防爆电气原理

1、防爆型式及原理中海油天津化工研究设计院有限企业国家防爆产品质量监督检验中心（天津）石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心国际电工委员会IECEx检验试验室Supervision & Test Center of Ex-products of China Petroleum & Chemical Industry (PCEC)杨茜1/41防爆电气设备基本知识预防爆炸发生，必须要从火灾、爆炸发生三个要素考虑，限制了其中一个条件，就限制了爆炸产生。防爆电气设备： 依据相关防爆技术标准、规范设计和制造电气设备，使用在爆炸性环境中不会引爆周围爆炸性气体或粉尘。2/41防爆电气设备基本知识防爆型式温度

2、组别防护等级设备保护级别(EPL)防爆保护类型防爆标志3/41防爆电气设备基本知识 *爆炸性环境用电气设备I类II类III类煤矿瓦斯气体环境用除煤矿瓦斯气体之外其它爆炸性气体环境用除煤矿外爆炸性粉尘环境用防爆设备类别4/41防爆电气设备基本知识爆炸性环境I 类II 类III 类甲烷代表性气体/粉尘IIA - 丙烷IIB - 乙烯 IIC - 氢气IIIA - 可燃性飞絮IIIB - 非导电性粉尘IIIC - 导电性粉尘防爆设备类别5/416防爆电气设备防爆原理 防爆电气设备基本知识6/41防爆电气设备基本知识7防爆电气设备惯用防爆型式惯用防爆型式介绍隔爆型电气设备：“d” 隔爆型电气设备是指含

3、有隔爆外壳电气设备，防爆标志为“d”。隔爆外壳是指能承受内部爆炸压力，并能阻止爆炸火焰向周围环境传输防爆外壳。隔爆型电气设备经过以下办法实现隔离爆炸： a 耐爆：外壳含有一定强度，内部产生爆炸而不损坏和变形； b 隔爆：外壳含有特定结构、参数隔爆接合面，阻止外壳内爆炸经过接合面传输到外壳周围爆炸性气体危险环境。 7/41防爆电气设备基本知识8 解释：电气设备外壳内部由于呼吸作用会进入周围爆炸性气体混合物，当设备产生电火花及危险高温时，将引燃壳内爆炸性气体混合物，形成巨大爆破力及冲击波。一方面隔爆外壳应能承受内部爆炸压力而不破损；其次隔爆外壳接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围爆炸性气体混合

4、物。所以隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种性能。8/41防爆电气设备基本知识9 隔爆面参数：1.隔爆接合面宽度 (符号为 L）:从隔爆外壳内部经过接合面到隔爆外壳外部最短通路。注：该定义不适合用于螺纹接合面。2.距离 （符号为l）:当隔爆接合面L被组装隔爆外壳部件紧固螺钉孔分隔时，隔爆接合面最短通路。3.隔爆接合面间隙 （符号为i ）电气设备外壳组装完成后，隔爆接合面相对应表面之间距离。 注：对于圆筒形隔爆接合面，间隙是两直径之差。9/41防爆电气设备基本知识10 隔爆型电气设备隔爆接合面结构型式1. 平面式2. 圆筒式3. 螺纹式4. 止口式10/41防爆电气设备基本知识11 平面式11/41防

5、爆电气设备基本知识12 止口式12/41防爆电气设备基本知识13 13/41防爆电气设备基本知识14防爆电气设备惯用防爆型式隔爆型电气设备 举例 隔爆型镇流器14/41防爆电气设备基本知识15防爆电气设备惯用防爆型式增安型电气设备：“e” 增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花电气设备，深入采取办法，提升其安全程度，预防电气设备产生电弧、电火花及危险高温电气设备。其防爆标志为“e”。增安型电气设备主要经过以下办法提升设备安全性： a 外壳具备一定防尘、防水等级(IP等级)，预防外部介质影响内部电气安全； b 选取绝缘等级高绝缘材料，增大电气间隙、爬电距离确保内部电气充分安全； c

6、可靠地电气连接，降低接触电阻，实现良好电气连接，降低温升。 15/41防爆电气设备基本知识16防爆电气设备惯用防爆型式增安型电气设备“e” 举例 增安型外壳防爆控制箱16/41防爆电气设备基本知识17防爆电气设备惯用防爆型式本质安全型电气设备：“i” 本质安全电路: 在要求条件下，包含正常工作和要求故障条件，产生任何电火花或任何热效应均不能点燃要求爆炸性气体环境电路。本质安全型电气设备是指全部电路都是本安电路电气设备。其防爆标志为“i”。本质安全设备保护等级又分为ia、ib和ic等级。本质安全型电气设备主要是控制电路电气参数，使电路到达本安防爆要求，主要办法以下： a 降低电压和电流； b 减

7、小电感和电容等储能元件参数。17/41防爆电气设备基本知识18防爆电气设备惯用防爆型式本质安全型电气设备“i” 举例 涡街流量计 便携式可燃气体探测器 18/41防爆电气设备基本知识19防爆电气设备惯用防爆型式浇封型电气设备：“m” 浇封型电气设备是指：将产生点燃爆炸性混合物火花或过热部分封入复合物中，使它们在运行或安装条件下不能点燃爆炸性混合物。依据保护等级可分为ma和mb两级。浇封型电气设备主要经过以下办法把点燃源与可燃环境隔离。 a 用树脂等复合物浇封剂把产生火花或过热部分完全包覆； b 对过热部分进行用电或热保护装置进行温度限制保护； c 对电阻器、螺旋形单层线圈绕组、纸质电容器、陶瓷

8、电容器、半导体选取可靠部件等等。 19/41防爆电气设备基本知识20防爆电气设备惯用防爆型式浇封型电气设备“m” 举例 浇封型电磁阀20/41防爆电气设备基本知识21防爆电气设备惯用防爆型式正压型电气设备：“P” 正压型电气设备是指含有正压外壳电气设备。防爆标志为“p”。 所谓正压外壳是指保持内部保护气体压力高于周围爆炸性气体环境压力，阻止外部混合物进入外壳。正压型电气设备又分为Px、Py、Pz三种型式。Px型正压将正压外壳内危险分类从1区降至安全区正压保护。Py型正压将正压外壳内危险分类从1区降至2区正压保护。Pz型正压将正压外壳内危险分类从2区降至安全区正压保护。正压型电气设备是采取正压惰

9、性气体或空气把点燃源与可燃环境隔离。 Q21/41防爆电气设备基本知识22防爆电气设备惯用防爆型式正压型电气设备“p” 举例 正压型防爆配电柜22/41防爆电气设备基本知识23防爆电气设备惯用防爆型式充砂型电气设备：“q” 充砂型电气设备是指将能点燃爆炸性气体导电部件固定在适当位置上，且完全埋入填充材料中，以预防点燃外部爆炸性气体设备。填充材料：石英或玻璃颗粒。填充材料颗粒要求：上限：标称筛孔尺寸为1mm金属丝网或钻孔金属板。下限：标称筛孔尺寸为0.5mm金属丝网充砂型电气设备是采取石英或玻璃把点燃源与可燃环境隔离。 23/41防爆电气设备基本知识24防爆电气设备惯用防爆型式充砂型电气设备“q

10、” 举例 充砂型电子镇流器24/41防爆电气设备基本知识25防爆电气设备惯用防爆型式油浸型电气设备：“o” 油浸型电气设备是将将电气设备部件整个浸在保护液中，使设备不能够点燃液面上或外壳外面爆炸性气体。对保护液要求：保护液着火点、闪点、动粘度、电气击穿强度、体积电阻、凝固点、酸度等参数应符合标准要求。油浸型电气设备是采取符合要求保护液把点燃源与可燃环境隔离。能够制成油浸型电气设备产品主要为变压器、控制按钮类产品。 25/41防爆电气设备基本知识防爆电气设备惯用防爆型式油浸型电气设备“o” 举例充油型控制按钮26/41防爆电气设备基本知识27防爆电气设备惯用防爆型式可燃性粉尘环境用电气设备“DI

11、P” 可燃性粉尘环境用电气设备是用外壳或限制表面温度保护电气设备。防爆标志为“DIP”。可燃性粉尘环境用电气设备分为“防尘”和“尘密”两种型式。防尘外壳不能完全阻止粉尘进入，但其进入量不会妨碍设备安全运行外壳。尘密外壳能够阻止全部可见粉尘颗粒进入外壳。可燃性粉尘环境用电气设备预防点燃主要是限制外壳最高表面温度和采取“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入。 27/41防爆电气设备基本知识28防爆电气设备惯用防爆型式可燃性粉尘环境用电气设备“DIP” 举例 粉尘型镇流器28/41防爆型式类别温度级别设备保护等级EX防爆符号deia/ibma/mbp(ABC)T1T2T3T4T5T6GaGbGc防爆电

12、气设备基本知识防爆电气设备防爆标志爆炸性气体环境用设备防爆标志29/41防爆电气设备基本知识IIAIIBIIC0.9MESG1.14 (mm)0.5 MESG 0.9 (mm)MESG0.5 (mm)0.8MICR10.45MICR0.8MICR 0.45隔爆外壳电气设备 “d”本质安全型电气设备 “i”最大试验安全间隙(MESG)最小点燃电流比（MICR）IMESG=1.14 (mm)MICR=130/41防爆电气设备基本知识爆炸性粉尘环境IIIA - 可燃性飞絮 木棉纤维、烟草纤维、纸纤维、亚麻、亚硫酸盐纤维 素、人造毛短纤维、木纤维等IIIB - 非导电性粉尘小麦、玉米、砂糖、橡胶、染料

13、、聚乙烯、苯酚树脂、可可等 IIIC - 导电性粉尘 镁、铝、铝青铜、锌、钛、焦炭、炭黑、铝（含油）、铁、煤等防爆设备类别31/41防爆型式类别温度级别设备保护等级EX防爆符号deia/ibma/mbp(ABC)T1T2T3T4T5T6GaGbGc防爆电气设备基本知识防爆电气设备防爆标志爆炸性气体环境用设备防爆标志32/41 防爆电气设备基本知识33温度组别温度组别最高表面温度T1450T2300T3200T4135T5100T6 85 注意：温度组别T6为最高。中国/欧洲/IEC33/41 防爆电气设备基本知识温度组别最高表面温度T1450T2300T2A280T2B260T2C230T2D

14、215T3200T3A180T3B165T3C160T4135T4A120T5100T685美国NEC指令温度组别34/41防爆电气设备基本知识35外壳防护等级用IP代码表示，由字母IP、第一位特征数字、第二位特征数字组成，不要求时，该处由“X”代替标识第一位特征数字及含义（防异物侵入）第二位特征数字及含义（防水）IP代码0无防护0无防护1直径50mm1垂直滴水2直径12.5mm215滴水3直径2.5mm3淋水4直径1mm4溅水5防尘5喷水6尘密6猛烈喷水7水下1m，浸水30min8浸水 1m，时间 30min防护等级35/41防爆型式类别温度级别设备保护等级EX防爆符号deia/ibma/m

15、bp(ABC)T1T2T3T4T5T6GaGbGc防爆电气设备基本知识防爆电气设备防爆标志爆炸性气体环境用设备防爆标志36/41防爆电气设备基本知识定义依据设备成为点燃源可能性及区分爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和有甲烷煤矿爆炸性环境差异而要求保护等级。意义EPL为满足防爆电气设备选型安全可靠、经济合理要求。设备保护级别（EPL）37/41防爆电气设备基本知识38设备保护级别（EPL）设备保护级别分类煤矿（类）EPL保护级别工作情况Ma非常高含有足够安全性，使设备在正常运行、出现预期故障或罕见故障，甚至在瓦斯突出时设备带电情况下均不可能成为点燃源Mb高含有足够安全性，使设备在正常运行中或在瓦斯突出和设备断电之间时间出现预期故障条件下不可能成为点燃源38/41防爆电气设备基本知识39设备保护级别（EPL）气体（类）EPL保护级别工作情况Ga非常高在正常运行过程中、在预期故障条件下或者在罕见故障条件下不会成为点燃源Gb高在正常运行过程中、在预期故障条件下不会成为点燃源Gc增强在正常运