蓄电池室防爆设计的探讨

赵怀璞*，游国强，郑建国，张文宇*，杜旭红

（中国辐射防护研究院，山西 太原 030006）

蓄电池室防爆设计的探讨

赵怀璞*，游国强，郑建国，张文宇*，杜旭红

（中国辐射防护研究院，山西 太原 030006）

蓄电池组广泛用于电气系统中重要负荷的备用电源。由于铅酸蓄电池组在充放电过程中可能释放少量的氢气，因此，在工程实践中，蓄电池室通常需要进行防爆设计。然而，在对一些建设项目进行安全评价过程中，发现设计人员在蓄电池室防爆设计中依据不同的标准进行设计，从而造成几乎完全一样的蓄电池室，防爆设计却存在一些差别。本文将目前我国与蓄电池防爆设计相关的标准条文进行了梳理，并对蓄电池室防爆设计中应注意的几个问题进行探讨，以期能够为相关设计人员提供参考。

蓄电池室；防爆设计；爆炸性气体

0 引言

蓄电池由于其供电可靠性，广泛用于各行各业重要电气负荷的备用电源。由于酸性蓄电池组在充放电过程中会释放少量的氢气，因此，蓄电池室通常需要进行防爆设计。

然而，我们在一些建设项目的安全评价过程中，经常会遇到一些蓄电池室仅设计了防爆灯，而其他电气设备没有进行防爆设计；甚至一些相同或相似的蓄电池室有的按照防爆设计，有的却不按照防爆设计，这就给工程安全评价人员带来一些困扰。针对哪些蓄电池室应该进行防爆设计，蓄电池室防爆设计中应该注意哪些问题，本文通过对我国现行标准中与蓄电池室防爆设计相关的条文进行了梳理，并对蓄电池室防爆设计进行探讨。

1 爆炸性气体危险环境的确定

就蓄电池室而言，由于酸性蓄电池组充放电过程中释放的少量氢气，是否能够形成爆炸性气体危险区域，与蓄电池组的容量、电池的结构形式、蓄电池室通风条件等密切相关，因此蓄电池室是否需要进行防爆设计不能一概而论。

《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）中明确了以下几类情况时，蓄电池可按照非危险环境进行考虑：一是蓄电池无通气口，其总体积小于该封闭区域容积的1%或蓄电池的充电系统的额定输出小于或等于200W并采取了防止不适当过充电的措施等条件时，可按照非危险区域考虑。二是含有可充电蓄电池的封闭区域，通风良好，该区域可划为非危险区域。三是当所有的蓄电池都能直接或者间接的向封闭区域外部排气，该区域可化为非危险区域考虑。

《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/ T5044-2004）中规定：蓄电池室内照明灯具应为防爆型；蓄电池室内照明线宜采用穿管暗敷；室内不应装设开关和插座；蓄电池室内应有良好的通风设施，室内的通风换气量应按保证室内含氢量（按体积计算）低于0.7%，含酸量小于2mg/m3。显然，电力工程直流系统设计技术规程要求该标准适用范围内的蓄电池室按照气体爆炸危险环境进行设计，这与《爆炸危险环境电力装置设计规范》中列举的排除范围存在不同。当然，设计者从偏安全的角度考虑，所有的蓄电池室均按照防爆设计亦无不可。

2 爆炸性气体危险分区的确定

爆炸性气体危险区域的划分是进行电气防爆设计的首要问题。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，爆炸性气体危险环境分为0区、1区、2区。由于铅酸蓄电池组仅在充放电过程中释放少量的氢气，因此不会连续长期的出现爆炸性混合物的环境。《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）中规定：当配备有蓄电池、通风较差的封闭区域至少能保证该区域的通风情况不低于满足通风良好条件的25%及蓄电池的充电系统有防止过充电的设计时，可划为2区；当不满足此条件时，可划为1区。在工程实践中，目前铅酸蓄电池组均设有防止过冲电设计，并且一般的蓄电池室均设有良好的通风设施。因此，在蓄电池室的防爆设计中，通常情况下均按照爆炸性气体环境2区进行设计。然而对于一些特殊环境条件下，当蓄电池室的通风条件受限时，设计中应按照爆炸性气体危险环境1区进行设计。

3 电气设备的选择

蓄电池室往往很少布置电气设备，常见的电气设备主要包括照明灯具、通排风机、除湿机、空调等。由于氢气爆炸性分级为ⅡC、分组为T1；因此蓄电池室电气设备防爆级别组别应不低于ⅡCT1。

《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）中对爆炸性环境电气设备的选择给出了明确的规定。蓄电池室（2区）电气设备保护级别选择Ga、Gb、Gc均可。

《35-110kV变电所设计规范》（GB50059-2011）中规定铅酸蓄电池室内的照明，应采用防爆型照明器，不应在蓄电池室内装设非防爆电器。防酸隔爆蓄电池室的通风应采用机械通风，排风机及其电动机应为防爆型。《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）中规定防酸式铅酸蓄电池充电间内的电气照明应采用增安型照明器。充电间内不应装设开关、熔断器或插座等可能产生火花的电器。《电力工程直流系统设计技术规范》（DL/T5044-2004）中规定：容量在200Ah以上的蓄电池室内照明灯具应为防爆型，且应布置在通道上方；室内不应装开关插座；蓄电池室内通风电机应为防爆式。

《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》（GB50172-2012）中规定：蓄电池室应采用防爆型灯具、通风电机，室内不得装设开关和插座。

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上述标准中对于蓄电池室内照明灯具及排风机的防爆均作出了要求。与其他标准相比，《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》（GB50172-2012）对蓄电池室内开关插座的设置要求更为严格。因此，在蓄电池室的设计中，设计者应充分考虑开关插座的用途，避免将照明灯具及通排风机的开关及插座设在蓄电池室内，若确需室内安装的开关插座应采用隔爆型或本安型。

4 线缆敷设

蓄电池室用电设备很少，其室内电气线路主要是照明线路、通排风机等低压线路。

《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）中规定：爆炸性环境内，低压电力、照明线路采用的绝缘导线和电缆的额定电压应高于或等于工作电压。在爆炸危险区域内，除在配电盘、接线箱或采用金属导管配线系统内，无护套的电线不应作为供配电线路。爆炸性气体环境2区内配线宜采用铜芯电缆；电缆明设或在沟内敷设时，铜芯电力电缆、照明电缆最小截面1.5mm2以上，控制电缆最小截面1.0mm2以上。爆炸性气体环境2区1000V以下钢管配线时，铜芯电力绝缘导线最小截面2.5mm2，照明、控制铜芯绝缘导线最小截面1.5mm2以上，钢管螺纹旋合应不少于5扣。

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）中规定充电间内的固定式线路应采用铜芯绝缘线穿保护管敷设或铜芯塑料护套电缆，并有防止外界损伤的措施；移动式线路应采用铜芯重型橡套电缆。

《电力工程直流系统设计技术规范》（DL/ T5044-2004）中规定蓄电池室内照明线宜采用穿钢管暗敷，《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》（GB50172-2012）中规定室内照明钱应采用穿管暗敷。

通过上面条文的对比可以看出，蓄电池室电气线路敷设时除考虑由于机械伤害可能导致绝缘层破坏，还需要考虑由于蓄电池电解液挥发或泄漏产生的酸气造成的腐蚀。对于蓄电池室照明及动力线路采取穿钢管暗敷并做好封堵能够有效的防止机械损伤和酸气腐蚀，显然这是更为安全的。在具体工程设计中，这就要求在工程设计阶段给出明确的线路路径及敷设方式，以便于在施工阶段能够按图施工，避免线路明敷留下隐患。

5 讨论

以上通过对有关蓄电池室防爆设计的标准条文进行的比较和梳理，可以看出在蓄电池室电气防爆设计时需要注意以下几个问题。

（1）蓄电池室是否需要按照防爆要求来设计不能一概而论。

笔者认为，除《电力工程直流系统设计技术规范》（DL/T5044-2004）规定的容量在200Ah以上的专用蓄电池室；以及《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》（GB50172-2012）中规定的12V及以上，容量为25A.h及以上的阀控式密封铅酸蓄电池组和容量为10A.h及以上的镉镍碱性蓄电池组蓄电池室以外，其他蓄电池室是否需要防爆设计，应根据工程实际情况并按照《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）的规定进行判断。如果蓄电池室通风条件良好，或者蓄电池放置在空间较为空旷的厂房内，蓄电池室可以不考虑防爆设计。

工程实践中，针对同一场所，设计者在采用标准时应根据标准的适用范围进行考量，并应遵循统一的设计原则。如果将蓄电池室按照爆炸危险环境进行防爆设计，则其电气设备的选择安装、线路敷设等应严格进行防爆设计，避免出现内照明灯具采用防爆型，而在室内设置的其他电气设备未采用防爆设计或电气线路不按照防爆要求设计的问题。

我国国家标准是具有法律效率的，对于GB50172-2012中的强制性条文虽然仍有学者存在争议，但是，笔者认为，在该标准规定范围内的蓄电池室，仍应当遵守条文要求进行防爆设计。

（2）按照防爆设计的蓄电池室，在满足工艺要求的前提下，设计者应尽量减少蓄电池室内电气设备的布置和使用。蓄电池室内必要的照明灯具、排风机、除湿机、空调机等均应采用防爆型。电气设备的控制开关应设在蓄电池室外。如无必要，蓄电池室内应禁止预留插座。

（3）按照防爆设计的蓄电池室，其室内照明及动力线缆应采用穿钢管暗敷，铜芯电力绝缘导线最小截面不小于2.5mm2，照明、控制铜芯绝缘导线最小截面不小于1.5mm2。设计者在工程设计阶段根据蓄电池室内用电设备位置，给出明确的线路路径及敷设方式，以便在施工阶段能够按图施工，避免线路明敷留下隐患。

[1]李道本.蓄电池室防爆规定探讨[J].建筑电气，2015,8(34):3～9.

[2]GB50058-2014,爆炸危险环境电力装置设计规范［S］.

[3]GB50172-2012,电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范［S］.

[4]GB50055-2011,通用用电设备配电设计规范［S］.

[5]DL/T5044–2004,电力工程直流系统设计技术规程［S］.

[6]GB50059-2011,35kV～110kV变电站设计规范［S］.

TM912

A

1671-0711（2016）10（下）-0087-02

注：*为副研究员。