化工企业爆炸危险环境的电气设计

马金阳 

摘要：化工行业涉及多种易燃易爆物质，在生产、加工、加工、转移或储存过程中可能会出现爆炸危险环境，电气设备的防爆设计对于企业的安全运行尤为重要。尽管GB50058-2014《爆炸危险环境电气装置设计规范》及相关规范做出了更详细的规定，但本文对化工企业爆炸危险环境的电气设计进行了分析。

关键词：化工企业爆炸；危险环境；电气设计；分析研究

1化工企业爆炸危险环境配电设计

1.1负荷分类

对于化工企业配电设计中的负荷分类，首先应参考《工业和民用配电设计规范》或GB50052-2009的规定，也应根据实际生产过程和易燃易爆环境的安全要求进行分类。通常，荷载分为一个荷载和两个荷载。需要注意的是，当一级负载的电源中断时，会发生危险情况（如爆炸、火灾、中毒和泄漏），不允许中断电源的负载应划分为特别重要的负载。例如，当化工企业关闭正常电源时，应处理安全停机所需的应急照明、通信系统和自动控制装置。这种特别重要的负荷是化工企业配送设计中需要特别注意的对象。

1.2电源设计

化工企业中的大多数负荷都是一级负荷，在配电设计中总是有两个或多个独立的电源。当一个电源发生故障时，另一个冗余电源可以确保连续供电。对于特别重要的负载，还应增加应急电源。例如，发电机组、蓄电池和专用馈线通常用作应急电源。应急电源应根据生产允许的中断供电时间选择：（1）最大允许中断供电时间为毫秒级，可选择UPS不间断供电；（2） 当最大允许电源中断时间大于0.25S时，可使用EPS应急电源；（3） 如果最大允许断电时间为1.5S或0.6S或以上，则可选择带自动输入装置的专用馈线；（4） 当最大允许中断时间大于15S时，可选择快速自启动发电机组；（5） 适用于小容量特别重要负载的电池电源。对于直流电源的使用，实际设计可根据情况略有改变。

1.3厂房、车间变电站和控制室的设计

对于特殊易燃易爆环境的化工企业，在设计厂、车间的变配电室和控制室时，除符合国家有关标准和规范的要求外，还应特别注意以下几点：（1）不应设置在爆炸危险区域，正压室可以布置在区域1、区域2中；（2） 不应直接设置在火灾危险区域的上方或下方；（3） 在易燃物质比空气重的气体环境中，位于爆炸危险环境附加2区的变电所配电室和控制室的地面应高于室外空间0.6m；（4） 如果配电站与易燃易爆危险区内的建筑物相邻，设计有以下特殊要求：对于电压等级为1～10kV的配电站，走廊或套房可与危险区内建筑物连接，通往走廊或套房的门应选择为耐火体，共用隔墙应选择为密封非燃烧体；管道穿过墙壁和地板时，应使用不可燃材料进行严密封堵，变压器室的门和窗应能够通向无火灾危险的区域。

2爆炸危险环境下化工企业电气设计

2.1电气设备的合理选择

在化工企业的电气设计中，电气设备的选择必须坚持合理、正确的原则，尽可能优化防爆设备，以确保电气运行的安全。目前北方工业企业电气设计选用频率最多的电气设备是无火花型防爆设备。在运行过程中，大队设备可以完全消除电弧和电火花的产生，降低爆炸危险释放源的产生概率。无火花型防爆电气设备的绝缘材料与传统的绝缘材料不同，从而大大提高了绝缘水平，有效避免了温度过高引起的热量积聚，同时也提高了设备的安全性，这种新型的无火花型隔爆电气设备结构相对简单，由于无火花型防爆电气设备的这些优点，这种新型设备可以广泛使用。但值得注意的是，在选择设备时，应采用完整性原则，如选择隔爆灯，相应的匹配开关应为隔爆型，而非非防爆型。

2.2电气设计要点

2.2.1电缆敷设

设备使用的线路应敷设在非防爆区域，应尽可能选择危险性较小的环境，远离释放源；电缆或钢管穿过不同区域时，应使用不可燃材料作为孔洞的密封材料；如果敷设线路沿输送易燃液体或易燃气体的管道敷设，则应尽可能沿风险低的一侧敷设；铺设线路的原则是避免可能的机械损坏、振动、腐蚀和高温。如果不可避免，应在其周围采取必要的防护措施。爆炸危险场所应严格禁止架空线路交叉，爆炸危险场所附近的架空线路应较高，以确保线路与爆炸危险场所边界之间的距离大于塔架高度的1.5倍。

2.2.2接线的电气和机械财产要求

爆炸危险环境中配电的电气和机械财产更加严格，例如，绝缘电线和电缆能够承受的额定电压必须高于50v0，且不得低于正常运行时的电压。正常运行时，中性线绝缘层的额定电压应等于相线绝缘层的标称电压，并应使用相同的保护套管。1区应使用铜芯电缆。在区域2中，建议使用铜电缆。铝芯电缆用于有可靠措施的情况，如铜铝过渡接头。铝绝缘电线或电缆应焊接连接，并应使用适当的过渡接头连接电气设备（照明设备除外）。线路敷设，一般不特殊情况下，不应有中间接头。

2.2.3静电接地

尽可能不要在化学防爆建筑中使用便携式或移动设备，因为钢套管之间的碰撞和摩擦可能会产生火花，使其成为释放源。为了满足防爆的需要，大多数电源线都设置为打开。许多管道的长度不同，容易形成不同的感应电压和电势。为了防止不同电位的金属部件之间产生电火花，防止操作人员因操作电气设备而受到伤害，必须采取防静电接地措施。

2.2.4注意事项

化工企业基于爆炸危险环境的电气设计，必须注意以下两个方面的问题：极板火源的控制。所谓火源，主要是指爆炸危险环境中的易燃易爆产品和烟头、易燃气体、火花和火花；2.控制释放源。一旦在电气设计中控制好爆炸危险释放源，将限制爆炸条件，以降低爆炸的可能性，确保化工企业电气设备的正常运行和电气工程安全运行。

3其他

3.1新建项目应尽量避免采用正压通风方案

虽然配电室为正压室，但可布置在1区和2区。然而，根据实际工程经验，现场正压通风通常无法实现严格的正压通风。主要原因如下。（1） 当正压通风故障导致断电时，为确保工艺负荷供电的连续性，工艺不会连锁停止，爆炸性危险气体混合物可能侵入正压室，造成安全风险；（2） 正压通风入口不能确保其处于爆炸危险区之外。在一些场所，压缩气体从压缩气体管道的喷嘴冲入正压室。室内外压力差不足以满足正压要求。

3.2爆炸危险区电气设备防腐等级的选择

化学工业涉及多种复杂的化学品，其中许多具有腐蚀性，如盐酸、氟化氢、氯、氨等。如果防腐等级选择不当，电气设备很快就会被腐蚀和损坏，这将严重影响设备的寿命，破坏设备的防爆性能，甚至可能导致安全事故。正常情况下，电气设备的防腐等级应为F1或WF1。当工艺验证其属于高腐蚀环境时，电气设备的防腐等级应为F2或WF2。此外，在腐蚀性环境中，应为桥梁选择铝合金或FRP型材。

3.3现场设备变更后未更新爆炸危险区划分图

在制药和化学工业中，许多A类车间都配有车间配电室，特别是在GB51283-2020于2020年10月1日生效后，根据第8.3.1条，A类和B类车间的专用配电室可以安装在一侧或两侧。为了确保配电室在爆炸危险区域之外，设计院将对易燃易爆物质释放源的位置、门窗的位置、窗户的形式（窗户是否固定）、是否有正压门斗、，风扇的位置等。现场应按图纸施工。现场如有变化，应及时与设计院沟通。否则，配电室可能处于爆炸危险区域，存在极大的安全隐患。

4结论

化工涉及多种化学物质和复杂的工艺流程。特别是对于一些特殊条件和特殊物质，需要准确识别爆炸危险环境并选择相应的电气防爆措施，这对于防爆电气设备的安全运行至关重要。

参考文献

[1]吴元元.化工企业电气设计中的安全探讨[J].科技创新与应用,2013(27):100.

[2]牛献艺.化工企业爆炸危险环境的电气设计[J].科技创业家,2013(18):68.

[3]赵晓麟,冯颖.爆炸危险化工企业电气设计概览[J].天津化工,2013,27(03):59-62.