趙懷璞*，游國(guó)強(qiáng)，鄭建國(guó)，張文宇*，杜旭紅

（中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西 太原 030006）

蓄電池室防爆設(shè)計(jì)的探討

趙懷璞*，游國(guó)強(qiáng)，鄭建國(guó)，張文宇*，杜旭紅

（中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西 太原 030006）

蓄電池組廣泛用于電氣系統(tǒng)中重要負(fù)荷的備用電源。由于鉛酸蓄電池組在充放電過程中可能釋放少量的氫氣，因此，在工程實(shí)踐中，蓄電池室通常需要進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。然而，在對(duì)一些建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行安全評(píng)價(jià)過程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員在蓄電池室防爆設(shè)計(jì)中依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而造成幾乎完全一樣的蓄電池室，防爆設(shè)計(jì)卻存在一些差別。本文將目前我國(guó)與蓄電池防爆設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)條文進(jìn)行了梳理，并對(duì)蓄電池室防爆設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題進(jìn)行探討，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員提供參考。

蓄電池室；防爆設(shè)計(jì)；爆炸性氣體

0 引言

蓄電池由于其供電可靠性，廣泛用于各行各業(yè)重要電氣負(fù)荷的備用電源。由于酸性蓄電池組在充放電過程中會(huì)釋放少量的氫氣，因此，蓄電池室通常需要進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。

然而，我們?cè)谝恍┙ㄔO(shè)項(xiàng)目的安全評(píng)價(jià)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些蓄電池室僅設(shè)計(jì)了防爆燈，而其他電氣設(shè)備沒有進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)；甚至一些相同或相似的蓄電池室有的按照防爆設(shè)計(jì)，有的卻不按照防爆設(shè)計(jì)，這就給工程安全評(píng)價(jià)人員帶來一些困擾。針對(duì)哪些蓄電池室應(yīng)該進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，蓄電池室防爆設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意哪些問題，本文通過對(duì)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中與蓄電池室防爆設(shè)計(jì)相關(guān)的條文進(jìn)行了梳理，并對(duì)蓄電池室防爆設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境的確定

就蓄電池室而言，由于酸性蓄電池組充放電過程中釋放的少量氫氣，是否能夠形成爆炸性氣體危險(xiǎn)區(qū)域，與蓄電池組的容量、電池的結(jié)構(gòu)形式、蓄電池室通風(fēng)條件等密切相關(guān)，因此蓄電池室是否需要進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)不能一概而論。

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）中明確了以下幾類情況時(shí)，蓄電池可按照非危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行考慮：一是蓄電池?zé)o通氣口，其總體積小于該封閉區(qū)域容積的1%或蓄電池的充電系統(tǒng)的額定輸出小于或等于200W并采取了防止不適當(dāng)過充電的措施等條件時(shí)，可按照非危險(xiǎn)區(qū)域考慮。二是含有可充電蓄電池的封閉區(qū)域，通風(fēng)良好，該區(qū)域可劃為非危險(xiǎn)區(qū)域。三是當(dāng)所有的蓄電池都能直接或者間接的向封閉區(qū)域外部排氣，該區(qū)域可化為非危險(xiǎn)區(qū)域考慮。

《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/ T5044-2004）中規(guī)定：蓄電池室內(nèi)照明燈具應(yīng)為防爆型；蓄電池室內(nèi)照明線宜采用穿管暗敷；室內(nèi)不應(yīng)裝設(shè)開關(guān)和插座；蓄電池室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)施，室內(nèi)的通風(fēng)換氣量應(yīng)按保證室內(nèi)含氫量（按體積計(jì)算）低于0.7%，含酸量小于2mg/m3。顯然，電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程要求該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)的蓄電池室按照氣體爆炸危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，這與《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中列舉的排除范圍存在不同。當(dāng)然，設(shè)計(jì)者從偏安全的角度考慮，所有的蓄電池室均按照防爆設(shè)計(jì)亦無不可。

2 爆炸性氣體危險(xiǎn)分區(qū)的確定

爆炸性氣體危險(xiǎn)區(qū)域的劃分是進(jìn)行電氣防爆設(shè)計(jì)的首要問題。根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)。由于鉛酸蓄電池組僅在充放電過程中釋放少量的氫氣，因此不會(huì)連續(xù)長(zhǎng)期的出現(xiàn)爆炸性混合物的環(huán)境。《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）中規(guī)定：當(dāng)配備有蓄電池、通風(fēng)較差的封閉區(qū)域至少能保證該區(qū)域的通風(fēng)情況不低于滿足通風(fēng)良好條件的25%及蓄電池的充電系統(tǒng)有防止過充電的設(shè)計(jì)時(shí)，可劃為2區(qū)；當(dāng)不滿足此條件時(shí)，可劃為1區(qū)。在工程實(shí)踐中，目前鉛酸蓄電池組均設(shè)有防止過沖電設(shè)計(jì)，并且一般的蓄電池室均設(shè)有良好的通風(fēng)設(shè)施。因此，在蓄電池室的防爆設(shè)計(jì)中，通常情況下均按照爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而對(duì)于一些特殊環(huán)境條件下，當(dāng)蓄電池室的通風(fēng)條件受限時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)按照爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境1區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 電氣設(shè)備的選擇

蓄電池室往往很少布置電氣設(shè)備，常見的電氣設(shè)備主要包括照明燈具、通排風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)等。由于氫氣爆炸性分級(jí)為ⅡC、分組為T1；因此蓄電池室電氣設(shè)備防爆級(jí)別組別應(yīng)不低于ⅡCT1。

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）中對(duì)爆炸性環(huán)境電氣設(shè)備的選擇給出了明確的規(guī)定。蓄電池室（2區(qū)）電氣設(shè)備保護(hù)級(jí)別選擇Ga、Gb、Gc均可。

《35-110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50059-2011）中規(guī)定鉛酸蓄電池室內(nèi)的照明，應(yīng)采用防爆型照明器，不應(yīng)在蓄電池室內(nèi)裝設(shè)非防爆電器。防酸隔爆蓄電池室的通風(fēng)應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)，排風(fēng)機(jī)及其電動(dòng)機(jī)應(yīng)為防爆型?！锻ㄓ糜秒娫O(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50055-2011）中規(guī)定防酸式鉛酸蓄電池充電間內(nèi)的電氣照明應(yīng)采用增安型照明器。充電間內(nèi)不應(yīng)裝設(shè)開關(guān)、熔斷器或插座等可能產(chǎn)生火花的電器?！峨娏こ讨绷飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（DL/T5044-2004）中規(guī)定：容量在200Ah以上的蓄電池室內(nèi)照明燈具應(yīng)為防爆型，且應(yīng)布置在通道上方；室內(nèi)不應(yīng)裝開關(guān)插座；蓄電池室內(nèi)通風(fēng)電機(jī)應(yīng)為防爆式。

《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定：蓄電池室應(yīng)采用防爆型燈具、通風(fēng)電機(jī)，室內(nèi)不得裝設(shè)開關(guān)和插座。

完善社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施：2020年末，全省社區(qū)日間照料中心覆蓋率達(dá)到100%，建成城市社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)中心300個(gè)，基本實(shí)現(xiàn)每個(gè)街道1個(gè)。

上述標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于蓄電池室內(nèi)照明燈具及排風(fēng)機(jī)的防爆均作出了要求。與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50172-2012）對(duì)蓄電池室內(nèi)開關(guān)插座的設(shè)置要求更為嚴(yán)格。因此，在蓄電池室的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮開關(guān)插座的用途，避免將照明燈具及通排風(fēng)機(jī)的開關(guān)及插座設(shè)在蓄電池室內(nèi)，若確需室內(nèi)安裝的開關(guān)插座應(yīng)采用隔爆型或本安型。

4 線纜敷設(shè)

蓄電池室用電設(shè)備很少，其室內(nèi)電氣線路主要是照明線路、通排風(fēng)機(jī)等低壓線路。

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）中規(guī)定：爆炸性環(huán)境內(nèi)，低壓電力、照明線路采用的絕緣導(dǎo)線和電纜的額定電壓應(yīng)高于或等于工作電壓。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，除在配電盤、接線箱或采用金屬導(dǎo)管配線系統(tǒng)內(nèi)，無護(hù)套的電線不應(yīng)作為供配電線路。爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)內(nèi)配線宜采用銅芯電纜；電纜明設(shè)或在溝內(nèi)敷設(shè)時(shí)，銅芯電力電纜、照明電纜最小截面1.5mm2以上，控制電纜最小截面1.0mm2以上。爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)1000V以下鋼管配線時(shí)，銅芯電力絕緣導(dǎo)線最小截面2.5mm2，照明、控制銅芯絕緣導(dǎo)線最小截面1.5mm2以上，鋼管螺紋旋合應(yīng)不少于5扣。

《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50055-2011）中規(guī)定充電間內(nèi)的固定式線路應(yīng)采用銅芯絕緣線穿保護(hù)管敷設(shè)或銅芯塑料護(hù)套電纜，并有防止外界損傷的措施；移動(dòng)式線路應(yīng)采用銅芯重型橡套電纜。

《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（DL/ T5044-2004）中規(guī)定蓄電池室內(nèi)照明線宜采用穿鋼管暗敷，《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定室內(nèi)照明錢應(yīng)采用穿管暗敷。

通過上面條文的對(duì)比可以看出，蓄電池室電氣線路敷設(shè)時(shí)除考慮由于機(jī)械傷害可能導(dǎo)致絕緣層破壞，還需要考慮由于蓄電池電解液揮發(fā)或泄漏產(chǎn)生的酸氣造成的腐蝕。對(duì)于蓄電池室照明及動(dòng)力線路采取穿鋼管暗敷并做好封堵能夠有效的防止機(jī)械損傷和酸氣腐蝕，顯然這是更為安全的。在具體工程設(shè)計(jì)中，這就要求在工程設(shè)計(jì)階段給出明確的線路路徑及敷設(shè)方式，以便于在施工階段能夠按圖施工，避免線路明敷留下隱患。

5 討論

以上通過對(duì)有關(guān)蓄電池室防爆設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)條文進(jìn)行的比較和梳理，可以看出在蓄電池室電氣防爆設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾個(gè)問題。

（1）蓄電池室是否需要按照防爆要求來設(shè)計(jì)不能一概而論。

筆者認(rèn)為，除《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（DL/T5044-2004）規(guī)定的容量在200Ah以上的專用蓄電池室；以及《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50172-2012）中規(guī)定的12V及以上，容量為25A.h及以上的閥控式密封鉛酸蓄電池組和容量為10A.h及以上的鎘鎳堿性蓄電池組蓄電池室以外，其他蓄電池室是否需要防爆設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況并按照《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）的規(guī)定進(jìn)行判斷。如果蓄電池室通風(fēng)條件良好，或者蓄電池放置在空間較為空曠的廠房?jī)?nèi)，蓄電池室可以不考慮防爆設(shè)計(jì)。

工程實(shí)踐中，針對(duì)同一場(chǎng)所，設(shè)計(jì)者在采用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍進(jìn)行考量，并應(yīng)遵循統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則。如果將蓄電池室按照爆炸危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，則其電氣設(shè)備的選擇安裝、線路敷設(shè)等應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)內(nèi)照明燈具采用防爆型，而在室內(nèi)設(shè)置的其他電氣設(shè)備未采用防爆設(shè)計(jì)或電氣線路不按照防爆要求設(shè)計(jì)的問題。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是具有法律效率的，對(duì)于GB50172-2012中的強(qiáng)制性條文雖然仍有學(xué)者存在爭(zhēng)議，但是，筆者認(rèn)為，在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的蓄電池室，仍應(yīng)當(dāng)遵守條文要求進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。

（2）按照防爆設(shè)計(jì)的蓄電池室，在滿足工藝要求的前提下，設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量減少蓄電池室內(nèi)電氣設(shè)備的布置和使用。蓄電池室內(nèi)必要的照明燈具、排風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)機(jī)等均應(yīng)采用防爆型。電氣設(shè)備的控制開關(guān)應(yīng)設(shè)在蓄電池室外。如無必要，蓄電池室內(nèi)應(yīng)禁止預(yù)留插座。

（3）按照防爆設(shè)計(jì)的蓄電池室，其室內(nèi)照明及動(dòng)力線纜應(yīng)采用穿鋼管暗敷，銅芯電力絕緣導(dǎo)線最小截面不小于2.5mm2，照明、控制銅芯絕緣導(dǎo)線最小截面不小于1.5mm2。設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)階段根據(jù)蓄電池室內(nèi)用電設(shè)備位置，給出明確的線路路徑及敷設(shè)方式，以便在施工階段能夠按圖施工，避免線路明敷留下隱患。

[1]李道本.蓄電池室防爆規(guī)定探討[J].建筑電氣，2015,8(34):3～9.

[2]GB50058-2014,爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

[3]GB50172-2012,電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

[4]GB50055-2011,通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

[5]DL/T5044–2004,電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

[6]GB50059-2011,35kV～110kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

TM912

A

1671-0711（2016）10（下）-0087-02

注：*為副研究員。