Klasa energii ES1/ES2/ES3 według IEC 62368-1 — bezpieczeństwo oparte na zagrożeniach dla urządzeń ICT i AV

Przewodnik o klasie ochronności I, II i III (IEC 61140) omawia, jak instalacja lub urządzenie chroni się przed zagrożeniem elektrycznym poprzez uziemienie, podwójną izolację lub SELV/PELV. Ten artykuł omawia nieco inne, nowsze podejście, które dotyczy specjalnie urządzeń technologii informacyjnej oraz audio/wideo: metodę bezpieczeństwa opartego na zagrożeniach (hazard-based safety engineering) normy IEC 62368-1.

Od przepisów nakazowych do modelu źródła energii

Od lat 20. XXI wieku IEC 62368-1 zastąpiła zarówno IEC 60950-1 (urządzenia IT), jak i IEC 60065 (urządzenia audio, wideo i podobne) — dwie starsze normy, które w dużej mierze opierały się na stałych, nakazowych wymaganiach konstrukcyjnych. Zamiast tego IEC 62368-1 działa w oparciu o ogólny model trzech bloków: źródło energii (elektryczne, termiczne, mechaniczne, promieniowane, chemiczne lub kinetyczne) jest oddzielone od ciała (osoby, materiału palnego lub innego urządzenia) poprzez mechanizm przenoszenia za pomocą jednego lub kilku zabezpieczeń (safeguards). Dzięki temu norma jest technologicznie neutralna: nowe formy urządzeń nie muszą czekać na konkretną, zaktualizowaną listę wymagań, o ile źródła energii są prawidłowo sklasyfikowane i wyposażone w wystarczające zabezpieczenia.

Trzy klasy energii: ES1, ES2, ES3

Dla każdego typu źródła energii (ten artykuł koncentruje się na wariancie elektrycznym) IEC 62368-1 definiuje trzy klasy, oparte na tym, co dzieje się z człowiekiem przy kontakcie:

• ES1: źródło energii jest niewyczuwalne lub bezbolesne przy kontakcie, zarówno w normalnych warunkach eksploatacji, jak i w warunkach pojedynczego uszkodzenia — porównywalne z poziomami napięcia typu SELV.
• ES2: źródło energii może być bolesne przy kontakcie, ale nie powoduje obrażeń, przynajmniej dopóki ekspozycja pozostaje krótka — poziom, przy którym osoba odruchowo się wycofuje bez trwałej szkody.
• ES3: źródło energii może rzeczywiście spowodować obrażenia, zarówno w normalnych warunkach, jak i w warunkach pojedynczego uszkodzenia — porównywalne ze zwykłym obwodem napięcia sieciowego.

Uwaga: dokładne granice napięcia, prądu i mocy między ES1/ES2/ES3 to wartości tabelaryczne w IEC 62368-1 (zależne m.in. od AC/DC, częstotliwości i kształtu przebiegu); jako orientacyjną wartość można przyjąć, że granica ES1/ES2 leży w rzędzie kilkudziesięciu woltów AC, a granica ES2/ES3 w rzędzie stu kilkudziesięciu woltów AC; do konkretnej oceny stosuje się tabele samej normy, a nie regułę kciuka.

Trzy kategorie osób, a nie jedna

Równie ważne jak klasa energii jest to, kto może wejść w kontakt ze źródłem energii. IEC 62368-1 rozróżnia:

• Zwykła osoba (ordinary person, OP): laik bez szkolenia, na przykład użytkownik końcowy w domu lub w biurze.
• Osoba poinstruowana (instructed person, IP): osoba z podstawowym instruktażem i pewną świadomością zagrożenia, na przykład personel konserwacyjny pracujący według procedury.
• Osoba wykwalifikowana (skilled person, SP): kompetentna osoba zdolna rozpoznać i uniknąć zagrożenia, porównywalna z rolami IV/VP z przewodnika o rolach IV, WV, VP, VOP i laika.

To samo źródło energii klasy ES2, które dla zwykłej osoby wymaga dwóch niezależnych zabezpieczeń, może być dostępne dla osoby wykwalifikowanej za jednym zabezpieczeniem (a czasem nawet bez żadnego, pod warunkiem świadomego i celowego działania) — norma wiąże zatem wymagany poziom ochrony z połączeniem klasy energii i kategorii osoby, a nie tylko z klasą energii.

Zabezpieczenia podstawowe, dodatkowe i wzmocnione

Zabezpieczenie (safeguard) to każdy środek, który oddziela źródło energii od ciała: obudowa, warstwa izolacji, odległość, rezystor ograniczający prąd, bezpiecznik. IEC 62368-1 rozróżnia:

• Zabezpieczenie podstawowe (basic safeguard): zapobiega kontaktowi w normalnych warunkach eksploatacji.
• Zabezpieczenie dodatkowe (supplementary safeguard): drugie, niezależne zabezpieczenie, które utrzymuje ochronę, jeśli zabezpieczenie podstawowe zawiedzie.
• Zabezpieczenie wzmocnione (reinforced safeguard): pojedyncze zabezpieczenie zapewniające poziom ochrony równoważny połączeniu zabezpieczenia podstawowego i dodatkowego — porównywalne z koncepcją "izolacji wzmocnionej" w klasie ochronności II.

Dla źródła energii klasy ES2 lub ES3 dostępnego dla zwykłej osoby zazwyczaj wymagane są dwa niezależne zabezpieczenia (podstawowe + dodatkowe, lub jedno wzmocnione) — ta sama podstawowa zasada "pojedyncze uszkodzenie nie może prowadzić do zagrożenia", która powtarza się również w innych normach bezpieczeństwa.

Znaczenie praktyczne

Dla osób oceniających urządzenia ICT lub AV w ramach programu NEN 3140 — pomyśl o szafie serwerowej, sieciowym zasilaczu czy instalacji AV w sali konferencyjnej — warto wiedzieć, że certyfikacja CE takich urządzeń jest obecnie najprawdopodobniej testowana według IEC 62368-1, a nie starszych IEC 60950-1/60065. W przypadku wątpliwości co do bezpieczeństwa zmodyfikowanego lub samodzielnie zbudowanego obwodu zasilania wewnątrz takiego urządzenia (na przykład niefabrycznego podłączenia zasilania), użytecznym podejściem, nawet poza formalnym badaniem laboratoryjnym, jest pytanie: "jaką klasę energii ma ten obwód i czy między tym obwodem a zwykłą osobą znajduje się jedno zabezpieczenie wzmocnione czy dwa niezależne zabezpieczenia?"

Częste błędy

1. Mylenie IEC 62368-1 z czysto elektrotechniczną normą — klasy energii i model zabezpieczeń dotyczą w równym stopniu termicznych, mechanicznych i chemicznych źródeł energii (na przykład gorącej powierzchni lub ruchomej części wewnątrz urządzenia).
2. Zakładanie, że "ES2" jest zawsze wystarczająco bezpieczne dla każdego użytkownika — wymagana liczba i rodzaj zabezpieczeń zależy od kategorii osoby; to, co jest akceptowalne dla osoby wykwalifikowanej, może być niewystarczająco chronione dla zwykłej osoby.
3. Uznanie pojedynczego zabezpieczenia za wystarczające dla źródła energii klasy ES2/ES3 dostępnego dla zwykłej osoby, bez sprawdzenia, czy chodzi o zabezpieczenie podstawowe, dodatkowe czy wzmocnione.
4. Zakładanie, że stary certyfikat IEC 60950-1 lub IEC 60065 wciąż obowiązuje dla nowo wprowadzanych na rynek urządzeń — obie normy zostały wycofane dla większości obszarów zastosowań na rzecz IEC 62368-1.

Powiązane

• Klasa ochronności I, II i III (IEC 61140)
• IV, WV, VP, VOP i laik — role i pisemne wyznaczenie
• Kategorie przepięć CAT I-IV (IEC 60664)
• Droga upływu a odstęp izolacyjny — koordynacja izolacji (IEC 60664-1)