爆炸危险环境中电气设计要点

摘要：在爆炸危险环境中，电气设计必须根据爆炸危险场所环境的特点，依据相关规范和规定进行，具有不同于一般工业，民用电气设计的特点。文章结合作者在工作实践中的体会，从防爆电气设备的选择，防雷接地设计，防静电设计等四个方面对爆炸危险环境中电气设计的要点进行了探讨。

关键词：爆炸危险环境；电气设计；爆炸性混合物

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0027-02

爆炸危险环境，指的是含有爆炸性混合物（一般分为矿井甲烷，爆炸性气体，爆炸性粉尘三类），有爆炸危险的环境和场所。常见的爆炸危险环境有矿井，化工厂，加油站，加气站，爆竹厂及销售点，等等。在这些爆炸危险环境中，电气设计必须根据爆炸危险场所环境的特点严格按照相关规范、标准进行设计，贯彻以预防为主的方针，因地制宜地采取防范措施，确保特殊危险环境的电气安全。本文所研究的电气设计主要针对在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，有可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维的环境。

由于爆炸危险环境的特殊性，因而其电气设计也有不同于一般电气设计的特点：首先应划分危险区域；其次，根据危险区域的等级和范围，以及爆炸性物质的级别、组别来选用相关的防爆电器；最后，不仅要符合现行国家标准和规范的规定，而且要符合行业的有关规定。本文结合作者在工作实践中的体会，针对爆炸危险环境中电气设计要点进行探讨。

1 防爆电气设备的选择

在爆炸危险环境中，电气设备要依据爆炸危险区域的划分，选择相应的种类和防爆结构。防爆电气设备一般分为六类：隔爆型，防爆安全型，防爆充油型，防爆、通风、充气型，安全无火花型，防爆特殊型。

在选择防爆电气时需要注意以下要点：

首先，在防爆电气设备外壳的明显处，需设置清晰的永久性凸纹标志：“Ex”以示“防爆”。小型电气设备及仪器仪表可采用标志牌铆接或焊接在外壳上，也可采用凹纹标志。

其次，在不同应用范围内选择相应的防爆电气设备。由于各种防爆电气设备的防爆原理和技术是有差别的，因此不同应用范围内应视场所等级和场所中的爆炸性混合物来配置电气设备。应按照以下原则进行选择：

一是爆炸危险环境中的任何场所，都应该注意避免选择充油型或正压型电气设备。在0级场所，可以使用I类本质安全型电气设备。在没有爆炸性混合气体的环境可以使用增安型防爆手电筒，但在测量取样和油罐清洗时则不能使用。

二是防爆电气设备的选择。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。当存在有两种或两种以上的爆炸性气体混合物时，以危险程度较高的级别和组别为低限。

三是爆炸危险区域内的电气设备，应符合周围环境内机械的、化学的、热的、风沙、霉菌等不同环境条件对电气设备的要求，电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。（1）对电气设备的化学要求主要是防腐；（2）工厂用防爆电气设备规定的使用环境温度为-20℃～40℃，过高和过低的温度都会影响防爆性能；（3）湿度视具体设备而定；（4）有些电气设备安装在高原、户外使用，雨雪侵蚀、大气冷热的变化、强烈的日光照射、高原的低温、低气压等，都对电气设备的防爆性能产生影响。根据需要，分别设计有户外防腐防爆型和户外防爆型，它们的标志是在防爆电气设备的型号后增加WF和W等字母

代号。

四是设备安装和维修。在安装防爆电气设备时，应考虑到以后的维护和管理费用，在选用电气设备时在考虑安全性能的同时，还要考虑使用和维修的方便性，以及经济性。

2 防雷与接地设计

对于爆炸危险环境而言，防雷设计是尤其重要的工作，类似事故所造成的损失之大令人扼腕。根据爆炸危险环境的防雷特点，在电气设计中应注意以下几点：

一是接闪器的设置。接闪器的作用是可以保护爆炸危险环境中的建筑物免受雷击。接闪器一般有三种结构，一是独立避雷针，二是架空避雷线或架空避雷网；三是直接装在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网，且避雷网（带）应沿易受雷击的部位敷设。避雷针、避雷带、避雷网保护范围的计算参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94，建议采用“滚球”计算法。

二是防雷接地设置。防雷接地设计直接关系到防雷效果。在建筑物上安装的避雷设施，其接地装置应与电气设备接地、防雷电感应接地合并设置，并取其中接地电阻的最小值，不合并时应满足相关安全距离要求。防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3米，小于3米时应采取以下措施：（1）水平接地体局部深埋不应小于1米；（2）水平接地体局部应包绝缘物，可采用50-80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m；（3）采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50-80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m。

防雷接地装置还可以用环形接地装置网，这种装置网的作用是降低各种感应过电压。接至防雷接地装置的各种形式接地，但要注意只有并列管道采用串联接地的方式，其他均为并联。

3 系统防静电设计

（1）在发油台等部位，设置用于跨接接地线的接地端子，有必要的话增设静电接地报警器；（2）成品油作业场所应设消除人体静电的装置；（3）输油管道等应做好等电位联接并接地；（4）地上或管沟敷设的输油管道的始末端和分支处，以及直线段每隔200～300米处，应设防静电接地装置；（5）防静电接地与石油库、加油加气站的防雷接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜公用接地装置，其接地电阻不应大于4欧。

4 变配电所的布置

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92的规定，变配电所和控制室的设计应注意以下两点：

一是变电所、配电所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。

二是对于易燃物质比空气重的爆炸性气体环境，1区、2区附近的变电所和配电所和控制室的室内地面应高于室外地面0.6米。

综上所述，对于爆炸危险环境的电气设计要做到安全有效，保证安全生产。设计人员必须充分了解爆炸物的危险性质，正确划分爆炸危险区域范围，为各种设备的选用提供可靠依据，做好电气设计工作，确保爆炸危险环境的电气安全。

参考文献

[1] 杨绍伟.关于爆炸危险环境电气设计的探讨[J].有色金属设计，2013，（1）.

[2] 廖湘琴.浅谈爆炸危险环境的电气设计[J].福建建设科技，2008，（1）.

[3] 孙毅.爆炸性气体环境生产场所的电气设计[J].武汉船舶职业技术学院学报，2007，（4）.

作者简介：刘皓，女，浙江省天正设计工程有限公司工程师，研究方向：建筑电气设计。