防爆电气设备的运行环境和设备类别

     一.防爆电器的运行环境

     GB 3836.1—2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》规定，防爆电气设备是运行在大气环境条件下的电气设备。

     通常情况下，防爆电气设备所适用的大气环境条件是：

     ①大气压力在0.08—0.11MPa范围内。

     ②空气中氧的标准含量为21%(体积分数)，其他的惰性气体(例如，氮，等)的含量为79%(体积分数)。

     ③大气温度在-20~60℃范围内。

     同时还规定防爆电气设备的运行环境温度(或称“使用环境温度”)为-20~40℃。

电气设备的运行环境条件对于安全使用电气设备是十分重要的，就大气压力而言，如果大气压力比较低，也就是说空气比较稀薄的话，则电气设备的散热条件就会变差。同样，大气温度的变化也在影响电气设备的散热条件。电气设备的散热条件发生变化，直接影响电气设备的使用效率。

     通常情况下，在电气设备的设计环境(大气压力、介质溢度)与大气环境不一致时，人们就必须对电气设备，尤其是大功率设备的相关参数进行适当修正，以保证设备能够安全地运行。

     电气设备的运行环境温度，是指在设计时设计人员对电气设备规定的允许运行的环境(介质)温度。运行环境温度是电气设备各项性能指标导出的基本依据。当实际运行环境与设计使用环境不一致时，电气设备就不能充分实现它的性能指标，严重时可能会遭到破坏。就防爆电气设备而言，如果运行环境温度超出规定的温度范围，就有可能影响某些防爆型式的防爆安全性能。

     除此之外，空气中的氧含量对防爆电气设备的安全运行也十分重要的。假若在爆炸性气体环境中出现“富氧”的情况，可燃性气体的燃烧特性就会发生变化，按照正常环境条件设计的设备在这种“富氧”环境中运行就会遇到麻烦。

二.设备类别

     防爆电气设备的类别，这里主要是指设备的分类、防爆级别和温度组别以及设备保护级别。

     1.分类

     GB 3836.1—2010《爆炸性环境第1部分：设备　通用规定，防爆电气设备 根据使用环境场所的不同，原则上可以分为两大类：I类电气设备和II类电气设备。

I类电气设备，是指适于煤矿井下和地面上处理煤的环境中使用的电气设备。这类防爆电气设备实质上是指适用于甲烷和煤尘同时存在的场所的电气设备。

     大家知道，在煤矿井下，生产环境十分恶劣，不仅存在可燃性气体——甲烷，可燃性粉尘——煤尘，而且还存在滴水、潮湿、霉菌等不利因素，这些都给电气设备的设计、制造和使用提出了更高的要求。

     Ⅱ类电气设备，是指除煤矿以外的其他爆炸性气体环中使用的电气设备，实际上就是运行在地面上(包括可燃性气体环境和可燃性粉尘环境)的电气设备。

     2.防爆级别

     防爆级别是一种评价可燃性气体一空气混合物在某一处壳内发生燃烧爆炸时燃烧生成物穿透外壳缝隙的能力(用间隙表征)或者被电气火花点燃时所需电流的大小(用电流比表征)的安全指标。人们通过试验获得了大量的数据，把可燃性气体分为3个级别：ⅡA级、ⅡB级和ⅡC级。这种分级如表1.1所示。

防爆设备按照表1.1同样分为3个级别，在实际应用时，这样的防爆级别原则上只适用于隔爆型电气设备和本质安全型电气设备和电路，以及某些“n”型电气设备。但是如果需要，其他防爆型式的电气设备也可以根据试验划分防爆级别，例如，增安型交流电动机。

     表1.1 按最大试验安全间隙和最小点燃电流比对可燃性气体的分级级别

     ①引自张显力。

     ②量大试验安全间隙(MESG)是指，在标准规定的试验条件下，试验外壳内不同浓度的某种被试可燃性气体空气混合物点燃后，燃烧生成物通过宽度为25mm的接合面间隙都不能点燃外壳外部的同种爆炸性气体空气混合物时外壳空腔耦合部分之间的量大间隙。

     ③最小点燃电流比(MICR)是指，用标准规定的试叠装置测得的可燃性气体时最小点燃电流与甲烷的最小点燃电流之比。

3.温度组别

     温度组别是另一种评价可燃性气体和防爆电气设备点燃能力的安全指标。按照点燃温度把可燃性气体分为6个温度组别，按照最高表面温度把防爆电气设备也分为6个温度组别，同样用T1组、T2组、T3组、T4组、T5组和T6组表示。但是，电气设备分组与可燃性气体分组的本质是完全不同的。

防爆电气设备的温度分组原则是，电气设备所产生的最高表面温度不得点燃所处环境中可燃性气体，也就是说，设备的最高表面温度不得超过可燃性气体的点燃温度。温度组别与可燃性气体点燃温度、设备最高表面温度的对应关系如表1.2所示。

表1.2温度组别与可燃性气体点燃温度、设备最高表面温度的对应关系

     这里应该指出的是，防爆电气设备的最高表面温度，是指在正常工作条件下和认可的最不利条件下运行时，它的表面或某一部分可能达到的，并且有可能点燃周围爆炸性气体.空气混合物的最高温度。由于防爆型式的不同，最高表面温度，可能是电气设备外壳外表面的温度，例如隔爆型电气设备;也可能是电气设备外壳外表面的温度和内部某个元器件表面的温度中较高的那个温度，例如增安型电气设备、正压型电气设备。

4.设备保护级别(EPL)

      设备保护级别(Equipment Pr0tecti0n Level，EPL)是一种使用可能发生的各类故障和预期采用的预防措施来评价某种防爆型式的设备所具有的防爆安全性能可靠程度的方法，同样是防爆电气设备的一个安全指标。

    设备保护级别分为3个级别：a级、b级和c级。一般认为：

   ①a级保护级别应该保证设备在正常运行状态下、出现预期故障和罕见故障情况下仍然能够保持防爆安全性能。

   ②b级保护级别应该保证设备在正常运行状态下和出现预期故障情况下仍然能够保持防爆安全性能。

   ③c级保护级别应该保证设备在正常运行状态下和规定的异常情况下能够保持防爆安全性能。

通常情况下，一种防爆型式的设备保护级别应该有3个级别。但是，有时某种防爆型式也允许使用2个级别或1个级别。

      原则上，设备保护级别有两种标志方法：

   一种是，按照防爆型式标志，即防爆型式符号和设备保护级别符号连写在一起就构成了这种防爆型式的保护级别。例如，本质安全型设备的保护级别表示为ia、ib或ic。

另一种是，按照防爆电器设备类型标志，即设备类型符号和设备保护级别符号连写在一起就构成了这种类型设备的保护级别。例如，I类设备，即矿用设备，标志为Ma或Mb(M是mine的缩写);II类设备，即工厂用设备(气体)，标志为Ga，或Gb，或Gc(G是gas的缩写)。

    这里必须指出的是，设备保护级别和防爆级别是两个完全不同的概念，在实际应用中常常被人们混淆在一起。设备保护级别表示的是“可靠程度”，而把防爆级级别表示的是“可燃性气体的物理特性和设备的结构特征”。例如，在实际应用中，假若工业现场为长时间存在氢气的爆炸性危险场所(0区)，则此时要求的本质安全型设备应该是设备保护级别为ia级，防爆级别为ⅡC级;假若工业现场同样存在氢气，但它不是经常出现而是偶尔出现的(1区)，则使用ib级、Ⅱc级本质安全型设备即可满足要求，当然，也可以使用ia级、ⅡC级的设备，如此等等。

   需要注意的是，隔爆型电气设备GB/T 3836.2-2021标准中，删除了设备类别和温度组别章节(见2010年版的第4章)，增加了隔爆型电气设备的保护等级。