爆炸環境中電氣設備使用探析

黃 湃

（廣州特種機電設備檢測研究院，廣東 廣州 510802）

隨著工業企業快速發展，在生產和儲運過程中出現危險品爆炸等事故的概率不斷增加。在高危場所進行電氣設備安裝也經常會出現一些質量問題，不利于設備正常運行，嚴重的安全事故會造成重大經濟損失。電氣設備的使用狀態及性能，與電氣設備的安裝、使用、檢修、維護等密切相關。在爆炸危險環境中安裝電氣設備有較大難度，首先要保證人身安全，其次要做好設備選型，進行正確的設備安裝[1]。爆炸危險環境包含氣體爆炸危險環境和粉塵爆炸危險環境，有些地方這兩種爆炸環境同時存在，尤其在爆炸性粉塵混合物環境下，更不能麻痹大意。

1 電氣設備的使用環境條件

電氣設備根據使用環境條件進行設計，以滿足不同場所需求，有的在普通環境下使用，有的是用在特殊環境條件下。

普通電工產品的基本環境條件為，海拔低于1000m，空氣溫度在-40℃～40℃，月平均最大空氣相對濕度為90%。對于高壓電氣設備，如斷路器、負荷開關、組合電氣、接地開關、隔離開關等，其基本使用環境條件為：海拔在1000m 或2500m；空氣溫度最高40℃，最低-5℃、-30℃或-40℃；日溫差15℃；戶內產品相對濕度90%；戶外產品風速35m/s；地震烈度低于8 度。對于低壓電氣設備，海拔低于2500m，不同海拔有不同可承受的最高空氣溫度，如海拔在2000m 到2500m 之間時，最高空氣溫度為32.5℃；最低空氣溫度在+5℃、-10℃、-25℃、-40℃中的其中之一；對安裝方位有規定或動作性能受重力影響的電氣，其安裝傾斜度應不大于5℃；在沒有雨雪侵襲的地方[2]。

2 爆炸危險環境中的電氣設備的選擇及安裝

2.1 電氣設備選擇

在有爆炸危險的環境中選用電氣設備時，應根據爆炸危險區和電火花形成的條件，結合爆炸性混合物的危險性進行選擇。在滿足正常安全生產的前提下，盡量減少防爆電氣的使用量，盡量將電氣設備尤其是正常運行時產生火花的設備，布置在危險性較小的環境中[3]。防爆電氣設備應具有防爆合格證。

2.2 電氣設備安裝

有的電氣設備，在正常運行時如果外殼表面溫度過高，或者出現火花，這時應盡量遠離可燃和易爆物質，盡量將這些設備裝設在爆炸或火災危險環境的外間。如果必須裝設在危險環境內，則應采取相應的防爆、防火措施。在有爆炸或火災危險的環境中，不準裝設插座或敷設臨時線路，嚴禁使用電熱器具。攜帶型電氣設備不建議在爆炸危險環境內使用；在火災危險環境內，攜帶型電氣設備的電源線應采用移動電纜或橡套軟線[4]。

3 爆炸環境下電氣設備的接地

在爆炸環境下，接地范圍包括：在不良導電地面處，交流額定電壓為380V 及以下，直流額定電壓在440V及以下的電氣設備的外露導電部分；在干燥環境內，交流額定電壓在127V 以下，直流電壓在110V 及以下的電氣設備的外露導電部分；安裝在已接地的金屬結構上的電氣設備的外露導電部分。

接地方式：（1）在爆炸性氣體環境1 區和爆炸性粉塵環境21 區內的所有電氣，以及爆炸性氣體環境2區內除照明燈具外的其他電氣設備，應采用TN-S 系統的接地方式，即使用專用的PE 線；（2）在爆炸性氣體環境2 區內的照明燈具以及爆炸粉塵環境21 區內的所有電氣設備，可以利用有可靠電氣連接的金屬管線系統作為PE 線，但不能利用輸送易燃物質的管道。當采用金屬管線系統作為PE 線時，在爆炸氣體環境1 區和2 區內，φ25mm 及以下的鋼管，螺紋旋合不少于5扣，φ32mm 及以上的鋼管不少于6 扣，在1 區內還應加鎖緊螺母；在爆炸性粉塵環境21 區及22 區內，螺紋旋合均不少于5 扣；（3）鋼管應采用輸送低壓流體的鍍鋅鋼管。鋼管連接的螺紋部分應涂以鉛油或磷化膏，防止腐蝕；（4）在可能有凝結水產生的地方，管線上應裝設排除凝結水的密封接頭；（5）TT 系統接地方式因單相接地短路電流小，比較不容易引起爆炸，適合在有爆炸危險的環境中使用，但必須采取恰當措施，如裝設漏電保護器等；（6）IT 系統接地方式在第一次接地短路時的短路電流比TT 接地方式還要小，一般不容易引起爆炸，適合在有爆炸危險的環境中使用，但當第一次單相接地短路后，如再發生異相接地短路，容易引起爆炸，因此應在第一次接地短路后立即發出報警信號，以便及時采取措施，防止發生異相接地短路[5]。

表1 低壓變壓器類防爆結構選型

PE 線材質的選用。PE 線使用電纜中的一根芯線時，在1 區和21 區內應用銅線；在2 區內PE 線最好使用銅線，如果PE 線采用鋁芯電纜中的一根鋁芯線，則需要使用銅鋁接頭連接電氣設備；當有劇烈振動的用電設備在21 區時，其PE 線也應用銅線，其他用電設備的PE 線可使用鋁芯電纜中的一根鋁芯線；所有控制線和接地線要全部使用銅線。

PE 線導線截面積的選用。在1 區和21 區內，銅芯線截面積不小于2.5mm2；在2 區及22 區內，銅芯線截面積不小于1.5mm2，鋁芯線截面積不小于2.5mm2；在10 區及22 區內，移動電纜的芯線截面積不小于2.5mm2。

PE 線的地緣和保護。PE 線如果使用鋼管配線中的一根導線，或者電纜中的一根芯線，這時PE 線的絕緣強度具有和相線相同的數值；在21 區內的移動電纜采用重型，在22 區內的移動電纜采用中型[6]。

接地要求如下：電纜屏蔽層應在非爆炸危險場所內接地；在爆炸危險區域內接地干線不同方向上要至少有兩處和接地極連接；電氣設備獨立避雷針和其自身的接地裝置應分開；電氣設備的接地裝置與裝設在建筑物上防止直擊雷的避雷針的接地裝置和防止感應雷的接地裝置可共用設置，其接地電阻值取其中的最小值。

4 防爆電氣設備維護檢查

電氣設備在日常運行中由于溫度高、短路、過載、接觸不良、高熱照明燈具設備引燃和輻射等原因會導致發生火災等安全事故，而在爆炸性危險環境中保持設備的正常運行，條件更加苛刻，因此應做好防爆電氣的日常維護檢查。

檢查與改善防爆電氣設備的工作環境。對室外的防爆電氣設備，應設雨棚，以免雨水直接淋到設備上；盡可能不將防爆電氣設備安置在潮氣、蒸汽多的場所；不要將防爆電氣設備安置在有腐蝕性氣體、液體的場所，以免設備受到腐蝕；對容易受到振動連接部位的緊固螺栓，要使用雙重螺母等方法緊固防止松動；當采取金屬管線時，與電氣的連接部分要根據需要使用撓性接頭；及時清除電氣設備上的灰塵、污垢，發現問題及時檢修；防爆電氣設備的日常巡視檢查總結如表2所示。

表2 防爆電氣設備日常巡視檢查項目

5 防爆電氣設備檢修

在設備正常運轉過程中出現故障時，應及時關閉電源，對電氣設備進行檢查維修。及時淘汰換新不合格設備，并放置在指定位置，做好標記。在防爆電氣設備檢修時，應注意以下問題：

禁止帶電檢修電氣設備。當需要通電檢查時，除本質安全型電氣設備外，不應打開設備的主體外殼、接線盒、透明窗等。

修理時，最好將電氣設備移動到非危險場所內進行；

需要就地檢修時，使用的測試儀器應為防爆結構的儀器；在檢修中應避免發生沖擊火花。

拆裝電氣設備外殼、接線盒時應注意以下事項：拆下時需小心，應盡量保持原狀態；不能用鐵錘敲打外殼，避免殼體變形影響防爆面；不要輕易更換或修改原外殼使用的材質及尺寸，如有損壞，最好使用備件；拆下的外殼和接線盒等應除銹，殼內刷耐弧漆，外殼刷防銹漆；接線盒內的接線應無松動，導線絕緣完好。

在檢修中防爆面應先除銹，然后漆上一層防銹油脂，并測量隔爆間隙是否合乎要求。防爆面的緊固螺栓必須采取防松措施，螺栓的數量不能缺少。

進線喇叭在電纜進線孔處密封要可靠，密封圈尺寸要與電纜外徑相配套。對暫時不使用的進線孔，應使用厚度大于2mm 的鋼板密封。

對有透明窗或油位計的容器，檢修時應避免對其施加危險應力。

檢查填料是否有裂紋或變形。

檢查電氣設備的接地電阻是否符合要求。礦井低壓配電線路中性點不接地系統，其接地電阻值應不大于2Ω；工廠低壓配電線路中性點不接地系統，其接地電阻值應不大于10Ω；工廠低壓配電線路中性點接地系統，其接地電阻值應大不大于4Ω。

接地螺栓應符合以下規定：容量10kW 以上的，不小于M12；容量5kW～10kW，不小于M10；容量5kW以下，不小于M8；按鈕、燈具、信號燈和小型開關等，不小于M6。

6 總結

電氣設備及線路的安裝方式較多，在爆炸環境下的安裝要求更加嚴格。在爆炸性粉塵混合物環境下，要選取防爆能力強的高質量的電氣設備，同時國家也出臺了相關規范方法，電氣安裝人員應根據現場實際條件按照規范要求仔細安裝，做好電氣設備取材，提高安裝效率，避免由于電氣設備的安裝不合格或誤操作等失誤發生安全事故，讓各種電氣設備在有爆炸危險的區域安全使用。