EPL Gc 級(jí)高壓增安型電機(jī)關(guān)鍵防爆技術(shù)研究

游長(zhǎng)俊

摘 要：筆者經(jīng)過(guò)一系列的文獻(xiàn)調(diào)研，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前增安型防爆技術(shù)以及2區(qū)設(shè)備的防爆技術(shù)措施進(jìn)行相關(guān)的研究，并提出一些針對(duì)2區(qū)爆炸性氣體混合物的環(huán)境下，EPL Gc級(jí)高壓增安型電機(jī)在進(jìn)行防爆實(shí)驗(yàn)的相關(guān)注意事項(xiàng)與要求。在經(jīng)過(guò)多次對(duì)影響高壓電機(jī)局部放電的一些因素進(jìn)行控制試驗(yàn)之后，找到因素之間的聯(lián)系作用關(guān)鍵，也為我們?cè)趯?duì)EPL Gc級(jí)高壓增安型電機(jī)中絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造提出了新的方法與思路，提升了增安型電機(jī)的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：EPL Gc；增安型高壓電機(jī)；防爆技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM359.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）21-0082-02

石油作為人們生產(chǎn)生活的主要能源之一，得到了大范圍的使用，當(dāng)前石化工業(yè)隨之得到快速發(fā)展，因此高壓增安型電機(jī)在這些場(chǎng)所領(lǐng)域展現(xiàn)成效。我國(guó)目前采用的增安型電氣設(shè)備防爆標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)爆炸性氣體1區(qū)范圍內(nèi)的使用，也就是說(shuō)在2區(qū)范圍內(nèi)使用則缺少相應(yīng)的準(zhǔn)則規(guī)范文件，通常參照爆炸性氣體1區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，也就是GB 3836.3-2010。雖然此標(biāo)準(zhǔn)要求較高，但是對(duì)于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所2區(qū)來(lái)說(shuō)，需要大量的高壓增安型電機(jī)使用，無(wú)疑在設(shè)計(jì)制造時(shí)需要投入更多的資金，所以當(dāng)前我們需要開(kāi)展EPL Gc級(jí)增安型電機(jī)關(guān)鍵防爆技術(shù)的研究，以此在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，控制成本投入，節(jié)省資源浪費(fèi)，本文以此為基準(zhǔn)進(jìn)行分析探討。

1 高壓增安型電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景及保護(hù)級(jí)別

1.1 高壓增安型電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景

依照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范我們可以對(duì)與空氣混合的爆炸性氣體、易燃液體的蒸汽等形成的易爆環(huán)境可劃分為0、1、2區(qū)三個(gè)等級(jí)。我們所說(shuō)的增安型是一種電機(jī)防爆的形式，通過(guò)一些手段措施去提升電機(jī)運(yùn)行的安全程度，主要是為了防止在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度或者電弧火花進(jìn)而導(dǎo)致危險(xiǎn)情況的發(fā)生[1]。當(dāng)前我國(guó)石化行業(yè)工作場(chǎng)所的高壓增安型電機(jī)大部分處于2區(qū)的環(huán)境條件下，這就表明了，在這個(gè)區(qū)域當(dāng)中，通常不會(huì)出現(xiàn)爆炸性氣體的混合物。

1.2 區(qū)環(huán)境下高壓增安型電機(jī)的保護(hù)級(jí)別

我們所講的EPL指的是Equipment Protection Level的英文縮寫(xiě)，也就是設(shè)備保護(hù)級(jí)別，在本文所研究的爆炸性環(huán)境下，劃分級(jí)別主要是根據(jù)設(shè)備成為點(diǎn)燃源的概率以及爆炸性氣體環(huán)境中的不同特征，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)級(jí)別上的規(guī)定。我國(guó)制定的標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在此方面規(guī)定一致。針對(duì)Ⅱ類爆炸性氣體環(huán)境下，設(shè)備保護(hù)級(jí)由高至低可分為三個(gè)等級(jí)：EPL Ga、Gb、Gc。

防爆電氣設(shè)備的設(shè)備保護(hù)級(jí)別不同主要反映的是在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的安全要求等級(jí)不用。筆者主要基于Gc級(jí)的角度進(jìn)行分析闡述，Gc級(jí)別指的是最基本的防爆保護(hù)，也就是防止設(shè)備成為爆炸的點(diǎn)燃源，或者是設(shè)備可能成為點(diǎn)燃源時(shí)采取相應(yīng)的保護(hù)措施阻止其被有效點(diǎn)燃，使其相關(guān)設(shè)計(jì)運(yùn)行能有效按照對(duì)應(yīng)參數(shù)發(fā)揮作用，保護(hù)等級(jí)為“一般”，能在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所2區(qū)適用[2]。而保護(hù)級(jí)別較高的Ga、Gb級(jí)也能在2區(qū)環(huán)境下適用，但是使用成本較高，難以保證經(jīng)濟(jì)性。

在EPL Gc級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下，需要保證電機(jī)正常運(yùn)行條件下符合額定滿載穩(wěn)定。在電機(jī)S1和S2工作制下，對(duì)于啟動(dòng)過(guò)程我們通常不認(rèn)為是正常運(yùn)行，因?yàn)樵谥仄痣姍C(jī)應(yīng)先將溫度冷卻到室溫，在S3到S10的工作制下，電機(jī)起動(dòng)較為頻繁，因此可被認(rèn)為是正常運(yùn)行，但是在起動(dòng)時(shí)需要注意高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的火花。所以，要想保證在Gc級(jí)別下高壓電機(jī)不成為點(diǎn)燃源，需要滿足起動(dòng)和爆炸性氣體環(huán)境出現(xiàn)兩個(gè)因素不同時(shí)產(chǎn)生，否則，就需要我們進(jìn)行相應(yīng)的增加附加安全措施，我們可以采用非易燃的氣體對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行吹掃或者安裝易燃?xì)怏w探測(cè)器等方式進(jìn)行安全防護(hù)。

2 新老標(biāo)準(zhǔn)對(duì)增安型電機(jī)相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)的要求

當(dāng)前實(shí)行的增安型電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)是GB 3836.3-2010，與2000年版的標(biāo)準(zhǔn)差異性較大，符合當(dāng)下標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以達(dá)到防爆Gb級(jí)別，也就是說(shuō)符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以在1區(qū)或者是2區(qū)適用。相對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)下，增安型電機(jī)只適用于2區(qū)來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)有較大的提升。除此之外，新標(biāo)準(zhǔn)在一些細(xì)節(jié)上做了補(bǔ)充要求。

在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)增安型電機(jī)的型式檢查和試驗(yàn)上提出了相關(guān)的要求，主要包括電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流之比以及相關(guān)時(shí)間上的詳細(xì)規(guī)定等[3]。在額定電壓等級(jí)大于一千伏，需要增加在爆炸性環(huán)境下的交流耐電壓和電脈沖沖擊試驗(yàn)，并要確保在試驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生爆炸。

在現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)下，還對(duì)試驗(yàn)中一些特性因素評(píng)價(jià)給出了相關(guān)的方法，如對(duì)于鼠籠轉(zhuǎn)子氣隙火花的點(diǎn)燃風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)價(jià)方法，如果風(fēng)險(xiǎn)因素值總和大于六，則需要進(jìn)行老化處理和附加的點(diǎn)燃試驗(yàn)；對(duì)于潛在定子繞組放電點(diǎn)燃危險(xiǎn)系數(shù)也給出相關(guān)的評(píng)價(jià)方法，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)值總和大于六時(shí)，則需要進(jìn)行非易燃?xì)怏w進(jìn)行通風(fēng)吹掃，或者增加設(shè)置易燃?xì)怏w的報(bào)警安全裝置。

在舊標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)于型式試驗(yàn)關(guān)鍵項(xiàng)目及要求，主要是在黑暗的環(huán)境下，觀測(cè)電機(jī)起動(dòng)以及正弦交流耐電壓試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)是否出現(xiàn)火花，并以此為標(biāo)準(zhǔn)判斷電機(jī)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并未要求在爆炸性環(huán)境之下進(jìn)行相關(guān)的輔助試驗(yàn)。由此看來(lái)，舊標(biāo)準(zhǔn)有明顯的局限性，加上其他的附加安全防護(hù)措施才能滿足在爆炸性氣體2區(qū)環(huán)境下適用，在新標(biāo)準(zhǔn)的起草時(shí)，一些企業(yè)建議提高增安型電機(jī)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)國(guó)際潮流，但是在當(dāng)時(shí)情況下沒(méi)有涉及Gc級(jí)設(shè)備的相關(guān)問(wèn)題。

在當(dāng)前，我國(guó)在新標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)的EPL Gb級(jí)高壓增安型電機(jī)數(shù)量很少，而且也缺乏在2區(qū)環(huán)境下EPL Gc級(jí)增安型電機(jī)的具體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[4]。增安型電機(jī)的安全系數(shù)與其設(shè)計(jì)制造等因素密切相關(guān)，在通過(guò)對(duì)一些高壓增安型電機(jī)制造企業(yè)以及相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)單位進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行以來(lái)，制造商按照用戶要求進(jìn)行電機(jī)制造時(shí)，通常只需滿足2區(qū)標(biāo)準(zhǔn)即可，但是由于缺少EPL Gc相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求則按照EPL Gb要求進(jìn)行制造，一方面標(biāo)準(zhǔn)要求相關(guān)的試驗(yàn)必須進(jìn)行，而且導(dǎo)致了電機(jī)容量縮減，另一方面技術(shù)難度較大，制造成本增加。這種現(xiàn)狀制約了高壓電機(jī)行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。

3 EPL Gc級(jí)高壓增安型電機(jī)關(guān)鍵防爆技術(shù)的分析

因?yàn)楦邏弘姍C(jī)的額定電壓的自身特性，容易在供電之后產(chǎn)生絕緣體表面的局部放電現(xiàn)象，特別是在轉(zhuǎn)子端部繞組受到污染之后，局部放電現(xiàn)象更加明顯。所以在進(jìn)行高壓增安型電機(jī)的設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)考慮此問(wèn)題。有學(xué)者經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在脈沖電壓的作用下，一旦電機(jī)絕緣體出現(xiàn)老化現(xiàn)象，則會(huì)出現(xiàn)放電叢的現(xiàn)象，導(dǎo)致電磁線被破壞，這些現(xiàn)象的存在嚴(yán)重影響了電機(jī)的正常運(yùn)行以及防爆安全，如果電能達(dá)到爆炸性氣體的引燃條件則會(huì)產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，后果嚴(yán)重。

本文所說(shuō)的EPL Gc級(jí)高壓增安型電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，其承受正常額定電壓或者是合理的短時(shí)間過(guò)電壓都屬于正常情況，但是過(guò)電壓情況下的電暈放電現(xiàn)象可稱為潛在的引燃點(diǎn)。所以，在對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)下還應(yīng)注重此類問(wèn)題，我們可以通過(guò)在爆炸性氣體環(huán)境下進(jìn)行正弦交流耐電壓的試驗(yàn)對(duì)其考核[5]。針對(duì)EPL Gb級(jí)的增安型電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，除了電暈放電之外，還應(yīng)注重雷擊等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)高壓擾動(dòng)脈沖的問(wèn)題，除了正弦交流耐電壓試驗(yàn)之外，還應(yīng)進(jìn)行電脈沖沖擊的試驗(yàn)。

由此可見(jiàn)，在EPL Gb級(jí)高壓增安型防爆電機(jī)經(jīng)過(guò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)合格之后能夠在1區(qū)適用，筆者所說(shuō)的EPL Gc級(jí)別高壓增安型防爆電機(jī)應(yīng)當(dāng)參照相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造試驗(yàn)，但是不同的是可以忽略電脈沖沖擊試驗(yàn)。以此，筆者將進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證。

4 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

通過(guò)上述的調(diào)查發(fā)現(xiàn)高壓增安型電機(jī)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象是防爆工作的難點(diǎn)，因此筆者在大量的試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)可能出現(xiàn)局部放電的繞組端子、線槽以及導(dǎo)體絕緣體之間做出了有效的方局部放電的措施，并根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)要求以及電機(jī)的結(jié)構(gòu)特征研制出符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投嗯_(tái)，在試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格參照相關(guān)的理論知識(shí)以及條件限制進(jìn)行，在試驗(yàn)進(jìn)行之前對(duì)電機(jī)通風(fēng)吹掃，并配置了可燃?xì)怏w的報(bào)警裝置，在我們進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)并沒(méi)有發(fā)生引燃現(xiàn)象，除了保障安全之外，相對(duì)EPL Gb級(jí)電機(jī)成本有了大幅下降，體積也大幅減小，并驗(yàn)證了之前的分析結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)筆者的相關(guān)調(diào)查試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EPL Gc級(jí)高壓增安型電機(jī)參照GB 3836.3-2010標(biāo)準(zhǔn)可不做電脈沖沖擊試驗(yàn)，并能大幅減少相關(guān)的電機(jī)制作成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

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