Interblocchi di sicurezza e logica a cinque livelli di prevenzione (DSN/DXN) nei quadri di media tensione

Cosa “Interblocchi di sicurezza” e “Cinque prevenzioni” significano nei quadri elettrici MV

Un interblocco di sicurezza in un quadro elettrico a media tensione (MT) è un dispositivo progettato barriera di autorizzazione: impedisce che una sequenza operativa non sicura sia fisicamente possibile (interblocco meccanico) o elettricamente consentita (interblocco del circuito di controllo). L'obiettivo non è la comodità, ma rendere impossibili sequenze pericolose, specialmente durante i lavori di manutenzione quando il personale è sotto pressione per i tempi ristretti.

“La ”prevenzione in cinque punti" (5-prevention) è il quadro pratico utilizzato in molte linee chiuse in metallo: definisce il errori specifici che devono essere bloccati, quindi collega ciascun blocco a stati verificabili delle apparecchiature (stato dell'interruttore, posizione del camion, stato di messa a terra, stato della porta/accesso).

Spesso vedrete etichette come DSN e DXN nei disegni e nelle convenzioni del sito. Questi nomi sono non universale e dovrebbe essere letto direttamente dagli schemi del progetto, ma l'uso comune è:

• DSN: un blocco elettromagnetico/solenoide che impone la sequenzialità (un “attuatore di autorizzazione” nella catena di interblocco).
• DXN: un elemento di indicazione della presenza di tensione che supporta le decisioni “LIVE / NOT LIVE / UNKNOWN” (un “confermatore di stato”, non una prova di sicurezza autonoma).

La maggior parte dei pannelli MV rientra nelle classi di tensione tipiche, quali 12 kV fino a 40,5 kV, mentre i circuiti di interblocco e segnalazione funzionano comunemente su 110 V CC o 220 V CA/CC potere di controllo (spesso 50/60 Hz per AC). La tua filosofia di interblocco dovrebbe essere conservativa: segnali mancanti o feedback contrastanti devono essere impostati di default su NON consentito per azioni con conseguenze rilevanti (messa a terra, accesso alle porte, scaffalature, chiusura).

Per quanto riguarda il contesto normativo, la famiglia IEC 62271 riguarda gli interruttori e i dispositivi di comando ad alta tensione; la norma IEC 62271-200 riguarda gli interruttori e i dispositivi di comando in corrente alternata con involucro metallico. Riferimento normativo: Serie IEC 62271 (negozio online IEC). Riferimento interno (contesto non competitivo): Produttore di componenti per quadri elettrici.

La lista di controllo delle “cinque operazioni errate” e le azioni umane che essa impedisce

La prevenzione dei cinque fattori funziona solo quando è scritta come “tu". non può fare X a meno che non sia dimostrato lo stato Y”. Di seguito è riportata una pratica lista di controllo che può essere utilizzata come riferimento operativo/di messa in servizio per diverse linee MV.

1. Chiudere l'interruttore mentre l'interruttore di messa a terra è CHIUSO. → percorso diretto di guasto verso terra, grave rischio di arco elettrico → Chiusura blocco fino a quando non sia stato verificato che la messa a terra è APERTA e che lo stato dell'interruttore/carrello è corretto.
2. Chiudere l'interruttore di messa a terra mentre l'interruttore è CHIUSO. → messa a terra in un circuito sotto tensione → Messa a terra a blocchi fino a quando non viene verificato che l'interruttore è APERTO e che le condizioni di posizione sono soddisfatte.
3. Inserire/estrarre un interruttore estraibile mentre l'interruttore è CHIUSO → danni/scintille alle spine primarie durante il movimento → Scaffalatura a blocchi a meno che l'interruttore non sia APERTO e il meccanismo non sia in condizioni di sicurezza per il movimento.
4. Aprire una porta o una serranda di accesso quando il circuito primario non è in uno stato sicuro isolato/messo a terra. → esposizione a parti sotto tensione / pericolo di arco elettrico → Blocca accesso fino a quando la formazione non raggiunge il definito “stato di accesso sicuro”.”
5. Agire in caso di indicazione falsa (VT perso, ausiliario collegato male, indicatore guasto) → decisioni sbagliate sotto pressione → Progettazione per controlli incrociati e non riuscire a “NON consentito” quando la sicurezza non può essere dimostrata.

Riferimento interno (contesto del meccanismo di messa a terra): Interruttori di messa a terra HV per interni.

[Approfondimento degli esperti]

• Trattamento SCONOSCIUTO come stato reale: se il pannello non è in grado di dimostrare l'isolamento, bloccare l'azione rischiosa.
• Il modo più semplice per “aggirare” la prevenzione dei cinque è una piccola modifica di manutenzione: contatti NO/NC scambiati o un ponticello dimenticato.
• Se il percorso sicuro è lento e confuso, gli operatori inventeranno delle scorciatoie: rendete ovvia la sequenza consentita.

DSN/DXN logica di interblocco: segnali, stati e catene permissive

Un sistema di interblocco robusto è un macchina a stati. Il DSN (bobina di blocco) è in genere un dispositivo di uscita che impedisce fisicamente l'azionamento di una maniglia/porta/operazione; il DXN (indicatore di tensione) è in genere un ingresso che segnala se è ancora presente tensione. Nessuno dei due deve essere considerato come unico punto di riferimento.

Utilizzare un insieme definito di input (stati) e risultati (permessi), quindi convalidarli durante la messa in servizio con tentativi di “azioni errate”. Input tipici:

• Stato dell'interruttore (APERTO/CHIUSO tramite contatti ausiliari + indicazione meccanica)
• Posizione del camion (SERVIZIO/PROVA/ISOLATO tramite interruttori di posizione + indicatore)
• Interruttore di messa a terra (APERTO/CHIUSO)
• Stato porta/accesso (CHIUSA/APERTA)
• Indicazione di tensione (PRESENTE/ASSENTE/SCONOSCIUTA)

Risultati tipici:

• PCLOSE (consenti chiusura)
• PRACK (consentire l'inserimento/estrazione dei rack)
• PEARTH (consentire il funzionamento con messa a terra)
• PDOOR (consentire l'apertura della porta)

Una matrice leggibile (esempio) mostra come dovrebbe comportarsi il pannello:

• B=APERTO, P=TEST, E=APERTO, D=CHIUSO, V=SCONOSCIUTO → PRACK=SÌ; PCLOSE=NO; PDOOR=NO; PEARTH=SÌ*
• B=APERTO, P=ISOLATO, E=APERTO, D=CHIUSO, V=NON ATTIVO → PRACK=SÌ; PCLOSE=NO; PDOOR=SÌ*; PEARTH=SÌ
• B=APERTO, P=ISOLATO, E=CHIUSO, D=CHIUSO → PRACK=NO; PCLOSE=NO; PDOOR=SÌ (accesso consentito solo secondo lo schema definito); PEARTH=NO
• B=CHIUSO (qualsiasi posizione) → PRACK=NO; PEARTH=NO; PDOOR=NO

*Molte configurazioni aggiungono requisiti aggiuntivi quali il rilascio del tasto, la posizione dell'otturatore o l'innesto del fermo prima che PEARTH/PDOOR diventi YES.

La regola per proteggere le persone è coerente: per operazioni ad alto rischio, input mancante = NON consentito e disaccordo = NON consentito, anche se ciò crea blocchi fastidiosi che devono essere risolti con un'adeguata disciplina di rilevamento e cablaggio.

Componenti hardware: interblocchi meccanici vs interblocchi elettrici

La prevenzione dei cinque rischi è garantita dall'hardware. La sicurezza di un sistema dipende dal suo punto di applicazione più debole.

Interblocchi meccanici (chiave intrappolata / scambio chiave / collegamento)
Ideali per creare una barriera rigida e indipendente dall'alimentazione elettrica per l'accesso e la messa a terra. Impediscono fisicamente il movimento dei bulloni delle porte, delle maniglie di messa a terra o delle maniglie dei rack. I problemi tipici sono l'usura e l'allineamento: cilindri appiccicosi, camme piegate, porte che si abbassano o controllo delle chiavi inadeguato.

Interblocchi elettrici (contatti ausiliari, interruttori di posizione, relè, blocchi di tipo DSN)
Ottimi nel combinare più stati e supportare il funzionamento remoto. Possono anche creare prove (allarmi/registri). I problemi tipici sono la deriva di manutenzione: contatti ausiliari cablati in modo errato, logica NO/NC invertita, relè bloccati o permissivi che diventano veri quando manca un segnale.

Confronto pratico (ciò che dovrebbe interessare agli ingegneri):

• Dipendenza energetica: Meccanico = nessuno; Elettrico = dipende dall'alimentazione di controllo (generalmente 110 V CC o 220 V CA/CC).
• Obiettivo comportamento fallimentare: I dispositivi meccanici spesso si guastano “bloccandosi” se intatti; quelli elettrici devono essere progettati in modo da guastarsi “NON consentendo” la perdita del segnale.
• Rischio di bypass: La meccanica si basa sulla disciplina chiave; l'elettricità si basa sulla disciplina del cablaggio e sul controllo delle manomissioni.
• Uso ottimale: Meccanico per l'applicazione di porte/messa a terra/rack; Elettrico per permissivi di chiusura e correlazione di stato.

[Approfondimento degli esperti]

• Se una serratura può essere scassinata con un solo ponticello, presumere che lo sarà: progettare punti di controllo e di verifica antimanomissione.
• L'allineamento meccanico è importante: pochi millimetri di abbassamento possono trasformare una serratura sicura in un blocco fastidioso o inefficace.
• “Gli indicatori concordano” non è un test. Lo sono invece una matrice di stato e tentativi di malfunzionamento.

Sequenze tipiche di interblocco dei quadri elettrici MV (carrello interruttore + interruttore di messa a terra + porta)

Gli operatori seguono le sequenze, quindi la messa in servizio dovrebbe verificare che la configurazione imponga ogni volta la sequenza di sicurezza.

Sequenza A — messa fuori servizio di un alimentatore (isolamento + messa a terra + accesso):

1. Aprire/far scattare l'interruttore; verificare l'apertura tramite l'indicatore e il contatto ausiliario.
2. Passare da SERVICE a TEST; il rack deve essere bloccato se l'interruttore è CHIUSO.
3. Verificare che l'indicazione della posizione e le serrande funzionino correttamente.
4. Chiudere l'interruttore di messa a terra; la messa a terra deve essere bloccata a meno che l'interruttore non sia APERTO e la posizione del camion corrisponda allo schema.
5. Solo allora consentire l'accesso alla porta secondo la definizione di accesso sicuro della lineup.

Sequenza B — ritorno in servizio (chiudere solo quando è sicuro):

1. Porta chiusa/bloccata (se richiesto dalla catena permissiva).
2. Aprire l'interruttore di messa a terra; la chiusura deve rimanere bloccata se la messa a terra è ancora CHIUSA.
3. Passare da TEST a SERVICE; impedire l'inserimento del servizio in caso di feedback di posizione ambiguo.
4. Controllo permissivo finale (posizione=SERVIZIO, messa a terra=APERTA, stato porta secondo schema, alimentazione controllo funzionante).
5. Chiudere l'interruttore.

Punti di guasto comuni da cercare attivamente:

• Disallineamento della posizione/otturatore che produce uno stato errato.
• Problemi di messa a terra in cui l'indicazione suggerisce CHIUSO ma l'innesto è incompleto.
• Inversione dei contatti ausiliari dopo la manutenzione (NO/NC invertiti).
• La bobina di blocco di tipo DSN si attiva ma non blocca meccanicamente a causa dell'usura o del montaggio allentato.

Controlli di messa in servizio e manutenzione che garantiscono l'affidabilità degli interblocchi

I dispositivi di interblocco di solito si guastano parzialmente. La messa in servizio e la manutenzione periodica dovrebbero considerare la prevenzione dei cinque errori come un sistema con esiti positivi/negativi.

Controlli meccanici (il controllo dell'alimentazione spenta va bene):

• Serratura della porta: tentare l'accesso tramite SERVICE/TEST/ISOLATED. PASS solo se l'accesso è possibile solo nello stato di accesso sicuro definito.
• Blocco tasti: confermare l'ordine esatto di pressione/rilascio dei tasti. PASS solo se la sequenza non sicura non può essere completata.
• Meccanismo di messa a terra: verificare la corsa completa e i finecorsa positivi. PASS solo se l'indicazione APERTO/CHIUSO corrisponde alla posizione meccanica effettiva.
• Racking: tentare il racking con il disgiuntore CHIUSO. PASSARE solo se fisicamente bloccato ogni volta.

Controlli elettrici (alimentazione di controllo ON):

• Verificare che l'alimentazione di controllo corrisponda ai requisiti schematici (in genere 110 V CC o 220 V CA/CC; 50/60 Hz per CA). SUPERATO se una sottotensione o un ingresso mancante non creano un falso permissivo.
• Verificare che i contatti ausiliari dell'interruttore e gli interruttori di posizione corrispondano alle indicazioni. PASS se non sono ammesse discrepanze.
• Azionare il blocco di tipo DSN: energizzare/disenergizzare e verificare che il blocco sia affidabile.
• Quando si utilizza l'indicazione di tensione di tipo DXN: verificare che “UNKNOWN” blocchi le azioni ad alto rischio.

Simulazione di malfunzionamento (il test che conta):
Prova le azioni vietate: chiudi con messa a terra CHIUSA; messa a terra con interruttore CHIUSO; rack con interruttore CHIUSO; apri porta in condizioni non sicure. PASS solo se la configurazione le blocca in modo affidabile e ripetibile.

La disciplina operativa completa il sistema: qualsiasi bypass temporaneo deve essere registrato, contrassegnato, limitato nel tempo e seguito da un nuovo test completo dell'interblocco dopo il ripristino.

Quando aggiornare o adeguare il sistema di interblocco (e cosa specificare)

I retrofit hanno senso quando le “azioni consentite” della vostra linea non corrispondono più al funzionamento del sito: ripetuti quasi incidenti, frequenti blocchi fastidiosi che inducono comportamenti di aggiramento, sostituzioni di fornitori misti che interrompono la catena permissiva originale o l'aggiunta di operazioni remote senza aggiornare l'accesso/la messa a terra.

Approvvigionamento/articoli specifici (scriverli in modo che possano essere testati):

• Un elenco di “non è possibile” che copre i cinque obiettivi di prevenzione.
• Input di stato richiesti: stato dell'interruttore, posizione del camion, stato di messa a terra, stato della porta/accesso e stato della tensione se utilizzata (LIVE/NOT LIVE/UNKNOWN).
• Risultati richiesti: PCLOSE, PRACK, PEARTH, PDOOR.
• Controllare la compatibilità dell'alimentazione (ad esempio, 110 V CC o 220 V CA/CC) e il comportamento definito in caso di perdita di alimentazione (le azioni critiche per la sicurezza sono impostate di default su NON consentite).
• Controllo delle manomissioni: terminali sigillati, punti di prova etichettati, coperture antimanomissione e procedura di bypass documentata.

Prove di accettazione (testimoniate e registrate):

• Prove con tabella di verità su stati rappresentativi (compresi casi “sconosciuti” e di disaccordo).
• Comportamento in caso di perdita di alimentazione: rimuovere l'alimentazione di controllo e verificare che non compaiano falsi permessi.
• Ripetibilità: eseguire le sequenze di tasti almeno 3 cicli completi con risultati costanti.

Condividi il tuo diagramma unifilare e i disegni degli interblocchi. XBRELE è in grado di convertire lo schema DSN/DXN in una matrice permissiva verificabile, identificare i punti soggetti a bypass e restituire una checklist di messa in servizio che i tuoi operatori possono eseguire con sicurezza.

Domande frequenti

1) La “prevenzione quintupla” è la stessa cosa dell'interblocco a chiave?
Non esattamente; la prevenzione dei cinque pericoli è l'obiettivo della logica di sicurezza, mentre un interblocco a chiave è un metodo hardware utilizzato per applicare parte di tale logica.

2) È possibile utilizzare solo l'indicazione di tensione per consentire la messa a terra?
Può supportare le decisioni, ma molti schemi aggiungono conferme di posizione e stato dell'interruttore in modo che un segnale guasto non crei una condizione di falso sicuro.

3) Perché alcune configurazioni bloccano le operazioni anche quando l'operatore ritiene che siano sicure?
La logica conservativa si bloccherà quando non sarà in grado di dimostrare lo stato richiesto; la soluzione consiste solitamente in un migliore rilevamento dello stato, una maggiore disciplina nel cablaggio o un allineamento meccanico, senza rimuovere il blocco.

4) Qual è il modo più rapido per individuare un pericoloso difetto dell'interblocco durante la messa in servizio?
Utilizzare una matrice permissiva scritta e tentare fisicamente le azioni proibite in condizioni controllate.

5) I pannelli telecomandati riducono la necessità di interblocchi fisici?
Il funzionamento remoto riduce l'esposizione, ma l'accesso, la messa a terra e il montaggio richiedono comunque misure preventive rigorose contro sequenze non sicure.

6) Cosa deve fare un sito se è necessario bypassare temporaneamente un interblocco?
Consideralo come una deviazione controllata: etichettalo, registra chi lo ha applicato e perché, imposta un tempo di rimozione e riprova l'intera sequenza di interblocco dopo il ripristino.