爆炸危险环境电力装置设计规范学习总结

1/6《爆炸危险环境电力装置设计规范》培训总结今年10月份，我有幸参加了《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014的学习，此次培训主讲人为中国寰球工程公司电控室副主任，副总工程师；《爆炸危险环境电力装置设计规范》主编刘汉云老师。通过学习，让我更深入了解了爆炸危险环境的含义和爆炸危险区域的划分，以及爆炸危险环境下电气设备的选型、安装等，学会将规范条文和实际工作结合在一起。一、本规范修定的挔据：《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92已实施二十多年，当时编制该规范主要依据国际电工委员会标准IEC79-10、美国石油学会APIRP500A及美国国家防火协会NFPA497标准，并参考了日本防爆指南。近年来，国际标准IEC60079和IEC61241，美国标准APIRP505及NFPA497都已修订，并已发布施实，而且与国际标准IEC60079和IEC61241等同的国家标准GB3836、GB12476已完成修订。为了适应市场的迫切需要并同国际技术接轨，必须将本标准进行修订。根据最新版的国际标准IEC60079和IEC61241，以及最新的国家标准《爆炸性环境第一部分设备通用要求》GB3836.1-2010及《可燃性粉尘环境用电气设备》GB12476的相关规定，在此基础上对原规范《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92进行了增补和修订。二、爆炸性气体环境1、危险区域划分的目的危险区域划分是对可能出现爆炸性气体环境进行分析和分区，以便正确选择和安装危险环境中的电气设备，达到安全经济使用的目的。危险区域划分是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区，分为0区、1区、2区，实际上应通过设计或适当的操作方法，也就是采取措施将0区或1区所在的数量上或范围上减至最小，换句话说，工厂设计中大部分场所为2区或非危险区。2、爆炸性气体环境危险区域划分程序（1）危险区域划分危险区域划分应由懂得可燃物质性能的工艺、设备和管道专业人员进行，还要与安全、电气等其它专业人员商议。危险区域划分的根本因素就是鉴别释放源和确定释放源的等级。如果已确认设备会向大气中释放可燃物质，必须首先按可燃物质的释放频繁程度和持续时间2/6长短分级，分为连续级释放源、一级释放源、二级释放源，再根据释放源的级别和通风条件划分区域。(2)危险区域范围的确定。爆炸危险区域的范围根据释放源的等级和位置、可燃物质的特性、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验，经技术经济比较综合确定。爆炸危险区域的范围主要取决以下化学和物理参数：释放速率、可燃液体的沸点、释放的爆炸性气体混合物的浓度、爆炸下限、闪点、相对密度、液体温度、通风、障碍、相对密度等。对于爆炸危险区域范围的确定是一个比较复杂的问题，实际操作如果没有例图更加难以实施，为了便于执行规范，在规范中引用了一些典型例图，规范中大部分采用了美国石油学会APIRP505及美国国家防火协会NFPA497标准中的例图。由于实际装置的工艺、设备、仪表、通风及布置等条件不同，在具体设计中均需结合实际情况、运行经验等综合判断，采取较大或较小的距离。在很多国家及IEC标准中，将一些危险区域范围例图放在标准的附录或图集中，不是硬性规定，仅是作为指导的范例。对于各种行业的特殊性，往往在危险区域范围的确定上，可采用与行业有关的国家标准，如对新建、扩建和改建的汽车加油站、液化石油气加气站、压缩天然气加气站和汽车加油加气站工程的设计和施工，应采用《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156。对油气田及其管道工程、石油库的爆炸危险区域范围可见其它规范，例如《石油设施电气设备安装区域一级、0区、1区、2区区域划分推荐作法》SYT6671-2006（本标准等同采用美国石油学会APIRP505）,《石油库设计规范》GB50074。蓄电池的危险区域的划分（API-505）1)蓄电池由于能释放出氢气，属于IIC级的分类。2)含有可充电蓄电池的封闭区域具备以下条件时，可按照非危险区域考虑：蓄电池无通气口；和（且）蓄电池是镍-镉或镍-氢类电池；和（且）蓄电池的总体积小于该封闭区域容积的1%；和（且）在1小时放电率下蓄电池的容量小于1.5AH。3)含有可充电蓄电池的封闭区域具备以下条件时，可按照非危险区域考虑：蓄电池无通气口；（此条必须满足，下面两条满足其一）或者蓄电池的总体积小于该封闭区域容积的1%；3/6或者蓄电池的充电系统的额定输出小于等于200W并采取了防止不适当过充电的措施；4)含有可充电蓄电池的非封闭区域，通风良好，该区域可按照非危险区域考虑。本条款特别对于附加2区的定义进行了解释。特指高挥发性可燃性物质，如丁烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯，有可能大量释放并扩散到15m以外时，相应的爆炸危险区域范围可划为附加2区。爆炸性气体环境电力装置设计应有爆炸危险区域划分图，对于简单或小型厂房，可采用文字说明表达。（3）爆炸性气体温合物的分级分组为了选择适用于爆炸性气体环境的电气设备,将爆炸性气体混合物按其最大试验安全间隙或最小点燃电流分级，分为ⅡA、ⅡB、ⅡC，对于混合气体的分级，一直以来比较难以确定。根据API-RP-505，NFPA497，IEC60079-20以及GB3836.12的相关规定，本规范提出一种多组分爆炸性气体或蒸气混合物的最大试验安全间隙（MESG）的计算方法，并利用此计算结果判断多组分爆炸性气体的分级原则，进一步应用于工程实践中指导用电设备的选型问题。爆炸性气体混合物按可燃物质的引燃温度分组，分为T1、T2、T3、T4、T5、T6，要求防爆电气设备允许的最高表面温度不超过爆炸性气体混合物的引燃温度。三、爆炸性粉尘环境对用于生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现可燃性粉尘与空气形成的爆炸性粉尘混合物环境时，应进行爆炸性粉尘环境的电力装置设计。爆炸危险区域应根据爆炸性粉尘环境出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行划分：20区：空气中的可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地呈现于爆炸性环境中的场所。21区：在正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的场所。22区：在正常运行时，空气中的可燃粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的场所，即使出现，持续时间也是短暂的。在爆炸性粉尘环境中粉尘分为以下三级：IIIA级：可燃性飞絮（常见的ⅢA级可燃性飞絮：如棉花纤维、麻纤维、丝纤维、毛纤维、木质纤维、人造纤维等）4/6IIIB级：非导电性粉尘（常见的ⅢB级可燃性非导电粉尘：如聚乙烯、苯酚树脂、小麦、玉米、砂糖、染料、可可、木质、米糠、硫磺等粉尘。）IIIC级：导电性粉尘（如石墨、炭黑、焦炭、煤、铁、锌、钛等粉尘。）四、爆炸性环境的电力装置设计本章改变了原规范的模式，将气体/蒸气爆炸性环境与粉尘爆炸性环境的电气设备的安装合为一节来编写，一是两种危险区内电气设备的安装有很多相同的要求，避免不必要的重复，二是为了与IEC60079-14-2007相匹配。（1）爆炸性环境电气设备的选择爆炸性环境内电气设备应根据下列条件进行选择：1）爆炸危险区域的分区2）可燃性物质和可燃性粉尘的分级3）可燃性物质的引燃温度4）可燃性粉尘云、可燃性粉尘层的最低引燃温度（2）危险区域划分与电气设备保护级别的关系：设备保护级别（EPL）是IEC60079-14-2007新引入的一个概念，是根据设备成为引燃源的可能性和爆炸性气体环境及爆炸性粉尘环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别。有如下级别：气体/蒸气环境中设备的保护级别为Ga、Gb、Gc，粉尘环境中设备的保护级别要达到Da、Db、Dc。选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上可燃性物质形成的爆炸性气体混合物时，应按照混合后的爆炸性混合物的级别组别选用防爆电气设备，无据可查又不可能进行试验时，可按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。（3）爆炸性环境电气线路的设计1）引向电压为1000V以下鼠笼型感应电动机支线的长期允许载流量，不应小于电动机额定电流的1.25倍。2）在爆炸性气体环境内钢管配线的电气线路必须作好隔离密封，3）在１区内电缆线路严禁有中间接头，在2区、20区、21区内不应有中间接头。4）电缆或导线的终端连接：电缆内部的导线如果为绞线，其终端应采用定型端子或接线鼻子进行连接。5）铝芯绝缘导线或电缆的连接与封端应采用压接、熔焊或钎焊，当与设备（照明灯具除外）连接时，应采用铜－铝过渡接头。5/66）架空电力线路严禁跨越爆炸性气体环境，架空线路与爆炸性气体环境的水平距离，不应小于杆塔高度的1.5倍。在特殊情况下，采取有效措施后，可适当减少距离。在确保如发生倒杆时架空线路不进入爆炸危险区的范围内，可根据实际情况采取必要的措施后，可适当减少架空线路与爆炸性气体环境的水平距离。（4）爆炸性环境接地设计1）1000V交流/1500V直流以下的电源系统的接地应满足下列要求：a、TN系统：爆炸性环境中的TN系统应采用TN-S型。b、TT系统：危险区中的TT型电源系统应采用剩余电流动作的保护电器。c、IT系统：爆炸性环境中的IT型电源系统，应设置绝缘监测装置。2）爆炸性环境内设备的保护接地按有关电力设备接地设计技术规程规定不需要接地的下列部分，在爆炸性环境内仍应进行接地：a、在不良导电地面处，交流额定电压为1000V以下和直流额定电压为1500V及以下的设备正常不带电的金属外壳；b、在干燥环境，交流额定电压为127V及以下，直流电压为110V及以下的设备正常不带电的金属外壳；c、安装在已接地的金属结构上的设备。不能利用钢平台接地，需要单独接地（存在争议）。五、设计实例针对过去工作中遇到的问题，结合本次培训内容及向老师请教后的实例总结如下：（1）关于云溪基地5万吨/年催化裂化项目焙烧炉房爆炸危险区域划分：一般情况下，明火设备如锅炉采用平衡通风，即引风机抽吸烟气的量略大于送风机的风和煤燃烧所产生的烟气量,这样就能保持锅炉炉膛负压。可燃性物质不能扩散至设备附近与空气形成爆炸性混合物。因此明火设备自身不作为释放源考虑，而与锅炉设备相连接的管线上的阀门等可能有可燃性物质存在处应按照独立的释放源考虑危险区域，因此焙烧炉本体可不按防爆设计，焙烧炉房内其余照明等电气设备应按防爆设计。（2）循环水场冷却塔爆炸危险区域划分：由工艺专业设计人确认是否带可燃物质，进以确定是否需要防爆。注：是否需要防爆由工艺专业确定。（3）阀门的爆炸危险区域的划分：6/6位于通风良好而未封闭的区域（露天）内的截断阀和止回阀周围的区域是不分类的。（也需要视情况而定）位于通风良好的封闭区域内的截断阀和止回阀周围的区域，在封闭的范围内划为2区。位于通风不良的封闭区域内的截断阀和止回阀周围的区域，在封闭的范围内划为1区。在生产装置区外，露天或开敞设置的输送可燃物质的架空管道地带，可划为非爆炸危险区域，但其阀门处按具体情况定。（4）附加2区道路照明：当路灯位于装置区边缘且位于附加2区内时，底部按防爆设计，上方灯具可按普通设计。当路灯位于装置区内附加2区时，建议路灯整体全部分按防爆设计（5）关于正压通风电气柜正常运行过程中能否打开以及如何运行管理和维护需和厂家咨询沟通。（6）关于柴油发电机房：如果单独设置了储油间，则储油间内照明、风扇等应按防爆设计；对于小容量柴油发电机且未设置独立储油间的发配电间可按非爆炸危险区域设计。（7）对于加油站站房罩棚照明等设计宜按防爆设计。六、培训体会通过这次对《爆炸危险环境电力装置设计规范》学习交流，再结合过去工作中遇到的问题，更加深入的理解了设计规范中的相关理论知识，扩大了知识面；同时我对生产装置中爆炸危险环境有了更直观的认识，也认识到合理的爆炸危险区域划分不仅关乎到企业的投资成本，更关乎到企业生产装置的安全运行。因此，在爆炸危险区域划分过程中应积极与工艺、设备等专业设计人员沟通，充分了解生产环境及生产介质性能，同时可参考相关行业的国家标准，例如《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156、《石油设施电气设备安装区域一级