爆炸危险环境电力装置设计规范GB50058-2014标准修改说明

爆炸危险环境电力装置设计规范GB50058-2014标准修改说明《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058是一项重要的标准，旨在确保电力装置在危险环境中的安全运行。该规范于1992年发布，参考了国际电工委员会标准IEC79-10、美国石油学会APIRP500A及美国国家防火协会NFPA497标准，并结合了日本防爆指南。随着国际标准IEC60079和IEC61241的修订以及国家标准GB3836和GB12476的完成修订，本规范也需要进行相应的修订以适应市场需求和国际技术发展。本规范与GB50058-92相比，有以下改变：1.规范名称的修订；2.将《名词解释》改为《术语》；3.删除了原第四章《火灾危险环境》；4.将例图从原规范正文中删除并放入附录；5.增加了增安型设备在1区中使用的规定；6.将爆炸性粉尘危险场所的划分由两种区域改为三种区域；7.增加了爆炸性粉尘的分组；8.将原规范正文中的“爆炸性气体环境的电力装置”和“爆炸性粉尘环境的电力装置”合并为第5章“爆炸性环境的电力装置”；9.增加了设备保护级别（EPL）的概念；10.增加了光辐射式设备和传输系统防爆结构类型；11.将原规范正文中的易燃气体、易燃液体改为可燃气体、可燃液体；12.将原规范正文中的第一级释放源、第二级释放源改为一级释放源、二级释放源。总则中本规范不适用于以下环境：6.以加味天然气作燃料进行采暖、空调、烹饪、洗衣以及类似的管线系统（这部分内容设计可见城镇燃气设计规范）；7.医疗室内；8.灾难性事故。这些环境需要采取其他措施确保安全。本标准取消了原规范中不适用的蓄电池室环境，并在附录B中根据API-505的建议增加了相应的划分建议。爆炸危险区域的划分应由懂得生产工艺加工介质性能、设备和工艺性能的专业人员和安全、电气等工程技术人员共同商议完成。在符合以下条件之一的情况下，应进行爆炸性气体环境的电力装置设计：（1）在大气条件下，可燃气体与空气混合形成爆炸性气体混合物；（2）闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；（3）在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时，其蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物。闪点是一个重要的物料特性，即在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。产生爆炸必须同时存在两个条件：存在可燃气体、可燃液体的蒸气或薄雾，其浓度在爆炸极限以内；存在足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧及高温。为防止爆炸，在采取电气预防以前首先应该采取工艺流程及布置等措施来减少产生爆炸的条件同时出现的可能性。工艺设计中应采取消除或减少可燃物质的释放及积聚的措施，如采用较低的压力和温度，将可燃物质限制在密闭容器内，限制和缩小爆炸危险区域的范围，并宜将不同等级的爆炸危险区，或爆炸危险区与非爆炸危险区分隔在各自的厂房或界区内，在设备内可采用以氮气或其它惰性气体覆盖的措施，以及采取安全联锁或事故时加入聚合反应阻聚剂等化学药品的措施。此外，还应采取防止爆炸性气体混合物的形成，或缩短爆炸性气体混合物滞留时间的措施，如采取露天或开敞式布置工艺装置，设置机械通风装置，在爆炸危险环境内设置正压室等。在区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点，应设置自动测量仪器装置。当气体或蒸气浓度接近爆炸下限值的50%时，应能可靠地发出信号或切断电源。同时，在区域内应采取消除或控制设备线路产生火花、电弧或高温的措施。危险区域划分的目的是对可能出现爆炸性气体环境进行分析和分区，以便正确选择和安装危险环境中的电气设备，达到安全经济使用的目的。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区，分为区、1区、2区。工厂设计中大部分场所为2区或非危险区。危险区域划分应由懂得可燃物质性能的工艺、设备和管道专业人员进行，还要与安全、电气等其它专业人员商议。释放源是指可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的位置或地点。对每台工艺设备如罐、泵、管道、容器、阀门等都视作可燃物质的潜在释放源。如果该类设备不可能含有可燃物质，那么很明显它的周围就不会形成危险环境。如果该类设备含有可燃物质，但不向大气中释放，则同样不会形成危险环境。如果已确认设备会向大气中释放可燃物质，必须首先按可燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级，分为连续级释放源、一级释放源、二级释放源，再根据释放源的级别和通风条件划分区域。爆炸危险区域内的通风，其空气流量能使可燃物质很快稀释到爆炸下限值的25%以下时，可定为通风良好。以下场所可定为通风良好场所：露天场所、敞开式建筑物，在建筑物的壁和/或屋顶开口，其尺寸和位置保证建筑物内部通风效果等效于露天场所、非敞开建筑物，建有永久性的开口，使其具有自然通风的条件、对于封闭区域，每平方米地板面积每分钟至少提供0.3m3的空气或至少1h换气6次，则可认为是良好通风场所。这种通风速率可由自然通风或机械通风来实现。原则上是存在连续级释放源的区域可划为区，存在一级释放源的区域可划为1区，存在二级释放源的区域可划为2区。按以上规定划分区域等级后再根据通风条件调整区域划分。当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。在实际操作中，应尽可能采取通风措施，以减少1区的出现。但在极个别情况下，如密闭容器、贮罐等内部气体空间，1区难以避免。确定爆炸危险区域的范围需要综合考虑释放源的等级和位置、可燃物质的特性、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验等因素。化学和物理参数是主要的考虑因素，包括释放速率、可燃液体的沸点、爆炸性气体混合物的浓度、爆炸下限、闪点、相对密度和液体温度等。对于相对密度大于1.2的气体或蒸气，视为比空气重的物质；对于相对密度小于0.8的气体或蒸气，视为比空气轻的物质。对于相对密度在0.8至1.2之间的气体或蒸气，如一氧化碳、乙烯、甲醇、甲胺、乙烷、乙炔等，在工程设计中也视为比空气重的物质。液体温度的升高会导致蒸气压力的升高，从而增加释放速率和危险区域的范围。通风量的加大可以缩小危险区域的范围，而障碍物则可能扩大危险区域的范围。因此，在场所分类及范围确定时，应列出所有加工材料的特性，包括闪点、沸点、引燃温度、蒸气压力、蒸气密度、爆炸极限、操作温度、爆炸性混合物级别和温度组别等信息。确定爆炸危险区域范围是一个复杂的问题，因此规范中引用了一些典型例图来帮助实施。这些例图主要来自美国石油学会APIRP505及美国国家防火协会NFPA497标准。然而，由于不同装置的工艺、设备、仪表、通风及布置等条件不同，具体设计中需要结合实际情况、运行经验等综合判断，采取较大或较小的距离。因此，在很多国家及IEC标准中，危险区域范围例图仅作为指导的范例，放在标准的附录或图集中，不是硬性规定。对于不同行业的特殊性，可以采用与行业有关的国家标准来确定危险区域范围。例如，对于新建、扩建和改建的汽车加油站、液化石油气加气站、压缩天然气加气站和汽车加油加气站工程的设计和施工，应采用《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156。对于油气田及其管道工程、石油库的爆炸危险区域范围，可以参考其他规范，例如《石油设施电气装置场所分类》SY0025，《石油库设计规范》GB50074。确定爆炸危险区域范围时，需要考虑以下几点：首先，对于炼油装置、石油化工厂等，在加工过程中，化工设备连续处理高速、高温、高压的液体或蒸气，因此以释放源起15m划分范围。其次，对于高挥发性物质（如乙烯、丙烯、乙烷、丙烷、丁烷等），当它们大量释放时，爆炸危险区域范围应划分附加2区，即在2区外再划出15m，附加2区距离地面标高0.6m。第三，当可燃液体操作温度高于其闪点（≥60℃）时，其爆炸危险区域的范围可以适当缩小，但不宜小于4.5m。第四，对于符合国标《GB3836.14》（等同IEC60079-10）附录C条件的内容，可以按附录C危险场所划分举例进行划分。最后，当可燃物质轻于空气时，爆炸危险区域的范围尺寸按4.5m划分。在确定爆炸危险区域范围时，还需要考虑爆炸性气体温合物的分级分组。为了选择适用于爆炸性气体环境的电气设备，将爆炸性气体温合物按照最大试验安全间隙或最小点燃电流分级，分为ⅡA、ⅡB、ⅡC。最大试验安全间隙是制造电气设备隔爆外壳的基础数据，隔爆型防爆结构定义为当可燃气体或蒸气进入外壳内部发生爆炸时，该外壳能承受爆炸压力且爆炸的火焰不会引燃该外壳外部的可燃气体或蒸气的全封闭结构。最小点燃电流比是设计本质安全型电路的依据，本安型防爆结构定义为电气设备产生的火花、电弧或高温不会引燃可燃气体或蒸气的结构。通过大量试验，得出的分级数据表明最大试验安全间隙小的气体温合物，其最小点燃电流比小。爆炸性气体温合物按可燃物质的引燃温度分为T1、T2、T3、T4、T5、T6，要求防爆电气设备允许的最高表面温度不超过爆炸性气体温合物的引燃温度。在爆炸性粉尘环境中，应进行爆炸性粉尘环境的电力装置设计。粉尘分为以下三级：IIIA级：可燃性飞絮；IIIB级：非导电性粉尘；IIIC级：导电性粉尘。产生爆炸必须同时存在爆炸性粉尘混合物其浓度在爆炸极限以内。存在一级释放源的区域可划为21区，可能产生21区的场所示例：――毗邻敞开式包装袋装卸点的周围；――输送管道和其它设备的连接部位；――搅拌机、研磨机、干燥机等的周围；――皮带和链式输送机的某些部分。22区：在正常运行时，可燃性粉尘云不可能或极少出现于爆炸性粉尘环境中的区域。可能产生22区的场所示例：――需要偶尔打开并且打开时间非常短的人孔；――其周围出现粉尘沉淀的粉尘处理设备；――输送管道的一些部位。在危险区域内，必须采取相应的防爆措施，以确保人员和设备的安全。防爆措施包括但不限于：使用防爆电气设备、采用防爆控制技术、加强通风排气、使用惰性气体灭火等。同时，还应制定详细的应急预案，以应对突发情况。可能产生21区的场所示例：-在粉尘处理设备内部，特别是一级释放源的设备内部；-在一级释放源周围1米的设备外部场所，但该区域的范围会受到一些粉尘参数的限制，如粉尘量、释放率、浓度、颗粒大小和产品湿度。同时，建筑物外部场所（敞开）的21区范围可能会因气候等因素而改变；-如果粉尘扩散受到物理结构的限制，这些结构表面可以作为该区域的边界。可能产生22区的场所示例：-袋式过滤器通风孔的排气口可能会逸散出爆炸性混合物；-设备附近的场所可能因设备故障或粉尘泄露而形成爆炸性混合物；-存储袋内装有大量粉状产品，在操作期间可能会出现故障，引起粉尘扩散；-通过采取措施防止爆炸性粉尘/空气混合物形成，原本划分为21区的场所可以降为22区。这些措施包括排气通风，在（收尘袋）装料和出料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等场所附近应采取措施；-形成可控制（清理）的粉尘层的场所可能会因扰动而产生爆炸性粉尘/空气混合物。只有在危险粉尘/空气混合物形成前，通过清理的方式清除了该粉尘层，它才为非危险场所。危险区域范围确定：-20区范围包括爆炸性粉尘/空气混合物长期持续地或经常存在于管道、生产和处理设备内的区域。如果粉尘容器外部持续存在爆炸性粉尘/空气混合物，则要求划分为20区。但在工作场所产生20区的情况是被禁止的。-21区的范围包括粉尘处理设备内部的一级释放源、由一级释放源形成的设备外部场所以及受到物理结构限制的粉尘扩散表面。该区域的范围受到一些粉尘参数的限制，并可能因气候等因素而改变。根据同类企业的实践经验和实际因素，可以考虑将整个厂房划分为22区。对于22区的范围，需要考虑粉尘参数如粉尘量、释放速率、颗粒大小和物料湿度，以及引起释放的条件。对于建筑物外部场所，22区范围可以减小受气候因素的影响。通常情况下，22区的范围超出21区3米及二级释放源周围3米的距离，如果粉尘扩散受到实体结构的限制，它们的表面可作为该区域的边界。本规范中采取了主要以厂房为单位划定范围的方法。特别是厂房内多个释放源相距大于2米，其间的设备选择按非危险区设防其经济性不大时，释放源之间的区域一般也延伸相连起来。这种方法结合我国工业划分粉尘爆炸危险区域的习惯做法，也多是以建筑物隔开来防止爆炸危险范围扩大的。不经常开启的门窗，可认为具有限制粉尘扩散的功能。对电气装置来说，也是以厂房为单位进行设防。本章将气体/蒸气爆炸性环境与粉尘爆炸性环境的电气设备的安装合为一节来编写，避免不必要的重复。爆炸性环境内电气设备的选择需要根据爆炸危险区域的分区、可燃性物质和可燃性粉尘的分级、可燃性物质的引燃温度以及可燃性粉尘云、可燃性粉尘层的最低引燃温度等条件进行选择。根据爆炸危险区域的划分，可以选择相应的防爆电气结构的类型，如隔爆外壳“d”、正压型“p”、充沙型“q”、油浸型“o”、增安型“e”、本质安全型“ia”和“ib”、浇封型“m”以及无火花型“n”。在1区中使用的增安型“e”电气设备仅限于下列电气设备。设备的表面温度不超过粉尘最低点燃温度减去安全裕度。——厚度大于5mm：设备的表面温度不超过粉尘最低点燃温度减去安全裕度再减去试验结果中的降温值。ii.B型和12.5mm厚度中的“tD”防爆型式用设备外壳——设备的表面温度不超过粉尘最低点燃温度减去安全裕度再减去试验结果中的降温值。在非导电性粉尘环境下，使用tDA20（tDB20）的电气设备，如电动机、灯具、仪表等，其表面温度不得超过粉尘最低点燃温度减去安全裕度。在导电性粉尘环境下，使用tDA20（tDB20）的电气设备，其表面温度同样不得超过粉尘最低点燃温度减去安全裕度。为保证设备的安全性，使用部门应注意设备的外观温度，避免超温引发安全事故。根据IEC61241-0中23.4.4.1规定的无尘试验方法，设备的最高表面温度不应超过粉尘层最低点燃温度减去75°C，即Tmax=T5mm–75°C，其中T5mm是5mm厚度粉尘层的最低点燃温度。对于12.5mm以下粉尘层厚度的B型设备专用外壳，设备最高表面温度不应超过粉尘层最低点燃温度减去25°C，即Tmax=T12.5mm–25°C，其中T12.5mm是12.5mm厚度粉尘层的最低点燃温度。设备的最高表面温度也不应超过相关粉尘/空气混合物最低点燃温度的2/3，即Tmax≤2/3TCL，其中TCL为粉尘云的最低点燃温度。设备保护级别（EPL）是根据设备成为引燃源的可能性和爆炸性气体环境及爆炸性粉尘环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别。分为EPLGa、Gb、Gc、Da、Db、Dc六个级别，具有不同的保护等级。危险区域划分与电气设备保护级别的关系如下表所示：|危险区域|设备保护级别（EPL）||--------|--------------------||1区|Ga||2区|Ga或Gb||20区|Ga、Gb或Gc||21区|Da||22区|Da或Db||23区|Da、Db或Dc|需要注意的是，设备保护级别（EPL）与外壳防护等级（IP）是不同的概念，不能混淆。设备保护级电气设备防爆结构防爆型式（EPL）包括本质安全型“ia”和浇封型“ma”两种独立的防爆类型，每种类型都达到保护等级别“Gb”的要求。另外，还有光辐射式设备和传输系统的保护隔爆型“d”和增安型“e”（注1）；本质安全型“ib”和浇封型“mb”；油浸型“o”；正压型“px”和“py”；充砂型“q”等。本质安全现场总线概念（FISCO）适用于光辐射式设备和传输系统的保护。此外，还有本质安全型“ic”和浇封型“mc”等类型，以及无火花“nA”、限制呼吸“nR”、限能“nL”和火花保护“nC”等。非可燃现场总线概念（FNICO）同样适用于光辐射式设备和传输系统的保护，包括本质安全型“iD”、浇封型“mD”和外壳保护型“tD”等类型。爆炸性气体环境保护类型的另一种标志包括隔爆外壳“db”和增安型“eb”，以及本质安全型“ia”、“ib”和“ic”等类型；浇封型“ma”和“mb”；无火花“nAc”、火花保护“nCc”、限制呼吸“nRc”和限能“nLc”等；油浸型“ob”；正压型“pxb”、“pyb”和“pzc”；充砂型“qb”等。爆炸性粉尘环境保护类型的另一种标志包括外壳保护型“ta”、“tb”和“tc”，以及本质安全型“ia”、“ib”和浇封型“ma”、“mb”等类型；正压型“pb”和“pc”等。浇封保护型“mD”是电气设备的一种防爆型式，将可能产生点燃爆炸性环境的火花或发热部件封入复合物中，以避免点燃粉尘层或粉尘云。气体/蒸气或粉尘分级与电气设备类别的关系如下：对于IIA和IIB级别的气体/蒸气或粉尘，设备类别可以是IIA、IIB或IIC；对于IIB和IIC级别的气体/蒸气或粉尘，设备类别可以是IIB或IIC；对于IIIA、IIIB和IIIC级别的气体/蒸气或粉尘，设备类别可以是IIIA、IIIB或IIIC。电气设备的防爆型式应根据其类别进行选择。对于防爆型式为“e”、“m”、“o”、“p”和“q”的电气设备，其应为II类设备。而对于防爆型式为“d”和“i”的电气设备，则应为IIA、IIB、IIC类设备。对于防爆型式为“n”的电气设备，其应为II类设备，但如果该设备包括密封断路装置、非故障元件或限能设备或电路，则应为IIA、IIB或IIC类设备。电气设备的温度组别、最高表面温度和引燃温度之间存在一定的关系。根据温度组别的不同，电气设备允许的最高表面温度也不同。同时，不同的气体/蒸气的引燃温度也会影响电气设备的选用。根据相关规定，我们可以将电气设备的温度组别分为T1-T6，对应的最高表面温度和气体/蒸气的引燃温度也有相应的范围。在选用防爆电气设备时，其级别和组别应不低于爆炸性气体环境内混合物的级别和组别。如果存在多种可燃性物质形成的爆炸性气体混合物，应按照混合后的爆炸性混合物的级别组别选用防爆电气设备。如果无法进行试验或查找相关资料，可按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。针对多组分爆炸性气体或蒸气混合物的分级问题，本规范提出了一种计算方法，并可应用于工程实践中的用电设备选型问题。在SY0025规范中，对于人工制气的混合物，如果气体含有超过30%（体积）的氢，则可将混合物划分为IIC级。防爆电气设备的标志应根据其型式、级别、组别和相关参数进行标注，以确保其正确使用和管理。例如，对于增安型“e”和正压外壳“px”的电气设备，最高表面温度125℃，引燃温度高于125℃的爆炸性气体环境，其标志应为ExepxII125℃(T4)Gb或者ExebpxbII125℃(T4)。在选择爆炸性环境电气设备时，需要根据具体的环境条件和要求选择合适的防爆型式。例如，针对不同类型的爆炸性气体和粉尘环境，可选择不同的防爆型式，如隔爆型、增安型、浇封型、外壳保护型等。同时，为了满足安全要求，应对电气线路和设备进行过载、短路和接地保护，并按照相关规范要求装设必要的保护装置，如断相保护、报警装置等。在紧急情况下，应采取紧急断电措施，但必须注意连续运行设备不应包括在紧急断电回路中。变、配电所和控制室的设计也需要符合特定的要求，如布置在爆炸危险区域范围以外、高出室外地面等。(1)针对电压为1000V以下的鼠笼型感应电动机支线，其长期允许载流量不得小于电动机额定电流的1.25倍。这里指的允许载流量是在敷设处的环境温度下（未考虑敷设方式所引起的修正量）的载流量。应考虑按照敷设方式修正后的电缆载流量不小于电动机的额定电流的1.25倍即可。(2)在爆炸性气体环境内，钢管配线的电气线路必须进行隔离密封，并符合以下要求：1)在正常运行时，所有点燃源外壳的450mm范围内必须进行隔离密封；2)直径50mm以上的钢管距引入的接线箱450mm以内处必须进行隔离密封。3)当进行爆炸性环境之间以及爆炸性环境与相邻的其他危险环境或非危险环境的密封时，密封内部应该用纤维作为填充层的底层或隔层，以防止密封混合物流出，填充层的有效厚度不应小于钢管的内径且不得小于16mm。4)供隔离密封用的连接部件，不应作为导线的连接或分线用。需要注意的是，条文中的钢管配线不是指通常的保护钢管，而是从配电箱一直到用电设备采用的钢管配线。保护用钢管不受此条文限制。钢管配线需要设置隔离密封，以将爆炸性气体或火焰隔离切断，防止传播到管子的其他部位。(3)在1区内的电缆线路严禁有中间接头，在2区、20区、21区内不应有中间接头。这里指的是一般没有特殊防护的中间接头。(4)电缆或导线的终端连接：如果电缆内部的导线为绞线，则其终端应采用定型端子或接线鼻子进行连接。(5)铝芯绝缘导线或电缆的连接与封端应