EPL Gc 級高壓增安型電機關(guān)鍵防爆技術(shù)研究

游長俊

摘 要：筆者經(jīng)過一系列的文獻調(diào)研，進而對當前增安型防爆技術(shù)以及2區(qū)設備的防爆技術(shù)措施進行相關(guān)的研究，并提出一些針對2區(qū)爆炸性氣體混合物的環(huán)境下，EPL Gc級高壓增安型電機在進行防爆實驗的相關(guān)注意事項與要求。在經(jīng)過多次對影響高壓電機局部放電的一些因素進行控制試驗之后，找到因素之間的聯(lián)系作用關(guān)鍵，也為我們在對EPL Gc級高壓增安型電機中絕緣系統(tǒng)設計制造提出了新的方法與思路，提升了增安型電機的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：EPL Gc；增安型高壓電機；防爆技術(shù)

中圖分類號：TM359.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0082-02

石油作為人們生產(chǎn)生活的主要能源之一，得到了大范圍的使用，當前石化工業(yè)隨之得到快速發(fā)展，因此高壓增安型電機在這些場所領域展現(xiàn)成效。我國目前采用的增安型電氣設備防爆標準符合國際標準，主要是針對爆炸性氣體1區(qū)范圍內(nèi)的使用，也就是說在2區(qū)范圍內(nèi)使用則缺少相應的準則規(guī)范文件，通常參照爆炸性氣體1區(qū)標準，也就是GB 3836.3-2010。雖然此標準要求較高，但是對于爆炸危險場所2區(qū)來說，需要大量的高壓增安型電機使用，無疑在設計制造時需要投入更多的資金，所以當前我們需要開展EPL Gc級增安型電機關(guān)鍵防爆技術(shù)的研究，以此在滿足國家標準的前提下，控制成本投入，節(jié)省資源浪費，本文以此為基準進行分析探討。

1 高壓增安型電機的應用場景及保護級別

1.1 高壓增安型電機的應用場景

依照相關(guān)的標準規(guī)范我們可以對與空氣混合的爆炸性氣體、易燃液體的蒸汽等形成的易爆環(huán)境可劃分為0、1、2區(qū)三個等級。我們所說的增安型是一種電機防爆的形式，通過一些手段措施去提升電機運行的安全程度，主要是為了防止在運行過程中產(chǎn)生危險溫度或者電弧火花進而導致危險情況的發(fā)生[1]。當前我國石化行業(yè)工作場所的高壓增安型電機大部分處于2區(qū)的環(huán)境條件下，這就表明了，在這個區(qū)域當中，通常不會出現(xiàn)爆炸性氣體的混合物。

1.2 區(qū)環(huán)境下高壓增安型電機的保護級別

我們所講的EPL指的是Equipment Protection Level的英文縮寫，也就是設備保護級別，在本文所研究的爆炸性環(huán)境下，劃分級別主要是根據(jù)設備成為點燃源的概率以及爆炸性氣體環(huán)境中的不同特征，進而對設備進行保護級別上的規(guī)定。我國制定的標準與國際標準在此方面規(guī)定一致。針對Ⅱ類爆炸性氣體環(huán)境下，設備保護級由高至低可分為三個等級：EPL Ga、Gb、Gc。

防爆電氣設備的設備保護級別不同主要反映的是在危險區(qū)域內(nèi)的安全要求等級不用。筆者主要基于Gc級的角度進行分析闡述，Gc級別指的是最基本的防爆保護，也就是防止設備成為爆炸的點燃源，或者是設備可能成為點燃源時采取相應的保護措施阻止其被有效點燃，使其相關(guān)設計運行能有效按照對應參數(shù)發(fā)揮作用，保護等級為“一般”，能在爆炸危險場所2區(qū)適用[2]。而保護級別較高的Ga、Gb級也能在2區(qū)環(huán)境下適用，但是使用成本較高，難以保證經(jīng)濟性。

在EPL Gc級標準下，需要保證電機正常運行條件下符合額定滿載穩(wěn)定。在電機S1和S2工作制下，對于啟動過程我們通常不認為是正常運行，因為在重起電機應先將溫度冷卻到室溫，在S3到S10的工作制下，電機起動較為頻繁，因此可被認為是正常運行，但是在起動時需要注意高壓電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的火花。所以，要想保證在Gc級別下高壓電機不成為點燃源，需要滿足起動和爆炸性氣體環(huán)境出現(xiàn)兩個因素不同時產(chǎn)生，否則，就需要我們進行相應的增加附加安全措施，我們可以采用非易燃的氣體對設備內(nèi)部進行吹掃或者安裝易燃氣體探測器等方式進行安全防護。

2 新老標準對增安型電機相關(guān)技術(shù)試驗的要求

當前實行的增安型電機標準是GB 3836.3-2010，與2000年版的標準差異性較大，符合當下標準的設備可以達到防爆Gb級別，也就是說符合當前標準的設備可以在1區(qū)或者是2區(qū)適用。相對于舊標準下，增安型電機只適用于2區(qū)來說，標準有較大的提升。除此之外，新標準在一些細節(jié)上做了補充要求。

在現(xiàn)行標準下，對增安型電機的型式檢查和試驗上提出了相關(guān)的要求，主要包括電機起動時的電流之比以及相關(guān)時間上的詳細規(guī)定等[3]。在額定電壓等級大于一千伏，需要增加在爆炸性環(huán)境下的交流耐電壓和電脈沖沖擊試驗，并要確保在試驗過程中不會發(fā)生爆炸。

在現(xiàn)行的標準下，還對試驗中一些特性因素評價給出了相關(guān)的方法，如對于鼠籠轉(zhuǎn)子氣隙火花的點燃風險因素的評價方法，如果風險因素值總和大于六，則需要進行老化處理和附加的點燃試驗；對于潛在定子繞組放電點燃危險系數(shù)也給出相關(guān)的評價方法，當風險系數(shù)值總和大于六時，則需要進行非易燃氣體進行通風吹掃，或者增加設置易燃氣體的報警安全裝置。

在舊標準下對于型式試驗關(guān)鍵項目及要求，主要是在黑暗的環(huán)境下，觀測電機起動以及正弦交流耐電壓試驗進行時是否出現(xiàn)火花，并以此為標準判斷電機是否符合相關(guān)標準，并未要求在爆炸性環(huán)境之下進行相關(guān)的輔助試驗。由此看來，舊標準有明顯的局限性，加上其他的附加安全防護措施才能滿足在爆炸性氣體2區(qū)環(huán)境下適用，在新標準的起草時，一些企業(yè)建議提高增安型電機行業(yè)的技術(shù)標準，適應國際潮流，但是在當時情況下沒有涉及Gc級設備的相關(guān)問題。

在當前，我國在新標準下生產(chǎn)的EPL Gb級高壓增安型電機數(shù)量很少，而且也缺乏在2區(qū)環(huán)境下EPL Gc級增安型電機的具體標準規(guī)范[4]。增安型電機的安全系數(shù)與其設計制造等因素密切相關(guān)，在通過對一些高壓增安型電機制造企業(yè)以及相關(guān)設備的采購單位進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，新標準實行以來，制造商按照用戶要求進行電機制造時，通常只需滿足2區(qū)標準即可，但是由于缺少EPL Gc相關(guān)的標準要求則按照EPL Gb要求進行制造，一方面標準要求相關(guān)的試驗必須進行，而且導致了電機容量縮減，另一方面技術(shù)難度較大，制造成本增加。這種現(xiàn)狀制約了高壓電機行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。

3 EPL Gc級高壓增安型電機關(guān)鍵防爆技術(shù)的分析

因為高壓電機的額定電壓的自身特性，容易在供電之后產(chǎn)生絕緣體表面的局部放電現(xiàn)象，特別是在轉(zhuǎn)子端部繞組受到污染之后，局部放電現(xiàn)象更加明顯。所以在進行高壓增安型電機的設計制造環(huán)節(jié)需要重點考慮此問題。有學者經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)在脈沖電壓的作用下，一旦電機絕緣體出現(xiàn)老化現(xiàn)象，則會出現(xiàn)放電叢的現(xiàn)象，導致電磁線被破壞，這些現(xiàn)象的存在嚴重影響了電機的正常運行以及防爆安全，如果電能達到爆炸性氣體的引燃條件則會產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，后果嚴重。

本文所說的EPL Gc級高壓增安型電機在運行的過程中，其承受正常額定電壓或者是合理的短時間過電壓都屬于正常情況，但是過電壓情況下的電暈放電現(xiàn)象可稱為潛在的引燃點。所以，在對電機的正常運行狀態(tài)下還應注重此類問題，我們可以通過在爆炸性氣體環(huán)境下進行正弦交流耐電壓的試驗對其考核[5]。針對EPL Gb級的增安型電機標準，除了電暈放電之外，還應注重雷擊等現(xiàn)象發(fā)生時出現(xiàn)的瞬時高壓擾動脈沖的問題，除了正弦交流耐電壓試驗之外，還應進行電脈沖沖擊的試驗。

由此可見，在EPL Gb級高壓增安型防爆電機經(jīng)過相關(guān)的標準規(guī)定試驗合格之后能夠在1區(qū)適用，筆者所說的EPL Gc級別高壓增安型防爆電機應當參照相同的標準進行制造試驗，但是不同的是可以忽略電脈沖沖擊試驗。以此，筆者將進行相關(guān)的試驗驗證。

4 試驗簡介

通過上述的調(diào)查發(fā)現(xiàn)高壓增安型電機出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象是防爆工作的難點，因此筆者在大量的試驗的基礎上對可能出現(xiàn)局部放電的繞組端子、線槽以及導體絕緣體之間做出了有效的方局部放電的措施，并根據(jù)相關(guān)的試驗要求以及電機的結(jié)構(gòu)特征研制出符合相關(guān)標準的實驗模型多臺，在試驗過程中嚴格參照相關(guān)的理論知識以及條件限制進行，在試驗進行之前對電機通風吹掃，并配置了可燃氣體的報警裝置，在我們進行試驗時并沒有發(fā)生引燃現(xiàn)象，除了保障安全之外，相對EPL Gb級電機成本有了大幅下降，體積也大幅減小，并驗證了之前的分析結(jié)果。

5 結(jié)語

通過筆者的相關(guān)調(diào)查試驗發(fā)現(xiàn)，EPL Gc級高壓增安型電機參照GB 3836.3-2010標準可不做電脈沖沖擊試驗，并能大幅減少相關(guān)的電機制作成本，增加經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]張傳松，李金玉.薄壁鈑金結(jié)構(gòu)的高壓增安型防爆電機接線盒[J].防爆電機，2013，（5）：48-50.

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[5]張慧，王朝宗，田國群，等.一種消除ⅡC類高壓增安型電機定子繞組電暈的方法[J].電氣防爆，2016，（2）：14-15.