爆炸和火灾危险环境电气安装技术

1、爆炸和火灾危险环境 电气安装技术,中交三航局第三工程有限公司安装工程处,王晓朋,防爆电气设备选型,概念和定义,防爆电气安装工程规范,工程案例：联合安能液体石化码头工程,1,2,3,4,目 录,爆炸危险环境概念 爆炸危险环境是指生产、使用、储存易燃易爆物质，并能形成爆炸性混合物，且有爆炸危险的场所。按照爆炸性物质的物态，分为爆炸性气体危险环境和爆炸性粉尘危险环境。爆炸性气体环境是指在大气条件下，可燃性物质以气体或蒸气的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。爆炸性粉尘环境是指在大气条件下，可燃性物质以粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的

2、环境。 本次培训从我公司参建的工程类型及特点等实际需要出发，重点解读爆炸性气体危险环境电气安装技术。 火灾危险环境概念 火灾危险环境是指在生产过程中，产生、使用、加工、储存或转运闪点高于场所环境温度的可燃液体，或者有可燃粉尘、可燃纤维，或者有固体状可燃物质，并在可燃物质的数量上和配置上，能引起火灾危险的场所。,防爆电气设备概念 爆炸和火灾危险环境多见于煤炭、石油化工、燃气、危险品码头、综合管廊等。在这类工程和环境中，电气设备是引起燃烧、爆炸的主要危险源。 防爆电气设备是在爆炸危险环境中使用的电气设备，其结构上能够防止因正常工作产生的火花、电弧或危险温度而成为安装地点爆炸性混合物的引燃源。,防爆

3、电气设备的类别 根据GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范规定，防爆电气设备分为三类，如下表：,爆炸性气体危险环境的危险区域划分 根据爆炸危险环境电力装置设计规范(GB 50058-2014) 规定，爆炸性气体危险环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分为0区、1区、2区： 0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。 1区：正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。 2区：正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现，也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。 其他规定： 附加2区：当高挥发性液体可能大量释放并扩散到15m以外时，爆炸危险区域的范围应划

4、分为附加2区。,防爆电气设备选型,概念和定义,防爆电气安装工程规范,工程案例：联合安能液体石化码头工程,1,2,3,4,目 录,1、设计规范 GB50058-2014 爆炸危险环境电力装置设计规范 适用于爆炸危险环境 GB50016-2014 建筑设计防火规范 适用于火灾危险环境 2、施工规范 GB50257-2014 电气装置安装工程 爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范 3、图集 HG21508-92 爆炸危险环境的配线和电气设备安装通用图 图集12D401-3 爆炸危险环境电气线路和电气设备安装,施工及验收规范的执行要求： GB50257-2014规范主要是针对爆炸和火灾危险环境中的

5、电气设备的施工及验收，用于这类环境的电气设备有防爆电气设备，也还有大量的普通电气设备，而且防爆电气设备除了在外部结构、温升控制等方面有些特殊要求外，在许多地方跟普通电气设备是近似的，故爆炸和火灾危险环境的电气装置的安装，除应按本规范执行外，尚应符合现行国家标准电气装置安装工程系列中的“高压电器”、“电力变压器、油浸电抗器、互感器”、“母线装置”、“旋转电机”、“盘、柜及二次回路结线”、“电缆线路”、“接地装置”、“电气照明”、“配线工程”等施工及验收规范和现行国家标准电气装置安装工程 电气设备交接试验标准GB 50150以及其他各专业标准规程的有关规定。,防爆电气设备选型,概念和定义,防爆电气

6、安装工程规范,工程案例：联合安能液体石化码头工程,1,2,3,4,目 录,1、根据爆炸危险环境的属性，确定防爆电气设备的类别。 例如：除煤矿甲烷气体之外的其他爆炸性气体环境，选用类防爆电气设备。（依据详见PPT课件第5页） 2、根据危险区域划分，确定防爆电气设备的保护等级EPL（ GaGbGc ）。以爆炸性气体危险环境为例，防爆电气设备的保护级别EPL与危险区域划分的关系应符合下表：,3、根据保护等级EPL，确定防爆电气设备的防爆结构和防爆形式。 防爆电气设备的保护级别EPL和防爆结构的关系应符合下表：,防爆电气设备的保护级别EPL和防爆结构的关系应符合下表：,4、根据爆炸性气体环境内爆炸性气

7、体混合物的级别和组别，确定防爆电气设备的级别和组别。 这里首先要理解两个概念： 爆炸性气体混合物的分级和分组。（判断危险性大小） 分级：爆炸性气体混合物应按其最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流比（MICR）分级。安全间隙的大小反映了爆炸气体混合物的传爆能力。间隙愈小，其传爆能力就愈强，危险性愈大。按照危险性大小，3个级别排序为：C B A。 分组：爆炸性气体混合物应按引燃温度分组，引燃温度愈低的物质愈容易引燃，危险性愈大。按照危险性大小，6个组别排序为： T6T5T4T3T2T1。 爆炸性气体混合物的级别和组别，可查询设计规范GB50058-2014中第4864页“附录C”。,防爆电气

8、设备的分级和分组。（判断安全性高低） 分级：防爆电气设备的分级对应于爆炸性气体混合物的分级。按照安全性高低，3个级别排序为：C B A。 分组：防爆电气设备的分组亦对应于爆炸性气体混合物的分组。按照安全性高低，6个级别排序为：T6T5T4T3T2T1。 防爆电气设备的级别和组别不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。（也就是，设备的安全性要高于环境的危险性）,防爆电气设备的级别与爆炸性气体混合物的级别的关系应符合下表：,防爆电气设备温度组别与爆炸性气体混合物温度组别的关系应符合下表：,防爆电气设备选型,概念和定义,防爆电气安装工程规范,工程案例：联合安能液体石化码头工程,1,2

9、,3,4,目 录,工程概况：联合安能液体石化码头安装工程于2013年9月15日开工建设，2014年6月15日完工。工程近期规划用于成品汽油、柴油的装卸。设计年吞吐量为280万吨，其中接卸汽柴油等225万吨，出运汽柴油等55万吨。远期规划中装卸物料的种类详见下页。,油工艺系统包括2路柴油管道、2路93#汽油管道、2路97#汽油管道以及其他设备。在码头区域设3个装卸区：1#、3#装卸区，布置DN300输油臂各4座；2#装卸区，布置DN250、DN200输油臂各1座。,远期规划装卸物料的种类和特性： （1）物料：包括汽油、柴油、燃料油、甲醇、乙醇、石油沥青及液体化工品。 （2）主要物料的理化特性：见

10、下表。,危险区域划分：本工程爆炸危险区域在码头装卸区范围内划分为1区、2区、附加2区。 码头和引桥管道区域，根据GB50058规定应划分为“非爆炸危险区域”。（在生产装置区外，露天或开敞设置的输送可燃物质的架空管道地带。 ）,本工程设计选用的防爆电气设备共约254台/套，清单见右表。除“防爆型手动报警按钮”和“移动手持设备” 采用本质安全型外，其余均采用隔爆型。根据供电专业设计说明要求：防爆级别和温度组别分别不低于B、T4。 本工程中配线钢管采用低压流体输送用镀锌焊接钢管，柔性连接处采用防爆挠性连接管；电力电缆采用阻燃铜芯电缆，控制电缆采用阻燃屏蔽铜芯电缆。,解读本工程防爆电气设备的选型思路：

11、,防爆电气设备的级别、组别与使用环境条件相符，才能保证安全。 按新防爆电气设备产品标准的规定，对为保证安全，指明在规定条件下使用的电气设备和低冲击能量的电气设备在防爆合格证编号后加有特殊标志“X”。 此外为指定环境条件而设计的产品在产品型号后缀有规定的符号，如： 户外环境用产品W 湿热带环境用产品TH 中等防腐环境用产品FI等标志 安装时需要注意。,以下内容以联合安能石化码头为例，结合施工及验收规范GB50257-2014，阐述爆炸危险环境电气安装施工工艺及技术要点，具体如下：,1、防爆电气设备进场验收 设备和器材到达现场后，应进行验收检查，并应符合下列规定：1）包装及密封应良好；2）开箱检查

12、清点，其型号、规格和防爆标志，应符合设计要求； 3）附件、配件、备件应完好齐全；4）产品的技术文件应齐全；5）设备应有“Ex”标志和标明防爆电气设备的类型、级别、组别标志的铭牌，并应在铭牌上标明防爆合格证号。6）设备外观检查应无损伤、无腐蚀、无受潮。,本项目实施过程中，项目部根据材料设备市场行情和工程现场实际需要，针对防爆电气设备的防爆等级，完成了以下设计优化和变更。 案例1：设备进场验收时，监理和业主提出防爆电箱的规格型号与图纸不符，项目部核对防爆合格证和铭牌后，确认设备实际防爆等级高于图纸要求，可以使用。但应监理单位的坚持和要求，最终还是办理了设计变更手续。变更主题（防爆电箱防爆等级和型号

13、变更）：原设计图纸要求，本工程防爆电气设备的防爆等级为dBT4，防爆型式为隔爆型。由于电动阀门配电箱、扫线泵控制箱、防爆操作柱、防爆断路器4种电箱，均由开关室和电缆接线室组合而成，按照防爆电气设备常规做法，开关室采用隔爆型，电缆接线室采用增安型。 因此，我部建议将以上4种电箱的的防爆型式由“隔爆型”修改为“隔爆+增安组合型”，防爆等级和温度组别不低于BT4。详见下表。,案例2：消控、通信设备选型变更。考虑到弱电工程中手持移动设备等的便携性，变更隔爆型为本安型。为了降低对讲机采购成本，选用温度组别符合规范要求的T3级。,2、低压电器安装 低压电器应安装在用钢管、型钢、钢板等制作的金属支架上，支架

14、可采用预埋、膨胀螺栓、尼龙塞、塑料塞以及焊接法等方法固定。支架应牢固，有振动的电气设备的固定螺栓应有防松装置。 灯具安装形式有法兰立杆式、挂墙挂柱式等，电箱安装形式有落地台架、落地立柱、挂墙挂柱式等，安装形式的选用须满足结构牢固、操作和观察方便、布局美观等条件。 设备安装用的紧固件，除地脚螺栓外，铁制紧固件及支架应采用镀锌制品。,第4.1.6条：事故排风机的按钮，应单独安装在便于操作的位置，且应有醒目的特殊标志。 第4.1.7条：灯具的安装应符合下列规定： 1）灯具的种类、型号和功率，应符合设计和产品技术条件的要求，不得随意变更。 原因是：灯具的种类、型号和功率的变动和互换可改变其发热状态。

15、2）螺旋式灯泡应旋紧，接触应良好，不得松动； 3）灯具外罩应齐全，螺栓应紧固。,3、仪表设备安装,仪表设备包括压力检测仪表（如压力变送器）、流量检测仪表（如质量流量计）、物位检测仪表（如激光传感器）、成分分析和物性检测仪表（如可燃气体探测器）、执行器（如阀门电动执行机构）等。仪表的安装位置、安装形式及要求须符合自动化仪表工程施工及质量验收规范（GB50093-2013）规定。,4、电气配管,爆炸危险环境内的钢管配线须执行GB50257中5.3、5.4相关规定： 第5.3.1条：配线钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管。第5.3.2条：钢管与钢管、钢管与电气设备、钢管与钢管附件之间的连接，应采用

16、螺纹连接，不得采用套管焊接，并应符合下列规定： 1）螺纹加工应光滑、完整、无锈蚀，钢管与钢管、钢管与电气设备、钢管与钢管附件之间应采用跨线连接，并应保证良好的电气通路，不得在螺纹上缠麻或绝缘胶带及涂其他油漆。 2）在爆炸性气体环境1区或2区与隔爆型设备连接时，螺纹连接处应有锁紧螺母。 3）外露丝扣不应过长。 4 ）除本质安全电路外，电压为1000V及以下的钢管配线的技术要求应符合表532的规定。钢管螺纹旋合不应少于5扣。,注意事项：当遇到群配管时，大多是控制电缆的穿线导管，要考虑防爆挠性管的管头，一般管头的外径要比挠性管的外径大20mm左右，所以群配管时管子之间的间距应保持在50mm为宜。,工

17、艺要点：电气管路采用倒扣连接时，其外露的丝扣必然过长，不但破坏了管壁的防腐性能，而且降低了管壁的强度。 钢管与钢管、钢管与电气设备、钢管与附件（接线盒、分线盒、隔离密封件）等连接采用螺纹形式，接头采用电气专用防爆管接头或活接头，不得采用水暖配件。 钢管连接点的螺纹部分应涂以铅油或磷化膏，不得涂其他油性涂料。,第5.3.3条：电气管路之间不得采用倒扣连接；当连接有困难时，应采用防爆活接头，其接合面应密贴。,经验做法：配管时管口距接线设备的距离应保持在400mm-600mm之间，过长或过短都不合适，因为标准隔爆型防爆挠性管的长度在600mm-1000mm之间，G20管径挠性管长度为600mm，G2

18、0以上管径的若无没有特殊要求长度均为1000mm。,第5.3.6条：钢管配线应在下列各处装设防爆挠性连接管：电机的进线口处；钢管与电气设备直接连接有困难处；管路通过建筑物的伸缩缝、沉降缝处。,第5.4.2条：本质安全电路关联电路的施工，应符合下列规定：本质安全电路与非本质安全电路不得共用同一电缆或钢管；本质安全电路或关联电路，严禁与其他电路共用同一条电缆或钢管。两个及以上的本质安全电路，除电缆线芯分别屏蔽或采用屏蔽导线者外，不应共用同一条电缆或钢管。 另外，防爆电气设备的电源线和信号线必须分别配管，以防止强电干扰弱电信号的传输。,5、电缆敷设和接线 1）电气线路必须敷设于沟道、电缆桥架或导管内

19、，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞应采用非燃性材料严密堵塞。 2）爆炸危险场所，在1区内电缆线路严禁有中间接头，在2区内须避免中间接头。若遇2根电缆需要接线的情况，接头必须置于防爆接线箱（盒）内。 3）爆炸危险环境内采用的低压电缆和绝缘导线，其额定电压必须高于线路的工作电压，且不得低于500V，绝缘导线必须敷设于钢管内。,3）第5.2.1条：电缆线路在爆炸危险环境内，必须在相应的防爆接线盒或分线盒内连接或分路。 经验之谈：本工程路灯照明回路的主电缆线径为5*6，1个回路中接有10余盏灯，路灯的引上电缆采用3*2.5护套线。主电缆敷设于桥架内，放线时同时将防爆接线盒穿在电缆上，在每盏灯最近的

20、位置设1只接线盒；接线时，主电缆5根芯线均不得剪断，引上线与主电缆采用“T”型接法。该方法可有效杜绝因照明回路主零线断路而导致整个回路上的灯过电压烧毁。,电气线路使用的接线盒、分线盒、活接头、隔离密封件等连接件的选型，应符合现行国家标准爆炸危险环境电力装置设计规范GB 50058的有关规定。 4）第5.2.2条：电缆线路穿过不同危险区域或界面时，应采取下列隔离密封措施： 在两级区域交界处的电缆沟内，应采取充砂、填阻火堵料或加设防火隔墙；电缆通过与相邻区域共用的隔墙、楼板、地面及易受机械损伤处，均应加以保护；留下的孔洞，应堵塞严密；保护管两端的管口处，应将电缆周围用非燃性纤维堵塞严密，再填塞密封

21、胶泥，密封胶泥填塞深度不得小于管子内径，且不得小于40mm。,5）第5.2.3条：防爆电气设备、接线盒的进线口，引入电缆后的密封应符合下列规定： 当电缆外护套穿过弹性密封圈或密封填料时，应被弹性密封圈挤紧或被密封填料封固。外径大于或等于20mm的电缆，在隔离密封处组装防止电缆拔脱的组件时，应在电缆被拧紧或封固后，再拧紧固定电缆的螺栓。电缆引入装置或设备进线口的密封，应符合下列规定： a）装置内的弹性密封圈的一个孔，应密封一根电缆； b)被密封的电缆断面，应近似圆形； c)弹性密封圈及金属垫应与电缆的外径匹配，其密封圈内径与电缆外径允许差值为1mm； d)弹性密封圈压紧后，应将电缆沿圆周均匀挤紧。,6、接地 1）保护接地：在爆炸危险环境的电气设备的金属外壳、金属构架、安装在已接地的金属结构上的设备、金属配线管及其配件、电缆保护管、电缆的金属护套等非带电的裸露金属部分，均应接地。 2）防静电接地：生产、贮存和装卸液化石