爆炸性气体环境0区、1区、2区的划分

在网站上的产品信息上经常看到防爆产品的适用环境里这样写的“适用于1区、2区危险场所； ⅡA 、ⅡB类爆炸性气体环境” 其中IIA、IIB类爆炸性气体混合物已经介绍过了。现在介绍一下爆炸性气体环境0区、1区、2区的划分。

我国对爆炸性危险场所的划分采用与IEC等效的方法。国家标准GB 50058-92中规定，爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为0区、1区、2区三个级别，爆炸性粉尘危险场所划分为0区、11区两个级别。

0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境

1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境

2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境

10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境

11区：有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境

21区：具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾的环境

22区：具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境

23区：具有固定状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境

国际上对爆炸性危险场所的划分

国际上各主要工业国家对爆炸性危险场所的划分，基本上可分两种意见。

一种以IEC（国际电工委员会）为代表，包括德国、英国、意大利、日本、澳大利亚等国，对气体划分为0区、1区、2区，对粉尘划分为10区、11区。其定义与IEC基本相同（可参见我国对各区域的定义，我国等效采用IEC标准）。

另一种为美国、加拿大等北美国家的划分，以NEC（美国国家电气规程）的定义为代表，对气体划分为1区、2区（没有0区），对粉尘也划分为1区、2区。

　　两者之间的对应关系大致如下：

　　气体：IEC0区、1区——NEC

什什么是安全栅

 安全栅，（safety barrier）：接在本质安全电路和非本质安全电路之间，将供给本质安全电路的电压电流限制在一定安全范围内的装置。

 安全栅原理

本质安全，是指通过设计等方法使系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故。而安全栅是本质安全防爆系统中*常用的关联设备。

安全栅是处于危险区（现场设备）和安全区（室内仪表）之间的一个限制能量的电路。

安全栅主要功能2个：

1、使危险场所的本安设备能正常工作。

2、限制安全区供给危险区的电能量，使其不能产生足以引爆危险气体的火花的范围，也不能产生足以引爆危险气体的仪表表面温度的范围。即使本安设备自身发生故障，只要安全栅工作正常，也不会产生任何足以引燃爆炸环境的火花或表面温度。

因此无论安全场所的控制室设备还是危险场所的本安设备发生故障，整个系统在电路上都会处于本质上的安全状态，不会产生爆炸。

 安全栅分类

安全栅作为安全区的非本安设备与危险区的本安设备之间的关联设备，是本安防爆系统中的重要组成部分，安全栅按结构分可以分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅两大类。

　1、齐纳式安全栅

齐纳式安全栅采用快速熔断器、限流电阻和限压齐纳二极管对输入的能量进行限制。

齐纳式安全栅工作原理简单，价格低廉，但由于自身的缺陷，限制了应用范围。

　2、隔离式安全栅

隔离式安全栅采用了将输入、输出和电源三方之间相互电气隔离的电路结构，主要有限能、隔离、信号处理三部分组成，符合本安型限制能量的要求。

与齐纳式安全相比，虽然价格较贵，但性能上的优点突出，为用户应用带来更大的受益，应用范围广泛。

 隔离安全栅的优点

齐纳式安全栅

电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。

1、必须有非常可靠的接地系统。

2、安全栅对电源影响较大，容易因电源波动而造成安全栅损坏。

3、安全栅需要吸收输入回路的能量，容易造成输出不稳定。

隔离式安全栅

采用了将输入、输出和电源三者相互电气隔离的电路结构，也符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全栅相比，虽然价格较贵，但是性能上优点突出，为用户应用带来了更大的受益。

1、采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。

2、对危险区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的仪表。

3、由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，提高了整个系统可靠性。

4．具备更强的输入信号处理能力，能够处理模拟信号、开关量信号、通讯量信号、热电偶信号、热电阻信号、频率信号等。

5、可输出两路相互隔离的信号，以提供给使用同一信号源的两台设备使用，并保证两设备信号不互相干扰，同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。

 安全栅的选用

安全栅的选用一般有两种方法：一种是回路认证，一种是参量认证。

一、回路认证

回路认证就是根据现场危险环境使用的仪表联合取证情况，选择与其联合取证的安全栅，经过联合取证，现场仪表与安全栅便固定组合构成本安系统。

在实际使用过程中，这种回路认证方式对安全栅和现场仪表的选择有很大的局限性。

一个工程可能用很多仪表，它们可能没有和同一个安全栅厂家的安全栅联合取证，这就需要选择多个厂家的安全栅，不同的接线，安装、接地的要求，为安全栅的使用带来了很多麻烦。

二、参量认证

参量认证方式，通过对认证的本安设备和关联设备给出一组安全参数。只要本安现场设备和关联设备的参数满足一定的关系式，用户就可以不经防爆检验机构的认可而任意组合配套构成本安防爆系统。

（1）本安现场设备（现场仪表）

①Ui：在正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的**电压；

②Ii：在正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的**电流；

③Ci：本安现场设备内部未被保护的电容；

④Li：本安现场设备内部未被保护的电感；

⑤Pi：本安现场设备允许输入的**功率。

（2）关联设备（安全栅）

①Uo：**开路电压，即在正常工作或故障条件下可能传送到危险区的**电压；

②Io：**短路电流，即在正常工作或故障条件下可能传送到危险区的**电流；

③Co：关联设备允许外接的**电容；

④Lo：关联设备允许外接的**电感；

⑤Po：本安现场设备允许输入的**功率。

（3）本安现场设备和关联设备的连接电缆

①Cc：本安现场仪表与关联设备之间连接电缆的分布电容；

②Lc：本安现场仪表与关联设备之间连接电缆的分布电感；

只要本安现场设备和关联设备的上述参数满足下面关系式，用户就可不经防爆检验机构的认可而任意组合配套构成本安防爆系统。

Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po，Ci+Cc≤Co，L+Lc≤Lo，

结合“参量认证”介绍安全栅的选用。

1、Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po是指一旦本安关联设备可能输出的**电压、电流和功率中任一个大于上述对应值，则本安设备就可能引爆危险气体而不能够正常工作，因此选用时应逐一对比。

2、Ci+Cc≤Co，Li+Lc≤Lo说明在安全栅选用的基础上除了考虑安全栅参数外，还要考虑控制电缆的选用问题。本安系统设计中控制电缆的选用也是一个不容忽视的问题。

应用举例：

本安现场设备的认证参数是：

Ui=30V，Ii=110mA，Ci=0.01μF，Li=0.02mH

现场设备和关联设备的连接电缆（假设200m），其分布电容和分布电感参数是：

Cc=0.02μF，Lc=0.038mH

选配安全栅的认证参数【Uo=28V，Io=93m A，Co=0.083μF，Lo=4.2mH】看是否满足要求。

计算如下：

Uo=28V≤Ui=30V，

Io=93mA≤Ii=110mA，

Co=0.083μF≥Ci+Cc=0.01+0.02=0.03μF，

Lo=4.2mH≥Li+Lc=0.02+0.038=0.058mH。

满足要求。

安全栅是一种安装在安全场所的本质安全型防爆仪表的关联设备，合理选用安全栅可以在本安防爆系统的本安仪表发生故障时，将串入到故障仪表的能量限制在安全值以内，从而确保现场设备、人员和生产的安全。因此合理选用安全栅是本安回路能够正常运行的首要条件，必须基于有关的本质安全原理及规范标准进行。

 爆炸性气体(蒸气)混合物的分类

爆炸性气体(蒸气)混合物的分类

分组1. 爆炸性气体(蒸气)混合物分类:

中国: Ⅰ类(甲烷)、Ⅱ类(爆炸性气体混合物)、Ⅲ类(爆炸性粉尘和纤维)

北美: ClassⅠ(爆炸性气体);ClassⅡ(爆炸性粉尘);ClassⅢ(纤维)

对隔爆型及本质安全型电气设备又分成ⅡA、ⅡB、ⅡC类三种。

2. 爆炸性气体(蒸气)混合物分级:

爆炸性气体(蒸气)混合物分级我国和IEC一样,与北美不同,见下表:

3.爆炸性气体分组总汇

4. 爆炸性气体(蒸气)环境的分区

世界各国对危险场所区域划分不同,但大致分为两大派系:我国和大多数欧洲国家采用国际电工委员会(IEC)的划分方法,而以美国和加拿大为主要代表的其他国家则采用北美划分方法。

我国对爆炸性危险场所划分的依据:

GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分危险场所分类》

GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

根据爆炸性气体(蒸气)环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域。

0区:爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。

1区:在正常运行时,可能出现爆炸性气体环境的场所。

2区:在正常运行时,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

另外,按英国专家R.H卡恩迪根据持续时间的概念论述:

0区:每年至少出现1000h;

1区:每年在10—1000h;

2区:每年在10h以下。

防爆电器产品的分类

1.按使用场所不同分为：

Ⅰ类:煤矿用防爆电器；

Ⅱ类:工厂用防爆电器；

2.按用途不同分为：

灯具:有内装灯泡、灯管及LED三种；

电器:操作柱、开关、按钮、配电箱、起动器、控制柜；

管件:接线盒(箱)、穿线盒、活接头、挠性连接管；

仪表:安全栅、电表、电话机；

其它类:电铃、风机、风扇、变压器、插销、镇流器、加热器、空调；

3.按**试验安全间隙和*小点燃电流比例不同,Ⅱ类防爆电器又可分为:

ⅡA类防爆电器；

ⅡB类防爆电器；

ⅡC类防爆电器；

防爆级别:ⅡC>ⅡB>ⅡA

本质安全型及隔爆型防爆电气设备有ⅡA、ⅡB、ⅡC 分级外,其它类型无级别规定。

4.按防爆类型分为:

隔爆型(d);增安型(e);正压型(P);充砂型(q);充油型(O);本质安全型(i);无火花型(n);气密型(h);浇封型(m);特殊型(s);粉尘防爆型(DIP);复合型(ed);

5. 按危险环境的区域选用防爆电气设备类型

0区:ia、S；

1区:ia、ib、d、e(部分)、m、p、O、q；

2区:ia、ib、d、e、m、p、O、q、n；

符号含义:ia、ib-本质安全型;d-隔爆型;e-增安型;m-浇封型;p-正压型;O-充油型;q-充沙型;n-无火花型;S-特殊型。

S型防爆电气设备是指不符合上述防爆型式标准的电气设备,但经检验单位认可。一般由检验单位确认使用的危险区域。

1区环境使用的e型防爆电气设备仅限于接线盒(箱)、三相鼠笼式异步电动机、单插脚荧光灯产品。