Советы экспертов
«Взрывозащита. Часть 2.»
Павел Приходько
Взрывозащита. Часть 2.
Виды взрывозащиты. Степени защиты персонала и электрооборудования. Климатические исполнения.
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.
Далее, разберем основные виды взрывозащиты, дадим описание рекомендации и основное применение.
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.
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.
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.
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:
В качестве примечания, напомним, что:
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.
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.
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:
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.
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:
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)
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):
Особенно стоит отметить, что имеются также климатические исполнения для морских регионов:
Варианты климатических исполнений оборудования и соотношения их с температурами, мы приводим в таблице ниже:
Защита вида е что это
ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОБОРУДОВАНИЕ. ПОВЫШЕННАЯ ЗАЩИТА ВИДА «е»
Explosive atmospheres. Part 7. Equipment. Protection by increased safety «e»
Дата введения 2013-07-01
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой национальной организацией «Ex-стандарт» (АННО «Ex-стандарт») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 403 «Оборудование для взрывоопасных сред (Ех-оборудование)»
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
Введение
Настоящий стандарт содержит полный аутентичный текст четвертого издания международного стандарта МЭК 60079-7, включенного в международную систему сертификации МЭКЕх и европейскую систему сертификации на основе директивы 94/9 ЕС; его требования полностью отвечают потребностям экономики страны и международным обязательствам Российской Федерации.
Настоящий стандарт является одним из комплекса стандартов по видам взрывозащиты для электрооборудования, применяемого во взрывоопасных средах.
Стандарт может применяться для нормативного обеспечения обязательной сертификации и испытаний.
Установленные настоящим стандартом требования обеспечивают вместе со стандартом МЭК 60079-0 «Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования» безопасность применения электрооборудования на опасных производственных объектах в угольной, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к проектированию, конструкции, испытаниям и маркировке взрывозащищенного электрооборудования с видом защиты «повышенная защита «е», предназначенного для использования во взрывоопасных газовых средах. Требования настоящего стандарта распространяются на электрооборудование для взрывоопасных сред, номинальное эффективное значение переменного тока или номинальное напряжение постоянного тока которого не более 11 кВ и в котором приняты дополнительные меры против возникновения дуговых разрядов, искрения или повышенных температур в нормальном или указанном (аварийном) режимах работы.
Требования, установленные настоящим стандартом, дополняют и изменяют общие требования, изложенные в МЭК 60079-0. В случае если требования настоящего стандарта вступают в противоречие с требованиями МЭК 60079-0, то выполняются требования настоящего стандарта.
2 Нормативные ссылки
Следующие документы*, на которые сделаны ссылки, обязательны при использовании настоящего стандарта. Для документов с указанной датой опубликования применяют только указанное издание. Если дата опубликования не указана, то применяют последнее издание приведенного документа (со всеми поправками).
МЭК 60085 Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация (IEC 60085, Thermal evaluation and classification of electrical insulation)
МЭК 60112 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения сравнительного и контрольного индексов трекингостойкости во влажной среде (IEC 60112, Method for determining the comparative and the proof tracking indices of solid insulating materials under moist conditions)
МЭК 60228 Проводники изолированных кабелей (IEC 60228, Conductors of insulated cables)
МЭК 60238 Патроны резьбовые для электрических ламп (IEC 60238, Edison screw lampholders)
МЭК 60400 Патроны для трубчатых люминесцентных ламп и стартеров общего освещения (IEC 60400, Lampholders for tubular fluorescent lamps and starterholders)
МЭК 60529 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP) (IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code))
МЭК 60947-1 Аппаратура коммутационная и механизмы управления низковольтные. Часть 1. Общие правила (IEC 60947-1, Low-voltage switchgear and controlgear. Part 1: General rules)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по МЭК 60079-0, а также следующие термины с соответствующими определениями.
Определения других терминов, в частности более общих, приведены в МЭК 60050 (426) и других соответствующих частях МЭС (Международного Электротехнического Словаря).
3.1 электрический зазор (clearance): Наименьшее расстояние, измеренное по воздуху между двумя токопроводящими частями.
3.2 внутренние соединения (connections, factory): Соединения, выполненные на заводе в контролируемых условиях.
3.3 наружные соединения (connections, field wiring): Соединения, предназначенные для выполнения в условиях эксплуатации.
ООО «СиБ Контролс»
Вид взрывозащиты «Повышенная защита вида е»
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:
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.
Неметаллические материалы в данных оболочках должны соответствовать следующим требованиям:
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.
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.
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.
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:
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.