《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058专家解析

专家简介：刘汉云，女，中国寰球工程有限公司原高级工程师。

阅读前思考：

什么情况下进行爆炸性粉尘环境电力装置设计？

爆炸性环境的电力装置设计应符合哪些规定？

危险区域划分与电气设备保护级别有什么关系？

一

爆炸性气体环境分析

1

什么情况下进行爆炸性气体环境的

电力装置设计

符合下列条件之一就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（此温度根据可燃物质所在地点环境温度，环境温度可选用最热月平均最高温度，亦可利用采暖通风专业的“工作地带温度”或根据相似地区同类型的生产环境的实测数据加以确定。除特殊情况外，一般可取 45℃）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（≥60℃）的情况下，当可燃液体有可能泄漏时，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。

以上条件对可燃液体而言，闪点是一个重要的物料特性。闪点就是在标准条件下，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。

2

产生爆炸必须同时存在两个条件

（1）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；

（2）存在足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧及高温。

3

防止爆炸的措施

为防止爆炸，在采取电气预防以前首先提出了诸如工艺流程及布置等措施，即称之为：“第一次预防措施”。

（1）首先应使产生爆炸的条件同时出现的可能性减到最小程度。

（2）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：1)工艺流程中宜采取较低的压力和温度，将可燃物质限制在密闭容器内；2)工艺布置应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；3)在设备内可采用以氮气或其它惰性气体覆盖的措施；4)宜采取安全联锁或发生事故时加入聚合反应阻聚剂等化学药品的措施。

（3）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可采取下列措施：1）工艺装置宜采取露天或开敞式布置；2)设置机械通风装置；3)在爆炸危险环境内设置正压室；4)对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。

（4）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。

4

危险区域划分的目的

危险区域划分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。

危险区域划分是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0区、1 区、2 区，实际上应通过设计或适当的操作方法，也就是采取措施将0区或1区所在的数量上或范围上减至最小，换句话说，工厂设计中大部分场所为2区或非危险区。

5

爆炸性气体环境危险区域划分程序

（1）危险区域划分

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。

危险区域划分的根本因素就是鉴别释放源和确定释放源的等级。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，如全部焊接管道不视为释放源，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（定义见规范p9页），再根据释放源的级别和通风条件划分区域。

当爆炸危险区域内的通风的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：1)露天场所；2)敞开式建筑物。在建筑物的壁、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；3)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；4)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0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。

在实际中，应采取通风措施尽量减少1区，0区是极个别情况， 例如密闭容器、贮罐等内部气体空间。

符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：

—— 没有释放源并不可能有可燃物质侵入的区域；

—— 可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10％；

——在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近；

一般情况下，明火设备如锅炉采用平衡通风，即引风机抽吸烟气的量略大于送风机的风和煤燃烧所产生的烟气量, 这样就能保持锅炉炉膛负压。可燃性物质不能扩散至设备附近与空气形成爆炸性混合物。因此明火设备附近按照非危险区考虑，包括锅炉本身所含有的仪表等可根据设施。

《建筑设计防火规范》（GB50160-2006）和《锅炉房设计规范》（GB50041-2008）中都明确规定，燃油、燃气锅炉房应有良好的自然通风或机械通风设施。燃气锅炉房应选用防爆型的事故排风机。当设置机械通风设施时，该机械通风设施应设置导除静电的接地装置，通风量应符合下列规定：

（1）燃油锅炉房的正常通风量按换气次数不少于3 次/h 确定；

（2）燃气锅炉房的正常通风量按换气次数不少于6 次/h 确定；

（3）燃气锅炉房的事故通风量按换气次数不少于12 次/h 确定。

根据以上的规定，锅炉房应该可以认为是通风良好的场所。因此本规范建议与锅炉设备相连接的管线上的阀门等可能有可燃性物质存在处按照独立的释放源考虑危险区域，并通风良好的场所适当降低危险区域的等级。

—— 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，但其阀门处按具体情况定。

（2）危险区域范围的确定

爆炸危险区域的范围根据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，经技术经济比较综合确定。

爆炸危险区域的范围主要取决以下化学和物理参数：

1）释放速率：（单位时间从释放源中散发出可燃气体或可燃液体的蒸气或薄雾的数量）。释放速率越大，区域范围就越大。释放速率与释放源的几何形状、释放速度、浓度、可燃液体的挥发性、液体温度有关。

2）可燃液体的沸点：沸点越低，爆炸危险区域的范围就越大。

3）释放的爆炸性气体混合物的浓度：随着释放源处可燃物质浓度的增加，爆炸危险区域的范围可能扩大。

4）爆炸下限：爆炸下限越低，爆炸危险区域的范围就越大。

5）闪点：闪点越低，区域的范围可能越大。

6）相对密度：如果气体或蒸气明显的轻于空气，则它就趋于向上漂移，且释放源上方垂直方向范围将随着相对密度的减小而扩大。如果明显的重于空气，它就趋于沉积于地面，在地面上，区域水平范围将随着相对密度的增大而增大。

为了划分范围，本规范将相对密度大于 1.2 的气体或蒸气视为比空气重的物质；将相对密度小于 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，例如：一氧化碳、乙烯、甲醇、甲胺、乙烷、乙炔等在工程设计中相对密度视为比空气重的物质。

7）液体温度：蒸气压力随温度的增加而升高，因此由于蒸发作用， 释放速率增加，危险区域的范围将扩大。

8）通风：随着通风量的加大，危险区域范围可以缩小。

9）障碍：障碍物能阻碍通风，因此可能扩大危险区域范围，另一方面某些障碍物如堤坝、围墙或天花板都能限制危险区域范围。

因此，在场所分类及范围确定时都应列出工厂用的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。

对于爆炸危险区域范围的确定是一个比较复杂的问题，实际操作如果没有例图更加难以实施，为了便于执行规范，在规范中引用了一些典型例图，规范中大部分采用了美国石油学会 API RP505 及美国国家防火协会NFPA497 标准中的例图。

由于实际装置的工艺、设备、仪表、通风及布置等条件不同，在具体设计中均需结合实际情况、运行经验等综合判断，采取较大或较小的距离。在很多国家及 IEC 标准中， 将一些危险区域范围例图放在标准的附录或图集中，不是硬性规定， 仅是作为指导的范例。

对于各种行业的特殊性，往往在危险区域范围的确定上，可采用与行业有关的国家标准，如对新建、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。

对油气田及其管道工程、石油库的爆炸危险区域范围可见其它规范，例如《石油设施电气设备安装区域一级、0 区、1 区、2 区区域划分推荐作法》SYT6671-2006（本标准等同采用美国石油学会 API RP505）,《石油库设计规范》GB50074。

危险区域范围的确定应考虑以下几点：

1）对炼油装置、石油化工厂，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。则以释放源起 15m 划分范围。

2）对高挥发性物质（具有低沸点，当散发到大气后，它们迅速地吸收热量，从而形成在一般情况下密度高于空气的大量冷气体，尤其是在地坪或地坪附近释放时，如果空气流动无助于扩散，这种较重的气体会沿地坪传播很远的距离）如乙烯、丙烯、乙烷、丙烷、丁烷等有可能大量释放处时，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。

3）在物料操作温度高于可燃液体闪点（≥60℃）的情况下， 可燃液体可能泄漏时，其爆炸危险区域的范围可适当缩小，但不宜小于4.5m。

4）对符合国标《GB3836.14》（等同 IEC60079-10）附录C 条件的内容，可按附录C 危险场所划分举例进行划分。

5）对工艺设备容积不大于95m3、压力不大于3.5MPａ、流量不大于38L/ｓ的生产装置，且为第二级释放源，按照生产的实践经验，其爆炸危险区域的范围划分以释放源为中心，半径为4.5ｍ的范围内划为2 区。

6）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。

6

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其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，在隔爆外壳中是以隔爆间隙喷射出的爆炸产物所具有的能量点燃周围爆炸性的气体温合物，因此隔爆型防爆结构的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，在本质安全电路中，是用电火花点燃爆炸性气体温合物。因此本安型防爆结构的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，通过两种标准装置分别测定的几种爆炸性气体温合物的最大试验安全间隙及最小点燃电流比取得的分级数据相同，即最大试验安全间隙小的气体温合物，其最小点燃电流比小。

表 3.4.1 最大试验安全间隙（ＭＥＳＧ）或最小点燃电流（ＭＩＣR）分级

注：

①分级的级别应符合现行国家标准《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》。

②最小点燃电流比（ＭＩＣＲ）为各种可燃物质按照它们最小点燃电流值与实验室的甲烷的最小电流值之比。

爆炸性气体温合物按可燃物质的引燃温度分组，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。

二

爆炸性粉尘环境

1

什么情况下进行爆炸性粉尘环境的

电力装置设计

对用于生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现可燃性粉尘与空气形成的爆炸性粉尘混合物环境时，应进行爆炸性粉尘环境的电力装置设计。

2

在爆炸性粉尘环境中粉尘分为以下三级

IIIA 级：可燃性飞絮（常见的ⅢA 级可燃性飞絮：如棉花纤维、麻纤维、丝纤维、毛纤维、木质纤维、人造纤维等）

IIIB 级：非导电性粉尘（常见的ⅢB 级可燃性非导电粉尘：如聚乙烯、苯酚树脂、小麦、玉米、砂糖、染料、可可、木质、米糠、硫磺等粉尘。）

IIIC 级：导电性粉尘（如石墨、炭黑、焦炭、煤、铁、锌、钛等粉尘。）

3

在爆炸性粉尘环境中，产生爆炸必须同时存在下列条件

（1）存在爆炸性粉尘混合物其浓度在爆炸极限以内；

（2）存在足以点燃爆炸性粉尘混合物的火花、电弧、高温。

4

在爆炸性粉尘环境中应采取下列防止爆炸的措施：

（1）防止产生爆炸的基本措施，应是使产生爆炸的条件同时出现的可能性减小到最小程度。

（2）防止爆炸危险，应按照爆炸性粉尘混合物的特征，采取相应的措施。

（3）在工程设计中应先采取下列消除或减少爆炸性粉尘混合物产生和积聚的措施：

1）工艺设备宜将危险物料密封在防止粉尘泄漏的容器内；

2）宜采用露天或开敞式布置，或采用机械除尘措施；

3)宜限制和缩小爆炸危险区域的范围，并将可能释放爆炸性粉尘的设备单独集中布置；

4）提高自动化水平，可采用必要的安全联锁；

5）爆炸危险区域应设有两个以上出入口，其中至少有一个通向非爆炸危险区域，其出入口的门应向爆炸危险性较小的区域侧开启；

6）应对沉积的粉尘进行有效地清除；

7）可增加物料的湿度，降低空气中粉尘的悬浮量；

8）应限制产生危险温度及火花，特别是由电气设备或线路产生的过热及火花。为防止粉尘进入产生电火花或高温的部件的外壳内。应选用防粉尘爆炸的电气设备；

5

危险区域划分

爆炸性粉尘危险区域划分应根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区,原分为10区、11区。现有标准 GB12476.1.《可燃性粉尘环境用电气设备》等同IEC61241标准，将危险区域划分为20区、21区、22区，10区与20区对应，11区与21区、22区对应。

（1）爆炸性粉尘环境由粉尘释放源而形成。粉尘释放源应按爆炸性粉尘释放频繁程度和持续时间长短分级，分为：连续级释放源：粉尘云持续存在或预计长期或短期经常出现的部位。

例如：粉尘容器内部。一级释放源：在正常运行时预计可能周期性地或偶尔释放的释放源。例如：毗邻敞开式包装袋装卸点的周围。二级释放源：在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是不经常地并且是短期地释放。例如：需要偶尔打开并且打开时间非常短的人孔，或者是其周围出现粉尘沉淀的粉尘处理设备。

一旦了解了工艺过程有释放的潜在可能,就应该鉴别每一释放源并确定其释放等级。

下列各项不应该被视为释放源：

――压力容器外壳主体结构及其封闭的管口和人孔。

――全部焊接的输送管和溜槽。

――在设计和结构方面对防粉尘泄露进行了适当考虑的阀门压盖和法兰接合面。

（2）爆炸性粉尘环境应根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间，按以下规定进行分区：原则上是存在连续级释放源的区域可划为20区；存在一级释放源的区域可划为21区；存在二级释放源的区域可划为22区。按以上规定划分区域等级后，再根据采取排气通风等措施调整区域划分。20区：空气中的可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地出现于爆炸性环境中的区域。

可能产生 20 区的场所示例：

――粉尘容器内部；

――贮料槽，筒仓等，旋风除尘器和过滤器；

――粉料传送系统等，但不包括皮带和链式输送机的某些部分；

――搅拌机，研磨机，干燥机和装料设备等。

21区：在正常运行时，空气中的可燃粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的区域。

可能产生2１区的场所示例：

――当粉尘容器内部出现爆炸性粉尘混合物，为了操作而需频繁移出或打开盖/隔膜阀时，粉尘容器外部靠近盖/隔膜阀周围的场所；

――当未采取防止爆炸性粉尘混合物形成的措施时，在粉尘容器外部靠近装料点和卸料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等场所；

――如果粉尘堆积且由于工艺操作，粉尘层可能被扰动而形成爆炸性粉尘混合物时，粉尘容器外部场所；

――可能出现爆炸性粉尘云（但既非持续地，也不长期，又不经常时）的粉尘容器内部场所，例如自清扫时间间隔长的筒仓（如果仅偶尔装料和／或出料）和过滤器的积淀侧。

22 区：在正常运行条件下，空气中的可燃性粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的。

可能产生 22 区的场所示例：

――袋式过滤器通风孔的排气口，一旦出现故障，可能逸散出爆炸性混合物；

――很少时间打开的设备附近场所，或根据经验由于高于环境压力粉尘喷出而易形成泄露的设备附近场所；气动设备，挠性连接可能会损坏等的附近场所；

――装有很多粉状产品的存储袋。在操作期间，存储袋可能出现故障，引起粉尘扩散；

――当采取措施防止爆炸性粉尘/空气混合物形成时，一般划分为21 区的场所可以降为 22 区场所。这类措施包括排气通风。在（收尘袋）装料和出料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等等场所附近应采取措施；

――形成的可控制（清理）的粉尘层有可能被扰动而产生爆炸性粉尘/空气混合物的场所。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。

（3）符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：

一一装有良好除尘效果的除尘装置，当该除尘装置停车时，工艺机组能联锁停车；

一一设有为爆炸性粉尘环境服务，并用墙隔绝的送风机室，其通向爆炸性粉尘环境的风道设有能防止爆炸性粉尘混合物侵入的安全装置，如单向流通风道及能阻火的安全装置；

一一 区域内使用爆炸性粉尘的量不大，且在排风柜内或风罩下进行操作。

（4）为爆炸性粉尘环境服务的排风机室，应与被排风区域的爆炸危险区域等级相同。

6

危险区域范围确定

（1）20区范围包括爆炸性粉尘/空气混合物长期持续地或者经常在管道、生产和处理设备内存在的区域。

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。

（2）21区的范围宜按下列规定确定：

一一 含有一级释放源的粉尘处理设备的内部；

一一 由一级释放源形成的设备外部场所，其区域的范围应受到一些粉尘参数的限制，如粉尘量，释放率，颗粒大小和产品湿度。通常为释放源周围 1 米的距离（垂直向下延至地面或楼板水平面），对于建筑物外部场所（敞开），21 区范围会由于气候，例如风、雨等的影响而改变；

一一如果粉尘的扩散受到物理结构（墙壁等等）的限制，它们的表面可作为该区域的边界；

一一可以结合同类企业相似厂房的实践经验和粉尘参数，适当的考虑可将整个厂房划为 21 区。

（3）22 区的范围宜按下列规定确定：

一一由二级释放源形成的场所，其区域的范围应受到一些粉尘参数的限制，如粉尘量，释放速率，颗粒大小和物料湿度，同时需要考虑引起释放的条件。

对于建筑物外部场所（露天）、22 区范围由于气候， 例如风、雨等的影响可以减小。在考虑22 区的范围时，通常超出21 区3m 及二级释放源周围3m 的距离（垂直向下延至地面或楼板水平面）；一一如果粉尘的扩散受到实体结构（墙壁等等）的限制，它们的表面可作为该区域的边界。

一一可以结合同类企业相似厂房的实践经验和实际的因素，适当的考虑可将整个厂房划为22 区。

规范中21 区为“一级释放源周围1m 的距离”，及22 区为“二

级释放源周围3m 的距离”是IEC60079-10-2 推荐的。另外，在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2m，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。

爆炸性粉尘环境危险区域范围典型示例图见附录C

三

爆炸性环境的电力装置设计

本章改变了原规范的模式，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，一是两种危险区内电气设备的安装有很多相同的要求，避免不必要的重复，二是为了与IEC60079-14-2007 相匹配。

1

爆炸性环境的电力装置设计应符合下列规定：

（1）爆炸性环境的电力装置设计，宜将设备和线路，特别是正常运行时能发生火花的设备，布置在爆炸性环境以外。当需设在爆炸性环境内时，应布置在爆炸危险性较小的地点。

（2）在满足工艺生产及安全的前提下，应减少防爆电气设备的数量。

（3）爆炸性环境内的电气设备和线路，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求。

（4）在爆炸性粉尘环境内，不宜采用携带式电气设备。

（5）爆炸性粉尘环境内的事故排风用电动机，应在生产发生事故情况下便于操作的地方设置事故起动按钮等控制设备。

（6）在爆炸性粉尘环境内，应尽量减少插座和局部照明灯具的数量。如必须采用时，插座宜布置在爆炸性粉尘不易积聚的地点，局部照明灯宜布置在事故时气流不易冲击的位置。粉尘环境中安装的插座必须开口的一面朝下，且与垂直面的角度不大于60º。

（7）爆炸性环境内设置的防爆电气设备应符合现行国家相关标准的产品并经过国家级防爆产品认证机构检验，取得合格证的产品。

2

爆炸性环境电气设备的选择

（1）爆炸性环境内电气设备应根据下列条件进行选择：

1）爆炸危险区域的分区；

2）可燃性物质和可燃性粉尘的分级；

3）可燃性物质的引燃温度；

4）可燃性粉尘云、可燃性粉尘层的最低引燃温度；

（2）根据爆炸危险区域的划分选择防爆电气结构的类型

注：

1. 表中符号：○为适用；△为慎用；Ｘ为不适用。

2. 在 1 区中使用的增安型“e”电气设备仅限于下列电气设备：

1) 在正常运行中不产生火花、电弧或危险温度的接线盒和接线箱，包括主体为“d” 或“m”型，接线部分为“e”的电气产品。

2) 配置有合适热保护装置（GB3836.3-2010 附录 D）的 “e”型低压异步电动机(启动频繁和环境条件恶劣者除外)。

3) “e”型荧光灯。

4) “e”型测量仪表和仪表用电流互感器

（增安型电气设备为正常情况下没有电弧、火花、危险温度，而不正常情况下有引爆的可能，故对在1 区使用的“e”类电气设备进行了限制。增安型电动机保护的热保护装置， 目的是防止增安型电机突然发生堵转、短路、断相而造成定子、转子温度迅速升高引燃周围的爆炸性混合物。

增安型电动机的热保护装置要求是在电动机发生故障时能够在规定的时间（tE）内切断电动机电源，使电机停止运转，使其温升达不到极限温度。随着电子工业的发展，新型的电子型综合保护器已大量投放市场，其工作误差和稳定性能够满足增安型电动机的保护要求，为增安型电动机的应用提供了必要条件。

无火花型电动机比较经济，但安全性不如增安型。选用该类型产品时，使用部门应有完善的维修制度，并严格贯彻执行。）

tD 为外壳保护型；iaD 、ibD 为本质安全型；maD、mbD 为浇封型：pD 为正压型。

设备的最高允许表面温度是由相关粉尘的最低点燃温度减去安全裕度确定的，当按照GB12476.8-1规定的方法对粉尘云和厚度不大于5mm的粉尘层中的“tD”防爆型式进行试验时，采用A型，对其他所有防爆型式和12.5mm厚度中的“tD”防爆型式采用B型。

i.A 型和其他粉尘层用设备外壳

——厚度不大于 5mm：

用IEC 61241-0中23.4.4.1规定的无尘试验方法试验的最高表面温度不应超过5mm厚度粉尘层最低点燃温度减75°C：Tmax = T5mm – 75 °C。

式中T5 mm是5mm厚度粉尘层的最低点燃温度。粉尘层厚度 12.5mm 以下B 型设备专用外壳。

当设备按照GB12476.5中8.2.2.2的规定试验时，对于12.5mm粉尘层厚度来说，设备最高表面温度不应超过粉尘层最低点燃温度减25°C：Tmax = T12.5mm – 25 °C。

式中T12.5 mm是12.5mm厚度粉尘层的最低点燃温度。

设备的最高表面温度不应超过相关粉尘/空气混合物最低点燃温度的2/3，Tmax≤2/3 TCL，单位：℃。

式中TCL为粉尘云的最低点燃温度。

（3）危险区域划分与电气设备保护级别的关系：

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。有如下级别：

EPL Ga

爆炸性气体环境用设备。具有“很高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下或者在罕见的故障条件下不会成为点燃源。

EPL Gb

爆炸性气体环境用设备。具有“高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下不会成为点燃源。

EPL Gc

爆炸性气体环境用设备。具有“加强”的保护等级，在正常运行过程中不会成为点燃源，也可采取附加保护，保证在点燃源有规律预期出现的情况下（例如灯具的故障），不会点燃。

EPL Da

爆炸性粉尘环境用设备。具有“很高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下或者在罕见的故障条件下不会成为点燃源。

EPL Db

爆炸性粉尘环境用设备。具有“高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下不会成为点燃源。

EPL Dc

爆炸性粉尘环境用设备。具有“加强”的保护等级，在正常运行过程中不会成为点燃源，也可采取附加保护，保证在点燃源有规律预期出现的情况下（例如灯具的故障），不会点燃。

注意设备保护级别（EPL）与外壳防护等级（IP）不要混淆。

（4）电气设备保护级别（EPL）与电气设备防爆结构的关系：

爆炸性气体环境保护类型的另一种标志

——“db”：隔爆外壳。

——“eb”：增安型。

——“ia”：本质安全型

——“ib”：本质安全型

——“ic”：本质安全型

——“ma”：浇封型

——“mb”：浇封型

——“nAc”：无火花，

——“nCc”火花保护

——“nRc”：限制呼吸

——“nLc”：限能

——“ob”：油浸型；

——“pxb”: 正压型

——“pyb”：正压型

——“pzc”：正压型

——“qb”：充砂型

爆炸性粉尘环境保护类型的另一种标志

——“ta”:外壳保护

——“tb”: 外壳保护

——“tc”：外壳保护

——“ia”：本质安全型

——“ib”：本质安全型

——“ma”：浇封型

——“mb”：浇封型

——“pb”：正压型

——“pc”：正压型

浇封保护型“mD”encapsulation “mD”

电气设备的一种防爆型式。这种型式是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，使他们在运行或安装条件下避免点燃粉尘层或粉尘云。

（5）气体/蒸气或粉尘分级与电气设备类别的关系

防爆 型 式 为“e”，“m”,“o“,”p”和“q”的电气设备应为II类设备。

防爆 型 式为‘'d”和“i"的电气设备应是 IIA 、IIB、IIC类设备。

防爆型式“n”的电气设备应为 II类设备，如果它包括密封断路装置，非故障元件或限能设备或电路，那么，该设备应是IIA 、IIB或IIC。

（6）电气设备的温度组别、最高表面温度和引燃温度之间的关系

（7）选用的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。

当存在有两种以上可燃性物质形成的爆炸性气体混合物时，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，无据可查又不可能进行试验时，可按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。

对于混合气体的分级， 一直以来比较难以确定。根据API-RP-505,NFPA497,IEC60079-20 以及GB3836.12 的相关规定，本规范提出一种多组分爆炸性气体或蒸气混合物的最大试验安全间隙（MESG）的计算方法，并利用此计算结果判断多组分爆炸性气体的分级原则，进一步应用于工程实践中指导用电

设备的选型问题。见条文说明。

（8）防爆电气设备标志示例

例如增安型“e”（EPL Gb）和正压外壳“px”（EPL Gb）的电气设备，最高表面温度135℃，可用于C级气体引燃温度高于135℃的爆炸性气体环境：Ex e px IIC 135℃(T4)Gb 或 者 Ex eb pxb IIC135℃(T4)

例如隔爆型“d”（EPL Gb）和增安型“e”（EPL和Gb）防爆型式的电气设备，用于B级气体引燃温度大于200℃的爆炸性气体环境：Ex de IIB T3 Gb 或者Ex db eb IIB T3

例如有IIIC导电性粉尘的爆炸性粉尘环境，用浇封型“ma”（EPL Da）电气设备，最高表面温度低于120℃：Ex ma IIIC T120℃ Da 或者Ex ma IIIC T120℃

例如有IIIC导电性粉尘的爆炸性粉尘环境，用外壳保护 “t”

（EPL Db）电气设备，最高表面温度低于225℃：Ex t IIIC T225℃ Db IP65 或者Ex tb IIIC T225℃

例如某工厂加工大麦谷物粉，在加工过程中存在可燃性非导电粉尘，引燃温度为 270℃，根据可燃性粉尘出现的频繁程度和持续时间划为 22 区，电气设备选择为：Ex tD A22 IP54 T195℃

对于爆炸性气体和粉尘同时存在的区域，其防爆电气设备的选择应该即满足爆炸性气体的防爆要求，又要满足爆炸性粉尘的防爆要求，其防爆标志同时包括气体和粉尘的防爆标识。目前已有这种防爆电气产品。

3

爆炸性环境电气设备的安装

(1)除本质安全电路外，爆炸性环境的电气线路和设备应装设过载、短路和接地保护，不可能产生过载的电气设备可不装设过载保护。爆炸性环境的电动机除按照相关规范要求装设必要的保护之外，均应装设断相保护。如果电气设备的自动断电可能引起比引燃危险造成的危险更大时，应采用报警装置代替自动断电装置。

(2)紧急断电措施

为处理紧急情况，在危险场所外合适的地点或位置应采取一种或多种措施对危险场所设备断电。为防止附加危险产生，必须连续运行的设备不应包括在紧急断电回路中，而应安装在单独的回路上。

（3）变、配电所和控制室的设计应符合下列要求：

1）变电所、配电所（包括配电室，下同）和控制室应布置在爆炸危险区域范围以外，当为正压室时，可布置在１区、２区内。

2）对于可燃物质比空气重的爆炸性气体环境，位于爆炸危险区附加 2 区的变电所、配电所和控制室的电气和仪表的设备层地面，应高出室外地面 0.6m。

4

爆炸性环境电气线路的设计

（1）引向电压为 1000V 以下鼠笼型感应电动机支线的长期允许载流量，不应小于电动机额定电流的 1.25 倍。此条中的允许载流量是指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作好隔离密封， 且应符合下列要求。

1)在正常运行时，所有点燃源外壳的450mm 范围内必须作隔离密封；

2）直径50mm 以上钢管距引入的接线箱450mm 以内处必须作隔离密封。

3）相邻的爆炸性环境之间以及爆炸性环境与相邻的其它危险环境或非危进行密封时，密封内部应用纤维作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。

条文中的钢管配线不是通常的保护钢管，而是从配电箱一直到用电设备采用的是钢管配线。保护用钢管不受此条文限制。

为将爆炸性气体或火焰隔离切断，防止传播到管子的其它部位， 故钢管配线需设置隔离密封。

（3）在１区内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。是指一般的没有特殊防护的中间接头。

（4）电缆或导线的终端连接：电缆内部的导线如果为绞线，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采用压接、熔焊或钎焊，当与设备（照明灯具除外）连接时，应采用铜－铝过渡接头。

（6）架空电力线路严禁跨越爆炸性气体环境，架空线路与爆炸性气体环境的水平距离，不应小于杆塔高度的1.5倍。在特殊情况下，采取有效措施后，可适当减少距离。

在确保如发生倒杆时架空线路不进入爆炸危险区的范围内，可根据实际情况采取必要的措施后，可适当减少架空线路与爆炸性气体环境的水平距离。

5

爆炸性环境接地设计

（1）1000V 交流/1500V 直流以下的电源系统的接地应满足下列要求：1）TN 系统：爆炸性环境中的TN 系统应采用TN-S 型。2）TT 系统：危险区中的TT 型电源系统应采用剩余电流动作的保护电器。3）IT 系统：爆炸性环境中的IT 型电源系统，应设置绝缘监测装置。

本条为强制性条文。爆炸性环境中的TN 系统应采用TN-S 型是指在危险场所中，中性线与保护线不应连在一起或合并成一根导线， 从TN-C 到TN-S 型转换的任何部位，保护线应在非危险场所与等电位联结系统相连接。

如果在爆炸性环境中引入 TN-C 系统，正常运行情况下，中性线存在电流，可能会产生火花引起爆炸，因此在爆炸危险区中只允许采用TN-S 系统。

对于TT 系统，由于单相接地时阻抗较大，过流、速断保护的灵敏度难以保证，所以必须采用剩余电流动作的保护电器。

对于IT 系统通常首次接地故障时，保护装置不直接动作于跳闸， 但必须设置故障报警，及时消除隐患，否则如果发生异相接地，就很可能导致短路，使事故扩大。

（2）等电位联结

爆炸性环境中应设置等电位联结，所有裸露的装置外部可导电部件应接入等电位系统。

本质安全型设备的金属外壳可不与等电位系统连接，但制造厂有特殊要求的除外。具有阴极保护的设备不应与等电位系统连接，专门为阴极保护设计的接地系统除外。

（3）按现行国家标准《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065的有关规定，下列不需要接地的部分，在爆炸性环境内仍应进行接地：

1）在不良导电地面处，交流额定电压为 1000Ｖ及以下和直流额定电压为 1500Ｖ及以下的电气设备正常不带电的金属外壳；

2）在干燥环境，交流额定电压为１２７Ｖ及以下，直流电压为１１０Ｖ及以下的电气设备正常不带电的金属外壳；

3）安装在已接地的金属结构上的电气设备。

（4）在爆炸危险环境内，电气设备的金属外壳应可靠接地。爆炸性气体环境１区内的所有电气设备以及爆炸性气体环境２区内除照明灯具以外的其它电气设备，应采用专门的接地线。该接地线若与相线敷设在同一保护管内时，应具有与相线相等的绝缘。此时爆炸性气体环境的金属管线，电缆的金属包皮等，只能作为辅助接地线。

爆炸性气体环境２区内的照明灯具，可利用有可靠电气连接的金属管线系统作为接地线，但不得利用输送易燃物质的管道。

（5）接地干线应在爆炸危险区域不同方向不少于两处与接地体连接。

（6）电气设备的接地装置与防止直接雷击的独立接闪杆的接地装置应分开设置，与装设在建筑物上防止直接雷击的接闪杆的接地装置可合并设置；与防闪电感应的接地装置亦可合并设置。接地电阻值应取其中最低值。

（7）防雷接地、静电接地的设计应符合现行有关标准、规范的规定。

本规范给出一种通孔对不同释放等级影响的判定方法见表2。但下面的示例不作为强制使用，可按需要做一些变动以适合具体的情况。作为可能的释放源的通孔场所之间的通孔应视为可能的释放源。释放源的等级与下列情况有关：

1)邻近场所区域类型；

2)孔开启的频率和持续时间；

3)密封或连接的有效性；

4）涉及到的场所之间的压差。

通孔分类：通孔按下列特性分为A、B、C 和D 型。

1）A 型：通孔不符合B、C 或D 型规定的特性。

举例：穿越或使用的通孔，例如：穿越墙、天花板和地板的导管、管道；经常打开的通孔；

房屋、建筑物内的固定通风口和类似B、C 及D 型的经常或长时间打开的通孔。

2）B 型：正常情况下关闭（例如：自动封闭）并且不经常打开，而且关闭紧密地通孔。

3）C 型：正常情况下通孔封闭（例如: 自动关闭），不经常打开并配有密封装置（例如: 密封垫），符合B 型要求，并沿着整个周边还安装有密封装置（例如：密封点）；或有两个串联的B 型通孔，而且具有单独自动封闭装置。

4）D 型：经常封闭符合C 型要求的通孔，只能用专用工具或在紧急情况下才能打开。

D 型通孔是有效密封的使用通道（例如: 导管、管道）或是靠近危险场所的C 型通孔和B 型通孔的串联组合。

表 3.2.3 通孔对不同释放等级的影响

注：括号内示出的释放等级为通孔频繁操作的情况。

本文已结束，感谢阅读。

说明：本文内容是经燕化工平台根据刘汉云女士在“2021石油化工数字化罐区高峰论坛暨第三届全国石油化工储运罐区测量控制与安全管理技术交流大会”上发表的大会报告所整理，转载请注明出处，如未经许可或未注明出处，将追究法律责任。

来源：经燕化工平台

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