Een Ex-geschikt kabelsysteem is meer dan een kabel
In explosiegevaarlijke gebieden wordt regelmatig gesproken over een "Ex-kabel". Dat klinkt logisch: als de motor, aansluitdoos en kabelinvoer Ex-gecertificeerd zijn, dan zal er ook wel een ATEX-kabel nodig zijn.
Technisch en juridisch ligt dat genuanceerder. Een gewone voedings-, besturings- of instrumentatiekabel is meestal een passief installatieonderdeel en geen zelfstandig Ex-apparaat met een eigen beschermingswijze zoals Ex d, Ex e, Ex i of Ex t. Een commerciële omschrijving als "ATEX cable" bewijst daarom niet dat de kabel zonder verdere beoordeling in elke explosiegevaarlijke installatie toepasbaar is. Dat betekent niet dat de kabel minder belangrijk is. Integendeel: de kabel is een essentieel onderdeel van het totale beschermingsconcept. Een verkeerd geselecteerde kabel kan een correct gecertificeerd apparaat alsnog onveilig aansluiten.
De kabel moet bij de beschermingswijze passen
De beoordeling begint bij de aangesloten Ex-apparatuur en de installatiecontext. Zone, Equipment Protection Level, gas- of stofgroep, temperatuurklasse, beschermingswijze en bijzondere certificaatvoorwaarden bepalen welke eisen aan de kabel en kabelinvoer worden gesteld. Daarna volgen de werkelijke bedrijfscondities: stroom, kortsluitbelasting, omgevingstemperatuur, bundeling, zoninstraling, proceswarmte, stofafzetting, chemische belasting, trillingen, beweging, trekbelasting en risico op mechanische beschadiging. De zwakste grens van het systeem is bepalend. Als apparatuur en kabelinvoer geschikt zijn voor een hogere temperatuur dan de kabelmantel, bepaalt de kabelmantel het bruikbare temperatuurbereik. Als olie, koolwaterstoffen, ammoniak, oplosmiddelen of reinigingsmiddelen de mantel aantasten, kunnen isolatie, maatvastheid, klemming en afdichting verloren gaan. Explosieveiligheid en elektrotechnische dimensionering zijn daarom niet los te koppelen. Een te kleine aderdoorsnede, overbelasting of slechte aansluiting kan een ontoelaatbare temperatuur veroorzaken, ook wanneer de afzonderlijke componenten een Ex-markering dragen.
Bij Ex d is de buitenkant niet genoeg
Voor drukvaste apparatuur is niet alleen de buitenzijde van de kabel relevant, maar ook de interne constructie. Een kabel kan rond en gesloten lijken, terwijl tussen de aders open ruimten bestaan. Die ruimten kunnen gasmigratie bevorderen en invloed hebben op drukopbouw en hete verbrandingsproducten bij een interne ontsteking. Daarom moet bij Ex d worden vastgesteld of de kabelconstructie past bij de toegepaste kabelinvoer, de behuizing, de gasgroep en de certificaatvoorwaarden. In de praktijk gaat het onder meer om compactheid, vulling, hygroscopiciteit, mantelkwaliteit en de vraag of een compressiekabelwartel volstaat of een compoundgevulde barrier gland nodig is. De uitspraak dat bij Ex d altijd een barrier gland nodig is, is te absoluut. De tegenovergestelde aanname, dat elke Ex d-wartel op elke kabel kan worden gebruikt, is even onjuist. De keuze moet aantoonbaar volgen uit kabelspecificatie, fabrikantgegevens, certificaatvoorwaarden en installatiemethode.
Bij intrinsieke veiligheid wordt de kabel elektrisch onderdeel van de kring
In een intrinsiek veilig circuit is de kabel meer dan een mechanische verbinding. De kabel voegt capaciteit en inductiviteit toe aan de kring en beinvloedt daarmee de maximaal beschikbare energie. De verificatie moet aantonen dat de interne capaciteit van het veldapparaat plus de kabelcapaciteit binnen de toegestane externe capaciteit van de voedingsbron blijft: Ci + Cc <= Co. Voor inductiviteit geldt hetzelfde: Li + Lc <= Lo. Ook de verhouding tussen inductiviteit en weerstand kan bepalend zijn. De toegestane kabellengte is dus niet willekeurig. De laagste grens uit capaciteit, inductiviteit of L/R-verhouding is bepalend. Een lichtblauwe mantel maakt een circuit niet intrinsiek veilig; de kleur helpt vooral bij herkenbaarheid. De veiligheid ontstaat door entiteitsparameters, kabelgegevens, scheiding, afscherming, aarding en systeemdocumentatie.
De werkelijke kabeldiameter telt
Voor een kabelinvoer is niet alleen de nominale kabelmaat van belang, maar vooral de werkelijke buitendiameter, rondheid en mantelconditie. Een te kleine kabel kan onvoldoende afdichten of ontlasten. Een te grote kabel kan afdichting of klemelementen beschadigen. Een ovale, geribbelde of beschadigde mantel kan buiten het gecertificeerde toepassingsgebied van de invoer vallen. Ook de minimale buigradius verdient aandacht. Een te scherpe bocht kan de kabel intern beschadigen, de ronde vorm aantasten of mechanische spanning op de invoer brengen. Bij trillende machines, mobiele apparatuur en dynamisch belaste kabels is een standaard kabel voor vaste aanleg niet vanzelfsprekend geschikt.
Het verificatiedossier moet het bewijs leveren
In de praktijk wordt kabelselectie nog te vaak vastgelegd met alleen een typenummer en aderdoorsnede. Voor een herleidbare Ex-beoordeling is dat onvoldoende. Het dossier moet aantonen waarom de kabel elektrisch, thermisch, chemisch en mechanisch geschikt is. Bij Ex d moeten compactheid, interne opbouw en gland-keuze aantoonbaar zijn. Bij intrinsiek veilige circuits moeten capaciteit, inductiviteit, L/R-verhouding en maximale kabellengte zijn vastgelegd. Verder moeten werkelijke diameter, temperatuurbereik, mantelmaterialen en relevante installatievoorwaarden controleerbaar zijn. Bij inspectie en wijzigingen wordt dit extra belangrijk. Een kabel kan worden vervangen door een type met dezelfde aderdoorsnede, maar met een andere diameter, mantelconstructie of interne opbouw. Elektrisch lijkt de vervanger dan misschien gelijkwaardig, terwijl de Ex-technische geschiktheid wezenlijk is veranderd.
Niet het etiket, maar de onderbouwing
De juiste vraag is niet of er ergens een "echte Ex-kabel" te koop is. De juiste vraag is of de gekozen kabel aantoonbaar geschikt is voor apparatuur, beschermingswijze, omgeving en installatiemethode. Een professionele Ex-installatie ontstaat niet door losse gemarkeerde componenten naast elkaar te plaatsen. Zij ontstaat door de samenhang tussen kabel, invoer, behuizing, aderafwerking, aarding, mechanische bescherming, inspectie en wijzigingsbeheer te ontwerpen en gedurende de volledige levensduur te bewaken. De kabel draagt misschien geen eigen Ex-markering, maar kan wel bepalend zijn voor het behoud van explosieveiligheid.
Bronnen
- Europese Commissie, ATEX Directive 2014/34/EU en geharmoniseerde normen: https://single-market-economy.ec.europa.eu/single-market/goods/european-standards/harmonised-standards/equipment-explosive-atmospheres-atex_en
- EUR-Lex, Directive 2014/34/EU: https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/34/oj/eng
- DKE, DIN EN IEC 60079-14: https://www.dke.de/de/normen-standards/dokument?id=7143270&type=dke%7Cdokument
- DKE, DIN EN IEC 60079-25:2024-01: https://www.dke.de/de/normen-standards/dokument?id=7194071&type=dke%7Cdokument