Источник: ukrniive.com.ua

А.Е. Погорельский, Н.А. Черников, И.Е. Чуглазов

Особенности конструирования и применения взрывозащищенного электрооборудования с защитой вида «n»

В последние годы в ряде зарубежных стран все большее применение находит взрывозащищенное электрооборудование с защитой вида «n». Такое электрооборудование поступает и на предприятия Украины или в составе поставляемых комплексов или самостоятельно. Возможность использования и область применения такого электрооборудования на предприятиях Украины действующими Правилами устройства электроустановок [1] ограничивается взрывоопасными зонами класса 2. В то же время в Украине отсутствует национальная нормативно-техническая база для разработки и изготовления такого рода электрооборудования, хотя работы в этом направлении ведутся. С целью унификации взаимопоставляемой продукции и средств взрывозащиты необходима разработка отечественного нормативного документа по рассматриваемому виду взрывозащиты, максимально приближенного к международным требованиям.

Анализ исследований и публикаций. Определенный объем исследований по средствам взрывозащиты электрооборудования с видом взрывозащиты «n» проведен за рубежом. На основании результатов этих исследований разработаны проекты нормативных документов для конструирования и испытаний электрооборудования с рассматриваемым видом взрывозащиты. В настоящее время международной электротехнической комиссией (МЭК) разработан проект стандарта МЭК 60079-15 [2].

Цель статьи. Проанализировать основные результаты исследований по обеспечению взрывозащищенности электрооборудования с защитой вида «n», обосновать актуальность рассматриваемого вида взрывозащиты и необходимость разработки отечественного нормативного документа для взрывозащиты вида «n».

Суть рассматриваемого вида взрывозащиты заключается в том, что в электрооборудовании в нормальном режиме эксплуатации либо отсутствуют искрящие элементы и нагретые поверхности, способные поджечь взрывоопасную смесь, либо они защищены таким образом, чтобы исключить возгорание как в нормальном режиме работы, так и в признанных вероятными повреждениях электрооборудования.

На электрооборудование с защитой вида «n» распространяются общие требования по взрывозащите, за исключением некоторых поправок и упрощений. Например, применение специальных крепежных деталей в качестве запорных устройств и блокировок не является обязательным. Неметаллические материалы для оболочек и их частей, а также материалы, применяемые для герметизации, должны иметь верхний предел рабочей температуры не менее, чем на 10 °С выше температуры самой нагретой точки оболочки с учетом температуры окружающей среды.

Защита вида «n» может обеспечиваться различными методами, которые принято обозначать в маркировке взрывозащиты следующим образом.

1. Метод взрывозащиты nA (неискрящее устройство), который не допускает наличия в условиях нормального режима работы электрических искр или дуг, способных воспламенить взрывоопасную смесь.

Данный метод наиболее близок к взрывозащите вида «е» по ГОСТ 22782.7-81. По трекингостойкости материалов требования практически идентичны этому стандарту, но при напряжениях до 10 В включительно допускается применение нетрекингостойких материалов (СИТ<100 В). Требования по путям утечки и электрическим зазорам снижены на 30...50 %. Минимальный электрический зазор и путь утечки для внешнего монтажа снижен до 1,5 мм, для внутреннего (заводского) монтажа – до 1,0 мм.

Для электрических машин (ЭМ) с защитой вида «n» температурный класс определяется только для нормального режима работы. Для электродвигателей с режимами работы от S3 до S10 необходимо учитывать повышение температуры во время пуска и изменения нагрузки. Допускается применение ЭМ без ограничения по времени, в течение которого происходит нагревание пусковым током от температуры, обусловленной продолжительной работой в номинальном режиме, до максимальной допустимой температуры. Электрические машины с защитой вида «n» должны быть снабжены защитными устройствами в соответствии с требованиями главы 4.10 [1]. Температура обмоток по условию класса нагревостойкости электроизоляционного материала не должна превышать указанную в ГОСТ 8865-93, в отличие от требований защиты вида «е», снижающих предельную температуру приблизительно на 15 %, и, следовательно, ограничивающих проектную мощность ЭМ.

2. Метод взрывозащиты «nC», который заключается в следующем.

2.1. Замыкающиеся или размыкающиеся контакты, имеющиеся в изделии, заключены в собственную оболочку, выдерживающую внутренний взрыв горючего газа или пара, который может проникнуть внутрь оболочки, без ее разрушения и передачи этого взрыва в окружающую взрывоопасную среду (контактное устройство во взрывонепроницаемой оболочке). Свободный объем оболочки не должен превышать 20 см³. Ее взрывонепроницаемость достигается плотностью подгонки деталей; параметры соединений могут быть отличными от требуемых по ГОСТ 22782.6-81. Устройство должно быть подвергнуто типовому испытанию, при котором происходит поджигание взрывоопасной смеси внутри оболочки устройства замыканием и размыканием собственных контактов. В 10 опытах не должно произойти повреждения оболочки или передачи взрыва в окружающую взрывоопасную атмосферу.

2.2. Контакт, размыкающий или замыкающий определенную цепь, способную к поджиганию взрывоопасных смесей, но контактный механизм выполнен так, что контакт не способен воспламенить определенную газовую смесь (неподжигающий компонент). Применение подобного контактного устройства ограничено только той цепью, для которой испытаниями показана его неспособность поджечь определенную газовую смесь. При типовом испытании контактное устройство заполняется взрывоопасной смесью, при 100 % номинальной нагрузке производится 50 коммутационных циклов, в течение которых не должно произойти ни одного поджигания смеси.

2.3. Изделие представляет собой герметично запаянное устройство, в которое внешняя атмосфера не может проникнуть внутрь и герметизация которого выполнена мягким или твердым припоем, сваркой и заливкой расплавленным стеклом. Герметично запаянные устройства рассматриваются как отвечающие требованиям для герметично плотных устройств без испытания.

2.4. Изделие полностью погружается в компаунд с целью предотвращения попадания внутрь внешней атмосферы (залитое компаундом устройство).

2.5. Устройство, сконструированное таким образом, что оно герметично закрыто для предотвращения попадания внутрь наружной атмосферы и не может быть открыто в нормальном режиме работы (герметично плотное устройство). Залитые компаундом и герметично плотные устройства подвергаются типовым испытаниям на герметичность и электрическую прочность.

3. Метод взрывозащиты nL, заключающийся в том, что в электрооборудовании цепи и компоненты сконструированы в соответствии с принципом энергоограничения (энергоограниченное электрооборудование). Принцип энергоограничения аналогичен принципу искробезопасных электрических цепей, но данный метод защиты вида «n» учитывает только нормальный режим работы.

4. Метод взрывозащиты [nL] или [Ex nL], заключающийся в том, что электрооборудование содержит как энергоограниченные, так и неэнергоограниченные цепи и сконструировано так, что неэнергоограниченные цепи не могут неблагоприятно влиять на энергоограниченные цепи (связанное энергоограниченное электрооборудование). Подобное электрооборудование может быть следующим.

4.1. Электрооборудование, имеющее альтернативный метод взрывозащиты по стандарту, относящемуся к электрооборудованию с защитой вида «n» [nL].

4.2. Электрооборудование, имеющее альтернативный вид взрывозащиты согласно действующим стандартам по взрывозащите, например, ГОСТ 22782.0-81.

4.3. Электрическое оборудование, не имеющее средств взрывозащиты, которое поэтому не должно применяться во взрывоопасной атмосфере, например, самопишущее устройство, расположенное за пределами взрывоопасной зоны, но подключенное к термопаре, расположенной во взрывоопасной зоне, где энергоограниченными являются только входные цепи самопишущего устройства [Ex nL].

5. Метод взрывозащиты nAnL, заключающийся в том, что электрооборудование содержит энергоограниченные искрящие контакты и цепи (включая энергоограниченные компоненты и устройства), питающие энергоограниченной мощностью эти контакты, а также неограниченный источник питания цепи (самозащищенное энергоограниченное электрооборудование).

6. Метод взрывозащиты nR, заключающийся в том, что оболочка электрооборудования сконструирована так, чтобы ограничить попадание внутрь окружающей взрывоопасной атмосферы (оболочка с ограниченным дыханием).

Данный метод защиты подходит для электрооборудования, содержащего искрящие контакты, но с ограничением рассеиваемой тепловой мощности таким образом, чтобы средняя температура внутри оболочки не превышала наружную более, чем на 10 °С. При большей разности температур существует риск втягивания окружающей атмосферы внутрь оболочки после отключения электрооборудования. Следует также учитывать возможность нагревания оболочки солнечными лучами, что может вызвать внутреннее превышение температуры выше 10 °С. Также ограниченное дыхание не подходит для электрооборудования, работающего в кратковременном режиме, т.к. повышена вероятность того, что электрооборудование будет отключено, в то время как взрывоопасная смесь окружает оболочку.

Электрооборудование в оболочке с ограниченным дыханием, содержащее искрящие части, должно иметь устройство для проведения контрольных проверок свойств ограниченного дыхания, представляющее собой штуцер для присоединения водяного или любого другого манометра с точностью измерений до 5 Па (0,5 мм вод. ст.). Наличие устройства для проведения контрольных проверок свойств ограниченного дыхания у электрооборудования, не содержащего искрящих частей, не обязательно. При испытании ограниченного дыхания производится проверка скорости изменения избыточного (вакуумметрического) давления в оболочке.

Таким образом, рассматриваемый вид взрывозащиты «n» выгодно отличается от известных видов взрывозащиты тем, что существенно расширяет методы и средства обеспечения взрывозащищенности изделий, предназначенных для применения во взрывоопасных зонах класса 2, т.е. предоставляет возможность осуществить упрощенную взрывозащиту не только для изделий, не содержащих искрящих элементов, но и для изделий, содержащих такие части. В свою очередь применение вида взрывозащиты «n» способствует использованию целого ряда изделий общего назначения во взрывоопасных зонах класса 2 при незначительной их доработке.

Учитывая тот факт, что на современных промышленных взрывоопасных производствах взрывоопасные зоны класса 2 составляют около 95 % от общего числа взрывоопасных зон, становится очевидной целесообразность использования рассматриваемого вида взрывозащиты для доработки многих хорошо отработанных изделий, предназначенных для эксплуатации в указанных выше взрывоопасных зонах класса 2.

Рассмотрены принципы и методы обеспечения взрывозащищенности электрооборудования с видом взрывозащиты «n», предназначенного для применения в наиболее распространенных взрывоопасных зонах класса 2 взрывоопасных установок различных отраслей промышленности. Действующие в Украине Правила устройства электроустановок [1] допускают применение взрывозащищенного электрооборудования с защитой «n» во взрывоопасных зонах класса 2, и настоящая статья поможет проектирующим и эксплуатирующим организациям в использовании зарубежного электрооборудования с рассмотренным видом взрывозащиты, а также в доведении изделий общего назначения для применения во взрывоопасных зонах класса 2 с помощью средств взрывозащиты вида «n».

1. ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила устройства электроустановок. Электрооборудование специальных установок. – К.: Укрархстройинформ, 2001.
2. МЭК 60079-15. Ред. 3.0. Электрическое оборудование для взрывоопасных газовых атмосфер – Часть 15: Конструкция, испытания и маркировка электрооборудования с защитой вида «n».