自然环境条件对防爆电气设备的不利影响

吴存强

摘要：防爆电器就是指在具有爆炸危险性的气体存在的地方所使用的电气设备类型。由于这些设备本身具有一定程度上的爆炸性能，因此必须采取一些特殊措施才能确保其正常工作，这就要求有相应的防爆电器对这些设备进行保护。对防爆电气设备产生影响的因素较多，本文主要分析自然环境条件对防爆电气设备的影响。

关键词：自然环境；防爆电气设备；影响

引言：当环境温度范围在-20°C~+40°C时，压力范围在80kPa~110kPa时，防爆电气设备要达到上述标准的要求，才能够安全地工作。防爆电气设备在不同环境空气中的实际工作温度与设计值之间存在着差异。一些特殊的因素也会使防爆电气设备出现故障或者损坏，如火灾、爆炸事故和雷击事故。这些环境因素都会给防爆电气设备安全运行造成不同程度的损害，甚至带来灾难性的后果。另外，不同地理环境也会给设备的正常运行带来了一些不利因素，例如温度变化、湿度变化和雷电活动。

一、自然条件的分类

GB/T4796—2001电工电子产品运输、存储、安装和使用过程中，由于环境参数有所差异，导致环境影响的因素也有所不同，所以对防爆电气的影响有产品本身的性能影响，还有外源产生的环境影响。该标准适用于电气及电子类设备的设计制造和运行维护工作，为制定有关技术标准提供依据。本文件是我国现行标准中对电气电子设备和系统均应遵循的一项环境要求。因此，对于从事电气电子工程人员来说，了解并掌握其环境性能是十分重要的。GB/T4797[3-10]系列标准中，温度和湿度是八部分给出的、海拔与气压、水深与水压、生物、太阳辐射和气温、降水和风、尘/砂/盐雾、地震振动和冲击、火灾暴露等自然环境条件，它可与GB/T4796—2001配套使用，对电气设备应用环境参数的选择有一定的借鉴作用。

二、温度对防爆电气设备的影响

（一）降低润滑油脂的性能

在使用过程中，由于油质不合格，设备的润滑不良等原因，容易导致机械系统发生故障而不能正常工作。使电气设备能够安全，稳定的运行。并且需要结合实际情况，制定出合理，高效的环境管理方法。低温时油脂黏度增加，流动受到限制甚至发生凝结。温度过高，又会加速油品氧化变质。所以高温和低温都会造成保护缺失或机械系统的故障[1]。

（二）在低环境温度下，会使爆炸压力增大

因气温偏低，气体体积发生冷缩，预压效果显著，使设备内部压力增大，当压力达到一定值后，火焰传播速度也将随之增大。由于高压和低压下都会出现这种情况，所以，防爆容器内的实验，必须要考虑这个问题。当采用隔爆结构时，将导致爆炸压力升高而使其破坏程度增大。所以防爆电气设备的外壳强度是非常重要的。

（三）降低有机材料性能

普通的塑料，橡胶和其他有机材料，在温度过高或过低时，它们的机械性能均降低，高温老化变形等，低温脆化，丧失弹性。因此，对它们的耐热性能要求很高。例如橡胶密封衬垫、密封圈温度过高或者温度过低时，其性能降低，将影响其防护或防爆性能。由于橡胶密封件具有较高的机械强度和耐压缩疲劳能力，但因温度升高而使橡胶制品内部产生应力集中，从而降低了产品的使用寿命。

二、湿度对防爆电气设备的影响

（一）加剧金属腐蚀

常见金属腐蚀的临界相对湿度为：铁65%，铝76%。空气湿度对于金属材料的腐蚀有较大影响。当空气中含有其他腐蚀性物质时，腐蚀将更为严重。金属在大气中暴露时间越长，越容易发生腐蚀，所以必须经常注意检查并及时维修。随着工业技术的发展，人们对环境保护的要求越来越高，对于装备的要求也越来越高。为了保证生产安全，必须采用防腐措施防止金属制品在潮湿环境下发生锈蚀。

（二）促进霉菌生长

在气温25°C~30°C条件下，湿润空气利于霉菌孢子萌发和生长，相对湿度为80%~95%，当空气流动性较差时，最适宜霉菌的生长。由于霉菌繁殖迅速，会加速电气设备的绝缘老化速度。霉菌分布于设备绝缘体的表面，使得装置的绝缘性能下降。霉菌繁殖产生大量代谢产物，这些代谢产物与水反应后形成一种强酸性物质，导致印刷电路板和金属制品加速老化，使设备的使用寿命缩短，严重时会导致短路故障发生。霉菌分泌出的有机酸等离子化合物，会腐蚀设备金属部件及印刷电路板等。

三、气压对防爆电气设备的影响

（一）降低绝缘强度

在一定条件下，由于大气压下降，使得介质中存在着一个与气体体积相当或更大的真空区域，从而导致了空气间隙击穿时产生很大的压强梯度，这将使绝缘性能急剧恶化。由于霉菌的快速繁殖，将加快电气设备绝缘老化。当气压降低时，在高压静电感应下产生一个反向电势，并将该电位传递至绝缘子上。因此气压降低，绝缘强度降低。在某些情况下，会增加介电损耗，甚至设备会出现局部放电，从而导致设备的电绝缘性能降低。因此，在一定程度上，空气中的湿度也影响着电气设备的性能。这一影响在增安型电气设备中尤为重要。在实际工作中，由于大气压力降低和气温增高等原因，使得电气设备内部温度不断上升。随着海拔高度的增高，电场分布和击穿电压都会发生很大变化

[2]。

（二）增加温升

气压降低，空气密度随之减小，利用空气的对流和传导来散热，导致设备不能及时散热，设备温度升高。因此在计算设备温升时应考虑海拔高度对其影响。特定条件下，当高压设备内细菌，微生物较多，有腐蚀绝缘材料的作用。因此，要降低设备温度，就要减少其表面上的水分蒸发。由于电气设备的散热性能较差，导致电气设备内部温度升高，使电气设备的性能降低。海拔每升高100m，环境温度大约降低0.5°C如果要使空调系统达到最大的散热效果，需要将整个空调系统进行优化和改造，这不仅增加成本，还不能有效地提高系统效率。所以在实际的工程运用中，调节通风系统参数以达到对降温的目的，具有一定的可行性。对于电子设备而言，由于其工作场所通常位于较高或接近于最高温度区域内，所以需要将冷却方式设置为强制风冷，从而达到提高散热效率和延长使用寿命的目的。

四、太阳辐射对防爆电气设备的影响

太阳辐射会导致装置出现附加温升，由此产生中高温影响，温度升高会对设备一些特殊的结构产生不利影响。表面的材料会发生光催化降解反应，导致设备表面材料老化。使部分橡胶和塑料机械性能下降，并使得外部涂层褪色[3]。

五、降水对防爆电气的不利影响

降水以降雨为主，降雪为辅。由于冬季气温低，积雪多，因此容易造成电气设备的损坏。因冬季低温积雪，故易导致电气设备损坏。由于冬季气温低，湿度大，所以容易发生冻融现象，使设备产生裂纹甚至断裂。由于雨水当中含有许多有腐蚀性的物质，从而导致雨水与设备长时间接触，会对设备表面材料造成腐蚀，并且存在着渗入设备内部的风险，破坏了设备的绝缘，引起内部腐蚀。此外还可能因潮湿引起火灾或爆炸事故。因冬季低温高湿，因此易出现冻融现象，使得装置出现开裂，甚至破裂。此外，雨雪也会导致装置表面结冰，从而引起电气短路或漏电，严重时还会引发火灾。

结束语：各种自然环境条件都会给防爆电气设备运行带来不利影响，为了保证安全供电和防止火灾，必须采取积极有效的防火对策，这就要求人们从技术上、经济上以及管理方面来研究解决这些问题。需要注意的是，在实际情况下往往同时存在着诸多恶劣自然环境条件，因而需要同时对各种不利影响进行综合考虑。

参考文献：

[1]王巧立,刘姮云.自然环境条件对防爆电气设备的不利影响[J].电气防爆,2017,(02)：5-7.

[2]李阳,赵拓.防爆电气设备分类及其选型[J].建筑工程技术与设计.2018,(25).

[3]陈中洋.浅谈高寒地区高压防爆电机设计注意事项[J].电气防爆.2022,(3).