防爆电气设备选型.doc

防爆电器设备选型要点

我国现行的关于爆炸环境电气设计和设备制造的标准有：GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、GB3836.□-2000《爆炸性气体环境用电设备》和GB12476.□-2000《可燃性粉尘环境用电气设备》。经过比较，1992年的标准与2000年的标准略有差异。据资料介绍GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》正在修订中。
根据国标GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》，爆炸危险环境分为爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境。爆炸性气体环境按照释放源级别划分为0区、1区、2区；爆炸性粉尘环境按照粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间划分为10区和11区。不同的环境对电气设备选型有不同的要求。
1. 防爆危险区域划分
国标GB50058-1992根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间将危险场所划分如下：
0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。
1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。
2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时
间存在的爆炸性气体混合物的环境。
国标GB50058-1992根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间将危险场所划分如下：
10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境。
11区：有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境。
2. 国标GB50058-1992防爆环境电气设备的选择的规定
爆炸性气体环境的电气设备选择见国标GB50058-1992第2.5.2 – 2.5.5条；爆炸
性粉尘环境的电气设备选择见国标GB50058-1992第3.4.2条，但由于该条规定的“DP”、“DT”标记已经被修改，因此还需要对照国标《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分》GB12476.1-2000的“前言（5）”和“条文26标志”的规定选用电气设备。由于篇幅较长，本文未予原文引用。
还需要说明的是国标GB50058-1992与国标GB12476.1-2000一个是设计标准，一个是设备制造标准，是略有差异的，但是目前都属于有效标准。请设计者阅读中国电力出版社：《工业与民用配电设计手册》第三版第十一章第三节，表11-12、表11-13、表11-22、表11-25、表11-26、表11-28等内容进行分析比较。
2.1 爆炸性气体环境
需要按照爆炸性气体环境选择的电气设备有：
旋转电机类：鼠笼型感应电动机、绕线型感应电动机、同步电动机、直流电动机、电磁滑差离合器（无电刷）；
低压变压器类：变压器、电抗线圈、仪表用互感器；
低压开关和控制器类：刀开关、熔断器、断路器、控制开关及按钮、电抗启动器和启动补偿器、启动用金属电阻、电磁阀用电磁铁、电磁摩擦制动器、操作箱柱、控制盘、配电盘；
灯具类：固定式灯、移动式灯、携带式电池灯、指示灯、镇流器；
信号报警类：信号报警装置、插接装置、接线箱（盒）、电气测量表计。
在GB50058-1992的表2.5.3-1、-2、-3、-4、-5中详细的规定了各种设备的不同环境下的选型要求。
2.2 爆炸性粉尘环境
爆炸性粉尘环境中的粉尘共分为四种：爆炸性粉尘、可燃性导电粉尘、可燃非
性导电粉尘、可燃纤维，在国标GB50058-1992第 3.1.2条及其条文说明里有详细定义和说明。
需要指出的是：目前防爆电器厂家，不是按照国标GB50058-1992中10区、11区的定义的爆炸性粉尘环境生产相应的防爆电气产品，而是按照国标《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分》GB12476.1-2000防粉尘点燃的概念对粉尘防爆设备进行分类并标注，并根据可燃粉尘/空气混合物出现的频繁和持续时间及粉尘厚度将危险场所划分为20区、21区和22区。因此有必要将《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分》GB12476.1-2000中20区、21区和22区定义复述如下：
20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。
21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。该区域包括与充入排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。
22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分未21区。
有资料介绍，爆炸性粉尘的提法已经由可燃性粉尘所替代（见《工业与民用配电设计手册》第三版第十一章第三节前言（1）、（5）中说明），那么，爆炸性粉尘环境和可燃性粉尘环境怎样相关联呢？
《工业与民用配电设计手册》第三版规定，国标GB50058-1992定义的粉尘防爆10区对应国标GB12476.1-2000可燃粉尘20、21区。国标GB50058-1992定义的粉尘防爆11区对应国标GB12476.1-2000可燃粉尘22区。见表11-22、表11-26注。
提请注意的是上述20区、21区和22区与国标GB50058-1992定义的火灾危险区域21区、22区和23区的概念不同，不要混淆。
3.分级与分组
3.1.气体级别与温度组别
防爆型电气设备分为两类：I类是煤矿井下用电气设备，II类是工厂用电气设备，高炉防爆区域选用的是II类产品。
对于II类爆炸性气体混合物，按照爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流分级，将爆炸性气体分为A、B、C三个级别。A级别最难引爆。煤气中的主要成分一氧化碳C O按国标GB50058-1992附录三定为IIA级别。爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流分级详见下表：
级别
最大试验安全间距MESC（mm）
最小点燃电流比MICR
IIA
≥0.9
＞0.8
IIB
≥0.5＜MESC＜0.9
0.45≤MICR≤0.8
IIC
≤0.5
＜0.45

温度组别是按爆炸性气体混合物引燃温度来划分的。爆炸性气体环境的温度组别分为T1至T6六组，煤气中的主要成分C O按国标GB50058-1992附录三定为T1组，T1组的引燃温度大于450℃，需要温度最高。引燃温度分组详见下表：
组别
引燃温度t(℃)
T1
450＜t
T2
300＜t≤450
T3
200＜t≤300
T4
135＜t≤200
T5
100＜t≤135
T6
85＜t≤100
--引自国标GB50058-1992
3.2.粉尘组别与温度组别
粉尘防爆电气设备按照无、有粉尘层试验分为A、B两种型式，两种型式仅试验方法不同，保护的等级是相同的。
爆炸性粉尘引燃温度分为T11至T13三组，有烟煤粉为T12组，T12组的引燃温度定义在200℃到270℃之间。引燃温度分组详见下表：
组别
引燃温度t(℃)
T11
270＜t
T12
200＜t≤270
T13
150＜t≤200
--引自国标GB50058-1992
需要特别说明的是：在GB50058-1992中爆炸性粉尘的引燃温度分为T11、T12、T13三个组。《工业与民用配电设计手册》第三版第十一章第三节前言（5）介绍在GB12476.1-2000中将爆炸性粉尘的引燃温度分为T1-T6组，与爆炸性气体的分组一样，而实际上在GB12476.1-2000并未查到。而产品样本上不论是气体还是粉尘环境，都按T1-T6组标示。
4.防爆设备的标志
4.1 爆炸性气体环境防爆设备标志
II类防爆设备的标志按照防爆公用标志、设备防爆型式、设备环境组别、气体组别和温度组别的顺序依次标记。
防爆公用标志——国际电工委员会（IEC）标志“Ex”
防爆型式标志：隔爆型——“d”
增安型——“e”
正压型——“p”
充砂型——“q”
本质安全型——“i”，还细化为“ia”和“ib”级
充油型——“o”
无火花型——“n”
浇封型——“m”
特殊型——“s”
设备环境组别标志——I类、II类
气体组别标志——A、B、C
温度组别标志——T1至T6
如Ex d II C T6，表示隔爆型防爆设备，可应用于II类爆炸性气体环境，C气体组，温度组别T6。
4.2 爆炸性粉尘环境防爆设备标志
粉尘防爆设备的标志按照防粉尘点燃公用标志、设备类型、设备等级、温度组别的顺序依次标记。
防粉尘点燃公用标志——“DIP”
试验方法——“A”、“B”
场所划分——20区、21区和22区
温度组别标志——T1至T6
如DIP A 21 TA T4，表示粉尘防爆设备，可用于21区A型设备，温度组别T4。
5. 防爆电气设备的防护等级
根据环境不同，防爆电气设备的防护等级应该符合IP5X、IP6X的标准。在《工业与民用配电设计手册》第三版表11-28介绍了粉尘防爆电气设备的防护等级要求。但是爆炸性气体环境下的电气设备的防护等级未见到有关规定，经查多家供货商产品样本，防护等级都在IP54以上，以IP65居多。
6. 防爆电气设备的表面最高允许温度
组别
表面允许温度t(℃)
T1
450
T2
300
T3
200
T4
135
T5
100
T6
85

7. 防爆电气设备生产的资质
防爆电气设备将适用于爆炸性气体和爆炸性粉尘环境，是安全生产的关键设备，必须选用经过专业机构认证的具有防爆性能的产品。国家对于生产厂家的资质和产品质量有严格的管理。我国目前对工厂用防爆电器产品的市场准入是实行生产许可证制度和产品防爆合格证制度。全国工业产品生产许可证办公室发布了【2006】94号文“关于公布《防爆电气产品生产许可证实施细则》的通知，2006年12月20日起实施；国家质监局对制造商生产条件和样机及有关资料进行审查和检验，合格后颁发的《全国工业产品生产许可证》明确XX厂许可生产防爆电器以及许可生产的设备、名称和型号；此外，机械工业低压防爆电器产品质量监督检测中心颁发《防爆电器产品防爆合格证》，产品防爆合格证是防爆监测中心对企业送审的样机和图纸等有关技术资料进行审查和检验，合格后由防爆检测中心颁发，对该厂的单项产品检验合格（这类可能类似于3C认证）。设计人在选型应注意检查生产厂家是否各证齐全，同时还要注意这些资质的有效期。

8. 高炉区域内的防爆区域划分和电气设备选择：
高炉区域内主要有以下几处需要重点考虑的防爆区域（划分依据见《钢铁冶金企业设计防火规范》第56页附录C）：
a.高炉煤气区：煤气清洗系统煤气净化设备边缘外3米以内及其净化管道上的电气设备、TRT余压发电系统（不含发电机）、高炉煤气放散塔和煤气管道上的电气设备、高炉煤气加压站等，电气防爆等级为气体2区。
b.高炉煤气柜区：煤气柜活塞与柜顶之间空间、煤气柜进气管地下室，电气防爆等级为气体1区；煤气柜外壁3米以内、柜顶4.5米范围内、油泵房等电气防爆等级为气体2区。燃气工艺通常要求统一按气体1区考虑。
c.有烟煤制粉喷吹站部分区域：根据《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分》（GB12476.1）相关原则，对于高炉喷吹煤粉工程中的厂房形成可燃性粉尘与空气混合的场所作如下划分：
制粉和喷吹系统的设计在同时满足下列条件时：
1) 厂房为敞开式或当厂房为封闭式但装有良好的负压通风除尘系统；
2) 制粉为负压系统；
3) 所有储装煤粉的容器具有良好的气密性；
4) 设有可靠的程序控制及安全联锁控制系统，系统的启动及停机均按程序自动操作。
其厂房属形成可燃性粉尘与空气混合场所22区（GB12476.1标准）；
当制粉和喷吹系统的设计不能同时达到上述4项条件时，其厂房属形成可燃性粉尘与空气混合场所21区（GB12476.1标准）；
工程设计时，工艺专业的设计任务书里会有关于防爆区域的说明，设计者应认真阅读，有疑问时应向工艺专业提出并确认。
《工业与民用配电设计手册》第三版表11-18备注中重点指出的是：在2区内电气设备采用隔爆型时，是指除隔爆型外，还包括主要有火花部分为隔爆结构而其外壳为增安型的混合结构。据此可以在气体2区使用防爆标志为Ex de 类型的电气设备。
举例：
高炉煤气区配电箱、操作箱选用隔爆型、A气体组，表面温度组别T6的设备。防爆标志Ex d II A T6，防护等级IP54以上。
高炉煤气I区灯具选用隔爆型、A气体组，表面温度组别T3或T4的设备。防爆标志Ex d II A T3或T4，防护等级IP54以上。
高炉煤气II区灯具选用增安型、A气体组，表面温度组别T3或T4的设备。防爆标志Ex e II A T3或T4，防护等级IP54以上。
有烟煤制粉喷吹站部分区域配电箱、操作箱选用粉尘防爆型、表面温度组别T6的设备。防爆标志DIP A 21 TA T6，防护等级IP65。
有烟煤制粉喷吹站部分区域灯具选用粉尘防爆型、表面温度组别T3或T4的设备。防爆标志DIP A 21 TA T3或T4，防护等级IP65。