浅谈爆炸性气体危险环境低压电气设计

项海涛

摘 要 ： 本文利用作者在设计中运用规范的一些体会和设计工作中的一些经验，介绍了石化企业中，爆炸性气体危险区域划分需遵照的规范要求和如何在爆炸性气体危险环境中进行低压电气设计。

关键词：爆炸危险区域 划分 防爆电气设备 电气线路 截面 接地

中图分类号：O38 文献标识码： A

１、概述

设计人员在进行低压电气设计尤其是石油化工企业低压电气设计时，经常会遇到装置在生产、加工、处理、转运或储存过程中出现或可能出现爆炸危险环境的情况。如在大气条件下，易燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾与空气混合成爆炸性气体混合物；闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸汽或薄雾与空气混合成爆炸性气体混合物；在操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时，其蒸汽与空气混合成爆炸性气体混合物这些情况。如果存在易燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾，其浓度在爆炸极限以内，而且存在足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧或高温，这时就会发生爆炸。爆炸产生高温和冲击波，会造成人员伤亡和财产的巨大损失。这种爆炸危险环境下的低压电气设计，应该以预防为主，保障人身和财产的安全，因地制宜的采取防范措施，做到技术先进、经济合理、安全适用。

２、爆炸性气体环境危险区域划分

对于一个存在易燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾的厂区或生产装置，如果将其

都认定为爆炸性气体危险环境，进行电气设计，这样做显然是极不经济合理的。为此我们在进行低压电气设计时首先要查找和确定释放源，根据释放源的等级，划分爆炸危险区域，然后还应结合释放源所在处的通风条件调整区域划分。

2.1查找和确定释放源在每个工程项目中，每一台加工设备(如罐、泵、管道等)，其内部含有易燃性物料，就应视为潜在释放源，如易燃性气体或液体的排入口、取样点、泄漏的阀门等，都是释放源。若该类设备中含有的易燃性物料不会向环境中释放，如全部焊接的管道等，则不可视为释放源。在场所分类中，首先应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短确定释放源的等级。根据规范规定释放源的等级共分为三级：

1.连续级释放源：预计长期释放或短时频繁释放的释放源，可划为连续级释放源。

如：没有惰性气体覆盖的固定顶贮罐中的易燃液体的表面；油、水分离器等直接与空气接触的易燃液体的表面；经常或长期向空间释放易燃气体或易燃液体的蒸汽的自由排气孔或其它孔口等。

2.第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源，可划为第一级释放源。

如：正常运行时，会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；正常运行时，会向空间释放易燃物质、安装在贮有易燃液体的容器上的排水系统；正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点。

3.第二级释放源：预计在正常下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，可划为第二级释放源。

如：正常运行时不能出现释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处；正常运行时不能释放易燃物质的法兰、连接件和管道接头；正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其它孔口处；正常运行时不能向空间释放易燃物质的取样点。

4.多级释放源：由上述两种或三种级别释放源组成的释放源，称为多级释放源。

2.2爆炸危险区域的划分爆炸危险区域的划分是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间确定的，分为0区、1区、2区。

1.存在连续级释放源的区域可划为0区；

2.存在第一级释放源的区域可划为1区；

3.存在第二级释放源的区域可划为2区。

然后应根据通风条件调整区域划分。当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。

2.3爆炸危险区域的范围

爆炸危险区域的范围划分，除了按照规范条文的规定以外，还与以下几个因素有关：

1.易燃物质的泄出量；

2.释放速度；

3.释放的爆炸性气体混合物的浓度；

4.易燃液体的沸点熞禾寤旌衔锍醴械悖坏鹊取

这些量的增加与减少都与爆炸危险区域范围的大小有直接的关系。因这些量界定的因素较复杂。所以上述所列的影响范围大小的参数，只是采用了IEC规定，而该规定迄今为止只是一个原则性规定，无具体尺寸可遵循。由于实际生产装置的工艺、设备、仪表、通风布置等条件各不相同，在具体设计中均需结合实际情况妥善选择，才能确保安全。具体划分尺寸见有关规范烥B50058－92

在区域划分中有两个场所要特别引起注意，一是装置区内的变电所、配电所和控制室，应尽量布置在爆炸危险区域范围以外，位于爆炸危险区域场所附加2区内的变配电所，设计中其室内外地坪高差应大于0.6m。二是加热炉区的爆炸危险区域，离炉子外壁1.5m内应视为非防爆区。

3、爆炸性气体环境的低压电气设计

3.1爆炸性气体环境电气设备的选择

爆炸性气体环境的低压电气设计宜将正常运行时发生火花的电气设备，布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的环境内；在满足工艺生产及安全的前提下，应减少防爆电气设备的数量；不宜采用携带式设备。

环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别，即ⅡA、ⅡB、ⅡC。这是相应于设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的分级。其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同，如丙烷属ⅡA、乙烯属ⅡB、乙炔和氢属ⅡC等。从ⅡA到ⅡC随着防爆电气设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小而其防爆要求逐级提高。环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度。是指易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物在规定条件下被热表面引燃的最低温度。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。

按国家标准《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》规定，各种防爆类型标志如下：

隔爆型 d

增安型 e

本质安全型 ia，ib

正压型 p

充油型 o

充砂型 q

无火花型 n

特殊型 s

电气设备分为两类：

Ⅰ类为煤矿井下用的电气设备；

Ⅱ类为工厂用的电气设备

如工厂用的隔爆型B级T4组：dⅡBT4；

工厂用的增安型B级T3一组：eⅡBT3。

3.2爆炸性气体环境电气线路的设计和安装

电气线路应在爆炸危险性较小的环境或远离释放源的地方敷设。当易燃物质比空气重时，电气线路应在较高处敷设或直接埋地；架空敷设时宜采用电缆桥架，电缆沟敷设时沟内应充砂，并宜设置排水措施；当易燃物质比空气轻时，宜在较低处敷设或电缆沟敷设；电气线路宜在有爆炸危险的建、构筑物的墙外敷设。

敷设电气线路的沟道、电缆或钢管，所穿过的不同区域之间的墙或楼板处的孔洞，应采用非可燃性材料严密封堵。

当电气线路沿输送易燃气体或液体的管道栈桥敷设时应沿危险程度较低的管道一侧敷设；当易燃物质比空气重时，在管道上方敷设、比空气轻时，在管道下方敷设。

3.3在爆炸性气体环境1区和2区内 ，绝缘导线和电缆截面的选择

在爆炸性气体环境1区和2区内 ，绝缘导线和电缆截面的选择，应符合下列要求：

1.导体允许载流量不应小于断路器熔体额定电流的1.25倍和自动开关长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍。

2.引向电压为1000V以下的鼠笼型感应电动机支线的长期允许载流量不应小于电动机额定电流的1.25倍。

3.4爆炸性气体环境接地设计

在不良导电地面处，交流额定电压为380V及以下和直流额定电压围440V及以下的电气设备正常不带电的金属外壳；在干燥环境交流额定电压为127V及以下，直流电压为110V及以下的电气设备正常不带电的金属外壳；安装在已接地的金属结构上的电气设备，这些按有关电力设备接地设计技术规程中规定的不需接地的部分，在爆炸危险气体环境内仍应进行接地。

4、结束语

关于爆炸性气体环境低压电气设计这部分内容国家规范和有关设计手册都有严格的规定和详细的介绍。文中所写内容仅为本人对规范的一些理解和工作中的一些体会，如有不当之处，请各位专家批评指正。

参看文献

1. 工业与民用配电设计手册 中国航空工业规划设计研究院 组编

2. GB 50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范

3. 建筑物防雷设计规范 GB 50057-2010