具有消防控制元件的防爆配電裝置(柜)

張勝余

(中國·合隆防爆電器有限公司，浙江 樂清 325600)

1 引言

在具有爆炸性環境中的化工、煉油、石油開采、海洋石油平臺、油輪、軍工等危險場所，必須使用防爆配電裝置能實現電能安全的使用、控制、保護和停電的目的。

2 常規防爆配電裝置(柜)的設計

在采煤、石油化工、綜合利用時，生產、運輸、儲存過程中，當設備、管道等發生故障而泄漏可燃性氣體或液體，蒸汽與空氣混合后形成具有爆炸危險混合物，這些混和物的濃度一旦達到爆炸界限，就形成了爆炸性混合物，該爆炸混合物一遇到引爆源就會發生燃燒和爆炸。在這種場合下應用的常規防爆配電裝置(柜)就是一個不可避免的引爆源，常規防爆配電裝置(柜)都具備了相應的防爆措施，例如采取了間隙隔爆原理，從燃燒的三個條件(可燃物質、助燃物質、引爆源)等設計具有一定結構間隙的殼體，殼體結構間隙可以是平面法蘭結合面，圓筒結合面，曲路、螺紋結合面等隔爆型殼體。這樣的方法可冷卻火焰，降低火焰的傳播速度，加速鏈終止。還可以用不引爆、減少能量等幾種方式設計為采煤、石油化工等方面廣泛應用的防爆配電電器。

綜上述防爆配電裝置(柜)在有爆炸性環境中的化工、煉油、石油開采、海洋石油平臺、油輪、軍工等危險場所運行，雖然安全，我們從防爆配電裝置(柜)的產品結構分析其工作運行狀態，不難想到過熱、火險是不可忽視的隱患，以簡單的“電磁起動”配電箱(柜)常規電動機起動原理圖為例說明:

圖1 常規電動機起動原理圖

由圖1可以看出接觸器、斷路器、熱繼電器元件，都是在防爆腔體中出現火花和電弧的電器元件，而接觸器是頻繁接通和分斷主電路的電器元件，火花和電弧也相應的頻繁出現，由于安裝在隔爆型防爆殼體內，所以在運行中一般不會出現危險事故。但不可忽視的是接觸器線圈由于長時間工作發熱，動觸支架長時間吸持磨損動、靜鐵心之間有污物、釋放不靈活造成卡滯等意想不到的原因，造成接觸器控制線圈溫升過高，線圈絕緣性能降低，而線圈絕緣越降低，線圈本身溫升就越高，如此便產生惡性循環，將會造成線圈短路和起火事故。另外長時間運行在箱體內的電線電纜，也同時會因接觸器觸頭工作電損造成主線路電線電纜過熱而使其絕緣破壞，也會造成相間、相地間短路事故，電動機出現堵轉也會使主線路電流增大出現同樣事故。為了避免上述的現象發生，我將常規電動機起動原理圖中添加兩個電器元件做一點點修改，就可以做到只要電動機起動運行中，出現長時間過載現象，電線電纜、絕緣線圈溫度過高及有少許絕緣異常氣味、煙霧，就可以報警、切斷電源避免在防爆腔體內產生電弧、火花爆炸事故。電器原理圖見圖2。

圖2 改進常規電動機起動原理圖

圖2中，WK是TH－AID加強型熱保護器的常閉觸點，TH－A1D型熱保護器是由導熱金屬外殼、焊有銀合金觸點的雙金屬元件、導電支架、絕緣固定座、靜觸片及耐熱導線等元件組成。電流通過有阻抗的雙金屬元件，遇非正常工作時，隨電流增大或周圍溫度升高至設定溫度值時，雙金屬元件迅速動作，打開觸點，切斷電路。當裝置冷卻到安全工作溫度時，觸點自動閉合，恢復正常工作狀態，由于該元件體積小的特點，可應用在電器保護電路里，將其TH－AID加強型熱保護器(一支或多只)貼放在接觸器線圈上以及電線電纜外皮上(即易發熱元件表面)，作為溫度參數傳感元件，當熱保護器監測接觸器線圈或電線電纜外皮(其它具有監測部位)超過設計規定溫度時熱保護器動作，迅速斷開斷路器和接觸器控制電路，分斷主電路發出消防報警信號。

同樣道理在圖1中YK是ZKY24LZ/051獨立型光電感煙火災探測器(以下簡稱火災探測器)的常閉觸點，火災探測器采用單源雙室探測結構，抗高溫、抗潮濕、抗干擾能力強，具有聲光報警及自動檢測功能，每1.67s自動檢測一次，具有功耗低、體積小、重量輕、安裝方便、性能可靠等特點，將起安放在防爆配電裝置內，只要防爆配電裝置腔體內電器元件線圈過熱起煙，接線不牢，局部電流過大電線電纜絕緣過熱起煙等，都會使YK常閉觸點斷開接觸器、斷路器的電器控制電路使其分斷，并輸出消防報警信號。

防爆配電裝置(柜)內增加消防功能，是因為電氣設備運行時發熱溫度都限制在一定范圍內，但在異常情況下可能產生危險溫度，如發生漏電、短路時，電流增大為正常時的數倍乃至數十倍，而產生的熱量又與電流的平方成正比，使得溫度急劇上升，產生危險溫度。另外導線接觸不良，不可拆卸的接點連接不牢、焊接不良或接頭處夾有雜物，可拆卸的接頭連接不緊密而松動，可開閉的觸頭沒有足夠的接觸壓力等，均可能增大接觸電阻，是正常的額定電流增大，特別是不同種類金屬連接處，由于二者的理化性能不同，連接處進一步惡化，產生危險溫度，這樣潛在危險的產品應該給予重視，為此，設計防爆配電裝置(柜)內安裝了上述兩種監測元件，在采煤、石油化工、綜合利用時，生產、運輸、儲存等有爆炸危險的場所使用，可避免在防爆配電裝置(柜)內長時間產生危險溫度形成爆炸源及閃點出現，造成事故發生，具有消防報警功能，增加產品的安全等級。