蓄電池室防爆設(shè)計的探討

趙懷璞*，游國強，鄭建國，張文宇*，杜旭紅

（中國輻射防護研究院，山西 太原 030006）

蓄電池室防爆設(shè)計的探討

趙懷璞*，游國強，鄭建國，張文宇*，杜旭紅

（中國輻射防護研究院，山西 太原 030006）

蓄電池組廣泛用于電氣系統(tǒng)中重要負荷的備用電源。由于鉛酸蓄電池組在充放電過程中可能釋放少量的氫氣，因此，在工程實踐中，蓄電池室通常需要進行防爆設(shè)計。然而，在對一些建設(shè)項目進行安全評價過程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)計人員在蓄電池室防爆設(shè)計中依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，從而造成幾乎完全一樣的蓄電池室，防爆設(shè)計卻存在一些差別。本文將目前我國與蓄電池防爆設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)條文進行了梳理，并對蓄電池室防爆設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題進行探討，以期能夠為相關(guān)設(shè)計人員提供參考。

蓄電池室；防爆設(shè)計；爆炸性氣體

0 引言

蓄電池由于其供電可靠性，廣泛用于各行各業(yè)重要電氣負荷的備用電源。由于酸性蓄電池組在充放電過程中會釋放少量的氫氣，因此，蓄電池室通常需要進行防爆設(shè)計。

然而，我們在一些建設(shè)項目的安全評價過程中，經(jīng)常會遇到一些蓄電池室僅設(shè)計了防爆燈，而其他電氣設(shè)備沒有進行防爆設(shè)計；甚至一些相同或相似的蓄電池室有的按照防爆設(shè)計，有的卻不按照防爆設(shè)計，這就給工程安全評價人員帶來一些困擾。針對哪些蓄電池室應(yīng)該進行防爆設(shè)計，蓄電池室防爆設(shè)計中應(yīng)該注意哪些問題，本文通過對我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中與蓄電池室防爆設(shè)計相關(guān)的條文進行了梳理，并對蓄電池室防爆設(shè)計進行探討。

1 爆炸性氣體危險環(huán)境的確定

就蓄電池室而言，由于酸性蓄電池組充放電過程中釋放的少量氫氣，是否能夠形成爆炸性氣體危險區(qū)域，與蓄電池組的容量、電池的結(jié)構(gòu)形式、蓄電池室通風(fēng)條件等密切相關(guān)，因此蓄電池室是否需要進行防爆設(shè)計不能一概而論。

《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）中明確了以下幾類情況時，蓄電池可按照非危險環(huán)境進行考慮：一是蓄電池?zé)o通氣口，其總體積小于該封閉區(qū)域容積的1%或蓄電池的充電系統(tǒng)的額定輸出小于或等于200W并采取了防止不適當(dāng)過充電的措施等條件時，可按照非危險區(qū)域考慮。二是含有可充電蓄電池的封閉區(qū)域，通風(fēng)良好，該區(qū)域可劃為非危險區(qū)域。三是當(dāng)所有的蓄電池都能直接或者間接的向封閉區(qū)域外部排氣，該區(qū)域可化為非危險區(qū)域考慮。

《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/ T5044-2004）中規(guī)定：蓄電池室內(nèi)照明燈具應(yīng)為防爆型；蓄電池室內(nèi)照明線宜采用穿管暗敷；室內(nèi)不應(yīng)裝設(shè)開關(guān)和插座；蓄電池室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)施，室內(nèi)的通風(fēng)換氣量應(yīng)按保證室內(nèi)含氫量（按體積計算）低于0.7%，含酸量小于2mg/m3。顯然，電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程要求該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)的蓄電池室按照氣體爆炸危險環(huán)境進行設(shè)計，這與《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中列舉的排除范圍存在不同。當(dāng)然，設(shè)計者從偏安全的角度考慮，所有的蓄電池室均按照防爆設(shè)計亦無不可。

2 爆炸性氣體危險分區(qū)的確定

爆炸性氣體危險區(qū)域的劃分是進行電氣防爆設(shè)計的首要問題。根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，爆炸性氣體危險環(huán)境分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)。由于鉛酸蓄電池組僅在充放電過程中釋放少量的氫氣，因此不會連續(xù)長期的出現(xiàn)爆炸性混合物的環(huán)境。《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）中規(guī)定：當(dāng)配備有蓄電池、通風(fēng)較差的封閉區(qū)域至少能保證該區(qū)域的通風(fēng)情況不低于滿足通風(fēng)良好條件的25%及蓄電池的充電系統(tǒng)有防止過充電的設(shè)計時，可劃為2區(qū)；當(dāng)不滿足此條件時，可劃為1區(qū)。在工程實踐中，目前鉛酸蓄電池組均設(shè)有防止過沖電設(shè)計，并且一般的蓄電池室均設(shè)有良好的通風(fēng)設(shè)施。因此，在蓄電池室的防爆設(shè)計中，通常情況下均按照爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)進行設(shè)計。然而對于一些特殊環(huán)境條件下，當(dāng)蓄電池室的通風(fēng)條件受限時，設(shè)計中應(yīng)按照爆炸性氣體危險環(huán)境1區(qū)進行設(shè)計。

3 電氣設(shè)備的選擇

蓄電池室往往很少布置電氣設(shè)備，常見的電氣設(shè)備主要包括照明燈具、通排風(fēng)機、除濕機、空調(diào)等。由于氫氣爆炸性分級為ⅡC、分組為T1；因此蓄電池室電氣設(shè)備防爆級別組別應(yīng)不低于ⅡCT1。

《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）中對爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備的選擇給出了明確的規(guī)定。蓄電池室（2區(qū)）電氣設(shè)備保護級別選擇Ga、Gb、Gc均可。

《35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范》（GB50059-2011）中規(guī)定鉛酸蓄電池室內(nèi)的照明，應(yīng)采用防爆型照明器，不應(yīng)在蓄電池室內(nèi)裝設(shè)非防爆電器。防酸隔爆蓄電池室的通風(fēng)應(yīng)采用機械通風(fēng)，排風(fēng)機及其電動機應(yīng)為防爆型。《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》（GB50055-2011）中規(guī)定防酸式鉛酸蓄電池充電間內(nèi)的電氣照明應(yīng)采用增安型照明器。充電間內(nèi)不應(yīng)裝設(shè)開關(guān)、熔斷器或插座等可能產(chǎn)生火花的電器。《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（DL/T5044-2004）中規(guī)定：容量在200Ah以上的蓄電池室內(nèi)照明燈具應(yīng)為防爆型，且應(yīng)布置在通道上方；室內(nèi)不應(yīng)裝開關(guān)插座；蓄電池室內(nèi)通風(fēng)電機應(yīng)為防爆式。

《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定：蓄電池室應(yīng)采用防爆型燈具、通風(fēng)電機，室內(nèi)不得裝設(shè)開關(guān)和插座。

完善社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施：2020年末，全省社區(qū)日間照料中心覆蓋率達到100%，建成城市社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)中心300個，基本實現(xiàn)每個街道1個。

上述標(biāo)準(zhǔn)中對于蓄電池室內(nèi)照明燈具及排風(fēng)機的防爆均作出了要求。與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范》（GB50172-2012）對蓄電池室內(nèi)開關(guān)插座的設(shè)置要求更為嚴(yán)格。因此，在蓄電池室的設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)充分考慮開關(guān)插座的用途，避免將照明燈具及通排風(fēng)機的開關(guān)及插座設(shè)在蓄電池室內(nèi)，若確需室內(nèi)安裝的開關(guān)插座應(yīng)采用隔爆型或本安型。

4 線纜敷設(shè)

蓄電池室用電設(shè)備很少，其室內(nèi)電氣線路主要是照明線路、通排風(fēng)機等低壓線路。

《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）中規(guī)定：爆炸性環(huán)境內(nèi)，低壓電力、照明線路采用的絕緣導(dǎo)線和電纜的額定電壓應(yīng)高于或等于工作電壓。在爆炸危險區(qū)域內(nèi)，除在配電盤、接線箱或采用金屬導(dǎo)管配線系統(tǒng)內(nèi)，無護套的電線不應(yīng)作為供配電線路。爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)內(nèi)配線宜采用銅芯電纜；電纜明設(shè)或在溝內(nèi)敷設(shè)時，銅芯電力電纜、照明電纜最小截面1.5mm2以上，控制電纜最小截面1.0mm2以上。爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)1000V以下鋼管配線時，銅芯電力絕緣導(dǎo)線最小截面2.5mm2，照明、控制銅芯絕緣導(dǎo)線最小截面1.5mm2以上，鋼管螺紋旋合應(yīng)不少于5扣。

《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》（GB50055-2011）中規(guī)定充電間內(nèi)的固定式線路應(yīng)采用銅芯絕緣線穿保護管敷設(shè)或銅芯塑料護套電纜，并有防止外界損傷的措施；移動式線路應(yīng)采用銅芯重型橡套電纜。

《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（DL/ T5044-2004）中規(guī)定蓄電池室內(nèi)照明線宜采用穿鋼管暗敷，《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定室內(nèi)照明錢應(yīng)采用穿管暗敷。

通過上面條文的對比可以看出，蓄電池室電氣線路敷設(shè)時除考慮由于機械傷害可能導(dǎo)致絕緣層破壞，還需要考慮由于蓄電池電解液揮發(fā)或泄漏產(chǎn)生的酸氣造成的腐蝕。對于蓄電池室照明及動力線路采取穿鋼管暗敷并做好封堵能夠有效的防止機械損傷和酸氣腐蝕，顯然這是更為安全的。在具體工程設(shè)計中，這就要求在工程設(shè)計階段給出明確的線路路徑及敷設(shè)方式，以便于在施工階段能夠按圖施工，避免線路明敷留下隱患。

5 討論

以上通過對有關(guān)蓄電池室防爆設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)條文進行的比較和梳理，可以看出在蓄電池室電氣防爆設(shè)計時需要注意以下幾個問題。

（1）蓄電池室是否需要按照防爆要求來設(shè)計不能一概而論。

筆者認(rèn)為，除《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范》（DL/T5044-2004）規(guī)定的容量在200Ah以上的專用蓄電池室；以及《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定的12V及以上，容量為25A.h及以上的閥控式密封鉛酸蓄電池組和容量為10A.h及以上的鎘鎳堿性蓄電池組蓄電池室以外，其他蓄電池室是否需要防爆設(shè)計，應(yīng)根據(jù)工程實際情況并按照《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）的規(guī)定進行判斷。如果蓄電池室通風(fēng)條件良好，或者蓄電池放置在空間較為空曠的廠房內(nèi)，蓄電池室可以不考慮防爆設(shè)計。

工程實踐中，針對同一場所，設(shè)計者在采用標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍進行考量，并應(yīng)遵循統(tǒng)一的設(shè)計原則。如果將蓄電池室按照爆炸危險環(huán)境進行防爆設(shè)計，則其電氣設(shè)備的選擇安裝、線路敷設(shè)等應(yīng)嚴(yán)格進行防爆設(shè)計，避免出現(xiàn)內(nèi)照明燈具采用防爆型，而在室內(nèi)設(shè)置的其他電氣設(shè)備未采用防爆設(shè)計或電氣線路不按照防爆要求設(shè)計的問題。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)是具有法律效率的，對于GB50172-2012中的強制性條文雖然仍有學(xué)者存在爭議，但是，筆者認(rèn)為，在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的蓄電池室，仍應(yīng)當(dāng)遵守條文要求進行防爆設(shè)計。

（2）按照防爆設(shè)計的蓄電池室，在滿足工藝要求的前提下，設(shè)計者應(yīng)盡量減少蓄電池室內(nèi)電氣設(shè)備的布置和使用。蓄電池室內(nèi)必要的照明燈具、排風(fēng)機、除濕機、空調(diào)機等均應(yīng)采用防爆型。電氣設(shè)備的控制開關(guān)應(yīng)設(shè)在蓄電池室外。如無必要，蓄電池室內(nèi)應(yīng)禁止預(yù)留插座。

（3）按照防爆設(shè)計的蓄電池室，其室內(nèi)照明及動力線纜應(yīng)采用穿鋼管暗敷，銅芯電力絕緣導(dǎo)線最小截面不小于2.5mm2，照明、控制銅芯絕緣導(dǎo)線最小截面不小于1.5mm2。設(shè)計者在工程設(shè)計階段根據(jù)蓄電池室內(nèi)用電設(shè)備位置，給出明確的線路路徑及敷設(shè)方式，以便在施工階段能夠按圖施工，避免線路明敷留下隱患。

[1]李道本.蓄電池室防爆規(guī)定探討[J].建筑電氣，2015,8(34):3～9.

[2]GB50058-2014,爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范［S］.

[3]GB50172-2012,電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規(guī)范［S］.

[4]GB50055-2011,通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范［S］.

[5]DL/T5044–2004,電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程［S］.

[6]GB50059-2011,35kV～110kV變電站設(shè)計規(guī)范［S］.

TM912

A

1671-0711（2016）10（下）-0087-02

注：*為副研究員。