淺談建筑電氣在爆炸性環(huán)境中的設計

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　1.爆炸危險區(qū)域的范圍劃分，搞好易燃易爆環(huán)境電氣設計的首要任務就是對生產(chǎn)場所正確地進行爆炸危險區(qū)域劃分。這一點直接影響到下面的一系列設計工作，如：主要電氣設備的選型、電線電纜的選擇、安裝標準等，直接涉及生產(chǎn)和人身安全，應當根據(jù)釋放源的級別和位置、易燃物質的性質、通風條件、障礙物及生產(chǎn)條件、運行經(jīng)驗等因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后綜合確定。

　　建筑物內部，宜以廠房為單位劃定爆炸危險區(qū)域的范圍。如果該廠房內空間很大，根據(jù)通風情況，釋放源釋放的易燃物質量少時，可按廠房內部分空間劃定爆炸危險的區(qū)域范圍。但一般情況下，封閉或半封閉式廠房通常多為通風不良場所。建筑物內部，以室為單位劃定范圍，即當同一室內布置有甲類氣體及甲類、乙A類液體的設備時，不管室內還有丙類或其它類液體的設備，全室都劃分為2區(qū)。

　　氣體爆炸危險區(qū)域的范圍劃分

　　（1）建筑物內部釋放源。

　　a、封閉廠房通風不良時，以廠房為界，廠房內劃為1區(qū)。當易燃物質重于空氣時，如釋放源距離建筑物外墻小于12m時，以釋放源為中心，半徑為15m，高度為7.5m的范圍內（廠房外）劃為2區(qū)。如釋放源距離建筑物外墻大于等于12m時，通向露天的門、窗外3m以內的空間，在自然通風良好的條件下也劃為2區(qū)。當易燃物質輕于空氣時，如釋放源距離建筑物外墻小于1.5m時，以釋放源為中心，半徑為4.5m，高度為7.5m的范圍內（廠房外）劃為2區(qū)。如釋放源距離建筑物外墻大于等于1.5m時，通向露天的門、窗外3m以內的空間，在自然通風良好的條件下也劃為2區(qū)。

　　b、封閉廠房通風良好時，以廠房為界劃為2區(qū)。其它爆炸危險區(qū)域的范圍同通風不良時。一般生產(chǎn)車間均屬于封閉式廠房。在爆炸危險區(qū)域內如若采用了機械通風，通?？烧J為是通風良好的狀態(tài)。

　?。?）生產(chǎn)裝置區(qū)的釋放源。當易燃物質重于空氣時，以釋放源為中心，半徑為15m的范圍內劃為2區(qū)。當易燃物質輕于空氣時，以釋放源為中心，半徑為4.5m的范圍內劃為2區(qū)。

　?。?）重于空氣的易燃物質貯罐。

　　a、固定式貯罐，在罐體內部未充隋性氣體的液體表面以上的空間劃為0區(qū)。以放空口為中心，半徑為1.5m的空間和爆炸危險區(qū)域內的地坪下的坑、溝劃為1區(qū)。貯罐無堤時，距離貯罐的外壁和頂部3m的范圍內劃為2區(qū)。當貯罐周圍設圍堤時，貯罐外壁至圍堤，其高度為堤頂高度的范圍內劃為2區(qū)。如貯罐外壁至圍堤距離小于3m時，爆炸危險區(qū)域應劃出圍堤外。

　　b、浮頂式貯罐，在浮頂移動范圍內的空間劃為1區(qū)。貯罐無堤時，距離貯罐的外壁和頂部3m的范圍內劃為2區(qū)。貯罐在堤內，如貯罐外壁至圍堤距離大于等于3m時，其水平距離從貯罐外壁延伸至圍堤的范圍內劃為2區(qū)；否則應距貯罐外壁3m范圍內都劃為2區(qū)。

　?。?）非爆炸危險區(qū)域。爆炸性氣體環(huán)境內的車間采用正壓或連續(xù)通風稀釋措施后，車間可降為非爆炸危險環(huán)境。在生產(chǎn)過程中使用明火的設備附近，或熾熱部件的表面溫度超過區(qū)域內易燃物質引燃溫度的設備附近，以及在生產(chǎn)裝置區(qū)外，露天或開敞設置的輸送易燃物質的架空管道地帶（但其閥門處按具體情況定），可劃分為非爆炸危險區(qū)域。

　?。?）危險區(qū)域的范圍劃分標準不一?，F(xiàn)行國標有《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》（GB50058-92）與《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備，第14部分：危險場所分類》（GB3638.14-2000），但兩個國標規(guī)范有很大的不同。GB3638.14-2000與GB50058-92相比，充分考慮了通風對危險區(qū)域劃分的影響，因此GB3638.14-2000的范圍劃分明顯要比GB50058-92小很多。GB3638.14-2000是強制性國標，但不是設計規(guī)范，筆者認為，基于安全可靠性的考慮，還是以GB50058-92為準。

　　2.電線電纜的選擇國標GB50058-92《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》中指出，在爆炸性氣體環(huán)境1區(qū)、2區(qū)內，絕緣導線和電纜截面的選擇，應符合下列要求：

　　（1）導體允許載流量，不應小于熔斷器熔體額定電流的1.25倍，和自動開關長延時過電流脫扣器整定電流的1.25倍。

　　（2）引向電壓為1000V以下鼠籠型感應電動機支線的長期允許載流量，不應小于電動機額定電流的1.25倍。

　?。?）在1區(qū)內，銅芯控制電纜的最小截面為2.5mm²，而在2區(qū)內，銅芯控制電纜的最小截面為1.5mm²。

　　另外，在此規(guī)范前提下，還應按經(jīng)濟電流選擇電纜截面。一般來講，經(jīng)濟電流截面比允許載流量截面要放大1～2級，但也有偏小的情況。所以，按經(jīng)濟電流選擇電纜截面時，要用允許載流量進行校核，然后選擇截面較大者，以首先保證安全的運行。另外，這種情況是在單根電纜敷設的條件下。實際上，我們在選擇電纜時應根據(jù)具體的環(huán)境溫度、敷設方式等因素用適當?shù)南禂?shù)將載流量加以調整，那么我們選擇的電纜截面將會放大（選擇電纜時應適當放大），既滿足了防爆電氣設計規(guī)范，又縮小了與經(jīng)濟截面的差距。

　　其它注意要點：（1）低壓電力、照明線路用的絕緣導線和電纜的額定電壓，必須不低于工作電壓，且不應低于500V，工作中性線的絕緣的額定電壓應與相線電壓相等，并應在同一護套或管子內敷設。

　　（2）在爆炸危險環(huán)境中，在TN-S系統(tǒng)中的單相回路中需要安裝兩極開關，在分斷相線時必須把N線分斷（即相線與N線同時分斷）。這僅僅是指在供電系統(tǒng)正常運行的情況下，避免觸及帶電的N線而受到電擊危險或N線產(chǎn)生電火花引起爆炸或火災危險，這只是安全用電的措施之一，而不能解決所有安全用電的問題。

　?。?）10kV及以下架空線路，嚴禁跨越爆炸性氣體環(huán)境。架空線路與爆炸性氣體環(huán)境的水平距離，不應小于桿塔高度的1.5倍。

　　3.防爆電氣設備的選擇選用防爆電氣設備的防爆類型、級別及溫度組別應按防爆區(qū)域等級及防爆介質等級劃定，其形式有兩種：

　?。?）接線口為螺紋式。國外防爆電機大多屬于這種形式，國內也有不少廠家已開始生產(chǎn)。這種形式，鋼管可直接與防爆撓性管進行連接。防爆撓性管上應配套連接件，與鋼管是螺紋連接，否則撓性管上應加裝防爆活接頭。在引入非密封的防爆電氣設備前，在防爆撓性管與電氣設備接線口處應裝設隔離密封裝置。電纜引入時加防爆密封接頭，電線引入時加防爆隔離密封盒。當電氣設備的接線盒自帶密封裝置時，可不必另加隔離密封裝置。防爆電氣設備直接與防爆撓性管配套連接，既便于安裝，又安全、美觀。

　?。?）接線口為卡套式。目前，國內大部分防爆電機都屬此類。接線時電纜從鋼管中裸露引出直接接到用電設備接線口處。接線口及管口處必須用填料（密封膠泥）密封。這種做法雖然造價低，但不易安裝、不美觀、安全性低，碰到不負責任的或資質不夠的施工隊伍，其安全性就大打折扣，將給安全生產(chǎn)帶來巨大的隱患。通常運用的處理方法為：拆掉卡套口送到防爆電器加工廠重新加工絲扣，與防爆撓性管相配套，既安全、美觀，又降低了造價。

　　4.電線電纜和電氣設備的安裝根據(jù)規(guī)范要求和經(jīng)驗，化工行業(yè)易燃易爆環(huán)境車間內的配電線路設計一般都以電纜橋架為主，鋼管與電纜溝的敷設為輔。

　　正常情況下，在±0.000m平面，先由室外橋架引入，進入室內后至用電設備附近沿墻或柱引下至電纜溝（敷設完畢后封死，以防白蟻和進水），然后穿管在地面下暗敷設至電動機旁，再用防爆撓性連接管接至電機接線口處。而在其它高于±0.000m上的平面，電氣線路基本上都是由橋架架空引入，然后由橋架穿管架空敷設至電動機旁，再由防爆撓性連接管引入電機接線口。

　　在爆炸危險環(huán)境明敷電纜過墻或穿出地面時應穿鋼管，并需增設相應的防爆隔離密封（如在穿墻套管內填充不燃纖維作堵料，管口加密封膠泥）。當采用非密閉性電纜溝時，應在溝中充沙，并使電纜上、下各有100mm厚的細沙。

　　另外，架空橋架敷設時宜選用阻燃電纜，在1區(qū)、2區(qū)內電纜線路不應有中間接頭。不準明敷絕緣導線，必須采用鋼管配線工程。穿線鋼管應采用低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管。

　　5.防爆電氣設備的接地在爆炸危險環(huán)境內，所有電氣設備都必須進行可靠接地，以確保運行的安全可靠。對于電氣設備的金屬外殼和鎧裝電纜的接線盒，都必須具有外接地螺栓，并標出接地符號。對攜帶式和移動式電氣設備，可不設外接地螺栓，但必須采用有接地芯線的電纜。

　　電氣設備接線盒內部（當采用直接引入方式時，則在主空腔內部）必須設有專用的內接地螺栓，并標出接地符號。但電機車上的電氣設備和電壓不高于36V的電氣設備除外。對沒有必要接地或不允許接地的電氣設備，可不設內、外接地螺栓。Ⅱ類本質安全型的電氣設備可只設專用外接地螺栓。

　　對外接地螺栓的直徑要求是：功率大于10kW的設備，不得小于M12mm；功率大于5kW至10kW的設備，不得小于M10mm；功率大于250W至5kW的設備，不得小于M8mm；當功率不大于250W，且電流不大于5A的設備，不得小于M6mm；本質安全型電氣設備和儀器儀表類的外接地螺栓能壓緊接地芯線即可。

　　對內接地螺栓的直徑要求是：當導電芯線截面不大于3.5mm²時，應不小于接線螺栓直徑。當導電芯線截面大于3.5mm²時，應不小于連接導電芯線截面一半的螺栓直徑，但至少等于連接3.5mm²芯線的螺栓直徑。

　　6.有爆炸危險的露天封閉鋼罐的防雷露天裝設有爆炸危險的封閉鋼罐和工藝裝置（石油、化工類鋼罐除外），當其壁厚不小于4mm時，一般可不裝接閃器，但應接地，且接地點不應少于2處，兩接地點間距離不宜大于30m，當采用接閃器保護時，其外表面的2區(qū)爆炸危險環(huán)境可不在保護范圍內。對浮頂罐應將浮頂與罐體用兩根截面積不小于2.5mm²的軟銅線作良好的電氣連接。引入、引出罐體的金屬管道應在法蘭等接頭處做好電氣連接。