Взрывоопасными производствами на данный момент являются не только предприятия и объекты химической, горнорудной, нефтегазодобывающей, атомной промышленностей. К взрыво- и пожароопасным относятся, например, предприятия по производству продуктов питания: мукомольные, кондитерские, винно-водочные; а также деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные комбинаты, цементные и железобетонные заводы и т. д. Кроме того, современное предприятие любой отрасли имеет в своей структуре взрывоопасные зоны, т. к. на любом современном производстве есть склады ГСМ и лакокрасочных изделий, участки гальванической и высокой температурной обработки, покрасочные цеха или камеры и т. п. Всё электротехническое оборудование, устанавливаемое в такой взрывоопасной зоне, должно быть выполнено в специальном взрывозащищенном исполнении, т. е. оборудование не должен являться источником воспламенения или взрыва.
Чтобы понять, как и с помощью какого оборудования защищать соответствующие взрывоопасные зоны, необходимо рассмотреть некоторые теоретические вопросы. В 2001 году были введены новые стандарты ГОСТ Р 51330 "Оборудование взрывозащищенное", которые соответствуют требованиям международной электротехнической комиссии (МЭК) и европейским стандартам. Кроме того, не переиздавалась пока и глава 7 "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ), которая также является основополагающей в теории взрывозащищенного электрооборудования. Опираясь на эти документы, можно дать несколько определений.
Взрывоопасная зона - помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы:
- Зона класса 0 : зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
- Зона класса 1 : зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
- Зона класса 2 : зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время.
Взрывозащищенное оборудование - электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования.
Вид взрывозащиты - специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.
Средство взрывозащиты - конструктивное и (или) схемное решение для обеспечения взрывозащиты электрооборудования.
Уровень взрывозащиты - степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях. Установлены следующие уровни взрывозащиты электрооборудования:
- "электрооборудование повышенной надежности против взрыва"
- "взрывобезопасное электрооборудование"
- "особовзрывобезопасное электрооборудование"
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальным режиме его работы. Знак уровня - "2Ex".
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знак уровня - "1Ex" или "РВEx" для рудничного оборудования.
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знак уровня - "0Ex" или "РОEx" для рудничного оборудования.
Взрывозащищенное электрооборудование может иметь следующие виды взрывозащиты:
- взрывонепроницаемая оболочка - d;
- заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением - р;
- кварцевое заполнение оболочки - q;
- масляное заполнение оболочки - о;
- защита вида - е;
- искробезопасная электрическая цепь - i;
- герметизация компаундом - m;
- защита вида - n;
- специальный вид взрывозащиты - s.
Виды взрывозащиты, обеспечивающие различные уровни взрывозащиты, различаются средствами и мерами обеспечения взрывобезопасности, оговоренными в стандартах на соответствующие виды взрывозащиты.
Для взрывозащищенного оборудования пожарной сигнализации и автоматики характерно применение, в основном, следующих видов взрывозащиты:
- Вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь" (i) основывается на методе предотвращения взрыва или воспламенения за счет ограничения электрической и тепловой энергии.
- Вид взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" (d) основан на методе сдерживания взрыва, главный принцип которого - не дать взрыву распространиться за пределы оболочки прибора.
- В последнее время все большую практическую реализацию находят виды взрывозащиты с использованием метода изоляции, основанного на принципе физического разделения взрывоопасных частей и элементов прибора от взрывоопасной среды. Прежде всего, это вид взрывозащиты "герметизация компаундом" (m). В настоящее время именно с этим видом взрывозащиты выпускается все большее количество приборов. Связано это с тем, что практическая реализация этого вида взрывозащиты не требует больших затрат и снижает себестоимость оборудования.
Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от области применения подразделяется на две группы (таблица 1).
Таблица 1. Группы взрывозащищенного электрооборудования по области его примененияЭлектрооборудование группы II, имеющее виды взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" и (или) "искробезопасная электрическая цепь", подразделяется также на три подгруппы, соответствующие категориям взрывоопасных смесей (таблица 2). Это подразделение базируется на безопасном экспериментальном максимальном зазоре (БЭМЗ) оболочек или минимальном токе воспламенения (МТВ) для электрооборудования с искробезопасными цепями.
Таблица 2. Подгруппы электрооборудования группы IIЭлектрооборудование, промаркированное как IIB, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА. Подобным образом электрооборудование, имеющее маркировку IIC, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА или IIB.Электрооборудование группы II в зависимости от значения предельной температуры подразделяется на шесть температурных классов, соответствующих группам взрывоопасных смесей, где предельная температура - наибольшая температура поверхностей взрывозащищенного электрооборудования, безопасная в отношении воспламенения окружающей взрывоопасной среды (таблица 3).
Таблица 3. Температурные классы электрооборудования группы IIТаким образом, мы подошли к расшифровке записи маркировки взрывозащиты, которая всегда присваивается конкретному виду взрывозащищенного электротехнического оборудования. В эту маркировку в указанной ниже последовательности входят:
- знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
- знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищенное электрооборудование. (- от английского explosion - взрыв);
- знак вида взрывозащиты (d, p, q, o, e, I, m, n, s);
- знак группы или подгруппы электрооборудования (II, IIА, IIВ, IIС);
- знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).
В маркировке по взрывозащите могут иметь место дополнительные знаки и надписи, например, буквы X и U - в соответствии со стандартами на электрооборудование с отдельными видами взрывозащиты.Примеры маркировки взрывозащищенного электрооборудования приведены в таблице 4.
| Уровень взрывозащиты | Вид взрывозащиты | Группа (подгруппа) | Температурный класс | Маркировка по взрывозащите |
| Электрооборудование повышенной надежности против взрыва | Защита вида "е" и взрывонепроницаемая оболочка | IIB | T3 | 2ExedIIBT3 |
| IIC | T6 | 2ExedIICT6 | ||
| Взрывобезопасное электрооборудование | Взрывонепроницаемая оболочка | IIA | T3 | 2ExedIIAT3 |
| Искробезопасная электрическая цепь | IIB | T4 | 2ExedIIBT4 | |
| Особовзрывобезопасное электрооборудование | Искробезопасная электрическая цепь | IIC | T6 | 2ExedIICT6 |
| Искробезопасная электрическая цепь и взрывонепроницаемая оболочка | IIA | T4 | 2ExedIIAT4 |
В соответствии с ГОСТ Р 51330 и ПУЭ взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяются на три класса:
Зона класса 0 - зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
Зона класса 1 - зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
Зона класса 2 - зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время.
Понятие «взрывоопасная зона» в «Правилах устройств электроустановок» трактуется следующим образом:
Взрывоопасная зона - это помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси.
Согласно ГОСТ Р 51330.9-99, взрывоопасная зона - это зона, в которой имеется или может образоваться взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок. В этих зонах для обеспечения безопасности должно применяться электрооборудование во взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенное электрооборудование - электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования (ПУЭ).
Взрывозащищенное электрооборудование
Существуют следующие уровни взрывозащиты электрооборудования:
- Электрооборудование повышенной надежности против взрыва - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 2.
- Взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 1.
- Особовзрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 0.
Категории и группы взрывоопасных смесей
| Категория смеси | Наименование смеси | БЭМЗ, мм |
|---|---|---|
| I | Рудничный метан | более 1,0 |
| II | Промышленные газы и пары | - |
| II A | Промышленные газы и пары | более 0,9 |
| II B | Промышленные газы и пары | более 0,5 до 0,9 |
| II C | Промышленные газы и пары | до 0,5 |
БЭМЗ (безопасный экспериментальный максимальный зазор) - максимальный зазор между Фланцами, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.
Таблица 2. Группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом подразделяются по температуре самовоспламенения
| Группа | Температура самовоспламенения смеси, ℃ |
|---|---|
| T1 | Выше 450 |
| T2 | от 300 до 450 |
| T3 | от 200 до 300 |
| T4 | от 135 до 200 |
| T5 | от 100 до 135 |
| T6 | от 85 до 100 |
Вид и маркировка взрывозащиты электрооборудования
В соответствии с ГОСТ Р 51330 маркировка взрывозащищенного электрооборудования должна содержать знак «Ех», указывающий на то, что электрооборудование соответствует указанному стандарту и стандартам на виды взрывозащиты; знаки видов взрывозащиты также регламентированы:
1 Ex d IIB T4
1 - уровень взрывозащиты
Ex - знак взрывозащищенного электрооборудования, изготовленного в соответствии со стандартом
d - вид взрывозащиты
T4 - температурный класс
Таблица 3. Уровень взрывозащиты
| Уровень взрывозащиты | Определение |
|---|---|
| 2 | Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы |
| 1 | Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты |
| 0 | Взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты |
Таблица 4. Виды взрывозащиты электрооборудования
| d – Взрывонепроницаемая оболочка | ||
| Взрывозащищенное электрооборудование Exd может содержать нормально искрящие компоненты и зажигательные устройства, а также может содержать взрывоопасные смеси. Внутренняя конструкция такова, что оборудование может выдержать внутренний взрыв газовоздушной смеси и не распространять при этом достаточное количество энергии для внешнего взрыва. Места соединений, крышки и отверстия конструируются с огнестойкими свойствами проходов (щелей и пазов), которые необходимо периодически проверять и постоянно поддерживать в нужном состоянии, чтобы сохранить целостность данной формы защиты. | Коммутационные приборы, пускатели электродвигателей, автоматические выключатели, нагревательные элементы, светильники, датчики, сигнализаторы, кабельные вводы. | |
| е – Защита вида е | ||
| Компоненты, применяемые в оборудовании, не вызывают искрения и опасных температур при нормальной работе. Оборудование обычно рассчитано на максимальное допустимое напряжение 11 кВ. Используются высокоэффективные и самые надежные электрические соединения и изоляция. Уровень защиты от попадания пыли и влаги практически полностью снижает риск загрязнения. Два основных требования Ехе заключаются в защите оборудования от внешних воздействий на уровне минимум IP54 для газа/пара (IP6X для пыли) и показателе ударной вязкости минимум 7Нм. Поскольку эта форма защиты используется в Зонах 1 и 2, ее предпочитают вместо Exd, потому что она рассчитана на более простой способ проверки и обслуживания. Еще одно «за» состоит в том, что оборудование Ехе обычно производится из более легких материалов, что часто снижает его стоимость. | Клеммные и соединительные коробки, посты и шкафы управления, распределительные устройства, светильники, сигнализаторы, кабельные вводы. | |
| I - Искробезопасная электрическая цепь | ||
| Взрывобезопасное оборудование (подгруппа Ex ia и Ex ib) данных типов включают цепи, которые ввиду низкого искрового энергетического потенциала не могут произвести зажигание взрывоопасной смеси. Оборудование Exib безопасно только при одном повреждении и может использоваться в зоне 1. Оборудование Exia безопасно при двух повреждениях и может применяться в зоне 0. Взрывобезопасные детали или схемы могут быть помещены в корпус, обладающий другой формой защиты, например, Ехе или Exd, хотя для корпуса в этом случае не всегда требуется частая проверка. | ||
| P - Заполнение или продувка оболочки избыточным давлением | ||
| Защита оборудование типа ’р’ заключается в комбинации положительного статического давления внутри корпуса электроустановки и постоянного потока воздуха или инертного газа для выталкивания взрывоопасной смеси из корпуса в случае ее появления. Надежность и общая безопасность системы существенно зависит от графика продувки и мониторинга. | Электродвигатели, распределительные и управляющие устройства, сильноточные приборы, анализаторы. | |
| O – Масляное заполнение оболочки | ||
| Допускается только в зонах, где вероятность возникновения взрывоопасных сред невелика (зона 2). Оборудование типа "о" используется при наличии погружения искрящих компонентов в масло с постоянным контролем вентиляционного режима, например, в коммутационной аппаратуре. | Трансформаторы, пусковые сопротивления. | |
| q – Кварцевое заполнение оболочки | ||
| Корпус Типа q с порошковым или песочным наполнителем, где находятся устройства образования дуги и искрения. При этом необходима вентиляция. Часто применяется для консервации энергии, освобожденной при неисправности электрических и электронных компонентов, например, выход из строя предохранителя. Эта форма защиты часто связана с деталями внутри оборудования Ехе, например, пусковое устройство люминесцентных ламп. | Трансформаторы, конденсаторы, предохранители. | |
| m – Герметизация компаундом | ||
| Метод - заливка компаундом (инкапсуляция) компонентов или оборудования, образующих дуги и искрение, чтобы обеспечить отсутствие доступа имеющихся взрывоопасных смесей и контроль температуры при нормальных условиях и неисправности, что предотвращает возгорание. | Индикаторы, коммутирующие приборы малой мощности, датчики. | |
| n - Защита вида n | ||
Оборудование с защитой вида "n" считается не имеющим зажигательной способности, поскольку при нормальной работе не производит дугу, искры или опасные температуры. Концепция близка философии Ехе, но применима только в зонах со слабой вероятностью взрывоопасных сред (зона 2). Оборудование Ехn подразделяется на четыре подгруппы:
| Все устройства для зоны 2, кроме коммутационных устройств. |
Таблица 5. Первая цифра – защита от твердых тел и пыли
| 0 | Защита отсутствует | |
| 1 | Защита от твердых предметов диаметром более 50 мм (защита от случайного прикосновения большого участка тела человека с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата) | |
| 2 | Защита от твердых предметов диаметром более 12,5 мм (защита от возможного соприкосновения пальцев с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппар | |
| 3 | Защита от твердых предметов диаметром более 2,5 мм (защита от возможного соприкосновения инструмента, проволоки и пр. с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата) | |
| 4 | Защита от твердых предметов диаметром более 1 мм (защита от возможного соприкосновения пальцев с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата) | |
| 5 | Защита от пыли. Защита персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата | |
| 6 | Полная защита от пыли. Полная защита персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата |
Таблица 6. Вторая цифра – защита от воды
| 0 | Защита отсутствует | |
| 1 | Защита от вертикально падающих капель воды | |
| 2 | Защита от капель воды, падающих на оболочку, наклоненную под углом до 15° к вертикали | |
| 3 | Защита от дождя, падающего на оболочку, наклоненную под углом до 60° к вертикали | |
| 4 | Защита от брызг воды любого направления | |
| 5 | Защита от водяных струй любого направления | |
| 6 | Защита от волн воды | |
| 7 | Защита при кратковременном погружении в воду | |
| 8 | Защита при длительном погружении в воду |
Ни одно современное промышленное производство не обходится без использования электрического оборудования. Предприятия, связанные с добычей полезных ископаемых подземным способом, транспортировкой нефти и газа, химические заводы, характеризуются потенциальной опасностью выбросов горючих газов, образования взрывоопасных сред. Для предотвращения возможности воспламенения таких сред, применяют пускатели, двигатели, распределительные устройства, светильники во взрывозащищенном исполнении.
Общие требования к исполнению сформулированы в Правилах устройства электроустановок ПУЭ, ГОСТ Р 51330.0-99 (МЭК 60079-0-98) Электрооборудование взрывозащищенное.
Взрывозащищенные устройства классифицируются по видам, группам, уровням взрывозащиты, а так же по принадлежности к температурному классу. Классификация помогает определить степень пригодности того или иного оборудования в конкретных условиях.
Обозначение вида
Виды взрывозащищенного электрооборудования обозначаются прописной латинской буквой/буквами:
- взрывонепроницаемая оболочка «d»;
- заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением «р»;
- кварцевое заполнение оболочки «q»;
- масляное заполнение оболочки «о», кроме горючих масел;
- защита вида «е»;
- искробезопасная электрическая цепь «i», с уровнем искробезопасности «ia», «ib», «ic»;
- герметизация компаундом «m»;
- специальный вид взрывозащиты «s».
Группы взрывозащищенного электрооборудования
- I группа - оборудование предназначено для использования в опасных по рудничному газу и/или горючей пыли подземных выработках рудников, шахт, в их поверхностных сооружениях, Электрооборудование группы I, имеющее взрывонепроницаемую оболочку, подразделяется на подгруппы 1В, 2В, 3В, 4В.
- II группа - оборудование для внутренней и наружной установки, предназначенное для потенциально взрывоопасных сред, за исключением опасных по рудничному газу и/или пыли подземных выработок шахт, рудников и их поверхностных сооружений.
ЩОРВ взрывозащищенные Exd коробки (взрывонепроницаемые оболочки) из алюминиево-кремниевого сплава
В свою очередь, эта группа делится на подгруппы А, B, С в зависимости от категории взрывоопасных смесей с воздухом по критериям безопасного экспериментального максимального зазора БЭМЗ при наличии взрывозащиты вида «d» или минимального тока воспламенения МТВ для искробезопасных цепей «i». Виды групп сведены в таблицу:
Оборудование, промаркированное индексом С, имеет самый высокий приоритет и пригодно для использования вместо установок подгрупп А или В. Соответственно группа B может применяться только взамен А.
Уровни взрывозащиты
В зависимости от уровня взрывозащиты электрооборудование групп I и II подразделяют на:
- повышенной надежности против взрыва (2);
- взрывобезопасное (1);
- особовзрывобезопасное (0).
Общий уровень взрывозащиты электрической установки, в зависимости от состава элементов, устанавливается на уровне элемента, имеющего самый низкий уровень.
Допускается проведение испытаний оборудования для использования в конкретной взрывоопасной газовой среде. По итогам испытаний, оно должно получить соответствующую маркировку.
Температурные классы
Для электрооборудования группы I максимальная температура поверхности не должна превышать:
- 150 °С, при возможности образования отложения слоя угольной пыли;
- 450 °С, при отсутствии возможности отложения слоя угольной пыли к примеру, в результате применения герметичных корпусов или вентилирования. При этом максимальную фактическую температуру указывают на оборудовании, или после маркировки взрывозащиты добавляют знак Х, чтобы обозначить необходимость соблюдения безопасных условий эксплуатации.
Температурные классы взрывозащищенного электрооборудования второй группы приведены в таблице:
В зависимости от вида взрывозащиты, маркировку снабжают указанием фактической максимальной температуры поверхности оболочки или элементов.
Маркировка
Классификация и маркировка взрывозащищенного электрооборудования выполняется в соответствии c ГОСТ 12.2.020-76. Она содержит:
- знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
- знак Ех, указывающий на соответствие стандартам взрывозащищенного электрооборудования;
- знак вида взрывозащиты (d, e, i, р, q, m, o, s);
- знак группы или подгруппы электрооборудования (II, IIА, IIВ, IIС);
- знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).
В маркировке по взрывозащите могут встречаются дополнительные знаки и надписи, соответствующие стандартам на электрическое оборудование со специальными видами взрывозащиты. Примеры маркировки взрывозащищенного электрооборудования приведены в таблице:
| Пример маркировки | Расшифровка |
| Повышенной надежности против взрыва | |
| 2Ex e II T2 | Защита вида «е», II группа, температурный класс до 300ºС |
| 2Ex d ia II T4 | Взрывонепроницаемая оболочка, искробезопасные цепи, II группа, температурный класс до 135ºС |
| Взрывобезопасное | |
| 1Ex d IIA T3 | Взрывонепроницаемая оболочка, IIA группа, температурный класс до 200ºС |
| 1Ex ia IIC T5 | Искробезопасная цепь, IIС группа, температурный класс до 100ºС |
| Особовзрывобезопасное | |
| 0Ex d ic IIA T4 | Взрывонепроницаемая оболочка, искробезопасные цепи, IIA группа, температурный класс до 135ºС |
| 0Ex s i II T1 | Специальная защита, искробезопасные цепи, II группа, температурный класс до 450ºС |
Эксплуатация и ремонт
К эксплуатации и ремонту взрывозащищенного электрооборудования допускается квалифицированный персонал, прошедший специальное обучение.
В процессе эксплуатации персоналу разрешается выполнять следующие виды работ:
- замену подшипников, смазки;
- ревизию токоведущих частей и контактных соединений;
- замену перегоревших ламп, поврежденных стеклянных колпаков светильников;
- разборку / сборку, чистку, смазку взрывозащитных поверхностей электроустановок;
- устранение протечек масла и его замену;
- замену уплотняющих прокладок;
- замену предохранителей, сухих гальванических элементов, аккумуляторных батарей;
- замену обмоток электрических машин, при соблюдении параметров обмотки, качества материалов;
- замену поврежденных изоляторов идентичными;
- ремонт оболочек и установленного внутри оборудования,
- ремонт систем продувки оболочки, защит, блокировок при условии, что такой ремонт не окажет влияния на взрывозащищенность;
- ремонт вентилятора электродвигателя, его кожуха;
- установка недостающих болтов при обязательном соблюдении размеров (диаметр и длина) и выполнении требований технической документации на данное электрооборудование.
Запрещается любой вид ремонта, связанный с изготовлением или восстановлением повреждений существующих деталей, обеспечивающих взрывозащиту.
При ремонте допускается заменять любые детали взрывозащищенного электрооборудования деталями, изготовленными по рабочим чертежам и техническим условиям заводом-изготовителем, утвержденным для данного электрического оборудования, с последующей проверкой элементов взрывозащиты.
На каждое повреждение составляется акт или производится запись в паспорт эксплуатации с указанием даты, причины повреждения и отметкой об устранении.
Разборка и сборка оборудования производится с соблюдением последовательности, предписываемой заводом-изготовителем, желательно в условиях мастерской.
Запрещается применять кабели и провода другого сечения, чем запроектированные, заменять болты, предусмотренные конструкцией, болтами других типов.
Интересные факты и история института взрывозащищенного оборудования в Донецке: видео
В соответствии с ГОСТ Р 51330 и ПУЭ взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяются на три класса:
- Зона класса 0. Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
- Зона класса 1. Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
- Зона класса 2. Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время.
Понятие «взрывоопасная зона» в «Правилах устройств электроустановок» трактуется следующим образом: Взрывоопасная зона - это помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Согласно ГОСТ Р 51330.9-99, взрывоопасная зона - это зона, в которой имеется или может образоваться взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок. В этих зонах для обеспечения безопасности должно применяться электрооборудование во взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенное электрооборудование - электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования (ПУЭ).
ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Существуют следующие уровни взрывозащиты электрооборудования:
электрооборудование повышенной надежности против взрыва - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 2.
взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 1.
особовзрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знаком уровня в маркировке электрооборудования является цифра 0.
Категории и группы взрывоопасных смесей
|
Наименование смеси |
||
|
Рудничный метан |
||
|
Промышленные газы и пары |
||
|
Промышленные газы и пары |
||
|
Промышленные газы и пары |
более 0,5 до 0,9 |
|
|
Промышленные газы и пары |
||
|
БЭМЗ- безопасный экспериментальный максимальный зазор – максимальный зазор между Фланцами, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе. |
||
|
Таблица 2. Группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом подразделяются по температуре самовоспламенения |
|
|
Температура самовоспламенения смеси, 0 С |
|
|
от 300 до 450 |
|
|
от 200 до 300 |
|
|
выше 135 до 200 |
|
|
от 100 до 135 |
|
|
от 85 до 100 |
|
ВИД И МАРКИРОВКА ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
В соответствии с ГОСТ Р 51330 маркировка взрывозащищенного электрооборудования должна содержать знак "Ех", указывающий на то, что электрооборудование соответствует указанному стандарту и стандартам на виды взрывозащиты; знаки видов взрывозащиты также регламентированы:
1 - уровень взрывозащиты
Ex - знак взрывозащищенного электрооборудования, изготовленного в соответствии со стандартом
d - вид взрывозащиты
T4 - температурный класс
|
Таблица 3. Уровень взрывозащиты |
|
|
Уровень взрывозащиты |
Определение |
|
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы |
|
|
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты |
|
|
Взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты |
|
|
Таблица 4. Виды взрывозащиты электрооборудования |
|||
|
d - Взрывонепроницаемая оболочка |
|||
|
Взрывозащищенное электрооборудование Exd может содержать нормально искрящие компоненты и зажигательные устройства, а также может содержать взрывоопасные смеси. Внутренняя конструкция такова, что оборудование может выдержать внутренний взрыв газовоздушной смеси и не распространять при этом достаточное количество энергии для внешнего взрыва. Места соединений, крышки и отверстия конструируются с огнестойкими свойствами проходов (щелей и пазов), которые необходимо периодически проверять и постоянно поддерживать в нужном состоянии, чтобы сохранить целостность данной формы защиты. |
|
Коммутационные приборы, пускатели электродвигателей, автоматические выключатели, нагревательные элементы, светильники, датчики, сигнализаторы, кабельные вводы. |
|
|
е - Защита вида е |
|||
|
Компоненты, применяемые в оборудовании, не вызывают искрения и опасных температур при нормальной работе. Оборудование обычно рассчитано на максимальное допустимое напряжение 11 кВ. Используются высокоэффективные и самые надежные электрические соединения и изоляция. Уровень защиты от попадания пыли и влаги практически полностью снижает риск загрязнения. Два основных требования Ехе заключаются в защите оборудования от внешних воздействий на уровне минимум IP54 для газа/пара (IP6X для пыли) и показателе ударной вязкости минимум 7Нм. Поскольку эта форма защиты используется в Зонах 1 и 2, ее предпочитают вместо Exd, потому что она рассчитана на более простой способ проверки и обслуживания. Еще одно «за» состоит в том, что оборудование Ехе обычно производится из более легких материалов, что часто снижает его стоимость. |
|
Клеммные и соединительные коробки, посты и шкафы управления, распределительные устройства, светильники, сигнализаторы, кабельные вводы. |
|
|
I - Искробезопасная электрическая цепь |
|||
|
Взрывобезопасное оборудование (подгруппа Ex ia и Ex ib) данных типов включают цепи, которые ввиду низкого искрового энергетического потенциала не могут произвести зажигание взрывоопасной смеси. Оборудование Exib безопасно только при одном повреждении и может использоваться в зоне 1. Оборудование Exia безопасно при двух повреждениях и может применяться в зоне 0. Взрывобезопасные детали или схемы могут быть помещены в корпус, обладающий другой формой защиты, например, Ехе или Exd, хотя для корпуса в этом случае не всегда требуется частая проверка. |
|
||
|
P - Заполнение или продувка оболочки избыточным давлением |
|||
|
Защита оборудование типа "р" заключается в комбинации положительного статического давления внутри корпуса электроустановки и постоянного потока воздуха или инертного газа для выталкивания взрывоопасной смеси из корпуса в случае ее появления. Надежность и общая безопасность системы существенно зависит от графика продувки и мониторинга. |
|
Электродвигатели, распределительные и управляющие устройства, сильноточные приборы, анализаторы. |
|
|
O - Масляное заполнение оболочки |
|||
|
Допускается только в зонах, где вероятность возникновения взрывоопасных сред невелика (зона 2). Оборудование типа "о" используется при наличии погружения искрящих компонентов в масло с постоянным контролем вентиляционного режима, например, в коммутационной аппаратуре. |
|
Трансформаторы, пусковые сопротивления. |
|
|
q - Кварцевое заполнение оболочки |
|||
|
Корпус Типа q с порошковым или песочным наполнителем, где находятся устройства образования дуги и искрения. При этом необходима вентиляция. Часто применяется для консервации энергии, освобожденной при неисправности электрических и электронных компонентов, например, выход из строя предохранителя. Эта форма защиты часто связана с деталями внутри оборудования Ехе, например, пусковое устройство люминесцентных ламп. |
|
Трансформаторы, конденсаторы, предохранители. |
|
|
m - Герметизация компаундом |
|||
|
Метод - заливка компаундом (инкапсуляция) компонентов или оборудования, образующих дуги и искрение, чтобы обеспечить отсутствие доступа имеющихся взрывоопасных смесей и контроль температуры при нормальных условиях и неисправности, что предотвращает возгорание. |
|
Индикаторы, коммутирующие приборы малой мощности, датчики. |
|
|
n - Защита вида n |
|||
|
Оборудование с защитой вида "n" считается не имеющим зажигательной способности, поскольку при нормальной работе не производит дугу, искры или опасные температуры. Концепция близка философии Ехе, но применима только в зонах со слабой вероятностью взрывоопасных сред (зона 2). Оборудование Ехn подразделяется на четыре подгруппы: не искрящее Ех nА - используются компоненты, не производящие дугу или искрение; Изолированные Ех nС компоненты с зажигательной способностью, например, патроны ламп - изолированы, чтобы исключить попадание к ним взрывоопасных газов или паров; Ограничение энергии Ex nL - низкоэнергетичные схемы устраняют возможность возгорания; ограниченное движение воздуха Ex nR - основывается на уплотнении и герметизации оборудования с целью устранить попадание взрывоопасной смеси на горячие поверхности и воспламеняющие компоненты. |
|
Все устройства для зоны 2, кроме коммутационных устройств. |
|
|
Таблица 5. Первая цифра – защита от твердых тел и пыли |
||
|
Защита отсутствует |
||
|
Защита от твердых предметов диаметром более 50 мм (защита от случайного прикосновения большого участка тела человека с токоведущими или движущимися внутри оболочки частями аппарата) |
||
Вид защиты "Ех е" - это взрывозащита, в конструкции которой применяются дополнительные меры по защите от высоких температурных режимов, искр и электрической дуги. Для оборудования с видом защиты "Повышенная защита" применяются строгие правила при монтаже, которые необходимо выполнять. Данные требования указываются в сертификате или инструкциях производителя и должны включать следующее:
- Разрешается устанавливать только определённое количество клемм.
- Тип клемм. Клеммы должны иметь подходящие размеры для используемых подключений и обеспечивать надёжную фиксацию проводников, исключающую ослабление и обрыв проводника. Основные требования для клемм "Ех е" указаны в стандартах:
- ГОСТ Р 50030.7.1-2009 (МЭК 60947-7-1:2002) «АППАРАТУРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ НИЗКОВОЛЬТНАЯ Часть 7.1 Электрооборудование вспомогательное. Клеммные колодки для медных проводников».
- ГОСТ Р 50030.7.2-2009 (МЭК 60947-7-2:2002) «АППАРАТУРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ НИЗКОВОЛЬТНАЯ Часть 7.2 Электрооборудование вспомогательное. Клеммные колодки защитных проводников для присоединения медных проводников».
- Для использования данного оборудования в опасных зонах применяется также стандарт ГОСТ Р 51330.0-99 (МЭК 60079-0-98) «Электрооборудование взрывозащищенное, часть 0, Общие требования»; (существуют старые стандарты, но действующие до сих пор 50014 и 50019).
- Размер клемм (два провода с разным сечением не разрешается устанавливать на одну клемму).
- Размер кабеля (площадь поперечного сечения), максимальный ток и максимально допустимая нагрузка.
Данные требования должны строго выполняться так они могут быть жизненно важными для обеспечения необходимой защиты.
Максимальное напряжение для обеспечения защиты 11 кВ (постоянного или действующего значения переменного тока).
Данный вид защиты используется для:
- Соединительных коробок или шкафов управления.
- Электродвигателей и осветительной арматуры.
Вид взрывозащиты «Повышенная защита вида "е"» подходит для оборудования группы II, категории 2G (Зона 1) / Уровень защиты оборудования (EPL) Gb.
Основные отличительные характеристики оболочек "Ех е".
Оболочки "Ех е" должны быть изготовлены таким образом, чтобы они могли выдержать тест на механическое воздействие, а также обеспечить определённую степень IP защиты.
Одна из основных отличительных характеристик оболочек "Ех е" - это различные материалы, из которых они изготавливаются:
- Нержавеющая сталь.
- Мягкая сталь.
- Алюминий.
- Поликарбонат.
Неметаллические материалы в данных оболочках должны соответствовать следующим требованиям:
- Теплостойкость и хладостойкость.
- Защита от ультрафиолетового излучения.
- Высокое сопротивление изоляции
- Тепловой индекс (TI) материала указывает на способность материала сохранять особое физическое свойство выше определенного уровня после воздействия на него высоких температур или при длительном времени эксплуатации.
Электроизоляционный материал должен иметь механическую устойчивость при повышении температуры, по крайней мере, на 20 °С от максимальной эксплуатационной температуры.
Расстояние по воздуху между токоведущими частями не должно быть меньше значений, указанных для номинального напряжения, измеренное по воздуху. Расстояние по воздуху позволяет предотвратить пробой диэлектрика между электродами из-за ионизации воздуха.
Расстояние между проводниками по поверхности диэлектрика - это кратчайшее расстояние между двумя электропроводящими деталями (или между проводящей частью и граничащей поверхностью оборудования), измеренное по поверхности диэлектрика. Надлежащее и достаточное расстояние по поверхности диэлектрика защищает от утечек тока, так называемого процесса, который создает частично токопроводящую дорожку от поврежденной части поверхности изолирующего материала в результате электрического разряда на или близко к поверхности изоляции.
Безопасные расстояния для "Ех е" клеммных колодок:
Пропускная способность контактов клеммных колодок "Ех е".
Указанные значения пропускной способности по току действительны при температуре окружающей среды 40 °С. При номинальном токе (+10%) и максимальной температуре поверхности шины клеммной колодки 40 °С.
Распределительные короба и оболочки "Ех е".
Для оболочек "Ех е", у которых имеются незащищённые токопроводящие части (например, распределительная коробка) требуется установка устройств защиты от попадания внешних сред IP54. На практике, у пользователей наибольшее распространение получили оболочки с защитой IP65 или IP 66.
Корпусы могут быть оснащены сливными отверстиями или вентиляционными отверстиями для предотвращения накопления конденсата.
На следующем рисунке показана конструкция оболочки со сливным отверстием:
Коррозия при контакте разнородных металлов.
Если используются оболочки из литейных сплавов, требуется особая осторожность, чтобы не допустить коррозии при контакте разнородных металлов. Часто данный эффект может наблюдаться при использовании оболочек сделанных из сплавов и кабельных вводов из латуни. Один из вариантов как можно предотвратить данную проблему - это использование следующих материалов для кабельных вводов:
- Никелированной латуни;
- Нержавеющей стали;
- Пластика;
- Кабельных вводов из сплава, соответствующему сплаву оболочки.
Клеммная коробка "Ех е" из нержавеющей стали:
У пластиковых оболочек "Ех е" существует другая проблема, если используется армированный кабель: в этом случае армированный слой должен быть жёстко соединён основным заземлением распределительной коробки.
Существует два метода для выполнения правильного заземления согласно требований, например, применение металлических пластин различной толщины с резьбовым входом. Как правило, многие коробки поставляются с заранее установленными пластинами.
На следующей странице показана пластиковая соединительная коробка:
Из-за общей толщины стенок многих неметаллических корпусов и необходимости уплотнительной, и, иногда, антивибрационной шайбы, часто необходимо использовать кабельный ввод с удлиненной резьбой (например, 20 мм).
Различными сертификационными институтами было высказано опасение, касающееся потенциальной опасности самопроизвольного ослабления прокладок кабеля из-за теплового воздействия в неметаллических корпусах.
Стандарт 60079-7 включает в себя новые тестовые требования к пластиковым корпусам, которые проверяют термостойкость материала оболочки. Если материал проходит тест, непрерывность заземления должна обеспечиваться, даже без антивибрационной шайбы. Если проверка не пройдена, единственный способ поддержать непрерывность заземления - фиксация медной пластины двумя контргайками.
Температурная классификация для оборудования "Ех е".
В распределительных коробках "Ех е" максимальная температура нагрева поверхности обычно находится на внутренних частях оболочки. Это определяет температурную классификацию оболочки.
Температура определяется при тестах и зависит обычно от двух факторов:
- Количество клемм и проводов внутри оболочки.
- Повышение температуры клемм и проводки выше температуры окружающей среды.
Нормальная температура окружающей среды -20 °С to +40 °С. При высоких значениях температуры окружающей среды рекомендуется применять оборудование с более высоким температурным классом или понизить ток, протекающий через клеммы.
Максимальная рассеиваемая мощность (MDP).
На оболочках Ех "е" указывается значение максимальной рассеиваемой мощности (MDP), которое используется для вычисления возможного количества устанавливаемых клемм. На основе установленного тока и общего сопротивления кабеля и клеммы, пользователь или производитель рассчитывает значение рассеиваемой мощности на одну клеммную колодку.
Данная цифра, умноженная на количество клемм всегда должна быть меньше значения максимальной рассеиваемой мощности указанной на корпусе. Как альтернатива, пользователю может быть предоставлена таблица для каждого размера оболочки, с указанием максимального количества клеммных колодок или проводников под установленное значение тока и сечение, например, "метод компоновки".
У малых сечений рассеиваемая мощность зависит от размера провода, т.к. сопротивление качественной клеммной колодки незначительно. Поэтому, число в таблице фактически является числом пар проводов, которые могут быть подключены в распределительной коробке. Например, пользователь может решить, основываясь на данных из таблицы производителя, установить клеммные колодки, которые допускают подсоединение кабеля с максимальным сечением провода 4 мм2, но использовать сечение 2.5 мм2. В этом случае очень важно понимать, что значение в таблице не относится к количеству клемм с максимальным сечением 4 мм2, а указывает на количество подсоединённых пар проводов с сечением 2.5 мм2.
Требования к кабельным вводам для оборудования "Ех е".
Используемые кабельные вводы должны иметь сертификацию "Ех е" или "Ex d". Сертификация заглушек для кабельных входов должна также быть Ex "d" или Ех "е" и при их установке необходимо использовать IP шайбы, если только толщина стенки менее 6 мм. Однако чаще всего используется защита IP65 или IP66. Поэтому установка герметизирующих шайб рекомендуется.
Примечание: Внешнее кольцо заземления необходимо устанавливать перед уплотняющей IP шайбой.
