危险区域电气设备及线路的选择

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【摘要】文章简述了危险物质、危险区域、电气设备的防爆类型和防护等级以及如何根据危险区域的等级选择电气设备和电气线路。

【关键词】危险物质　危险区域　电气设备　防爆

1　危险物质的分类

危险物质是指在大气条件下,能与空气混合形成爆炸性混合物(一经点燃就能迅速传播燃烧的混合物)的气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维。这类物质分为三类:Ⅰ类指矿井甲烷;Ⅱ类指爆炸性气体、蒸气、薄雾;Ⅲ类指爆炸性粉尘、纤维。

气体、蒸气危险物质按引燃温度分为Tl、T2、T3、T4、T5和T6组;按最小点燃电流比和最大试验安全间隙分为ⅡA、ⅡB和ⅡC级。

一些爆炸性气体的分类、分级和分组如表l。

(1)最大试验安全间隙:是在规定试验条件下,两个径长25mm的间隙连通的容器,一个容器内燃爆时不致引起另一个容器内燃爆的最大连通间隙。

(2)最小点燃电流比:是指在规定试验条件下,气体、蒸气爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。

(3)引燃温度:又叫自燃温度或自燃点,是在规定条件下,可燃物质不需外来火源即可发生燃烧的最低温度。

(4)从ⅡA到ⅡC随着最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小,其电气设备的防爆要求逐级提高。从组别T1到T6随着引燃温度的降低,其电气设备的防爆要求逐级提高。

一些爆炸性粉尘的分类、分级和分组如表2。

2　危险区域的划分

(1)气体、蒸气爆炸危险环境

根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境分为0区、1区和2区。

0区:是指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。(O区很少存在)。

1区:是指正常运行时预计周期性出现或偶尔出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

2区:是指正常运行时不出现,即使出现也只是短时间偶尔出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

(2)粉尘、纤维爆炸危险环境

根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境分为10区和11区。

10区:是指正常运行时连续出现或长时间出现、短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。

11区:是指正常运行时不出现,或仅在不正常运行时短时间偶尔出现爆炸性粉尘、纤维的区域。 (3)火灾危险环境 根据非气体可燃物存在的形态将此类危险环境分为21区、22区和23区。

21区:是指有可燃液体存在的火灾危险环境。

22区:是指有可燃粉体或纤维存在的火灾危险环境。

23区:是指有可燃固体存在的火灾危险环境。

3　电气设备的防爆类型

电气设备的防爆种类很多。按照其结构特征可分为以下8种:

(1)隔爆型(标志为d):是具有能承受内部的爆炸性混合物而不致受到损坏,而且内部爆炸物不致通过外壳上任何结合面或结构孔洞引起外部混合物爆炸的电气设备。

(2)增安型(标志为e):是在正常时不产生火花、电弧或高温的设备上采取措施,以提高安全程度的电气设备。

(3)本安型(标志为ia、ib):是正常状态下和故障状态下产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。

(4)正压型(标志为p):是向外壳内充入带正压的清洁空气、惰性气体或连续通入清洁空气以阻止爆炸性混合物进入外壳内的电气设备。

(5)充油型(标志为0):是将可能产生电火花、电弧或危险温度的带电零、部件浸在绝缘油里,使之不能点燃油面上方爆炸性混合物的电气设备。

(6)充砂型(标志为q):是将细粒状物料充人设备外壳内,使壳内出现的电弧、火焰传播、壳壁温度或粒料表面温度不能点燃外壳外爆炸性混合物的电气设备。

(7)无火花型(标志为n):是在防止危险温度、外壳防护、防冲击、防机械火花、防电缆故障等方面采取措施,以提高安全程度的电气设备。

(8)特殊型(标志为s):是指上述各种类型以外的或由上述两种以上类型组成的电气设备。

电气设备的完整防爆标志依次标明防爆型式、类别、级别和组别,如“dⅡBT3”。如有一种以上复合防爆型式,则前面为主体防爆型式,后面为其他防爆型式,如“印ⅡBT4”。4电气设备的防护等级

电气设备的防护等级以“IPXX”字样表示,如IP65、IP54等。其中第一个数字“X”表示防尘等级,第二个数字“X”表示防水等级。两位数字越大,说明防护等级越高。

(1)防尘等级

防尘等级见表3。

(2)防水等级

5　电气设备的选择

应当根据安装地点的危险等级、危险物质的组别和级别、电气设备的种类和使用条件选用爆炸危险环境的电气设备,所选用的电气设备的组别和级别不应低于该环境中危险物质的组别和级别。当存在两种以上危险物质时,应按危险程度较高的危险物质选用。在爆炸危险环境应尽量少用或不用携带式电气设备,应尽量少安装插销座。

(1)气体、蒸气爆炸危险环境电气设备的选择

对于2区危险场所,可以选择各种隔爆型电气设备。也可选择正压型交直流电动机、增安型交流电动机、正压或充油或增安型变压器和电抗线圈、充油或增安型仪用互感器、充油型控制开关和按钮、增安型固定式照明灯具、增安型指示灯等电气设备。

对于1区危险场所,必须选择隔爆或正压型鼠笼式交流电动机、隔爆型刀开关和断路器、隔爆或本安或充油型控制开关和按钮、隔爆型固定式照明灯具、隔爆型指示灯等电气设备。

对于0区危险场所,所有电气设备必须是本安型的,在实际应用中很少出现。

(2)粉尘、纤维爆炸危险环境电气设备的选择

对于11区,应当选择正压型绕线式交流电动机或IP54级鼠笼式交流电动机、尘密型变压器和照明灯具、IP65级电器和仪表等电气设备。

对于10区,应当选择尘密型或正压型鼠笼式交流电动机、尘密型或正压型或充油型变压器、尘密型或正压型配电装置、尘密型或正压型或充油型固定式电器和仪表、尘密型或正压型移动式电器和仪表、尘密型携带式电器和仪表、尘密型照明灯具等电气设备。

(3)火灾危险环境电气设备的选择

对于23区,应当选择IP21级固定式电动机、IP54级移动式和携带式电动机、IP22级固定式电器和仪表、IP44级移动式和携带式电器和仪表、IP2X级照明灯具和配电装置、接线盒等电气设备。

对于22区,应当选择IP44级固定式电动机、IP54级移动式和携带式电动机、充油型或IP54级固定式电器和仪表、IP54级移动式和携带式电器和仪表、IP2X级固定式照明灯具、IP5X级移动式和携带式照明灯具、IP5X级配电装置、接线盒等电气设备。

对于21区,应当选择IP54级电动机、电器和仪表、IP5X级照明灯具和配电装置、接线盒等电气设备。

6　电气线路的选择

在爆炸危险环境和火灾危险环境,电气线路的安装位置、敷设方式、导线材料、连接方法等均应与危险区域等级相适应。火灾危险环境电气线路可以采用非铠装电缆、明设钢管配线、非燃性护套绝缘导线和明设硬塑料管配线等配线方式。但爆炸危险环境的电气线路必须符合以下要求。

(1)安装位置

电气线路应当敷设在爆炸危险性较小或距离释放源较远的位置。架空线路不得跨越爆炸危险环境。电缆线路直接埋地敷设或采取电缆沟敷设。

(2)敷设方式

爆炸危险环境内主要采用防爆钢管配线和电缆配线。采用非铠装电缆应考虑机械防护。非固定敷设的电缆应采用非燃性橡胶护套电缆。除下列情况外,固定敷设的电力电缆应采用铠装电缆。

1)在2区内采用电缆槽板、托盘或槽盒敷设的塑料护套电缆。

2)在2区内电缆沟内敷设的电缆。

3)在11区内明设时的电缆。

4)在10区和11区封闭电缆沟内敷设的电缆。

(3)导线材料

对爆炸危险环境不同区域内导线的材质和最小截面积有不同的要求,见表5。

爆炸危险环境宜采用交联聚乙烯、聚乙烯、降聚乙烯或合成橡胶绝缘及有护套的电线,宜采用具有耐热、阻燃、耐腐蚀绝缘的电缆,不能采用油浸纸绝缘电缆。电线、电缆的额定电压不得低于500V,并不能低于工作电压。移动式设备应采用重型电缆(1区和10区)或中型电缆(2区和11区)。

(4)连接方法

爆炸危险环境的电气线路不得有非防爆型中间接线头。1区和10区应采用隔爆型接线盒,2区和11区可采用增安型乃至防尘型接线盒。常用的连接采用压盘式和压紧螺母式引入装置,连接处应用密封圈密封或浇封。采用铝芯导线时,必须采用压接或熔焊,铜、铝连接处必须采用铜铝过渡接头。电缆线路不应有中间接头。采用钢管配线时,螺纹连接一般不得少于6扣,螺纹连接处应涂以铅油或磷化膏。 (5)允许载流量 导线允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流和断路器长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍或电动机额定电流的1.25倍。

(6)隔离与密封

敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时,应用非燃性材料严密堵塞。

7　结束语

危险区域内电气设备和线路的选择非常重要。能否做出正确选择,关键在于对于危险区域等级的划分是否正确。这取决于生产产品的品种和工艺,也需要工艺专业技术人员的配合。危险区域的等级越高,电气设备和线路的防爆等级随之升高,投入的资金量也越大。电气设备和线路的防爆等级一定要与危险区域的划分等级相适宜。

为了降低危险区域的等级和风险,还须同时采用消除或减少爆炸性混合物的泄露和积聚、加强环境通风和空气流通、保持电气隔离和安全间距、消除各种引燃源、禁止冒险作业、电气设备接地以及将其他金属构件等电位联结等安全技术措施。