浅析爆炸性气体环境电气设计要点

【摘要】针对防爆厂房此类危险环境的电气设计， 重点阐述了气体爆炸危险区域的范围划分、爆炸性气体环境电气线路的设计和安装、防爆电气设备的选择时应注意的问题。

【关键词】爆炸性气体环境；防爆电气设备；电气线路

当前在煤炭、化工企业的生产过程中，许多物料介质是具有爆炸、火灾性危险的，另外在加工、处理以及储运过程中，也会存在爆炸危险性环境，因此，严格、细致地划分爆炸危险场所区域，明确爆炸危险场所的等级和危险介质的级别，采取正确的防爆措施，防止爆炸条件的形成和减轻爆炸危险的严重程度是电气设计的重点，本文就电气防爆设计中的措施及一些特殊要求进行简单论述。

1、气体爆炸危险区域的范围划分

（1）建筑物内部释放源。

a、封闭厂房通风不良时，以厂房为界，厂房内划为1区。当易燃物质重于空气时，如释放源距离建筑物外墙小于12m时，以释放源为中心，半径为15m，高度为7.5m的范围内（厂房外）划为2区。如释放源距离建筑物外墙大于等于12m时，通向露天的门、窗外3m以内的空间，在自然通风良好的条件下也划为2区。当易燃物质轻于空气时，如释放源距离建筑物外墙小于1.5m时，以释放源为中心，半径为4.5m，高度为7.5m的范围内（厂房外）划为2区。如释放源距离建筑物外墙大于等于1.5m时，通向露天的门、窗外3m以内的空间，在自然通风良好的条件下也划为2区。

b、封闭厂房通风良好时，以厂房为界划为2区。其它爆炸危险区域的范围同通风不良时。一般生产车间均属于封闭式厂房。在爆炸危险区域内如若采用了机械通风，通常可认为是通风良好的状态。

（2）生产装置区的释放源。当易燃物质重于空气时，以释放源为中心，半径为15m的范围内划为2区。当易燃物质轻于空气时，以释放源为中心，半径为4.5m的范围内划为2区。

（3）非爆炸危险区域。爆炸性气体环境内的车间采用正压或连续通风稀释措施后，车间可降为非爆炸危险环境。在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内易燃物质引燃温度的设备附近，以及在生产装置区外，露天或开敞设置的输送易燃物质的架空管道地带（但其阀门处按具体情况定），可划分为非爆炸危险区域。

（4）危险区域的范围划分标准不一。现行国标有《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）与《爆炸性气体环境用电气设备，第14部分：危险场所分类》（GB3638.14-2000），但两个国标规范有很大的不同。GB3638.14-2000与GB50058-92相比，充分考虑了通风对危险区域划分的影响，因此GB3638.14-2000的范围划分明显要比GB50058-92小很多。

2、爆炸性气体环境电气线路的设计和安装

2.1电气线路的设计

电线电缆的选择在国标GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》中指出，在爆炸性气体环境1区、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，不应小于熔断器熔体额定电流的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）在1区内，铜芯控制电缆的最小截面为2.5mm2，而在2区内，铜芯控制电缆的最小截面为1.5mm2。

（4）低压电力、照明线路用的绝缘导线和电缆的额定电压，必须不低于工作电压，且不应低于500V，工作中性线的绝缘的额定电压应与相线电压相等，并应在同一护套或管子内敷设。

（5）在爆炸危险环境中，在TN-S系统中的单相回路中需要安装两极开关，在分断相线时必须把N线分断（即相线与N线同时分断）。这仅仅是指在供电系统正常运行的情况下，避免触及带电的N线而受到电击危险或N线产生电火花引起爆炸或火灾危险，这只是安全用电的措施之一，而不能解决所有安全用电的问题。

（6）10kV及以下架空线路，严禁跨越爆炸性气体环境。架空线路与爆炸性气体环境的水平距离，不应小于杆塔高度的1.5倍。

2.2电气线路的安装

电线电缆和电气设备的安装根据规范要求和经验，化工行业易燃易爆环境车间内的配电线路设计一般都以电缆桥架为主，钢管与电缆沟的敷设为辅。

正常情况下，在±0.000m平面，先由室外桥架引入，进入室内后至用电设备附近沿墙或柱引下至电缆沟（敷设完毕后封死，以防白蚁和进水），然后穿管在地面下暗敷设至电动机旁，再用防爆挠性连接管接至电机接线口处。而在其它高于±0.000m上的平面，电气线路基本上都是由桥架架空引入，然后由桥架穿管架空敷设至电动机旁，再由防爆挠性连接管引入电机接线口。

在爆炸危险环境明敷电缆过墙或穿出地面时应穿钢管，并需增设相应的防爆隔离密封（如在穿墙套管内填充不燃纤维作堵料，管口加密封胶泥）。当采用非密闭性电缆沟时，应在沟中充沙，并使电缆上、下各有100mm厚的细沙。

另外，架空桥架敷设时宜选用阻燃电缆，在1区、2区内电缆线路不应有中间接头。不准明敷绝缘导线，必须采用钢管配线工程。穿线钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管。

3、防爆电气设备的选择

各种防爆电气设备、防爆技术，根据其防爆原理，有不同的应用范围。选择电气设备应视场所等级和场所中的爆炸性混合物而定。原则是场所决定类型，爆炸性混合物决定级别和组别。因此，选择在爆炸危险环境内使用的电气设备时，要从实际情况出发，根据爆炸危险环境的等级、爆炸危险物质的级别和组别，以及设备的使用条件和电火花形成的条件，选择相应的电气设备，其选用原则如下：

（1）根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求，选择相应的电气设备 在0级场所，只准使用i。级本质安全型电气设备。在各级场所，尽量不选用正压型或充油型电气设备。在储存煤油、柴油的洞库内，在没有其他性质的爆炸性混合气体的情况下，允许使用增安型手电筒。在储存汽油的洞库内，其油气浓度不超过爆炸下限20%的情况下，允许使用增安型手电筒。但不允许在测量取样、清洗油罐时使用。

（2）选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别 当存在有两种以上易燃性物质形成的爆炸性气体混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。例如汽油场所，防爆电气设备的组别不得低于C组，隔爆型电气设备不得低于2级。煤油、柴油共同使用一个泵房，则泵房用电气设备应按煤油要求级别的组别来选择。

（3）爆炸危险区域内的电气设备，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。

（4）应考虑安装和维修的方便 防爆电气设备的安装以及安装后的维护管理极为重要，在选用上必须考虑维护、安装的方便，并考虑使用与安装费用的经济性。

结束语

综上所述，对于爆炸性气体环境的电气防爆设计中，严格、细致的划分爆炸危险场所的等级和危害介质的级别，经济合理的选用防爆电气设备、设计电气线路等措施，以防止爆炸条件的形成和减轻爆炸危险的严重程度，是每个工程设计人员的职责，事关企业安全和工程建设的重要问题。

参考文献：

[1]《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）

[2]《爆炸性气体环境用电气设备，第14部分：危险场所分类》（GB3638.14-2000）