防爆电气讲座

1、防爆基础知识防爆基础知识防爆标准化防爆标准化 爆炸危险场所分类爆炸危险场所分类爆炸危险场所电气设计和安装规定爆炸危险场所电气设计和安装规定GB4208-93外壳防护等级（外壳防护等级（IP代码）代码） 一、可燃性气体和蒸汽的爆炸特性一、可燃性气体和蒸汽的爆炸特性 是指燃烧的一种形式，当氧气反应的速度达到一定程度时，由于反应瞬间释放大量的热，造成气体激烈膨胀，对外做功（即冲击波），并伴有声响，这种现象成为爆炸。 可为人类服务，如：内燃机的转动和火箭的升空等。 就是破坏，如煤矿井下瓦斯爆炸、石油化工厂的爆炸等。就是防止这种非受控状态发生。 1815年,英国人H.大卫(H.Dawy)发明火焰灯，金属

2、网防爆。防爆基础知识防爆基础知识 1、燃烧和爆炸的三要素可燃性物质（eg：甲烷、氢气。乙炔等），可燃性液体（eg：汽油、柴油、苯等）以及煤尘和棉花纤维等可燃性粉尘纤维等能够形成燃烧或爆炸。但是形成燃烧或爆炸必须具备一定的条件。 下述条件在时间和空间上相遇，才会产生燃烧或爆炸。n燃烧剂燃烧剂 eg：氢气，汽油 等n氧化剂氧化剂 eg：氧气，空气等n点燃源点燃源 eg：明火，火花，电弧，静电、激光束、高温表面等（1）爆炸界限爆炸界限可燃性物质在可燃性混合物中的体积百分比（浓度），只有在某个浓度范围内才能爆炸（燃烧），过浓或过稀不能形成爆炸或燃烧。工程上采用通风的方法降低环境中可燃性物质的浓度。（2

3、）引燃温度（自燃温度）引燃温度（自燃温度）在没有明火等点火源的情况下，可燃性气体混合物的温度达到某一温度时，自动着火。（eg：二硫化碳 ：102C 乙醚：160 C 氢气 ：560 C ）（3）闪点闪点在标准条件下，使可燃性液体变成蒸汽的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。在防爆工程中将环境中存在闪点低于或等于环境温度的可燃性液体，环境应考虑为爆炸危险环境。（4）最大实验安全间隙最大实验安全间隙在标准规定的试验条件下，一个外壳内最易点燃浓度的爆炸性混合物被点燃后产生的爆炸火焰穿越25mm长的结合面，不能点燃外壳外部环境的爆炸性混合物时，接合面两部分之间的最大间隙。（5）最小点燃能

4、量最小点燃能量在最易点燃浓度的混合物中，一个电路的一次放电足够点燃混合物，这个电路总能量的最小值。（6）最小点燃电流最小点燃电流在标准规定的试验条件下，能点燃最易点燃混合物的最小电流（7）最大爆炸压力最大爆炸压力爆炸性混合物被点燃爆炸后，释放的热量使气体剧烈膨胀，产生的最大爆炸压力。（在爆炸性气体混合物充满的空间内，离爆炸源愈远，压力愈高。）2、可燃性气体和蒸汽的安全参数二、防止爆炸的措施二、防止爆炸的措施1、一次（primary）防爆措施 空气中的氧气是不可避免的，要从根本上避免火灾或爆炸危险，可行的方法是避免可燃性物质。（eg：密闭的容器，管道和阀门） 如果不能完全避免可燃性物质，可以将可

5、燃性物质的浓度限制在爆炸下限以下。（eg：建筑物的防爆设计，通风措施）2、二次（secondary）防爆措施 如果爆炸性环境不可避免，则在环境中消除点燃源。 eg：在爆炸危险场所必须使用防爆电气产品 油库，加油站中的“严禁烟火”的牌子 三、常用防爆类型的防爆原理三、常用防爆类型的防爆原理根据燃烧和爆炸的三要素，采取不同的防爆措施，避免电气设备成为点燃源。爆炸的基本条件：爆炸性气体混合物加点火源。防爆的基本途径：将爆炸性气体混合物与点火源相分离： 1.防止火花出现1)无火花型无火花型“n”2)增安型增安型“e”2.用介质将爆炸性混合物与点火源隔离1)用空气或氮气隔离正压型正压型“p”在设备的外壳

6、内通入一定压力的新鲜空气或惰性气体，使周围的可燃性气体不能进入外壳内部，从而阻止点燃源与爆炸性气体接触，达到防止爆炸的目的。（适用于大型电动机和控制开关设备）2)用液体(不燃性绝缘油)隔离充油型充油型“o”将设备全部或部分浸在外壳中的油内，使设备不能点燃油面以上或外壳以外的爆炸性混合物。（适用于用于变压器和高压开关）3)用固体(石英砂)隔离充砂型充砂型“q”外壳内填充砂粒材料，使其在规定的使用条件下，壳内产生的电弧、火焰以及外壳壁和砂粒表面均不能点燃周围的爆炸性混合物。（适用于熔断器、电容器）4)用固体(胶粘剂)隔离浇封型“m”将设备可能产生火花或高温的部分浇封在浇封剂（树脂）中，使它们不能点

7、燃周围的爆炸性混合物。（适用于电子器件或小电气元件）3.用外壳隔离并限制能量释放隔爆型“d”4.限制能量释放本质安全型“i”5. 其它1）14的组合，复合型； eg：增安本质安全型“eib”外壳采用工程塑料成形、具有较好抗冲击能力和防腐蚀能力 增安隔爆型“ed”防爆控制箱外壳位增安型结构，（采用高强度难燃塑料压制而成，外形美观且具有抗静电耐冲击及稳定性好又耐腐蚀等优良性能。）内装隔爆型控制开关和按钮。2）防爆特殊型，“s”。现行防爆标准就是9种防爆型式。复合型不算独立的防爆型式。 防爆标准化防爆标准化 第一节第一节 各国防爆标准概述各国防爆标准概述 一、20世纪六十年代以前，各国防爆标准自成体

8、系，防爆标志各不相同。1、原西德和东德的标准是VDE 0170/VDE 0171；煤矿用和其它工业用防爆电气设备的防爆标志分别为Sch/Ex;防爆类型代号分别为e,p,o,q,d,i和s。2、原苏联的防爆标准还只是规程，矿用防爆标志为P，防爆型式中的增安型、隔爆型、本质安全型的类型代号分别为，和。3、法国：MS/AE;增安型、正压型、充砂型、隔爆型和本质安全型的代号分别为SA，SP，RD，ADF，si。4、英国：BS227:1957;FLP;增安型、正压型、隔爆型和本质安全型的代号分别为e，p，d，i。5、日本：防爆标准为JIS C0901/JIS C0903;增安型、充油型、正压型、隔爆型、

9、本质安全型和防爆特殊型的防爆型式代号分别用的是相应日文中的汉字：（安）、（油）、（内）、（压）、（本）和（特）。防爆标准、防爆标志、防爆型式和代号都不一致，造成贸易壁垒。 二、20世纪七十年代后期起，防爆标准的情况。IEC TC31及其分委员会（SC31A，SC31G，SC31H，SC31J，SC31L）开始统一起草并发布各种防爆类型的防爆标准，即IEC60079-0IEC6007921。欧洲电气设备防爆标准统一到EN50014EN50020。等同采用IEC60079中的相关标准。产品上使用认证标志 “EEx”IEC TC31，在20世纪九十年代提出三个“一”：一标准、一个证书、一个标志。19

10、95年，IECTC31酝酿防爆电气设备的国际认证。1996年,IEC ExCC正式在英国成立。中国有4个检验中心做IEC ExCC。第二节第二节 中国防爆标准中国防爆标准 20世纪30年代，我国即开始了电气设备的防爆检验。 我国的第一本防爆规程诞生于1955年：煤矿用电气设备制造检验暂行规程（1955年）。 1965年对1955年规程进行了修订：煤矿用电气设备检验规程（试行）（1965）。 1967年起，开始煤矿用和工厂用防爆电气设备标准的合并起草工作，产生了第一本防爆电气设备国家标准：防爆电气设备制造检验规程（GB1336-1977）（试行）（不包括本质安全型电气设备的要求）。 爆炸性环境用

11、防爆电气设备（GB3836.1GB3836.8-1983）。（参照IEC文件和EN文件） 爆炸性气体环境用电气设备（GB3836.1GB3836.4-2000）。（等同采用IEC文件） 第三节第三节 中国防爆标准化组织中国防爆标准化组织 全国防爆电气设备标准化技术委员会煤炭工业安全标准化技术委员会防爆分委员会 标 准 号 标 准 名 称 1 GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 通用要求 2 GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 隔爆型电气设备“d”3 GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备 增安型电气设备“” 4 GB3836.4-2000 爆炸

12、性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i” 5 GB3836.5-2004 爆炸性气体环境用电气设备 正压型电气设备“” 6 GB3836.6-2004 爆炸性气体环境用电气设备 充油型电气设备“” 7 GB3836.7-2004 爆炸性气体环境用电气设备 充砂型电气设备“” 8 GB3836.8-2003 爆炸性气体环境用电气设备 无火花型电气设备“” 9 GB3836.9-2003 爆炸性气体环境用电气设备 浇封型电气设备“” 10 GB3836.10-91 爆炸性气体环境用电气设备 气密型电气设备“” 11 GB3836.11-91 爆炸性气体环境用电气设备 最大试验安全间隙测定方

13、法 12 GB3836.12-91 气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级 13 GB3836.13-1997 爆炸性气体环境用电气设备第13分：爆炸性气体环境用电气设备的检修 14 GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类 15 GB3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外） 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 第第1部分：通用要求部分：通用要求1 1、电气设备分类和温度组别、电气设备分类和温度组别 类：煤矿用电气设备； 类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。 对

14、于类电气设备最高表面温度不应超过：150，当电气设备表面可能堆积煤尘时；450，当电气设备表面不会堆积煤尘或采取措施可以防止堆积煤尘时。类隔爆型“d”（按最大试验间隙）和本质安全型“i”电气设备（按最小点燃电流）又分为A、B和C类。 （注：B的设备可适用于A设备的使用条件，C的设备可适用于A 及B设备的使用条件） GB3836.1-2000 （eqv IEC60079-0:1998）所有防爆型式的类电气设备分为T1T6组电气设备应取得相应的证书和标志：2 2、环境温度、环境温度 电气设备应设计在环境温度为20 C +40 C下使用，在此时不需附加标志。（也就是说如果设备铭牌上未标明允许使用的环

15、境温度，则设备允许在20 C +40 C的环境中使用。）3 3、含轻金属的外壳、含轻金属的外壳 1 1）制造类电气设备外壳的材料，按质量百分比，铝、钛的总含量 不允许大于15% ，并且钛和镁总含量不允许大于6% 。 2）制造类电气设备外壳的材料，按质量百分比，含镁量不允许大 于6% 。4 4、紧固件、紧固件 一般电气设备的紧固件只允许用工具才能松开或拆除，但螺丝刀不能视为打开紧固件的工具。 含轻金属的外壳用的紧固螺钉允许用轻金属或塑料制成。5、接地连接件接地连接件 1)内接地内接地（防止发生触电和产生电火花形成点燃危险。） 2) 辅助辅助外接地外接地（防止人员接触设备外壳时发生触电危险，移动式

16、电气设备可不设） 3) 接地线截面积接地线截面积 4) 连接件防锈 与轻金属连接时，必须采取特殊预防措施，防止因金属的极性不同产生电腐蚀作用【eg：铜、铝不能直接连接，必须通过过渡件（eg：钢）压接】6、电缆和导管引入装置、电缆和导管引入装置 应加压紧装置（橡胶密封圈） 多余的引入装置孔应用封堵件（堵板，堵塞或螺纹堵塞）封堵7、开关、开关 如不设连锁，应设“带电开盖” 的警示牌。8、插接装置插接装置 插接装置应用机械、电气或其他方法连锁，联锁应使插接装置在带 电时不能断开，断开时插头不得带电，或用特殊紧固件将插头与插 座连在一起，并设有“严禁带电插拔”的警示牌。9、灯具灯具 1）灯具应有透明保

17、护罩，该透明罩可用网孔小于50mm50mm的保 护网保护 ，透明罩和保护网都应承受冲击试验。灯具不允许只用一 个螺钉安装。 2） 除了本质安全型灯具外，灯具灯具应带有自动联锁装置，使得 盖子开启时，灯座的所有电极自动切断电源 。允许用“严禁带电打 开的”警告牌代替联锁。 3）不允许用游离金属钠灯作光源。 可使用高压钠灯。GB3836.22000 （eqv IEC60079-1:1990） 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 第第2部分：隔爆型部分：隔爆型“d” 1815年,英国人H.大卫(H.Dawy)发明火焰灯，金属网防爆 1903年1906年，德国人贝宁（Beyling）发明

18、了用间隙防爆的隔爆外壳。 隔爆外壳德文是Drhkfeste kapselung，隔爆型的代号是“d”。 1、隔爆型隔爆型“d”能够承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的 爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳。 隔爆型是使用最早并且最广泛的防爆类型， 2、隔爆接合面隔爆外壳不同部分的表面接合在一起,且火焰或燃烧产物可能 会由此从外壳内部传到外部的部位。 3、间隙(直径间隙) 隔爆接合相对表面间的距离。对圆筒形接合，就是直径 间隙（直径之差）。 隔爆接合的存在是加工制造、使用安装的需要，不是防爆的需要，但是，一旦有接合间隙，则一定要按隔爆要求处理。隔爆接合可以是平面接合、圆筒接合

19、、止口接合、圆锥接合、螺纹接合等。 提问：间隙可以为零吗？ 类 外 壳 隔 爆 接 合 面 的 最 小 宽 度 和 最 大 间 隙 与 外 壳 容 积 V （ cm3） 对 应 的 最 大 间 隙 m m 接 合 面 宽 度 L m m V 100 V 100 平 面 接 合 面 和 止 口 接 合 面 6 L 12.5 12.5 L 25 25 L 0.30 0.40 0.50 - 0.40 0.50 操 纵 杆 和 轴 6 L 12.5 12.5 L 25 25 L 0.30 0.40 0.50 - 0.40 0.50 带 滑 动 轴 承 的 转 轴 6 L 12.5 12.5 L 25

20、25 L 40 40 L 0.30 0.40 0.50 0.60 - 0.40 0.50 0.60 带 滚 动 轴 承 的 转 轴 6 L 12.5 12.5 L 25 25 L 0.450 0.60 0.750 - 0.60 0.750 1） 除 本 表 中 给 出 的 数 值 外 ， 表 A ， B 和 C 中 给 出 的 那 些 数 值 可 用 于 类 外 壳 。 2） 对 于 操 纵 杆 、 轴 和 转 轴 、 其 间 隙 是 指 最 大 的 直 径 差 。 3） 如 果 操 纵 杆 或 轴 的 直 径 大 于 本 表 所 规 定 的 隔 爆 接 合 面 的 最 小 宽 度 ， 按 6

21、.2 条 。 4） 如 果 转 轴 的 直 径 大 于 本 表 所 规 定 的 隔 爆 接 合 面 的 最 小 宽 度 ， 按 7.1 条 。 5） 单 边 间 隙 不 得 超 过 滑 动 轴 承 所 允 许 的 直 径 差 （ 见 7.2 条 ） 4、紧固件、紧固件 1）紧固件只允许用工具才能松开或拆除（螺丝刀不能视为打开紧固件的 工具）；2）紧固螺钉孔不允许穿透外壳壁,孔底厚度为三分之一孔径,至少为3mm ；3）普通钢是允许的，特殊钢是不允许的；4）螺孔的螺纹应留有余量。5、呼吸装置和排液装置 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 第第3部分：增安型部分：增安型“e” 德语增安

22、：Erhohte Sicherheit“e”在正常运行条件下不会产生火花、电弧、危险温度或可能点燃爆炸性混合物，供电电压不超过11kV（交流有效值或直流值）的设备结构上，采取措施提高安全程采取措施提高安全程度度，以避免在正常和认可的过载条件下（包括电动机堵转条件）出现这些现象的电气设备。（适用于异步电动机，变压器。接线盒等）1 1、爬电距离爬电距离两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离。 2 2、电气间隙、电气间隙两个导电部分间的最短空气距离。 GB3836.32000 (eqv IEC 60079-7:1990) 最小爬电距离,mm 材料级别 工作电压 U V a 最小电气间隙 mm U1

23、5 1.6 1.6 1.6 1.6 15U30 1.8 1.8 1.8 1.8 30U60 2.1 2.6 3.4 2.1 60U110 2.5 3.2 4 2.5 110U175 3.2 4 5 3.2 175U275 5 6.3 8 5 275U420 8 10 12.5 6 420U550 10 12.5 16 8 550U750 12 16 20 10 750U1100 20 25 32 14 1100U2200 32 36 40 30 2200U3300 40 45 50 36 3300U4200 50 56 63 44 4200U5500 63 71 80 50 5500U6600

24、 80 90 100 60 6600U8300 100 110 125 80 8300U11000 125 140 160 100 3、允许采用的光源允许采用的光源 单插头无启动器荧光灯 、白炽灯、复合光源灯（自镇流高压汞灯） GB3836.42000 (eqv IEC 60079-11:1999) 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 第第4部分：本质安全型部分：本质安全型 intrinsically safe “i”本质安全型电气设备是利用限制电路参数(U，I，L，C，T等)实现防爆。关注的对象是：电源、电感元件、电容元件、线路载流和发热元件。隔离非本质安全带电体对它的接触（间

25、距或隔板）。 在规定的实验条件下，（设备的电路）正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。 （适用于温度、压力、流量、液位界面、报警、控制、通讯等弱电设备） 本质安全可以是一个单独设备，也可以是一个系统。本质安全可以是一个单独设备，也可以是一个系统。系统通常由变送器或传感器经电缆与关联设备（安全栅）组成。 关联设备：包含本质安全电路和非本质安全电路,从结构上能避免非本质安全电路对本质安全电路产生不利影响的电气设备1 1、本质安全电气设备的等级、本质安全电气设备的等级 按使用区域和安全程度分为 “ia”等级 和“ib”等级 ia等级设备可应用在0、1、2区危险场

26、所 ib等级设备可应用在1、2区危险场所2 2、设备外壳、设备外壳 一般要求具有IP20的防护等级， 类设备不低于IP54 。3 3、更换熔断器更换熔断器1、用于更换的熔断器型号和额定电流应与规定的一致，且应预先浇封；2、实施熔断器更换时，应停电！4、更换电池、更换电池1、用于更换的型号和额定电压应与规定的一致；2、注意：不应将电池极性接反！3、带限流电阻时，限流电阻应与电池浇封在一起。5、本质安全设备的修理、本质安全设备的修理基本原则：用同型号、同规格的元、器件替换。 6 6、本质安全电气设备使用注意、本质安全电气设备使用注意1.检验合格,有防爆合格证和安全标志准用证;2.电路参数与使用说明

27、书一致;3.防止环境中在最磁感应和静电感应;4.本质安全电路不与动力电路共用一条电缆;5.分清本安和非本安接线连接件;6.设有接地的良好接地;7.维修中保持参数不变(不增大);8.定期检查工作在可靠性;9.井下检修应断电,禁止用非防爆仪表检测本安电路;10.本质安全设备改造,应重新检验;11.设计为单台运行的本质安全设备,不得联台运行;12.不经检验,不得将其它电路接入本安电路。7 7、本质安全电气设备的安全性、本质安全电气设备的安全性 本质安全技术是防爆技术中最安全的一项技术，因为该防爆技术拔使用中可能发生的故障尽可能考虑在内。 但是本质安全也有局限性，eg：其安全性易受周围电气线路的影响、

28、功率小等。GB3836.8-2003 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 无火花型电气设备无火花型电气设备“” 无火花型无火花型“n”在正常运行时和标准规定的一些条件下（仅指灯具的光源故障条件）， 不能点燃周围的爆炸性混合物。 原指正常工作中不产生火花或电弧的电气设备，eg：交流异步电动机，在其基础上采取了一些安全措施，如风扇叶片采用无火花材料，外壳防护等级IP44，IP54,电气间隙和爬电距离适当加大等。 后来这种防爆概念扩大到对正常工作中产生火花的电气产品，根据其情况采取例如气密封、简单通风或限制能量等措施，达到一定的安全程度。 由于这种防爆类型的扩展，术语“无火花无火花”已

29、经不很确切，现在常常被称为“n”型。“n”型设备分两类：1）设备正常运行时不产生火花或电弧，eg：异步电动机、变压器、灯具、接线盒、 插接装置等；其标志：EX nA2）设备正常运行时产生火花或电弧， eg：开关、继电器等。根据防爆措施可制成： 限能设备 EX nL 限制呼吸外壳 EX nR n型正压外壳 EX nZ 等等“n”型设备与其他7种防爆类型相比，其安全程度稍低一些，只能用于2区（ZONE 2）危险场所。GB3836.8 GB3836.8 “n n”型电气设备适用于爆炸性环境，但不在型电气设备适用于爆炸性环境，但不在 GB3836.1 GB3836.12000 2000 标准体系标准体

30、系中，它可以不必符合中，它可以不必符合GB3836.1GB3836.1的规定。的规定。爆炸危险场所分类爆炸危险场所分类目的：是运用统计学的原理，按照场所中可燃性气体或液体出现的频次和存在的时间的长短，将场所按照危险程度分区，以便按照危险区域类型采用不同的防爆措施，使安全性和经济性合理的统一起来。一、爆炸危险场所分类有关法规和标准简介爆炸危险场所分类有关法规和标准简介 GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类，等同采用IEC60079-10 GB50058-92爆炸和火灾危险环境电气装置设计规范二、爆炸危险场所分类的基本术语和定义爆炸危险场所分类的基本术语和定义 爆炸性气体环境在大气条件下，气体、蒸汽或薄雾可燃物质与空气的混合物，点燃后，燃烧将在全范围内传播的环境。 危险场所爆炸性气体环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。0区 (zone 0)爆炸性气体环境连续出现或长期存在的场所。1区 (zone 1)在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所2区 (zone 2)在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且是短时间穿在的场所。 三、国际上关于爆炸危险场所分类的标准的状况三、国际上关于爆炸危险场所分类的标准的状况三种模式：1、IEC600 79-