Kategorie měření (CAT): Proč je to důležité

Každodenní práce s elektřinou je nebezpečná. Proto je důležité bezpečnostní vybavení, včetně oděvů, rukavic, bot atd., které chrání elektrikáře před potenciálními nehodami. Méně zřejmým bezpečnostním opatřením je konstrukce každého testovacího zařízení, které je používáno při údržbě elektrického systému.

Norma IEC 61010 (International Electrotechnical Commission) popisuje bezpečnostní požadavky na elektrická zařízení pro měření, řízení a laboratorní použití. Zahrnuje také požadavky na testování a měření obvodů a na přístroje.

Klíčovým aspektem normy je udržování ochrany proti zásahu elektrickým proudem v normálním stavu i stavu jednoduché poruchy (zkraty, přerušené obvody, závady uzemnění, přetížení atd.). To, kde je přístroj používán, má zásadní význam při stanovování požadované úrovně ochrany. V tomto dokumentu je zkoumána kategorie měření (CAT) a její kriticky důležitá úloha při navrhování přístrojů i uživatelském výběru.

Pozadí

Přechodová přepětí na elektrických vedeních mají potenciál poškodit připojená zařízení, což může vést k bezpečnostnímu riziku pro uživatele. Zatímco velké přechodové jevy, například ty způsobené blesky, jsou vzácné, střední přechodové jevy (1,5-2,0násobky jmenovitého napětí a někdy až 4,0násobky) se vyskytují pravidelně z důvodu přepínání zátěží v rozvodném systému. Pokud k nim dojde, když pracovník používá přístroj nesprávné kategorie, mohou zranit nebo dokonce zabít.

Dvěma klíčovými slovy v oblasti elektrické bezpečnosti jsou „povrchová vzdálenost“ a „vzdušná vzdálenost“. Povrchová vzdálenost je nejkratší vzdálenost mezi dvěma body s rozdílným elektrickým potenciálem po povrchu izolačního materiálu. Vzdušná vzdálenost je nejkratší vzdálenost vzduchem mezi dvěma vodivými díly. Vodivé díly s významně rozdílnými napětími musí být od sebe v bezpečné vzdálenosti, jinak může vzniknout poruchový oblouk. Poruchové oblouky způsobují poškození obvodů, přehřátí a dokonce požáry. A co je nejdůležitější, způsobují riziko zásahu elektrickým proudem pro uživatele, zejména u ručních přístrojů.

To, co tvoří bezpečnou vzdálenost, závisí na tom, kde v napájecím systému bude přístroj používán.   

Kategorie měření (CAT)

Kategorie měření je způsob klasifikování svorek testovacích a měřicích zařízení podle typu napájecího obvodu, ke kterému budou připojeny. Kategorie měření závisí na úrovních špiček přechodových přepětí, úrovních proudu nakrátko, místech v instalacích v budovách, kde má být testování a měření prováděno, a některých formách energetických omezení nebo ochrany proti přechodovým jevům, které mohou být součástí instalace v budově.

Kategorie měření CAT určuje úroveň přechodových jevů (špiček nebo pulzů), na jejichž přečkání je přístroj z výroby navržen. Přechodové jevy se liší velikostí a trváním v závislosti na jejich zdroji. Přechodový jev může mít amplitudu několik kV, ale jeho trvání je velmi krátké, typicky v intervalu 50 µs (mikrosekund). Hlavní v něm spočívající nebezpečí je, že když dojde na vrchol sinusového napětí, může způsobit obloukový výboj trvající až do konce cyklu.

Kategorie měření jsou definovány v normě IEC 61010-2.

Kategorie měření II: Vztahuje se na testovací a měřicí obvody přímo připojené ke spotřebním bodům (zásuvkám a podobným bodům, ale s výjimkou instalovaného osvětlení) nízkonapěťové napájecí instalace.

Kategorie měření III: Vztahuje se na testovací a měřicí obvody přímo připojené mezi obvody kategorie měření II a kategorie měření IV nízkonapěťové napájecí instalace budovy.

Kategorie měření IV: Vztahuje se na testovací a měřicí obvody přímo připojené mezi zdrojem nízkonapěťové napájecí instalace budovy a prvním přístupným odpojovačem, který je schopen odpojit všechna vedení a nulové připojení. Vysoký potenciál pro proudy nakrátko, typicky větší než 50 kA, které v těchto obvodech existují, mohou vytvářet nebezpečné, vysokoenergetické obloukové výboje přes náhodný zkrat způsobený při provádění měření.

Každá kategorie má také jmenovité napětí ukazující maximální bezpečné napětí systému fáze vůči zemi, normálně 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V nebo 1000 V. Kategorie měření CAT bez přidruženého napětí je nepoužitelná.

Následující grafika ukazuje, jaká kategorie měření CAT je vyžadována na základě pracovní oblasti:

V prostředí CAT IV může dosažitelný proud nakrátko překročit 1000 A. Uvnitř přístroje, který je použit k měření obvodu, to může vygenerovat stovky kilowattů tepla v malém prostoru na několik milisekund. Prudké rozpínání vzduchu může způsobit rozpadnutí nebo výbuch přístroje, což může vést ke vzniku požáru, popálenin a nebezpečných odlétávajících kousků materiálu.

Přístroj s kategorií měření CAT IV vyžaduje větší povrchové a vzdušné vzdálenosti než přístroj s kategorií měření CAT III. Přístroje, které nejsou připojeny k obvodům pod napětím, musí splňovat kategorii měření související se vstupním napětím, které přístroj pohání. Standardní kategorií je CAT II 300 V. Navíc musí splňovat požadavky na povrchové a vzdušné vzdálenosti pro testovací napětí pro sekundární obvody (výstupní napětí) odvozené z okruhu rozvodné sítě.

Používání kategorií měření CAT

Kategorie měření CAT se skládá ze dvou parametrů: jedním je úroveň systému, druhým je jmenovité provozní napětí. Označení „CAT IV 600 V“ znamená, že zařízení je bezpečné při provozu v jakémkoliv elektrickém prostředí až do CAT IV včetně, na kabelech nebo přístrojích se jmenovitým napětím až 600 V. Pochopení kategorie testovacího prostředí a nejvyššího napětí přístroje, který má být testován, určuje požadovanou kategorii měření CAT.

Vyhněte se produktům, u kterých je uvedena kategorie měření CAT, ale není uvedena hodnota napětí. Neuvedení napětí znamená, že jsou to nekompletní informace a jejich absence může být ve smyslu bezpečného provozu nákladná. Také se dvakrát rozmyslete u přístroje, kde je v katalogovém listu uveden jenom údaj „Kategorie měření CAT“. Takový údaj v reálném světě elektrického testování nic neznamená. Uznávaní dodavatelé přístrojů vždy jasně uvádějí kategorii měření a jmenovité napětí.

Závěr

Pochopení kategorie měření CAT u testovacího zařízení je kriticky důležitou součástí zajištění vaší bezpečnosti. Prostředí, kde pracujete, má vliv na požadovanou kategorii měření CAT u každého testovacího přístroje, který používáte. Čím vyšší kategorie měření CAT je, tím větší je povrchová a vzdušná vzdálenost v přístroji, což může mít vliv na konstrukci přístroje.

Zde je několik faktorů, které byste měli zvážit při hodnocení testovacích přístrojů:

• Vycházejte z požadované kategorie měření CAT pro nejhorší testovací prostředí a přístroj.
• Dokonce i přístroje, které testují přístroje „bez napětí“, musí mít kategorii měření CAT (výstupní napětí odvozené ze vstupního napětí).
• Kategorie měření CAT musí mít dvě části, úroveň měření a úroveň napětí. Vyhněte se kategorii měření CAT bez uvedené úrovně napětí.
• Vyhněte se obecnému údaji „Kategorie měření CAT“ jako jedinému údaji o kategorii měření CAT.

Přístroj se správnou nebo vyšší kategorií měření CAT pro testovací prostředí bude nejbezpečnějším přístrojem k použití.