Электрооборудование взрывозащищенное с защитой вида «е» (повышенной надежности против взрыва)
Взрывозащищенное электрооборудование с защитой вида «е» от аналогичного электрооборудования общего (невзрывозащищенного) назначения отличается лишь некоторыми дополнительными защитными средствами и мерами. Конструкция такого оборудования препятствует возникновению искр, электрической дуги и опасных температур в тех местах, где их не должно быть при нормальной работе и пусковом режиме. Нормально искрящиеся части должны быть заключены в оболочки любого другого вида: взрывонепроницаемые, продуваемые под избыточным давлением, с масляным заполнением и др.
К средствам и мерам, обеспечивающим защиту вида «е», относятся:
применение электроизоляционных материалов высокого качества, т.е. стойких к влаге, воздействию химически активных веществ, а также к скользящим разрядам (твердые диэлектрики), исключающих образование дуги и последующие КЗ;
снижение температур нагрева изоляционных обмоток (по сравнению с допустимыми по ГОСТу для данного класса изоляции) не менее чем на 10 °С;
установление максимальных температур нагрева поверхности любых частей электрооборудования, более низких, чем температура самовоспламенения смеси горючих газов, паров или пыли с воздухом или чем температура тления пыли, оседающей на деталях электрооборудования (эти температуры не должны превышать значений, приведенных в табл. 2.13);
обеспечение размеров, расстояния и электрических зазоров между металлическими частями разного потенциала, при которых исключается возможность поверхностного пробоя изоляции и возникновения искрения или электрической дуги;
выполнение стабильных соединений токоведущих частей, способных длительное время сохранять надежность контакта без искрения и нагрева выше допустимых норм;
использование защитных устройств, предотвращающих прикосновение к токоведущим частям и соприкасание с ними, а также соприкосновение с электрической изоляцией воды и пыли;
применение для оболочек конструкционных материалов повышенной механической прочности, противостоящих вибрации и ударам, возникающим при транспортировке, монтаже или работе.
Оболочка электрооборудования повышенной надежности против взрыва, содержащая изолированные токоведущие части, должна иметь степень защиты от наружных воздействий (см. далее табл. 2.18) не ниже IР54.
Повышенную надежность против взрыва электрооборудования обусловливают также предельная температура и время Е, в течение которого электрооборудование (например, асинхронные двигатели, электромагниты постоянного тока) нагревается пусковым током от температуры, достигнутой при длительной работе в номинальном режиме, до максимальной температуры.
Предельная температура обмоток взрывозащищенного электрооборудования вида «е» не должна превосходить значений, приведенных в табл. 2.14.
по ГОСТ 8865 — 70
Предельная температура обмоток, °С
2 Вопрос. Маркировка взрывозащищённого электрооборудования. Уровни и виды взрывозащиты.
1. Взрывозащищенное электрооборудование для внутренней и наружной установки, а также рудничное взрывозащищенное, в зависимости от уровня взрывозащиты подразделяется на:
электрооборудование повышенной надежности против взрыва;
2. Если в состав электрооборудования входят элементы с различным уровнем взрывозащиты, то общий уровень взрывозащиты электрооборудования должен устанавливаться по элементу, имеющему наиболее низкий уровень.
3. Взрывозащищенное электрооборудование для внутренней и наружной установки может иметь следующие виды взрывозащиты:
искробезопасная электрическая цепь;
заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;
масляное заполнение оболочки;
кварцевое заполнение оболочки;
специальный вид взрывозащиты.
4. Рудничное взрывозащищенное электрооборудование может иметь следующие виды взрывозащиты:
искробезопасная электрическая цепь;
масляное заполнение оболочки;
кварцевое заполнение оболочки;
автоматическое защитное отлючение;
специальный вид взрывозащиты.
Примечание. Применение горючего масла для заполнения оболочки рудничного взрывозащищенного электрооборудования не допускания.
5. Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от области применения подразделяется на следующие группы:
I — рудничное взрывозащищенное электрооборудование, предназначенное для подземных выработок шахт и рудников, опасных по газу и пыли;
II — взрывозащищенное электрооборудование для внутренней и наружной установки, кроме рудничного взрывозащищенного.
Электрооборудование группы I, имеющее взрывонепроницаемую оболочку, подразделяется на подгруппы 1В, 2В, 3В и 4В.
Электрооборудование группы II, имеющее взрывонепроницаемую оболочку и (или) искробезопасную электрическую цепь, подразделяется на подгруппы IIA, IIB и IIC.
Классификация электрооборудования по подгруппам устанавливается в стандартах на конкретные виды взрывозащиты.
6. Для взрывозащищенного электрооборудования группы II в зависимости от значения максимальной температуры поверхности устанавливаются температурные классы, указанные в таблице:
Температурный класс/ Максимальная температура поверхности, град С
2. Маркировка
1. Взрывозащищенное электрооборудование должно иметь маркировку взрывозащиты и знак «Х», который наносится в виде отдельно стоящего знака после маркировки взрывозащиты, если в эксплуатационной документации указываются особые условия монтажа и (или) эксплуатации, связанные с обеспечением взрывозащиты, например, при нормальной степени механической прочности оболочки.
Электрооборудование, предназначенное на экспорт, должно дополнительно иметь следующие данные: символ или сокращенное наименование испытательной организации по ГОСТ 12.2.021-76; номер свидетельства по ГОСТ 12.2.021-76.
2. Маркировка взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования группы II должна содержать в приведенной ниже последовательности:
а) знак уровня взрывозащиты;
2 — для электрооборудования повышенной надежности против взрыва;
1 — для взрывобезопасного электрооборудования;
0 — для особовзывобезопасного электрооборудования;
б) знак Ех, указывающий, что электрооборудование соответствует настоящему стандарту и стандартам на виды взрывозащиты;
в) знак вида взрывозащиты:
d — взрывонепроницаемая оболочка;
ia, ib, ic — искробезопасная электрическая цепь; указывается один из знаков в зависимости от уровня взрывозащиты по ГОСТ 22782.5;
е — защита вида «е»;
о — масляное заполнение оболочки;
з — заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;
q — кварцевое заполнение оболочки;
s — специальный вид взрывозащиты;
г) знак группы или подгруппы электрооборудования:
II — для электрооборудования, не подразделяющегося на подгруппы;
IIA, IIB и IIС — для электрооборудования, подразделяющегося на подгруппы, при этом указывается один из знаков;
д) знак температурного класса электрооборудования по таблице настоящего стандарта (п. 6).
В маркировке взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования группы II, предназначенного только для определенной взрывоопасной смеси, вместо знака температурного класса допускается указывать температуру самовоспламенения этой взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011-78, например, 630 С. Если значение температуры самовоспламенения для конкретной смеси менее 450 С, то дополнительно в скобках допускается указывать и температурный класс электрооборудования, например 350 С (Т2).
3. Маркировка рудничного взрывозащищенного электрооборудования должна содержать в указанной ниже последовательности:
а) знак уровня взрывозащиты;
РП — для электрооборудования повышенной надежности против взрыва;
РВ — для взрывобезопасного электрооборудования;
РО — для особовзрывобезопасного электрооборудования;
б) знак вида взрывозащиты:
1В, 2В, 3В, 4В — взрывонепроницаемая оболочка; указывается один из знаков для электрооборудования, подразделяющегося на подгруппы;
Иа, Иb, Ис — искробезопасная электрическая цепь; указывается один из знаков в зависимости от уровня взрывозащиты по ГОСТ 22782.5;
П — защита вида «е» (повышенная надежность);
М — масляное заполнение оболочки;
К — кварцевое заполнение оболочки;
А — автоматическое защитное отключение;
С — специальный вид взрывозащиты.
По требованию потребителя маркировка взрывозащиты рудничного взрывозащищенного электрооборудования, предназначенного на экспорт, должна содержать:
знак Ех и знак вида взрывозащиты по п.2 маркировки;
знак I, обозначающий группу электрооборудования.
4. Маркировка взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования группы II должна выполняться в виде цельного, не разделенного на части знака.
5. Маркировка взрывозащиты рудничного взрывозащищенного электрооборудования должна состоять из двух частей. В первой части указывается уровень взрывозащиты, во второй части, располагаемой правее или ниже первой, — остальная часть маркировки.
6. В маркировке взрывозащиты допускается наносить дополнительные знаки или надписи, если это установлено в стандартах на конкретные виды взрывозащиты.
7. Маркировка взрывозащиты электрооборудования должна выполняться рельефными знаками на видном месте оболочки электрооборудования или на табличке, прикрепляемой к оболочке таким способом, чтобы была обеспечена сохранность ее в течение всего срока службы электрооборудования в условиях, для которых оно предназначено.
Все данные маркировки по пункту 1 могут быть выполнены на одной или нескольких табличках.
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
Таблица 1. Категории взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом
Категория смеси Наименование смеси БЭМЗ. мм
I -Рудничный метан более 1,0
II -Промышленные газы и пары —
IIA -Промышленные газы и пары более 0,9
IIB -Промышленные газы и пары более 0,5 до 0,9
IIC -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
Температура самовоспламенения смеси, 0С
Т2 от 300 до 450
Т3 от 200 до 300
Т4 выше 135 до 200
Т5 от 100 до 135
Т6 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
IIB — категория взрывоопасной смеси
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.
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
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 аппарата)
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
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
Советы экспертов
«Взрывозащита. Часть 2.»
В продолжение первой статьи, мы продолжаем обсуждать и разбирать наиболее важную информацию, которая касается взрывозащищенного оборудования и взрывозащиты, как таковой. Как мы говорили ранее, эта информация очень важна, для тех производств, которые хотят выйти на рынки взрывозащищенного оборудования, и разобрав основные понятия, основные нормативные документы, принципы маркировки взрывозащищенного оборудования, мы подробнее разберем виды взрывозащиты.
Виды взрывозащиты.
Специальные меры, направленные на предотвращения воспламенения взрывоопасной газовой смеси, предусмотренные в конструкции электрооборудования и установок, называются видами взрывозащиты.
Виды взрывозащиты имеют свое сокращенное наименование, а также свое схематическое изображение. Так же, стоит понимать, что одни виды взрывозащиты применяются для электрооборудования, другие для не электрического. А также, взрывозащита, которая будет уместна для использования в пылевых взрывоопасных средах, будет неэффективна во взрывоопасных газовых средах.
- При эксплуатации электрического оборудования в газовых взрывоопасных средах применяют следующие виды взрывозащиты: d, e, i, o, q, p, s, m, nA, nC, nR, nL.
- При эксплуатации электрического оборудования в пылевых взрывоопасных средах применяют следующие виды взрывозащиты: i, p, s, m, t.
- При эксплуатации не электрического оборудования во взрывоопасных средах применяют виды взрывозащиты: c, k, b, s, p.
Далее, разберем основные виды взрывозащиты, дадим описание рекомендации и основное применение.
Взрывозащита «e» — повышенная взрывозащита.
Этот вид взрывозащиты использует ряд специальных мер, направленных на возможное увеличение, и как следствие, превышение допустимого уровня, температуры. Также используется ряд дополнительных мер, которые предотвращают возникновение дуговых разрядов и искрения при нормальных условиях работы или при возникновении нештатных режимов.
Вид взрывозащиты Ex e в основном применяется для электрооборудования в соединительных коробках осветительного оборудования, в электрических моторах, которые являются безыскровыми (такие как, бесколлекторные двигатели или синхронные шаговые двигатели). Используя вид взрывозащиты Ex e, мы применяем ряд мер, которые затрудняют возникновение различных факторов, которые приводят к опасному нагреванию, появлению электрических дуг и опасному искрению, способных взрывоопасную смесь воспламенить. По своей сути, защита Ex e, наиболее простой вид взрывозащиты и устройство данного вида взрывозащиты имеет наименьшую себестоимость.
Взрывозащита «d» — взрывонепроницаемая оболочка.
Само название этого вида взрывозащиты говорит само за себя. Оборудование и его части, способные взрывоопасную смесь воспламенить, заключается в специальную оболочку, которая как раз и способна выдержать давление взрыва уже воспламенившейся взрывоопасной смеси, без повреждений, без передачи и без распространения воспламенения в окружающую взрывоопасную смесь.
Идея заключается в сдерживании взрыва. Если происходит взрыв, то он остается ограниченным оболочкой. Стоит отметить, что оболочка должна иметь специальные газоотводящие отверстия или цели малого размера. А также оболочка должна иметь крепкую механическую конструкцию, контактное соединение между основной частью и специальной крышкой оболочки. Для изготовления такого рода оболочек используют в основном металлы, такие как катанную сталь , алюминий и т.д. Полимеры и другие неметаллические материалы используются в оболочках с минимальным объемом внутреннего пространства, не более 3 куб.дм. Взрывозащита Ex d успешно используется для пультов и шкафов управления, электродвигателях, осветительного оборудования, коммутаторах, нагревательных элементах и электрических пускателях.
Взрывозащита «p» — оболочка под давлением.
В взрывозащите Ex p используется принцип заполнения или продувки оболочки под избыточным давлением специальным защитным газом. Этот вид взрывозащиты используется в электрическом оборудовании, которое не содержит внутренний источник утечки газа или пара, который может воспламенится. Защитный газ поддерживается под определенным давлением в оболочке оборудования, данное давление должно быть выше давления внешней среды. Если оборудование содержит один или более внутренних источников утечки, то специальный защитный газ подается в определенном количестве, которое достаточно, чтобы получилась определенная концентрация смеси вокруг самого электрокомпонета, которая уже в свою очередь, будет вне верхних и нижних пределах условий образования взрыва.
Основная идея взрывозащиты Ex p, это идея отделения электрооборудования от окружающей атмосферы. Специальный газ, например воздух или инертный газ, который под давлением находится внутри оболочки, причем под давлением выше давления внешней окружающей среды, предотвращает прохождение взрывоопасной газовой смеси через оболочку, в которой находятся электрические части, способные эту смесь воспламенить. Данный метод взрывозащиты широко распространен для взрывозащищенных газовых анализаторов.
Взрывозащита «i» — электрическая искробезопасная цепь.
Искробезопасная электрическая цепь это та цепь, которая устроена таким образом, что возникновение искры, способной воспламенить взрывоопасную смесь сведены к минимуму, а точнее, не вызывают воспламенение с вероятностью большей 10 в -3 степени. Так же отмечаем, что любое тепловое воздействие, при использовании защиты Ex i, не воспламенит взрывоопасную смесь.
Данная электрическая цепь выполненна таким образом, что разряд электричества не способен воспламенить смесь и привести к взрыву, с вероятностью выше чем 0,001. Основная идея это поддержание искоробезопасного тока в цепи, то есть наибольшего тока (по мощности или по напряжению), который как раз и образует электрические разряды, не вызывающие воспламенения смесей.
Существуют под виды взрывозащиты Ex i, которые разделяются уровнями искробезопасности, это такие виды как:
- уровень ia или особо взрывобезопасный, этот уровень применим для зон 0,1 и 2. Он основывается на сохранении безопасности во всех случаях, даже в случаях повреждений оборудования.
- уровень ib или взрывобезопасный, этот уровень применим для зон 1 и 2. В отличии от уровня ia, этот уровень искробезопасности предполагает только одно повреждении и как следствие, считается менее безопасным.
- уровень ic или уровень повышенной надежности против взрыва, применяется только для зоны 2. В отличии от уровней ia и ib, недопускает повреждений. Это самый низкий уровень искробезопасности.
В качестве примечания, напомним, что:
- Зона 0 – область, в которой постоянно или в течении длительного времени присутствует взрывоопасная газовая смесь.
- Зона 1 – область, в которой есть существование присутствия взрывоопасной газовой смеси при нормальных условиях эксплуатации электрооборудования.
- Зона 2 – область, в которой присутствие взрывоопасной газовой смеси маловероятно и если она возникает, то крайне редко, существует в основном непродолжительное время.
Взрывозащита «m» — компаундная герметизация
Компаунд – это термоактивная, термопластическая полимерная смола. Следовательно защита Ex m предполагает герметизацию оборудования специальным компаундом. Части оборудования, которые могут воспламенить взрывоопасную смесь, заключаются в компаунд и исключают возможность воспламенения при эксплуатации или монтаже данного оборудования.
Согласно ГОСТ 51330.17-99, компаунды – это термоактивные, термопластичные полимерные смолы (которые отверждаются в естевтсвенных условиях) и эластомерные материалы с наполнителями и (или) добавками или без них после затвердевания. Стоит отметить, что выбор компаунда для применения в конкретных целях зависит строго от назначения. В расчет в обязательном порядке должны приниматься только те свойства компаунда, от которых зависит взрывозащита вида Ex m.
Взрывозащита «q» — кварцевое заполнение
В данном виде взрывозащиты используется кварцевый сухой песок, со строгими электрическими характеристиками и регламентирующим составом. При использовании взрывозащиты Ex q, а именно кварцевым заполнением, обеспечивается защитный слой вокруг находящихся под напряжением токоведущих частей электрического оборудования.
Отметим, что взрывозащита Ex q не препятствует проникновению окружающей взрывоопасной газовой среды в электрооборудование и его компоненты, но за счет минимального свободного пространства в заполняющем материале, а так же в подавлении пламени, предотвращается внешний взрыв. Данный вид взрывозащиты в основном широко распространен в трансформаторном и конденсаторном оборудовании.
Взрывозащита «o» — масленое заполнение
Вид взрывозащиты с масленым заполнением подразумевает заполнение оболочки специальным минеральным маслом или жидким диэлектриком, в котором и находятся токоведущие части электрооборудования. Электрическое оборудование с защитой Ex o не должно применятся на механизмах подверженных толчкам или другим резким движением, чтобы избежать расплескиванию минерального масла из оборудованию. В связи с этим, взрывозащита Ex o находится в очень ограниченном применении, в пользу более универсальных видов взрывозащиты, но за счет небольшой себестоимости, продолжает использоваться.
Взрывозащита вида «n»
Взрывозащита Ex n предназначена для оборудования, которое эксплуатируется в зоне2. Применяется в оборудовании общего назначения. Данный вид взрывозащиты включает в себя дополнительные меры защиты оборудования, которое используется в нормальных условиях и некоторых аварийных режимах, для работ во взрывоопасных газовых средах. Ex n предназначен в основном для оборудование, в котором отсутствуют искрящие компоненты, либо они включают защиту от возгорания смеси.
Взрывозащита Ex n включает в себя следующие подвиды:
- nA – для неискрящего оборудования
- nC – для контактных устройств с использованием взрывонепроницаемой оболочки, герметично запаянных устройств, неподжигающихся компонентов
- nL – для оборудования, в которых содержаться цепи с ограниченной электрической энергией
- nR – для оборудования, в которых ограничен пропуск газов
- nZ – для оборудования, в оболочке которых используется избыточное давление.
Данный вид взрывозащиты ограничен применением только в зоне 2, но намного рационален в сравнении с защитами Ex d, так как имеют меньшую себестоимость и материалоемкость.
В качестве итога рассмотрения видов взрывозащиты, приведем все выше сказанное в универсальную таблицу.
Вид
Обозначение
Схема
Применение
| Уровни взрывозащиты Exi— электрооборудования | |||
| Взрывоопасная зона | 0 | 1 | 2 |
| РФ | ia | ia,ib | ia,ib,ic |
Степени защиты персонала и электрооборудования
Как мы с вами выяснили ранее, основным критерием защиты является оболочка. Различные корпуса и оболочки, в которые помещаются компоненты оборудования, защищают персонал от различных производственных факторов, например от соприкосновения с движущими частями оборудования, от попадания воды в токоведущие части или от проникания той же взрывоопасной газовой или пылевой смеси. Существует определенная классификация степеней защиты, обозначаются определенным кодом IP (Index of protection). Данный код применяется не только во взрывозащищенном оборудовании, к примеры новейшие смартфоны с максимальной защитой от попадания воды внутрь устройства, так же имеют степень защиты, согласно данному классификатору. Но обо все по порядку.
Степенью защиты оборудования называют совокупность способов защиты, которые обеспечиваются его оболочкой, от попадания внутрь устройства воды или внешних твердых частиц.
Согласно ГОСТ 14254 степенью защиты обозначается код IP с двумя цифрами.
Код IP – это определенная система кодов, которая применятся для обозначения степени защиты устройств, оборудования и установок, обозначающая степень защиты от попадания к опасным компонентам устройств частиц пыли и влаги.
Две цифры которые входят в состав кода показывают нам:
- Первая цифра – степень защиты от попадания твердых тел.
- Вторая цифра – степень защиты от попадания воды.
Цифровое обозначение применяемое в кодификации IP
Первая цифра
Вторая цифра
Отсутствует специальная защита
Защита от попадания твердых тел размером более 50 мм (например, рука человека)
Капли воды, вертикально падающие на оболочку, не должны оказывать вредного воздействия на изделие
Защита от проникновения твердых тел размером более 12 мм (например, человеческие пальцы)
Капли воды, вертикально падающие на оболочку, не должны оказывать вредного воздействия на изделие при его отклонении на угол до 15 град. (относительно нормального положения)
Защита от проникновения твердых тел размером более 2.5 мм (небольшой производственный инструмент, проволока и другой расходный производственный материал)
Дождь, падающий на оболочку под углом 60 град. от вертикали, не должен оказывать вредного воздействия на изделие
Защита от проникновения внутрь оболочки твердых тел размером более 1 мм (например, крупная металлическая стружка)
Вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении , не должна оказывать вредного воздействия на изделие
Проникновение пыли в оболочку не предотвращено полностью, однако пыль не может проникнуть в количестве достаточном для нарушения работы изделия
Струя воды, выбрасываемая в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие
Проникновение пыли предотвращено полностью
Волна при волнении не должна попадать внутрь оболочки в количестве, достаточном для повреждения изделия.
Вода не должна проникать в оболочку, погруженную в воду, при определенных давлении и времени, в количестве, достаточном для повреждения изделия
Изделия пригодны для длительного погружения в воду при условиях, установленных изготовителем
Знание данной системы кодификации поможет нам, без обращения к технической документации, выполнить быструю оценку эксплуатационных свойств данного изделия, например, если мы видим первую цифру 5 или 6, то это оборудование предназначено для наружного применения, так имеет высокие показатели защиты от проникновения твердых частиц или пыли.
Климатические исполнения и категории размещения электрооборудования
Климатические факторы очень важны, они всегда сопровождают нас и отличаются от определенных регионов. И как следствие оборудование, которое успешно используется в регионах с умеренным климатом, будут неэффективны при эксплуатации, допустим, у морского побережья, где в воздухе большое содержание морской соли, которая способна навредить полимерной изоляционной оболочки электрического компонента и привести к воспламенению.
Разнообразность различных климатических факторов, которые способны влиять на оборудование, очень характерны для нашей страны и для всего Евразийского Экономического Союза.
Согласно ГОСТ 15150 создана классификация оборудования, которое изготавливают в различных климатических исполнениях и обозначают соответственно буквенным кодом (русского языка и латиницы):
- У (N) – умеренный
- УХЛ (NF) – умеренный и холодный
- ТВ (TH) – тропический влажный
- ТС (TA) – тропический сухой
- Т (T) – тропический сухой и влажный
- О (U) – общеклиматическое исполнение (для всех районов, кроме районов с очень холодным климатом)
- ХЛ (F) – холодный
Особенно стоит отметить, что имеются также климатические исполнения для морских регионов:
- М (M) – умеренно холодный морской
- ТМ (TM) – тропический морской
- ОМ (MU) – умеренно холодный и тропический морской (климатическое исполнение для судов неограниченного района плавания)
- В (W) — все климатическое исполнение для всех районов на суше и на море, кроме районов с очень холодным климатом.
Варианты климатических исполнений оборудования и соотношения их с температурами, мы приводим в таблице ниже:
Исполнение
Категория размещения
Температура воздуха
рабочая
Предельная рабочая
ООО «СиБ Контролс»
ГОСТ Р 52350.7-2005 (МЭК 60079-7-2006) «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 7. Повышенная защита вида «е»».
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).
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.