化工企業(yè)的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

孫志春

（天津渤化工程有限公司，天津300192）

1 降低爆炸性環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)

化工廠電氣設(shè)計(jì)要結(jié)合易燃物性質(zhì)、釋放源位置、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)與通風(fēng)條件等因素，準(zhǔn)確劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)。降低爆炸性環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域的措施，首先要從化工工藝把關(guān)，減少連續(xù)釋放源的出現(xiàn)和限制一級(jí)釋放源；其次加強(qiáng)裝置區(qū)內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)，通過(guò)保證區(qū)域內(nèi)換氣次數(shù)，保證易燃物質(zhì)濃度不超過(guò)爆炸下限值的10%，可劃為非爆炸危險(xiǎn)區(qū)，最后還可以利用圍堰控制重于空氣的爆炸性危險(xiǎn)氣體的流動(dòng)。在建筑物內(nèi)部，比較適宜按照廠房單位確定危險(xiǎn)區(qū)域；在生產(chǎn)中大多數(shù)情況屬于II區(qū)，根據(jù)通風(fēng)是否良好相應(yīng)的降低或提高爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的等級(jí)。場(chǎng)所分類(lèi)很重要，為了盡量準(zhǔn)確的劃分區(qū)域，在根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的同時(shí)，還應(yīng)參考以往的經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)的特點(diǎn)，既要保證生產(chǎn)裝置安全可靠，又要避免人為提高安全等級(jí)而造成工程投資浪費(fèi)。

2 變配電設(shè)計(jì)

2.1 化工企業(yè)車(chē)間變電所設(shè)計(jì)

所有變電所都應(yīng)盡量設(shè)置在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域外面。當(dāng)車(chē)間變電設(shè)計(jì)條件難以滿足要求，布置在附加II區(qū)附近時(shí)，保證配電室地面距室外地面距離不小于0.6m，以阻擋比空氣重的易燃物質(zhì)沿地面擴(kuò)散至變電所。當(dāng)車(chē)間變電所放置在II區(qū)時(shí)，可以采取正壓通風(fēng)防爆措施。針對(duì)生產(chǎn)中的負(fù)荷多為一級(jí)，二級(jí)負(fù)荷的情況，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)能保證一級(jí)負(fù)荷的雙重電源供電，二級(jí)負(fù)荷的兩回線路供電。對(duì)于特殊重要負(fù)荷，必須加配應(yīng)急電源。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合允許斷電時(shí)間以及產(chǎn)品生產(chǎn)工藝選擇應(yīng)急電源。進(jìn)入裝置區(qū)內(nèi)的低壓電源供電采用TN-S系統(tǒng)接地形式。在爆炸性氣體I以及II區(qū)域，電纜導(dǎo)線的絕緣選擇阻燃型的，且導(dǎo)體允許載流量應(yīng)大于1.25倍熔體額定電流和1.25倍自動(dòng)開(kāi)關(guān)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流。1 000 V以下的引向電壓鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)支線載流量需要大于1.25倍電動(dòng)機(jī)額定電流。

2.2 防爆電氣設(shè)備的選擇

化工企業(yè)按照劃分的防爆區(qū)域合理選擇防爆電氣設(shè)備的組別與級(jí)別。化工企業(yè)的防爆廠房應(yīng)選用特種電氣設(shè)備，防止電弧和電火花外泄，降低電氣設(shè)備表面溫度。最新開(kāi)發(fā)的一種無(wú)火花型電氣設(shè)備，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花、電弧和危險(xiǎn)溫度。它的基本保證措施是采用絕緣等級(jí)較高的絕緣材料，防止熱量聚集，從而使得無(wú)火花電氣設(shè)備重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。我國(guó)絕緣材料發(fā)展較慢，使得無(wú)火花電氣設(shè)備的價(jià)格現(xiàn)階段還是偏高，所以沒(méi)能廣泛應(yīng)用在工程中。但是這種技術(shù)在日本、德國(guó)等國(guó)家廣泛應(yīng)用，我們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)中也應(yīng)逐步推廣這種設(shè)備。化工廠內(nèi)盡量不用攜帶式或移動(dòng)式設(shè)備，因?yàn)殍F殼的碰撞摩擦?xí)a(chǎn)生火花，使其成為點(diǎn)燃源。現(xiàn)階段，我國(guó)大部分的防爆電動(dòng)機(jī)都是卡套式接口，在接線過(guò)程中需要采用填料密封，但是不易安裝且安全系數(shù)較低。一般處理方式為：1）將卡套拆掉，重新送到防爆電器加工廠進(jìn)行絲扣加工，加強(qiáng)與防爆撓接管相配套，不僅外形美觀，而且安全系數(shù)非常高，大幅度降低了成本。2）絲扣式接線口，這種電動(dòng)機(jī)與防爆撓接管直接配套，安全系數(shù)高、美觀、便于安裝，但是價(jià)格比較高。

2.3 電纜敷設(shè)

通過(guò)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，在易燃易爆環(huán)境中的電氣線路的設(shè)計(jì)與安裝，都是橋架方式為主，電纜溝與鋼管鋪設(shè)為輔。一般來(lái)說(shuō)，先通過(guò)室外橋架引進(jìn)，沿著墻體或柱體引入電纜溝，敷設(shè)到電機(jī)旁邊，然后使用防爆撓接管與電動(dòng)機(jī)接口相連。在鋼管、橋架以及電氣線路溝等穿過(guò)不同區(qū)域之間的孔洞，必須采用非燃性材料進(jìn)行嚴(yán)密封堵。在鋪設(shè)架空橋時(shí)，應(yīng)該選擇阻燃電纜，在爆炸性氣體I區(qū)、II區(qū)線路不能出現(xiàn)接頭。電氣設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的缺陷是缺少密封處理，與設(shè)備相連的導(dǎo)管一定要密封，防止設(shè)備發(fā)生燃燒時(shí)，通過(guò)電氣保護(hù)管傳到另一個(gè)地方。如果在電氣施工中不做密封，將使防爆電氣設(shè)備的可靠性大大降低。

2.4 照明選擇安裝

防爆燈具形式特殊，是一種封閉燈具，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易檢修。燈具布置時(shí)，盡量遠(yuǎn)離釋放源，清晰的了解廠房人流、物流走向以及設(shè)備的外形尺寸，避免燈具安裝位置不合理造成檢修困難。一般情況下，化工裝置區(qū)內(nèi)照明燈具多用防爆金屬鹵化物燈，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，LED燈與金鹵燈相比有較大的優(yōu)勢(shì)。第一，發(fā)光效率高，比金屬鹵化物燈的光效提高了30%左右，可以在后期長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)節(jié)省電能，更容易滿足照明設(shè)計(jì)規(guī)范的能耗指標(biāo)。第二，使用壽命長(zhǎng)，LED光源為固體發(fā)光體，采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度的機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械沖擊，不易破碎。LED燈具使用壽命高達(dá)5～10年，將在很大程度上降低燈具檢修頻次，從而大大減少燈具后期維護(hù)成本。第三，響應(yīng)時(shí)間快，所以LED燈具也可以作為廠房應(yīng)急照明燈具，滿足啟動(dòng)時(shí)間要求。還有LED燈具制造過(guò)程對(duì)環(huán)境友好，可以回收利用，LED照明燈具有較寬的電壓輸入范圍。隨著LED燈具性?xún)r(jià)比提高，投資回報(bào)周期將會(huì)越來(lái)越短。貫徹國(guó)家節(jié)能減排的政策，今后要應(yīng)用在更多的合適的項(xiàng)目上。

3 防雷防靜電系統(tǒng)

化工企業(yè)的防雷系統(tǒng)包括兩部分：外部防雷和內(nèi)部防雷。外部防雷包括接閃，引流，均壓，接地。內(nèi)部防雷包括屏蔽，合理布線，安裝SPD。對(duì)于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的防雷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，除了建（構(gòu)）筑物及設(shè)備本身防雷外，還需要考慮排放爆炸危險(xiǎn)氣體的排空管、放散管和呼吸閥等是否在規(guī)范規(guī)定的接閃桿的保護(hù)范圍之內(nèi)。

對(duì)于化工企業(yè)，靜電接地是防止靜電危害的主要措施之一，它將帶電體泄露出來(lái)的靜電荷提供一條導(dǎo)入大地的通道。一般情況下，保護(hù)人身安全的保護(hù)接地，把接閃桿雷電流泄放到大地的防雷接地以及減少裝置產(chǎn)生靜電的靜電接地合用一套接地系統(tǒng)。所有進(jìn)出裝置區(qū)內(nèi)的金屬管道，電纜金屬外皮，金屬保護(hù)管都應(yīng)在入戶(hù)處做接地。全部電氣設(shè)備、壓力容器、機(jī)械設(shè)備等金屬外殼全部進(jìn)行接地處理。化工企業(yè)環(huán)境中一般有腐蝕性物質(zhì)，選擇接地材料時(shí)要考慮實(shí)際環(huán)境的腐蝕性。

綜上所述，首先要明確生產(chǎn)工藝流程，主要物料的物理化學(xué)性質(zhì)及物料的分布情況，準(zhǔn)確劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。然后再進(jìn)行配電設(shè)計(jì)、爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備選擇、裝置的防雷防靜電設(shè)計(jì)。還需要與工藝、土建、暖通、設(shè)備等專(zhuān)業(yè)相互配合，最大程度降低生產(chǎn)活動(dòng)的危險(xiǎn)程度，確保裝置安全可靠的運(yùn)行。