definicje poszczególnych stref brzmią następująco:
- Strefa 0 - obszar, w którym atmosfera wybuchowa złożona z mieszaniny z powietrzem
substancji palnych w formie gazu, pary lub mgły występuje stale, przez długi okres czasu lub
często;
- Strefa 1 - obszar, w którym w czasie normalnej pracy prawdopodobne jest pojawienie się
atmosfery wybuchowej złożonej z mieszaniny z powietrzem substancji palnych w formie
gazu, pary lub mgły;
- Strefa 2 - obszar, w którym w czasie normalnej pracy pojawienie się atmosfery wybuchowej
złożonej z mieszaniny z powietrzem substancji palnych w formie gazu, pary lub mgły jest
mało prawdopodobne, a jeśli nawet wystąpi, to tylko przez krótki czas.
Praktycznie identycznie definiowane są strefy Z20, Z21 i Z22, ale dotyczą obszarów
występowania pyłów zapalnych, które zwykle występują w zakładach przemysłu
spożywczego, drzewnego, obróbki tworzyw sztucznych itp.
Przy określaniu stref zagrożenia dla konkretnych przypadków, np. instalacji wypełnionych
węglowodorami, należy oczywiście uwzględnić wymagania zawarte w odpowiednich
normach lub rozporządzeniach.
Związek pomiędzy kategoriami urządzeń a strefami zagrożenia nie jest skomplikowany i
również podany w [12]. I tak:
- w strefie Z0 i Z20 można stosować jedynie urządzenia kategorii l;
- w strefie Z1 i Z21 - urządzenia kategorii 1 i 2;
- w strefie Z2 i Z22 - urządzenia kategorii 1, 2 lub 3.
Dla producentów urządzeń przeznaczonych do obszarów Ex niezbędna jest informacja, jaką
procedurę oceny zgodności należy stosować w przypadku odpowiednich urządzeń.
Procedury oceny zgodności w ramach dyrektywy 94/9/EC
Ze względu na bardzo wysokie wymagania stawiane urządzeniom przeznaczonym do stref
zagrożonych wybuchem, a także zróżnicowanie tych wymagań w zależności od rodzaju
urządzeń, dyrektywa wskazuje wiele procedur oceny zgodności – rys. 3.
Rys.3. Procedury oceny zgodności urządzeń Ex
Podstawowym algorytmem dokonania oceny zgodności jest ścieżka wg modułu G, czyli
weryfikacja każdego wyprodukowanego urządzenia przez jednostkę notyfikowaną. Jeśli
jednak producent nie chce korzystać z tej drogi, to musi podjąć moduł związany z rodzajem
produktu. I tak:
- jeśli produkt jest kategorii Ml i l lub stanowi urządzenie ochronne (art.8 ust.1 pkt a
dyrektywy oraz art.8 ust.2 dyrektywy), to należy przeprowadzić badanie typu, czyli moduł B,
a następnie zastosować moduł D lub F;
- jeśli produkt należy do kategorii M2 lub 2 i jest nim silnik spalinowy lub urządzenie
elektryczne, należy wykonać badanie typu, czyli moduł B, a następnie moduł C bis lub E;
- jeśli produkt jest urządzeniem innym niż powyższe, ale należącym do kategorii M2 lub 2,
należy zastosować moduł A+, czyli wewnętrznej kontroli produkcji ze zgłoszeniem
dokumentacji do jednostki notyfikowanej;
- jeśli produkt ma kategorię 3, to wystarczy wewnętrzna kontrola produkcji, czyli moduł A.
Procedura oceny zgodności w ramach dyrektywy ATEX jest więc znacząco bardziej
skomplikowana niż w przypadku dyrektywy EMC, a tym bardziej niskonapięciowej.
Urządzenia nią objęte przeznaczone są jednak do zastosowań związanych z większym
ryzykiem. Wymaga to wykazania staranności, jak dowodzi się, w analizie dyrektywy ATEX
oraz norm z nią zharmonizowanych, z których najbardziej ogólne to [14,15].
Wnioski
1. Transformatory wysokiego napięcia, wprowadzane na rynek państw Unii Europejskiej,
obecnie nie są wymieniane explicite pośród produktów obligatoryjnie kierowanych do
kontroli zgodności ich cech z dyrektywami bezpieczeństwa;
2. Analiza zapisów dyrektyw i norm zharmonizowanych wskazuje na konieczność
uwzględniania przez producentów wybranych przepisów z następujących pięciu grup
zagadnień:
- Maszyny,
- Niskonapięciowy sprzęt elektryczny,
- Kompatybilność elektromagnetyczna,
- Emisja hałasu,
- Urządzenia zagrożone wybuchem;
3. Polityka ekonomiczna przedsiębiorstwa o dłuższym czasowym horyzoncie, także bieżące
względy marketingowe, nakazują (mimo braku wspomnianej bezwzględnej konieczności)
wziąć po uwagę podjęcie wysiłku skierowanego na uzyskanie prawa do sygnowania wyrobów
oznakowaniem CE;
4. Dojrzała technicznie konstrukcja, wysokiej jakości, sprawdzone technologie montażu,
ergonomia oraz wysoki poziom bezpieczeństwa obsługi i nadzoru transformatorów
energetycznych predystynuje renomowanych wytwórców (zwłaszcza posługujących się
systemem zarządzania jakością np. wg norm serii ISO 9000) do ubiegania się o prawo
przypisania transformatorom znaku zgodności, uzyskanego wg najprostszego algorytmu, czyli
modułu A;
5. W przypadku wykazania niezbędności wsparcia samooceny wyrobu dokonywanej przez
producenta transformatorów (moduł A) kontrolą instytucji zewnętrznej (moduł A+),
przesłanki wymienione w p.4 umożliwiają wybór odpowiedniej jednostki notyfikowanej
wyłącznie w oparciu o kryterium ekonomiczne (minimum kosztów usługi);
6. Krajowi producenci transformatorów wysokiego napięcia obligowani są do starannego
śledzenia postępującej ewolucji przepisów zachodzących w tej sferze regulacji;
7. Wstąpienie Polski do Unii Europejskiej uprościło producentom krajów członkowskich
dostęp do polskiego rynku. Zaostrzenie konkurencji w kraju, z jednej strony, ale także
możliwość kierowania na rynki unijne polskich transformatorów sprawia, że należy
wykorzystać wszelkie szanse promowania własnej produkcji. Wyrób oznakowany znakiem
CE w Polsce ma „kartę wstępu” na cały rynek Unii bez dodatkowych zabiegów.
Literatura
[1]. Augustyńska D.: Wymagania zasadnicze i procedury oceny zgodności urządzeń stosowanych na
zewnątrz pomieszczeń w zakresie emisji hałasu do środowiska. Bezpieczeństwo Pracy. Nr 3/2004.
[2]. Dyrektywy Nowego Podejścia. Oficjalna strona internetowa.
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/index.htm
[3]. Dźwiarek M.: Wymagania zasadnicze i procedura oceny zgodności sprzętu elektrycznego.
Bezpieczeństwo Pracy. Nr 3/2004.
[4]. Emisja hałasu przez urządzenia używane na zewnątrz pomieszczeń. Oficjalna strona internetowa
dyrektywy nr 2000/14/WE. http://www.europa.eu.int/comm/environment/noise/home.htm#3
[5]. Gierasimiuk J., Miareczko B.: System oceny zgodności oraz oceny wyrobów.
Bezpieczeństwo Pracy. Nr 3/2004.
[6]. Gierasimiuk J.: Wymagania zasadnicze oraz tryb i procedury oceny zgodności maszyn
i elementów bezpieczeństwa. Bezpieczeństwo Pracy. Nr 3/2004.
[7]. Hutyra A.: Umieszczanie na wyrobach oznakowania CE. Ośrodek Doradztwa
i Doskonalenia Kadr. Gdańsk, 2003.
[8]. Kompatybilność elektromagnetyczna. Oficjalna strona internetowa dyrektywy nr 89/336/EWG.
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/electr_equipment/emc/index.htm
[9]. Maszyny. Oficjalna strona internetowa dyrektywy nr 98/37/WE.
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/mechan_equipment/machinery/index.htm
[10]. Missala T.: Wymagania zasadnicze i zasady oceny zgodności wyrobów wynikające z przepisów
wprowadzających dyrektywę EMC (89/336/EWG). Bezpieczeństwo Pracy. Nr 3/2004.
[11]. Niskonapięciowy sprzęt elektryczny. Oficjalna strona internetowa dyrektywy nr 73/23/EWG.
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/electr_equipment/lv/infor.htm
[12]. O minimalnych wymaganiach zwiększających bezpieczeństwo i ochronę zdrowia pracowników
potencjalnie narażonych przy pracy w obszarach z atmosferą wybuchową.
Załącznik I dyrektywy 1999/92/EC. 16.12.1999 r.
[13]. Wyposażenie używane w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Oficjalna strona internetowa
dyrektywy nr 94/9/EC-ATEX. http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/atex/infor.htm
[14]. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Wymagania ogólne i metody
badań. Norma PN-EN 50014. PKN.
[15]. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Część 1: Pojęcia podstawowe.
Norma PN-EN 1127-1. PKN.