Общие положения

Электрооборудование, в котором применены те или иные средства взрывозащиты, называется, в отличие от общепромышленного, взрывозащищенным.

Средства взрывозащиты - это конструктивные и (или) схемные решения взрывозащиты электрооборудования (электротехнических уста­новок), позволяющие исключить или свести к минимуму возможность взрыва окружающей взрывоопасной среды.

Средства взрывозащиты можно разделить на три группы:

1) локализация взрыва внутри оболочки, в которую заключено элек­трооборудование;

2) исключение контактирования окружающей среды с электрически­ми частями, способными вызвать ее воспламенение;

3) исключение опасных нагревов или искрений в электрооборудова­нии, способных воспламенить окружающую взрывоопасную среду.

Каждая из указанных групп предусматривает один или несколько конкретных способов взрывозащиты, именуемых в технической литерату­ре исполнениями или в ряде стандартов видом взрывозащиты.

Под видом взрывозащиты понимается совокупность средств взры­возащиты электрооборудования, установленная нормативными докумен­тами.

Рассмотрим кратко исполнения (виды взрывозащиты), наиболее ха­рактерные для указанных групп.

1. Локализация взрыва осуществляется прочной оболочкой, способ­ной выдержать давление взрыва внутри оболочки, и такими параметрами мест сопряжения отдельных частей оболочки (длина и ширина щели меж­ду сопрягаемыми деталями), при которых выходящее из оболочки пламя и продукты взрыва остывали до безопасной температуры, при которой само­воспламенение окружающей взрывоопасной среды становится невозмож­ным. Такое исполнение (вид взрывозащиты) называется взрывонепроницаемым. Следует еще раз подчеркнуть, что контроль параметров взрыво­защиты (максимальная ширина и минимальная длина щели) производится только по чертежам средств взрывозащиты, имеющимся в эксплуатацион­ной и ремонтной документации, но ни в коем случае не по величине БЭМЗ или критического зазора.

2. Данная группа средств взрывозащиты может быть представлена четырьмя исполнениями (видами взрывозащиты):

а) маслонаполненным, при котором токоведущие части электрообо­рудования погружаются в масло или другую жидкость с высокой диэлек­трической прочностью;

б) кварцевым заполнением оболочки, в котором токоведущие части засыпаются мелкодисперсным наполнителем, например, кварцевым пес­ком;

в) продуваемым или заполненным под избыточным давлением, при котором токоведущие части заключены в оболочку, содержащую чис­тый воздух или инертный газ под давлением, исключающим проникнове­ние взрывоопасной смеси внутрь этой оболочки;

г) специальными, в котором токоведущие части заливаются терморе­активным компаундом, герметикой или специальными поглотителями или флегматизаторами. Следует отметить, что, согласно Публикации МЭК 79-0, специальным исполнением называется также такое, которое не соответствует требованиям МЭК, но признается безопасным национальной контролирующей организацией (оно должно маркироваться

знаком "s").

3. Данная группа средств взрывозащиты может быть представлена двумя исполнениями:

а) повышенной надежностью против взрыва. Это исполнение обеспечивается применением высококачественных изоляционных мате­риалов, увеличением по сравнению с общепромышленным электрообору­дованием путей утечек по поверхности изоляционных деталей и воздуш­ных зазоров между токоведущими частями разных потенциалов, снижени­ем токовых нагрузок на неподвижные контактные соединения и поддержа­нием в них постоянных давлений, защитой от внешних воздействий (в том числе и от механических повреждений) и т.п. Это исполнение пригодно только для частей (узлов) или электрооборудования в целом, у которого нет нормально искрящих или нагретых до опасной температуры частей. Характерным является для данного вида взрывозащиты отсутствие пере­грузок электрооборудования, а в случае, когда такие перегрузки вероятны, например, электродвигатели, они должны эксплуатироваться с соответст­венно настроенной электрической и тепловой защитой;

б) искробезопасной цепью (искробезопасное электрооборудование), которая предусматривает предотвращение опасного искрения за счет уменьшения длительности разряда или уменьшения мощности, которую электрическая цепь может отдавать в разрядный промежуток, образую­щийся при обрыве или коротком замыкании в цепи. Поэтому принимаются меры по ограничению токов и напряжений, а также отделению электриче­ских цепей электрооборудования от сильноточных, экранизации их от внешних наводок, атмосферных разрядов и т.п.

Электрооборудование может быть выполнено как с одним видом взрывозащиты, так и с несколькими в различных комбинациях.

Взрывозащищенное электрооборудование классифицируется по средствам взрывозащиты и областям применения и соответствующим об­разом маркируется.

Назначение классификации - обеспечение в конкретных условиях максимально возможной безопасности, снижение затрат на изготовление и эксплуатацию электрооборудования, унификация конструктивных требо­ваний и методов испытаний и т,п.

Маркировка указывает на то, что электрооборудование является взрывозащищенным, кроме того, по ней определяется область его кон­кретного применения.

Следует отметить, если маркировка отсутствует, то такое электро­оборудование не является взрывозащищенным.

В международной практике принято в маркировке оборудования указывать уровень или степень взрывозащиты.

Под уровнем (степенью) взрывозащиты понимается совокупность мероприятий, проведенных в электрооборудовании, исключающих вос­пламенение окружающей взрывоопасной среды с заданной вероятностью или, что то же самое, обеспечивающих соответствующий коэффициент безопасности при различных режимах работы электрооборудования.

Причем, если в состав взрывозащищенного электрооборудования входят элементы с различным уровнем взрывозащиты, то общий уровень взрывозащиты электрооборудования должен устанавливаться по элементу, имеющему наиболее низкий уровень.

Учитывая, что указанные выше виды взрывозащиты (исполнения) получили распространение в широкой международной практике, ниже приводится их более подробный анализ.

Взрывонепроницаемое исполнение

Взрывонепроницаемое исполнение является наиболее надежным ис­полнением взрывозащищенного электрооборудования. Электрооборудова­ние во взрывонепроницаемом исполнении на сегодняшний день самое рас­пространенное во взрывоопасных производствах.

Взрывонепроницаемость электрооборудования основана на принци­пе охлаждения продуктов взрыва и ограничении пламени при помощи за­зоров до такой температуры, при которой исключается воспламенение взрывоопасной смеси, находящейся вне оболочки оборудования. Это воз­можно при условии, что сопряжения отдельных частей оболочки, запол­ненной взрывоопасной смесью и внутри которой находится источник вос­пламенения (электрическая искра, нагретое тело, пламя), имеют зазоры определенных размеров. Из-за того, что в основу обеспечения взрывонепроницаемости оболочек электрооборудования положен принцип теплоот­дачи в стенки фланцев, большим уровнем безопасности обладает оболочка с соединениями, имеющими меньшие зазоры при сравнительно большой их длине. При одном и том же зазоре более надежно соединение, имеющее более сложный профиль (лабиринт) пути выхода продуктов взрыва из обо­лочки наружу.

Кроме того, оболочка взрывонепроницаемого электрооборудования должна обладать высокой взрывоустойчивостыо, т.е. в результате повышения давления при взрыве она не должна иметь остаточную деформацию, приводящую к нарушению ее взрывозащитных свойств (вот почему на чертежах взрывозащиты обязательно указывать не только геометрические размеры, но и материал сопрягающихся деталей). На величину давления при взрыве внутри оболочки влияют объем и форма оболочки, местополо­жение, состав и концентрация взрывоопасной смеси, а также величина удельного сечения отверстий в оболочке. Под удельным сечением отвер­стий принято считать суммарную площадь зазоров или сквозных отвер­стий, отнесенную к единице объема оболочки.

Сопряжения между отдельными частями оболочки могут быть пло­ские, лабиринтные, резьбовые, цилиндрические, конические или комбина­ции из этих соединений. Таким образом, взрывонепроницаемая щель ха­рактеризуется конфигурацией, параметрами взрывозащиты: шириной (за­зором) и длиной щели и шероховатостью взрывозащищенных поверхно­стей.

Взрывозащитные поверхности - поверхности, которые образуют взрывонепроницаемую щель.

Ширина взрыввнепроницаемой щели - наибольшее расстояние ме­жду плоскими или цилиндрическими взрывозащитными поверхностями частей оболочки, образующими взрывонепроницаемую щель при нормаль­ных условиях или во втором варианте, при максимальном эксцентриче­ском их расположении.

Длина взрывонепроницаемой щели - кратчайший путь по взрыво-защитной поверхности из оболочки в окружающую среду. Если во взрыво­непроницаемой соединении применена прокладка, утопленная в канавку, то ширина канавки при подсчете полной длины щели не учитывается.

Взрывонепроницаемость оболочек в значительной мере зависит от характера поджигания ВЗОС.

Различают два источника поджигания: маломощный - результат нормального искрения элементов в условиях работы, нагретое тело, пламя или электрическая искра без образования раскаленных частиц; дугообразование в результате короткого замыкания силовых цепей, обрыва одной фа­зы, замыкания на землю. Более жесткие требования обусловлены учетом второго источника поджигания (ПУЭ, ПИВРЭ), хотя ряд зарубежных стран в своих стандартах учитывают действие первого источника поджигания.