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高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响

2023-06-27 来源:防爆云平台--防爆产业链一站式O2O综合服务平台【官网】 浏览 869 次


我国地形走向总的状态是西高东低。西部北有青藏高原,南有云贵高原。随着我国西部经济技术开发的展开,煤矿、石油化工企业的建设,对防爆电气设备的需求也随之而来。高原环境般是高海拔、高寒、空气稀薄、缺氧。本文讨论这些环境特点会给防爆电气设备的防爆性能所带来的影响。

1、防爆电气设备

防爆电气设备:按规定条件(防爆型式)设计制造而不会引起周围爆炸性混合物(爆炸危险场所)爆炸的电气设备,即指应用于爆炸性环境的一种电气设备。

爆炸性环境使用设备:指单独或组合使用在爆炸性环境、能防止由于自身的潜在点燃源而引起爆炸的电气防爆设备。

常见的防爆电气设备

  • 防爆电泵
  • 防爆仪器仪表和电气连接用配件
  • 防爆开关、控制及保护产品
  • 防爆变压器类
  • 防爆通讯设备
  • 防爆电机
  • 防爆照明灯具
  • 其它特殊的电气设备


2、防爆电气设备基本防爆类型

(1)隔爆型具有隔离外壳的电气设备,能把点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内。该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止其向周围爆炸性混合物传爆。

(2)增安型在正常运行条件下,不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度,并在结构上采取措施,提高其安全程度,以避免在正常运行条件下和规定的过载条件下出现点燃爆炸性混合物的火花或危险温度。

(3)本质安全型在正常运行情况下或标准试验条件下所产生的火花或热效应,均不能点燃爆炸性混合物。

(4)通风充气型或正压型具有保护外壳,且壳内充有保护气体,其压力保持高于周围爆炸性混合物气体的压力,以避免外部爆炸性混合物进入外壳内部。

(5)充油型全部或某些带电部件浸在油中,使之不能点燃油面以上或外壳周围的爆炸性混合物。

(6)充砂型外壳内充填细颗粒材料,以便在规定使用条件下,外壳内产生的电弧、火焰传播,壳壁或颗粒材料表面的过热温度,均不能点燃周围的爆炸性混合物。

(7)防爆特殊型采用国标GB3836—83《爆炸性环境用防爆电气设备》未包括的防爆型电气设备或部件时,由主管部门制订暂行规定,送劳动人事部备案,并经指定的鉴定单位检验后,按防爆特殊型电气设备处置。

(8)粉尘防爆型为了防止爆炸性粉尘进入设备内部,外壳的接合面应紧固严密,并加封垫圈,转动轴与轴孔间要加防尘密封。粉尘沉积有增温引燃作用,所以要求设备的外壳表面光滑、无裂缝、无凹坑或沟槽,并且有足够的强度。

(9)无火花型在正常运行时,不会出现火花,电弧和高温表面的电气设备,适用于2区。


3、高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响


1、空气压力的影响

海拔高度的提升会导致气压降低,两者之间的关系大体是每升高1km,气压降低10kPa。高海拔环境下,空气密度要远远低于正常环境,造成电气间隙降低,同样的电气设备,在高海拔地区更容易发生绝缘击穿现象。在额定电压下,电气设备负载运行时绝缘材料被瞬时击穿,出现熔断甚至会引起塑料绝缘材料的燃烧,由此引发电气安全事故。另外,一些设备是在低海拔地区生产制造,但是如果在高海拔地区使用,容易在设备内外形成空气压力差。设备内部的气体或液体,在压力作用下更容易向外渗漏,当压力达到一定程度后还会发生爆炸事故。

2、空气温度变化的影响

高原地区由于空气稀薄,白天由于直接接受光照,升温较快;而夜晚由于保温能力差,地温也比平原地区更低,两点对电气设备产生的影响有:首先,温度变化快,导致电气设备的表面容易凝结水滴,加快金属外壳或金属材料的腐蚀;夜晚温度较低时,可能会造成电气设备内部的液体凝固,并且因为体积膨胀导致电气设备的管路出现破裂。其次,低温环境下陶瓷、金属以及高分子材料的脆性会明显增加,这些电气设备如果在夜晚还继续使用,很容易出现开裂、碎裂等问题。最后,长期处于温差较大的环境下,电气设备的老化速度更快,使用寿命会严重缩短。

3、空气绝对湿度变化的影响

高原地区由于光照时间长,空气湿度相对而言更低。空气湿度变化对于电气设备的影响主要是降低了介电系数。介电系数越低,对电气设备材料、性能等方面提出的要求就更高。例如正常电气设备的介电系数在2.7-3.1之间。而高海拔地区由于空气湿度较低,介电系数往往只能达到1.5左右。受此影响,电气设备要想保持正常状态工作,必须要具备更高的机械强度、更高的击穿电压和更低的热涨系数。目前来看,许多高海拔地区的矿业公司在选择工业电气设备时,并未考虑到这一方面的影响,因此电气设备发生故障的概率也会明显增加。


4、结束语

高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响有正面的,也有负面的。具体地说:

1、高原空气稀薄,空气电击穿强度下降,对增安型和本质安全型设备,裸露带电体间的电气间隙和爬电距离的防爆作用受到削弱。

2、高原空气温度低,爆炸性气体空气混合物的最小点燃能量上升,使本质安全型电气设备的安全性提高;同时会对隔爆外壳中爆炸性气体空气混合物的爆炸压力上升产生影响。

高原空气中缺氧,爆炸性气体空气混合物的最小点燃能量上升,同样对限能防爆的本质安全型没有不利影响。

3、高原的低气压,爆炸性气体空气混合物的最小点燃能量和最大试验安全间隙上升,对限能防爆的隔爆型和本质安全型没有不利影响。

4、高原空气稀薄,对电气设备散热条件造成的负面影响被高原海拔上升空气温度下降所完全补偿。所以,高原环境条件对防爆电气设备的温度组别影响不大。

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