防爆电气设备概述与分类

1、第一 讲防爆 电气设备 概述与分 类（参考书目：中国电器工业标准汇编 防爆 电气专业卷）一、什么是防爆电气设备？井下使用防爆电气设备有什么意 义？答： 防爆电气设备是按国家 标准设计 制造的，在规定条件下不会引起周 围爆炸性 环境点燃或爆炸的 电气设备。煤矿井下有瓦斯、煤尘 ，为了防止 发生爆炸，一方面要限制它 们在空气中的含量；另一方面要杜 绝一切能 够点燃瓦斯、煤尘 的点火源和危 险温度。电 气设备正常运行或事故状 态下可能出 现火花、电弧、热 表面和 热颗 粒等，它们都可能成 为点燃 矿井瓦斯和煤 尘的点火源。因此，煤矿井下使用防爆 电气设备对防止瓦斯、煤尘 引燃和爆炸事故具有十分重要的

2、意 义。二.防爆电气设备 有何标志？答：为了从防爆 电气设备 的外 观上能明 显地了解它的 类型，把防爆电气设备的形式、标志、类别、级别 和组别连 同防爆 电气设备 的总标 志 “EX”按一定的 顺序连起来构成防爆标志。三.防爆电气设备 的类别 如何划分？答：按使用环境不同，防电气设备 可分 为下述两 类：类：煤矿井下用 电气设备 ；类：除煤矿井下之外所有其他爆炸性气体环境用 电气设备。此类设备再划分 为几个 级别。1. 类 防爆电气设备按防爆形式（为防止点燃周 围爆炸性 环境而 对电气设备采取各种 专门措施的形式）主要分以下几种：a.隔爆型 电气设备：电气设备的一种防爆型式。这是一种具有隔爆

3、外壳的电气设备。该 防爆型式用字母 “d”示。表b.充砂型 电气设备：电气设备的一种防爆型式。它是一种在外壳内充填砂粒或其他规定特性的粉末材料，使之在 规定的使用条件下，壳内 产生的电弧或高温均不能点燃周 围爆炸性气体 环境的电气设备。该 防爆型式用字母 “q表”示。c.增安型 电气设备：电气设备的一种防爆型式。它是一种对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备 采取一些附加措施以提高其安全程度，防止其内部和外部部件可能出现危险温度、电 弧和火花的 电气设备。该 防爆型式用字母“e表”示。d.正压型电气设备：电气设备的一种防爆型式。它是一种通过保持内部保 护气体的 压力高于周 围爆炸性 环

4、境压力的措施来达到安全的电气设备。该 防爆型式用字母“p表”示。e.油浸型 电气设备：电气设备的一种防爆型式。它是一种将将整个设备或设备的部件浸在油内，使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境中 电气设备。该 防爆型式用字母“O”表示。f.本质安全型 电气设备：全部电路为本质安全电路的电气设备。该 防爆型式用字母“ i表”示。g浇 封型电气设备 ：整台设备或其中部分 浇封在 浇封剂中，在正常运行和 认可的 过载或认可的故障下均不能点燃周 围的爆炸性混合物的 电气设备 ，该防爆型式用字母 “m”表示。另外，还有无火花型（ n）、气密型（ h）和特殊型（s）等几种类型，我们最常用到的是隔爆型

5、和本 质安全型的防爆 电气设备。2.类电 气设备按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃 电流比分为 3 级（ A 、 B 、 c），并按其最高表面温度分 为 6 组（T1 一 T6），由于我单位极少采用， 这里不再多 谈。有兴 趣的朋友可以参 阅其它 资料。爆炸性气体混合物，按其最大试验 安全间隙（MESG ）或最小点燃电流比（MIC) 分级如下：类 别最大 试验安全 间隙最小点燃流比（ MIC)(MESG)(mm) A 0.9 0.8 B0.5 MESG0.90.45 MESG0.8 C 0.5 0.45爆炸性气体混合物按引燃温度分组如下：电气设备的气体或蒸气的电气设备最高温

6、度 组别引燃温度 t( )表面温度 t( )T1 450450T2 300300T3 200200T4 135135T5 100100这两类防爆 电气设备 主要品种有防爆转换开关及刀开关、防爆空气自 动开关、工厂用防爆磁力起动器、防爆控制按钮、防爆操 作 柱 、防 爆 行 程开 关 、防 爆 插 销、防爆接线箱、防爆接线盒、防爆管件及密封材料、防爆 电磁铁及防爆 电磁阀等。1 防爆控制箱 类主要包括用于控制照明系统的照明配 电箱和用于控制 动力系 统的动力箱。这类产品大部分 结构为组合式，最多可控制12 个回路，其外壳大部分是以铸造铝合金材料制作的，也有 一部分 为钢 板焊接的，还有很少一部分

7、为绝缘材料外壳。其内部主要由断路器、接触器、热继电器。转换开关、信号灯、按钮等元件构成，制造厂 还可根掘用户需要而 选择配备。 防爆等 级最高可达 CT6 级。顺 便指出，防爆自 动开关 、防爆刀开关以及熔断器在一些控制 场合也常用作控制动力或照明配电系统的线路分合之用，只是变成一个 单件而已。因此这些产品也划 归到这类产品中来。2 防爆起 动器类此类产品包括手 动起动器、电磁起动器、可逆电磁起动器、自耦减压起动器、Y 变换降压起动器和馈电开关等产品。 防爆起动器类产品作为终端控制设备，一般是一台起动器控制一台电动 机，属于量大面 广 类产品。其外壳壳体通常由铸造铝合金或钢板制成。其内部一般由

8、接触器（空气式或真空式）、电动机保护系统、信号灯、按钮和自耦 变压 OS 等元件 组成，而且一般都具有就地控制 、远 距离控制和自 动控制功能。也有的产品中安装有断路器作 总开关，使 产品更加完善。3 防爆控制开关 类这类产 品市 场需求量相 对来说也很大，所以生 产厂家也比 较多，主要包括照明开关、转换 开关（组合开关） 、行程开关、拉 线开关等小型防爆产品。这 些产品的防爆等级可达 CT6 级别 ，其防爆外壳壳体通常是采用铸造铝合金 压铸而成的复合型 结构，也有少数制造厂采用其它材 质外壳。这类产品的特点是体积小，内部元件单一、技术含量 较低、结 构简单、制作容易。4 防爆主令 电器类主令

9、 电器是用作 闭合或断开控制 电路，以发出命令或程序控制的开关电器。这类防爆 电器主要包括控制按钮和操作柱。防爆控 制按 钮外壳一般用聚碳 酸脂，玻璃纤维增强不饱合聚脂 树脂或 ABS 塑料注塑来制造，也有少量是用铸铝压铸 成形的 。一般结构为增安型外壳，内装隔爆型元件，而且可以实现 防腐功能，防爆等 级可达 C 级。操作柱主要由主箱、接线箱和支柱组成。其主箱和接线箱有的制成一体，有的制成分体，各有特点。其材 质基本上是用铸造铝合金材料制造。内部由各种仪表、转换开关、按钮和信号灯等元件组成。可以根据不同需要进行组合。5 防爆接 线箱类电气设备 在使用中 须经电线 或电缆 与供电网络连接起来，形

10、成系 统来完成其使用功能。但其连接导线 或电缆 不可能无限长，而且在 连接过程中有很多地方需要串联、并联进 行导线分接。这就势必造成接头部分外 滤，容易引 发事故。防爆接线箱类产 品就是 为解决 这类问题 而生 产的产品，以求 进一步保 证安全生 产。这类产 品包括接 线箱、接线盒、穿线盒、吊线盒、分线 盒等 产品，其外壳 主要由 铸造铝合金制造。根据需 要设有很多 进线 和出 线引入装置，箱内装有接 线端子，用来进行连接或分接之用。这类产品大部分制成隔爆型或增安型，体积有大有小，差异 较大，防爆等级可达 C 级。6 防爆灯具 类任何一个工作 场所和环境都必 须采取照明措施，含有各种爆炸性气体

11、的场所也不例外。由于其使用场 所很多，遍布各个生 产角落，因 而使得防爆灯 具 类产 品大批量生产。这类产品品种多、规格全，但大致可分 为照明用、标志用、信号用、手提用等几种形式，从光源种类可分 为白炽灯、汞灯、纳灯，卤灯、镝 灯和 荧光灯，从 结构上分更加繁多，大致上有吊式 、挂式、墙壁安装式、吸顶式、手提式、悬臂式等。从安装角度来说，防爆灯具 类可以从 30 90内都能 实现。 从功率来 说，可以从几十瓦到几百瓦。安装高度从地面开始到几米高。可以说，防爆灯具是所有防爆电气产品中产量最大，使用最多的产品 。而 且，由 于 其特 定 功 能 ，造 成 了 损耗大、更换量大的局面。这类产品的结构

12、形状各异，变化很多，但从防爆性能方面来分，基本上是隔爆型为主，外壳材质以铸造铝合金为多，基本上可以 满足用户在 C 级以下 场所的各种照明和显示功能的需要。7 防爆连接类防爆 连接件主要功能是进行电缆连 接和电缆 分支之用 。 其主要 产品为防爆插 销和防爆 电源插座箱 。额 定电压为 220V 380V ，额定工作 电流最大可达100A ，品种有两极、三极加中性 线和接地 线结构，产品外壳有金属和塑料材质制成，防爆等 级可达 C级。其内部主要由接插件组 成，有的 产品加装有带断点的开关，这个开关与接插件之间均具有 连锁 功能，即先断开开关后拔插，先插入插 头后关合。不带 开关的 产品也具有先

13、断开 主回路 后断开 接地 线，先插入接地 线后插入主回 路之功 能。 这都是 为保证安全状 态下操作。这类产 品大部分 是用手 直接操 作，所 以 对其绝缘 性能要求一般 较高，切不可忽视。8 防爆风扇类此类产品主要包括防爆吊扇、防爆排 风扇和防爆 轴流风机等 产品，其结构由防爆电机、防爆接 线盒和防爆 调速控制器及叶片 组成。其额定工作 电压一般至 380V ，防爆等级可达 BT4 级。9 具有 发热功能的防爆 电器类石化企 业在生产过程中经常需要一些加 热设备 和电气取暖 设备，因此这类产 品的防爆 问题也是十分重要的。主要产品有防爆电暖器、防爆加热器。由于防爆控制 变压器和防爆镇流器等

14、 产品尽管主要功能不是 获取热能，但其在运行中也 会发热 ，也应引起极大重视，所以全部划入此类产品中。当然，在科技飞速发展的今天，也会出 现很多用高科技材料制成的 电热设备，但其防爆问题 仍不能忽视。防爆发热设备主要元件为绕组、控制器和接线盒等元件组成，而且往往具有 对温度 进行控制或监视 的保 护功能。此类产 品基本上 为隔爆型，防爆等 级为 BT4 级。10 防爆报警电器类在某些生 产场合，往往需要一些灯光和声响来提示人们的行动，在含有爆炸性危险气体的 环境中， 这类电 器就 显得更加重要。其主要 产品有防爆指示灯 、防爆 电钤、防爆电笛、防爆峰鸣器等 产品，结构通常 为隔爆型，用 铸造铝

15、合金制造，防爆等 级可达 CT6 级。其工作 电压可分为直 36220V ，交流可达 380V 。 防爆接 线盒和防爆壳体是其主要 结构件。11 防爆电磁铁类这类产 品主要有防爆 电磁铁、防爆 电磁阀、 防爆电磁驱动 器等产品。 其工作原理是在电磁场作用下，通 过产 生的 电磁力来推 动机械 设备 工作，一般作制 动用。结 构大部分为隔爆型，用铸钢或铸铁 制造，防爆等 级为 BT6 级。其主要技 术参数一般 为推力或吸力（以 kg 计算）和通电持续率，切不可长期通电，否则容易 过热造成危 险。12 防爆其他 类在复 杂的生 产过 程中往往会遇到许多的特殊要求， 对此需制造出特殊的防爆电器产品。

16、由于此类产品产量少，要求特殊，属 非 标准类产 品，因此将其归纳为 防爆其它类。主要有 电工仪表、温度变送器、压力变送器、速度变送器、液位计、定量控制仪、点火装置、摄 像机等 产品。这 些产品基本上是以生产需要而制造的，尽管其性能要求各不相同，但大部分产品为金属制作的外壳 ，其型 式 为隔爆型或增安型结构，也有很少一部分 产品为本质安全型 产品，其工作电压 和工作 电流一般都比较低，防爆等级为CT6 级。13 民用防爆 产品根据在 实际 生活中的需要，现在在民用上也需要一些防爆 产品，这类产 品比 较杂 ，所以归一为民用防爆产品，主要有防爆三 轮车 ，防爆 电钻等。这类产品要求技术比较高。也是

17、防爆行业的一个新起点，和新方向 .以上将工厂用防爆电器产品大致分为十二大 类，以求得 对这 些产品有一个比较清晰的理性认识。上述分类可能有遗漏或不全面的地方。但基本上包括了现在市场上流通的大多数 产品。应当指出的是：还有一些 产品，如变径接 头、密封接 头、 管接头、活接头、挠 性连接管等 产品，很多制造厂 将它 们也列 为防爆 产品，这是一个 错误认识。这 些产品只能称之为防爆 电器产品的 辅助件。因此，这 里的 产品分 类没有包括 这些产品。四、防爆电 气设备的一些基本概念1.隔爆外壳：电气设备的一种防爆型式。包容电 气设备带电 部件的整个壳壁（包括 门、盖、电缆引入装置，操 纵杆、心轴

18、和转轴等）。它能承受已进 入外壳内部的可燃性混合物内部爆炸而不损坏，并且通过外壳上的任何接合面或 结构孔不会引燃由一种或多种气体或蒸气所形成的外部爆炸性 环境的 电气设备外壳。电气设备外壳的防 护要求：a.防止人体触及或接近外壳内部的带电 部件和运 动部件（光滑的旋转轴和类似部件除外），防止固体异物 进入电气设备内部；b防止水 进入而损坏外壳内部的 设备。2.隔爆接合面：隔爆外壳的各个部件相对表面配合在一起并能阻止内部的爆炸向外壳周围的爆炸性气体 环境传爆的接合面。3.隔爆接合面 长度：从隔爆外壳内部通 过隔爆接合面到隔爆外壳外部的最短通路长度。4.接线空腔：与主体外壳分离或者属于主体外壳一部

19、分，与主体外壳连通或不 连通的包含 连接件的空腔。5.Ex 元件：单独使用并具有符号 “ U”当与其他，电气设备或系 统一起使用 时需附加 认证的爆炸性气体 环境用电气设备的部件或 组件（Ex 电缆引入装置除外）6.符号 “ U”一种加在防爆合格： 证编号后的表明 该产品为 Ex 元件的符号。7.最大 许可间隙：根据隔爆型 电气设备 的类级别、隔爆外壳的容积 和隔爆接合面的 长度而 规定的最大 间隙值。8.隔爆 绝缘 套管：供一根或多根 导体穿 过隔爆外壳的内隔板或壳壁而不影响外壳或空腔隔爆性能的 绝缘件。五、本质 安全型 电气设备的一些基本概念：1.本质安全 电路：在规定的试验条件下，正常工

20、作或 规定的故障状 态下产生的 电火花和 热效应均不能点燃 规定的爆炸气体和蒸气的 电路。2.（连接到本 质安全 电路的）关联电 气设备 ：设备内的 电路或部分 电路并非全是本 质安全 电路，但有可能影响到本 质安全电路性能的 电路的电气设备。3. “ ia等”级电气设备：正常工作和施加一个故障和任意 组合的两个故障条件下，均不能引起点燃的本 质安全型 电气设备。4. “ ib等”级电气设备：正常工作和施加一个故障条件下，不能引起点燃的本 质安全型 电气设备。5.安全 栅：接在本质安全 电路和非本 质安全电路之间，用以限制本 质安全电路的电压和电流使其达不到引起点燃程度的装置。六、对矿 用防爆

21、 电气设备的表面温度有哪些规定？类电 气设备最高表面温度： 150 ,当电气设备表面可能 规程煤尘时 ， 450 ，当电气设备 表面不会 规程或采取措施（例如密封防 尘或通风）可以防止规程煤 尘时。电气设备的实际 最高表面温度 应在铭牌上标示出来，或在防爆合格 证号之后加符号 “”。（环境温度：电气设备应设计 在环境温度 为 -20 +40 下使用，在此 时不需附加 标志。）七、对 防爆电气设备 的坚固件有何 规定？答：坚固件是用来 连接和 坚固防爆 电气设备部件的。它是保证 防爆 电气设备性能的重要零件，是各 类防爆电气设备都必不可少的部件。螺栓和螺母是常用的 坚固件，它们必须附有防松装置。

22、通常用弹 簧垫圈作防松件，有的部位采用重叠双螺母防松。结构上有特殊要求 时（如有关防爆电气设备专门标 准中有明确 规定外，用户根据使用条件有特殊要求者），须采用特殊 坚固件，例如将螺栓和螺母放在 护圈或沉孔中，以防无关人 员随意打开 这些外壳造成失爆。对护 圈式和沉孔式 坚固件的要求：1.螺栓 头或螺母放在 护圈或沉孔内，使用 专用工具才能打开；2.坚固后，螺栓 头或螺母的上平面不得超过护 圈或沉孔；3.护圈直径、高度、螺栓通孔直径应符合相关 规定；4.防护圈可 设有开口，开口的 圆心角不大于120 度。5.防护圈应与主体牢固地 连在一起。6.坚固件 应采用不 锈材料制成或 经电镀 等防 锈处

23、理。（坚固件方面的一些名词：紧固件：防止非专职人员造成爆炸性 环境用电气设备防爆型型式失效的紧固件。护圈：按规定方法 环绕螺栓头、螺钉头、或螺母而构成一个特殊紧固件的凸圈或沉孔。）八、防爆电 气设备电缆 的引入装置有哪几种方式？答：引入装置又叫 进线装置，是外电路的 导线或电缆进 入防爆 电气设备 的过渡环节。它是防爆电气设备最薄弱的部分。引入装置通常有以下三种结构：1.密封圈式引入装置；2.浇铸 固化填料密封式引入装置；3.金属密封 环式引入装置。（引入装置方面的一些名 词：直接引入：采用主体外壳内或与主体外壳互通的疯子腔内的 连接装置将 电气外电路连接的方式。间接引入：通过主体外面的接 线

24、盒或插 头和插座将 电气设备 与外 电路连接的方式。密封圈：在电缆、导 管引入装置中， 为了确保引入装置与电缆或导管之 间的密封性所采用的环状物。压紧 元件：电缆 引入装置的一个用于对密封圈施加 压力以保 证其有效功能的元件。夹紧 装置：引入装置中用于防止电缆被拉伸或扭 转而影响到 连接件的元件。Ex 电缆引入装置：作为一种 设备单 独试验 并取 证，和设备外壳一起安装而不需再发证书 的电缆引入装置。）九、对 引入装置的密封圈有何要求？答：引入装置中的密封圈 应采用邵氏硬度 为 45至 55的橡胶制成。一些厂家和用 户选用密封圈 时不检查，有时密封圈硬度 过度，起不到密封和防松作用，从而使设备 失去防爆性能，应引起注意。为 使密封圈有一定的通用性，以适合不同公称外径的 电缆，允许在密封圈上切同心槽。十、使用浇铸 固化