李然 趙佳音

摘 要 航天制造業(yè)存在較多易燃易爆的危險(xiǎn)環(huán)境，其生產(chǎn)工藝及控制要求較復(fù)雜，對(duì)電氣設(shè)計(jì)要求較高。本文圍繞爆炸性氣體環(huán)境爆炸產(chǎn)生時(shí)應(yīng)具備的三個(gè)條件，分析爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所在設(shè)計(jì)時(shí)采取的電氣防護(hù)措施。首先要認(rèn)真劃分好防爆區(qū)域，盡量把變電所、配電室置于安全的非防爆區(qū)；其次正確選擇爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所用的電氣設(shè)備，做好電氣線路敷設(shè)及防雷防靜電的接地工作，并加強(qiáng)監(jiān)控、管理工作，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 防爆區(qū)域劃分；電氣設(shè)備；線路敷設(shè)；防雷防靜電設(shè)計(jì)

概述

航天制造業(yè)存在較多易燃易爆的危險(xiǎn)環(huán)境，其生產(chǎn)工藝及控制要求較復(fù)雜，對(duì)電氣設(shè)計(jì)要求較高。從事電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，滿足不同環(huán)境下的安全生產(chǎn)要求。

爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境分為爆炸性氣體環(huán)境和爆炸性粉塵環(huán)境。對(duì)于生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或貯存過(guò)程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)下列爆炸性氣體混合物環(huán)境之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爆炸性氣體環(huán)境的電力設(shè)計(jì)：

1、在大氣條件下、易燃?xì)怏w、易燃液體的蒸汽或薄霧等易燃物質(zhì)與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；

2、閃點(diǎn)低于或等于環(huán)境溫度的可燃液體的蒸汽或薄霧與空氣混合物形成爆炸性氣體混合物；

3、在物料操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)的情況下，可燃液體有可能泄露時(shí)，其蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物

對(duì)于生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或貯存過(guò)程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)下列爆炸性粉塵、可燃性導(dǎo)電粉塵、可燃性非導(dǎo)電粉塵和可燃纖維與空氣形成的爆炸性粉塵混合物環(huán)境時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爆炸性粉塵環(huán)境的電力設(shè)計(jì)。

本文主要結(jié)合航天某所輔料庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要分析爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程。

2 防爆區(qū)域劃分

氣體爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所產(chǎn)生爆炸時(shí)應(yīng)同時(shí)具備三個(gè)條件，即：⑴存在爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)（易燃?xì)怏w、易燃液體的蒸氣或薄霧等）；⑵該介質(zhì)的濃度達(dá)到了爆炸范圍；⑶存在引爆條件，即存在足以點(diǎn)燃爆炸性混合物的火花等。防止爆炸的基本措施就是使爆炸的三個(gè)條件不得同時(shí)出現(xiàn)，并嚴(yán)格控制在安全的范圍。

工藝設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體工藝流程及要求對(duì)廠房進(jìn)行合理的功能劃分。在劃分防爆區(qū)域和非防爆區(qū)域時(shí)，各專業(yè)要相互配合，在防止或抑制爆炸危險(xiǎn)方面采取有效措施。對(duì)于電氣專業(yè)防止爆炸危險(xiǎn)發(fā)生的最有效的防護(hù)措施之一就是盡量使電氣設(shè)備置于不具有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。在航天某所輔料庫(kù)設(shè)計(jì)中配電室如何置于安全的非防爆區(qū)域?yàn)樵O(shè)計(jì)初期考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

航天某所輔料庫(kù)在設(shè)計(jì)初期，由工藝專業(yè)設(shè)計(jì)人員按照《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058-2014明確爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境等級(jí)，具體劃分如下：

0區(qū)：存在長(zhǎng)期釋放或短時(shí)頻繁釋放的釋放源的區(qū)域

1區(qū)：存在正常運(yùn)行時(shí)周期或偶爾釋放的釋放源的區(qū)域

2區(qū)：存在在正常運(yùn)行下不會(huì)釋放，即使釋放也僅是偶爾短時(shí)釋放的釋放源的區(qū)域

按照爆炸性氣體釋放情況，工藝專業(yè)設(shè)計(jì)人員確定航天某所輔料庫(kù)爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境為2區(qū)，主要?dú)怏w為氫氣、乙炔等。

該輔料庫(kù)設(shè)置配電室，為了將配電室置于安全的非防爆區(qū)域，房間功能劃分主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

航天某所輔料庫(kù)中有固體庫(kù)房房間，固體庫(kù)房?jī)?nèi)無(wú)易燃易爆物質(zhì)、無(wú)腐蝕性物質(zhì)，把固體庫(kù)房（無(wú)易燃易爆物質(zhì)）放在配電間和易燃易爆房間之間，利用固體庫(kù)房起隔離作用，從而降低防爆等級(jí)，使配電室位于非防爆區(qū)域；

該輔料庫(kù)內(nèi)的爆炸性氣體危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)?區(qū)。根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058-2014中附錄B第13條無(wú)釋放源的生產(chǎn)裝置區(qū)與通風(fēng)不良的且有第二級(jí)釋放源的爆炸性氣體環(huán)境相鄰，并用非燃燒體的實(shí)體墻隔開(kāi)，其爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍劃分，宜符合下列規(guī)定

當(dāng)易燃物質(zhì)重于空氣時(shí)，以釋放源為中心，半徑為15m的范圍內(nèi)劃分為2區(qū)；

當(dāng)易燃物質(zhì)輕于空氣時(shí)，以釋放源為中心，半徑為4.5m的范圍內(nèi)劃分為2區(qū)

根據(jù)工藝條件可知該輔料庫(kù)中氫氣、乙炔輕于空氣；乙醇、汽油、煤油和柴油揮發(fā)的氣體重于空氣，通過(guò)合理劃分將配電室置于非防爆區(qū)域，且配電室的門向外開(kāi)啟。具體房間功能劃分見(jiàn)下圖示意

將變電所、配電室置于非防爆區(qū)域不僅有利于電氣設(shè)備的選型、節(jié)約投資，而且有利于安全生產(chǎn)。

3 防爆區(qū)域電氣設(shè)備選型

氣體爆炸危險(xiǎn)區(qū)域所用的防爆電氣設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)具備不引燃周圍爆炸性混合物的性質(zhì)。滿足上述要求的電氣設(shè)備可制成隔爆型、增安型、本質(zhì)安全型、正壓型等類型。防爆場(chǎng)所選用的電氣設(shè)備要根據(jù)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境等級(jí)及易燃易爆物的級(jí)別和組別，采用相應(yīng)類型或高于相應(yīng)級(jí)別和組別的電氣設(shè)備，且必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)國(guó)家檢驗(yàn)部門檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品。

航天某所輔料庫(kù)內(nèi)的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)?區(qū)，為了保證輔料庫(kù)安全，按照易燃易爆物質(zhì)的級(jí)別和組別，在易燃易爆區(qū)域僅設(shè)置相應(yīng)的隔爆燈具、隔爆開(kāi)關(guān)以及隔爆按鈕等，不設(shè)置任何能產(chǎn)生明火花的配電箱、插座等。

按照爆炸性氣體混合物引燃溫度分組，輔料庫(kù)中的氫氣、乙炔、乙醇、汽油、煤油和柴油引燃溫度分組具體如下

4 防爆區(qū)域線路敷設(shè)

爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的動(dòng)力、照明線路采用銅芯電纜，且電氣線路應(yīng)在爆炸危險(xiǎn)性較小的環(huán)境或遠(yuǎn)離釋放源的地方敷設(shè)。當(dāng)易燃物比空氣重時(shí)，電氣線路應(yīng)在較高處敷設(shè)或直接埋地；架空敷設(shè)時(shí)宜采用電纜橋架；電纜溝敷設(shè)時(shí)溝內(nèi)應(yīng)充砂，并宜設(shè)置排水措施；當(dāng)易燃物比空氣輕時(shí)，電氣線路宜在較低處敷設(shè)或電纜溝敷設(shè)。電氣線路宜在有爆炸危險(xiǎn)的建、構(gòu)筑物的墻外敷設(shè)。敷設(shè)電氣線路的溝道、電纜或鋼管所穿過(guò)的不同區(qū)域之間墻或樓板處的孔洞，應(yīng)采用非燃性材料嚴(yán)密堵塞。

5 防雷防靜電設(shè)計(jì)

防雷防靜電接地對(duì)于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全生產(chǎn)十分重要。

依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，根據(jù)建筑物的重要性、生產(chǎn)性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果分析，航天某所輔料庫(kù)按二類防雷建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。

建筑物采取防直擊雷和雷電波侵入的措施：

⑴沿建筑物屋頂女兒墻敷設(shè)φ10熱浸鋅圓鋼，并在屋面采用25×4的熱浸鋅扁鋼組成不大于10m×10m或 12m×8m 的網(wǎng)格；

⑵設(shè)置接閃帶與接閃網(wǎng)混合組成接閃器，將本建筑物所有突出屋面的排放爆炸危險(xiǎn)性氣體、蒸汽的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等的管口外的危險(xiǎn)區(qū)域置于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。

⑶所有突出屋面的排放無(wú)爆炸危險(xiǎn)性氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等均與屋面防雷裝置相連。

⑷利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)截面積總和不小于1根直徑10mm鋼筋的截面積的主筋（鋼結(jié)構(gòu)柱）作防雷引下線并與基礎(chǔ)接地相連，引下線之間距離不大于18m。

⑸利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置，外部防雷、防閃電感應(yīng)、內(nèi)部防雷的接地裝置與電氣和電子系統(tǒng)的接地裝置共用，共同利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置；

⑹建筑構(gòu)件內(nèi)連接箍筋及鋼筋之間必須連接成電氣通路。

⑺建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風(fēng)管等金屬物均應(yīng)就進(jìn)與防雷裝置或共用接地裝置連接。

⑻防閃電感應(yīng)的接地干線與接地裝置的連接不少于2處；

⑼外墻內(nèi)、外豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端應(yīng)與防雷裝置等電位聯(lián)結(jié)。

航天某所輔料庫(kù)低壓系統(tǒng)工作接地、低壓線路保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地等共用一個(gè)接地裝置，接地電阻不大于1Ω。采用TN-C-S接地系統(tǒng)。

爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)沿墻明敷接地扁鋼，除按要求實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)以外，所有進(jìn)入該區(qū)域的設(shè)備金屬外殼均須與接地扁鋼可靠連接。

6 防爆區(qū)域監(jiān)控、管理工作

為了方便管理人員實(shí)時(shí)對(duì)防爆區(qū)域爆炸性氣體釋放情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，降低爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境事故發(fā)生率，應(yīng)在爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)器和事故排風(fēng)機(jī)，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限的25%時(shí)，可燃?xì)怏w探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，連鎖啟動(dòng)相應(yīng)的事故排風(fēng)機(jī)。并將報(bào)警信號(hào)上傳至火災(zāi)報(bào)警控制器。

另外應(yīng)在爆炸性氣體環(huán)境的房間外設(shè)置聲光報(bào)警器，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接收到可燃?xì)怏w探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，可顯示報(bào)警部位并發(fā)出聲光報(bào)警。及早疏散工作人員，采取保護(hù)措施，從而減少爆炸危險(xiǎn)出現(xiàn)時(shí)對(duì)人員的傷害，做到防患于未然。

7 小結(jié)

以上是在結(jié)合航天某所輔料庫(kù)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上對(duì)氣體爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要工藝、建筑、通風(fēng)等多個(gè)專業(yè)之間的溝通、協(xié)調(diào)和配合。

對(duì)于爆炸性氣體危險(xiǎn)場(chǎng)所的設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)人員先要明確其工藝要求，及時(shí)和工藝、建筑設(shè)計(jì)人員溝通，按照規(guī)范要求進(jìn)行防爆電氣設(shè)計(jì)，并對(duì)暖通專業(yè)設(shè)計(jì)人員提出相關(guān)要求，在易燃易爆區(qū)域設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)防爆場(chǎng)所內(nèi)通風(fēng)設(shè)備與濃度報(bào)警器連鎖，盡量降低危險(xiǎn)環(huán)境等級(jí)。