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爆炸性气体与粉尘环境下电气设备应该怎么选型?图文详解!

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    在化工、石油等行业的许多企业中, 由于生产、贮存和运输等各个环节里 ,从原料、中间产品到成品, 大多数都具有易燃 、易爆的特点, 再加上化工工艺流程复杂多变 ,高温 、高湿、高压、深冷,所以存在或可能存在正常情况下或事故状态下,可燃液体 、蒸汽 、气体的溢出。 当这些可燃性介质与空气成一定浓度混合时 ,即形成了爆炸性混合物,而爆炸性混合物所占的空间就成为不同程度的爆炸性危险环境。今天我们讲讲爆炸性气体环境危险区域的划分及电气设备的选择。


    在化工、石油等行业的许多企业中, 由于生产、贮存和运输等各个环节里 ,从原料、中间产品到成品, 大多数都具有易燃 、易爆的特点, 再加上化工工艺流程复杂多变 ,高温 、高湿、高压、深冷,所以存在或可能存在正常情况下或事故状态下,可燃液体 、蒸汽 、气体的溢出。


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当这些可燃性介质与空气成一定浓度混合时 ,即形成了爆炸性混合物,而爆炸性混合物所占的空间就成为不同程度的爆炸性危险环境。今天我们讲讲爆炸性气体环境危险区域的划分及电气设备的选择。


一、低压电器选择的基本要求

(1)概述

低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下回路中起保护、控制、调节、转换和通断作用的电器。设计所选用的电器,应符合国家现行的有关标准。

选择条件分为:按正常工作条件选择、按使用类别选择、按外壳防护等级选择、按保护选择性选择、按短路条件选择、按使用环境条件选择。


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(2) 按正常工作条件选择

1) 电压: 低压电器的额定电压应与所在回路的标称电压相适应。额定冲击耐受电压与安装场所要求过电压类别相适应。

2) 频率: 低压电器的额定频率应符合所在回路的标称频率。

3) 电流: 低压电器的额定电流不应小于所在回路的负荷计算电流。切断负荷电流的电器(如开关、隔离开关等)应校验其断开电流。接通和断开启动尖峰电流的电器( 如接触器)应校验其接通、分断能力和每小时操作的循环次数(操作频率)。


4) 额定工作制,正常条件下额定工作制有如下几种:

① 8h工作制。电器的主触头保持闭合且承载稳定电流足够长时间使电器达到热平衡,但达到8h必须分断的工作制。

注: 该工作制是确定电器的约定发热电流Ith和Ithe的基本工作制。约定自由空气发热电流Ith是不封闭电器在自由空气中进行温升试验时的最大试验电流值。Ith值中应至少等于不封闭电器 在8h工作制下 的最大额定工作电流值。约定封闭发热电流Ithe由制造厂规定,用此电流对安装在规定外壳中的电器进行温升试验。

② 不间断工作制。指没有空载期的工作制,电器的主触头保持闭合且承载稳定电流超过8h(数周、数月甚至数年)而不分断。注该工作制区别于8h工作制,因为氧化物和灰尘堆积在触头上可导致触头过热,因此电器用于不间断工作制时应考虑采用降容系数或特殊设计(例如用银或银基触头)。

③ 断续周期工作制或断续工作制。此工作制指电器的主触头保持闭合的有载时间与无载时间有确定的比例值,这两个时间都很短,不足以使电器达到热平衡。断续工作制用电流值、通电时间和负载因数来表征其特性,负载因数是通电时间与整个通断操作周期的比值,通常用百分数表示。负载因数的标准值为15%、25%、40%、60%。

④ 短时工作制。短时工作制是指电器的主触头保持闭合的时间不足以使其达到热平衡,有载时间间隔被无载时间隔开,而无载时间足以使电器的温度恢复到与冷却介质相同温度的工作制。短时工作制通电时间的标准值为3、10、 30、60、90min。

⑤ 周期工作制。周期工作制指稳定负荷或可变负荷总是有规律地反复运行的一种工作制。


二、爆炸性气体与粉尘环境内电气设备的选型


(1)确认该防爆区域的分区

不同释放的类型及释放时长对应不同的等级,爆炸性气体对应0区,1区和2区,而爆炸性粉尘则对应20区,21区和22区。

不同的等级对应不同的电气设备保护等级(EPL),以爆炸性气体为例:一般情况,爆炸气体环境以2区为主,同时含有少量1区,1区主要为2区范围的地,坑或一些特殊释放源的要求(比如槽车密闭式注送口15m内为1区)。


QQ截图20200713153024.png


对应爆炸气体环境0区,电气设备的设备保护等级为Ga,爆炸气体环境1区则为Ga,Gb,爆炸气体环境2区则为Ga,Gb,Gc,综合考虑,设备保护等级可选择Gb,爆炸性粉尘环境与之同理,设备保护等级可选择Db。

具体爆炸性环境内电气设备保护级别的选择见表1:


(2)根据不同设备保护等级,选择不同电气设备的防爆结构

一般电气防爆结构有以下几种:

1) 隔爆型: 可以承受可燃性物质进入外壳或规定故障时产生的火花不能点可燃性气体或粉尘;

2) 增安型:对 正常工作情况不产生电弧和火花的电气设备采取措施用来防止内外产生危险因素;

3) 正压型: 保持设备内部气压高于外部从而达到安全的电气设备。

常用的电气设备: 比如配电箱,灯具,电机可采隔爆型;防爆接线盒,穿线盒可以采用增安型。


(3)根据爆炸性气体或粉尘的具体成分确定该爆炸性气体或粉尘混合物的级别组别

每种爆炸性气体均可根据最大试验安全间隙或最小点燃电流比来进行分级(见表2),按引燃温度进行分组(见表3),而对于爆炸性粉尘,则不再划分级别和组别,而是对爆炸性粉尘分级并标注设备的最高表面温度。


当存在多种可燃性物质混合时,要按照混合之后的爆炸性混合物的级别和组别选型,当没有资料可查且不可以通过试验确定时,可定为较高等级的级别和组别。



当该防爆区域同时存在爆炸性气体和粉尘,则应同时满足两者要求。当涉及无资料可查且不可以通过试验确定的可燃性气体或粉尘时,可参考同化学结构的其他炸性气体或粉尘。

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