爆炸危險環境中電氣設計要點

摘要：在爆炸危險環境中，電氣設計必須根據爆炸危險場所環境的特點，依據相關規范和規定進行，具有不同于一般工業，民用電氣設計的特點。文章結合作者在工作實踐中的體會，從防爆電氣設備的選擇，防雷接地設計，防靜電設計等四個方面對爆炸危險環境中電氣設計的要點進行了探討。

關鍵詞：爆炸危險環境；電氣設計；爆炸性混合物

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0027-02

爆炸危險環境，指的是含有爆炸性混合物（一般分為礦井甲烷，爆炸性氣體，爆炸性粉塵三類），有爆炸危險的環境和場所。常見的爆炸危險環境有礦井，化工廠，加油站，加氣站，爆竹廠及銷售點，等等。在這些爆炸危險環境中，電氣設計必須根據爆炸危險場所環境的特點嚴格按照相關規范、標準進行設計，貫徹以預防為主的方針，因地制宜地采取防范措施，確保特殊危險環境的電氣安全。本文所研究的電氣設計主要針對在生產、加工、運輸和貯存的各個過程中，有可能泄露或溢散出各種各樣的易燃易爆氣體、液體和各種粉塵及纖維的環境。

由于爆炸危險環境的特殊性，因而其電氣設計也有不同于一般電氣設計的特點：首先應劃分危險區域；其次，根據危險區域的等級和范圍，以及爆炸性物質的級別、組別來選用相關的防爆電器；最后，不僅要符合現行國家標準和規范的規定，而且要符合行業的有關規定。本文結合作者在工作實踐中的體會，針對爆炸危險環境中電氣設計要點進行探討。

1 防爆電氣設備的選擇

在爆炸危險環境中，電氣設備要依據爆炸危險區域的劃分，選擇相應的種類和防爆結構。防爆電氣設備一般分為六類：隔爆型，防爆安全型，防爆充油型，防爆、通風、充氣型，安全無火花型，防爆特殊型。

在選擇防爆電氣時需要注意以下要點：

首先，在防爆電氣設備外殼的明顯處，需設置清晰的永久性凸紋標志：“Ex”以示“防爆”。小型電氣設備及儀器儀表可采用標志牌鉚接或焊接在外殼上，也可采用凹紋標志。

其次，在不同應用范圍內選擇相應的防爆電氣設備。由于各種防爆電氣設備的防爆原理和技術是有差別的，因此不同應用范圍內應視場所等級和場所中的爆炸性混合物來配置電氣設備。應按照以下原則進行選擇：

一是爆炸危險環境中的任何場所，都應該注意避免選擇充油型或正壓型電氣設備。在0級場所，可以使用I類本質安全型電氣設備。在沒有爆炸性混合氣體的環境可以使用增安型防爆手電筒，但在測量取樣和油罐清洗時則不能使用。

二是防爆電氣設備的選擇。防爆電氣設備的級別和組別不應低于該爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別。當存在有兩種或兩種以上的爆炸性氣體混合物時，以危險程度較高的級別和組別為低限。

三是爆炸危險區域內的電氣設備，應符合周圍環境內機械的、化學的、熱的、風沙、霉菌等不同環境條件對電氣設備的要求，電氣設備結構應滿足電氣設備在規定的運行條件下不降低防爆性能的要求。（1）對電氣設備的化學要求主要是防腐；（2）工廠用防爆電氣設備規定的使用環境溫度為-20℃～40℃，過高和過低的溫度都會影響防爆性能；（3）濕度視具體設備而定；（4）有些電氣設備安裝在高原、戶外使用，雨雪侵蝕、大氣冷熱的變化、強烈的日光照射、高原的低溫、低氣壓等，都對電氣設備的防爆性能產生影響。根據需要，分別設計有戶外防腐防爆型和戶外防爆型，它們的標志是在防爆電氣設備的型號后增加WF和W等字母

代號。

四是設備安裝和維修。在安裝防爆電氣設備時，應考慮到以后的維護和管理費用，在選用電氣設備時在考慮安全性能的同時，還要考慮使用和維修的方便性，以及經濟性。

2 防雷與接地設計

對于爆炸危險環境而言，防雷設計是尤其重要的工作，類似事故所造成的損失之大令人扼腕。根據爆炸危險環境的防雷特點，在電氣設計中應注意以下幾點：

一是接閃器的設置。接閃器的作用是可以保護爆炸危險環境中的建筑物免受雷擊。接閃器一般有三種結構，一是獨立避雷針，二是架空避雷線或架空避雷網；三是直接裝在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網，且避雷網（帶）應沿易受雷擊的部位敷設。避雷針、避雷帶、避雷網保護范圍的計算參見《建筑物防雷設計規范》GB50057-94，建議采用“滾球”計算法。

二是防雷接地設置。防雷接地設計直接關系到防雷效果。在建筑物上安裝的避雷設施，其接地裝置應與電氣設備接地、防雷電感應接地合并設置，并取其中接地電阻的最小值，不合并時應滿足相關安全距離要求。防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應小于3米，小于3米時應采取以下措施：（1）水平接地體局部深埋不應小于1米；（2）水平接地體局部應包絕緣物，可采用50-80mm厚的瀝青層，其寬度應超過接地體2m；（3）采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設50-80mm厚的瀝青層，其寬度應超過接地體2m。

防雷接地裝置還可以用環形接地裝置網，這種裝置網的作用是降低各種感應過電壓。接至防雷接地裝置的各種形式接地，但要注意只有并列管道采用串聯接地的方式，其他均為并聯。

3 系統防靜電設計

（1）在發油臺等部位，設置用于跨接接地線的接地端子，有必要的話增設靜電接地報警器；（2）成品油作業場所應設消除人體靜電的裝置；（3）輸油管道等應做好等電位聯接并接地；（4）地上或管溝敷設的輸油管道的始末端和分支處，以及直線段每隔200～300米處，應設防靜電接地裝置；（5）防靜電接地與石油庫、加油加氣站的防雷接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地等，宜公用接地裝置，其接地電阻不應大于4歐。

4 變配電所的布置

根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92的規定，變配電所和控制室的設計應注意以下兩點：

一是變電所、配電所和控制室應布置在爆炸危險區域范圍以外，當為正壓室時，可布置在1區、2區內。

二是對于易燃物質比空氣重的爆炸性氣體環境，1區、2區附近的變電所和配電所和控制室的室內地面應高于室外地面0.6米。

綜上所述，對于爆炸危險環境的電氣設計要做到安全有效，保證安全生產。設計人員必須充分了解爆炸物的危險性質，正確劃分爆炸危險區域范圍，為各種設備的選用提供可靠依據，做好電氣設計工作，確保爆炸危險環境的電氣安全。

參考文獻

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作者簡介：劉皓，女，浙江省天正設計工程有限公司工程師，研究方向：建筑電氣設計。