李玲，范詠峰

(1. 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京100101；2.中科合成油工程有限公司，北京 100028)

石油化工企業(yè)裝置工藝介質(zhì)多數(shù)為易燃易爆氣體和/或粉塵，生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等單元內(nèi)大部分區(qū)域?yàn)楸ㄐ詺怏w環(huán)境和/或爆炸性粉塵環(huán)境。由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備是爆炸性氣體環(huán)境常用的防爆電器型式之一。IEC 60079-0： 2017Explosiveatmospheres—Part0：Equipment-Generalrequirements[1]和GB 3836.1—2010《爆炸性環(huán)境 第1部分： 設(shè)備 通用要求》提出了爆炸性環(huán)境設(shè)備的通用要求[2]。IEC 60079-14Explosiveatmospheres—Part14：Electricalinstallationsdesign,selectionanderection對(duì)由隔爆外殼“d”保護(hù)設(shè)備的電纜引入裝置的選擇有明確的要求。多年來(lái)，IEC 60079-14規(guī)范幾經(jīng)升版，對(duì)由隔爆外殼“d”保護(hù)設(shè)備的電纜引入裝置的選用規(guī)定和要求也不斷變化。設(shè)計(jì)人員和運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)了解和掌握這些變化，以便掌握正確的電纜引入裝置選型原則，并在生產(chǎn)維護(hù)中對(duì)該類(lèi)電纜引入裝置提供正確的維護(hù)。

GB 3836.2—2010《爆炸性環(huán)境 第2部分： 由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備》[3]修改采用IEC 60079-1： 2007Explosiveatmospheres—Part2：Equipmentprotectionbyflameproofenclosures“d”。

GB/T 3836.15—2017《爆炸性環(huán)境 第15部分： 電氣裝置的設(shè)計(jì)、選型和安裝》[4]修改采用IEC 60079-14： 2007Explosiveatmospheres—Part14：Electricalinstallationsdesign,selectionanderection[5]。

1 由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的定義

GB/T 3836.15—2017和GB 3836.2—2010的“術(shù)語(yǔ)和定義”中均明確給出了隔爆外殼“d”的定義：“電氣設(shè)備的一種防爆型式，其外殼能夠承受通過(guò)外殼任何結(jié)合面或結(jié)構(gòu)間隙進(jìn)入外殼內(nèi)部的爆炸性混合物在內(nèi)部爆炸而不損壞，并且不會(huì)引起外部由一種、或多種氣體或蒸氣形成的爆炸性氣體環(huán)境的點(diǎn)燃”。

由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備是石油化工企業(yè)爆炸性氣體環(huán)境中廣泛采用的防爆電器之一，具有安全性高、使用范圍廣(適用于1區(qū)和2區(qū))等特點(diǎn)。但對(duì)于由隔爆外殼保護(hù)設(shè)備電纜引入裝置的選擇，設(shè)計(jì)人員往往重視不夠。

從定義可以看出，由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備，其外殼可以承受內(nèi)部爆炸而不損壞，也不會(huì)引起外部危險(xiǎn)氣體或蒸氣形成的爆炸性氣體環(huán)境的點(diǎn)燃。與由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備連接的防爆電纜引入裝置應(yīng)選用隔爆型，其防爆防護(hù)等級(jí)均不應(yīng)低于由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的防爆防護(hù)等級(jí)，并應(yīng)滿(mǎn)足該設(shè)備其他所有相關(guān)要求，如防腐、戶(hù)外環(huán)境、濕熱環(huán)境或干熱環(huán)境要求等。

為了確保由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的整體安全性，GB/T 3836.15—2017和IEC 60079-14： 2013都對(duì)電纜引入裝置的選用提出了明確要求。

2 國(guó)標(biāo)對(duì)電纜引入裝置的要求

本節(jié)以GB/T 3836.15—2017中的條款作為討論的基礎(chǔ)。

2.1 補(bǔ)充要求

GB/T 3836.15—2017第9.3.2條是對(duì)爆炸性氣體環(huán)境固定布線用電纜的要求，電纜應(yīng)與使用的環(huán)境條件相適宜。電纜應(yīng)采用如下三種型式之一：

1)加熱塑護(hù)套、熱固護(hù)套或合成橡膠護(hù)套。電纜應(yīng)為圓形、致密，如果有擠壓層和填料，應(yīng)防潮。

2)礦物絕緣金屬護(hù)套電纜。

3)特殊電纜，如帶有合適電纜引入裝置的扁電纜。

當(dāng)電纜接入由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備時(shí)，應(yīng)保持其防爆性能的完整性。爆炸性氣體環(huán)境中固定布線用電纜多采用型式1)的電纜。本文重點(diǎn)討論該種類(lèi)型電纜。

GB/T 3836.15—2017第10.4.2條對(duì)由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的電纜引入裝置提出了明確的要求，根據(jù)10.4.2條b)款，如果電纜符合第9.3.2條1)的致密要求，應(yīng)按圖1所示的流程選擇合適的隔爆型電纜引入裝置。

圖1中，GB/T 3836.15—2017第10.4.2條d)款為：“設(shè)備文件規(guī)定，或者符合GB 3836.2—2010要求的隔爆型密封裝置(例如，密封腔)，并且采用與所用電纜相適應(yīng)的電纜引入裝置。密封裝置應(yīng)有密封填料或其他允許填充在單個(gè)芯線周?chē)南鄳?yīng)密封。密封裝置應(yīng)安裝在靠近電纜引入設(shè)備的位置?！?第10.4.2條e)款為：“在設(shè)備文件中規(guī)定，或者符合GB 3836.2—2010要求的隔爆型電纜引入裝置，單個(gè)芯線周?chē)锰盍厦芊饣驈椥悦芊膺M(jìn)行密封，或者采用其他等效密封措施?！?/p>

圖1 隔爆型電纜引入裝置選擇流程示意

因此，根據(jù)圖1可知，對(duì)于本文重點(diǎn)討論的電纜，大多數(shù)情況可以使用合適的帶密封圈的隔爆型電纜引入裝置。下列任何一種情況，應(yīng)按GB/T 3836.15—2017第10.4.2條d)款和e)款選擇符合GB 3836.2—2010要求的其他型式的隔爆型電纜引入裝置：

1)ⅡC級(jí)由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的外殼中含點(diǎn)燃源。

2)安裝在ⅡB/ⅡA級(jí)1區(qū)的由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的外殼中含點(diǎn)燃源，且外殼容積大于2 L。

GB/T 3836.15—2017的上述要求與IEC 60079-14： 2007的9.3.1條，10.4.2條的要求一致。

2.2 隔爆型電纜引入裝置要求提出的依據(jù)

如圖1所示的由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備適用電纜引入裝置的選擇流程最早是在IEC 60079-14： 1996中體現(xiàn)的[6]。

由于擔(dān)心隔爆外殼內(nèi)的重復(fù)點(diǎn)燃造成電纜引入裝置內(nèi)部或外部電纜導(dǎo)體絕緣和電纜內(nèi)墊層的損壞，導(dǎo)致引燃其周?chē)奈ｋU(xiǎn)介質(zhì)，英國(guó)電氣研究協(xié)會(huì)(ERA)在1975年對(duì)截面積為(2.5～185) mm2的3芯和4芯的動(dòng)力銅電纜和多芯信號(hào)電纜進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)電纜長(zhǎng)度為50 mm和3 m，用于實(shí)驗(yàn)的容器的凈容積為2～62 L不等。部分實(shí)驗(yàn)在將電纜預(yù)熱到70 ℃進(jìn)行，這是PVC絕緣電纜線芯允許的最高溫度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在許多情況下出現(xiàn)了嚴(yán)重的熱損害，特別是將多芯電纜預(yù)熱后在2 L以上的容積內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)，與ⅡC級(jí)危險(xiǎn)環(huán)境相比，在具有較高熱值的ⅡA級(jí)和ⅡB級(jí)危險(xiǎn)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)，所發(fā)現(xiàn)的熱損害更為普遍，這是由于發(fā)生了火焰?zhèn)鞑ァ?/p>

1976年4月，實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(BSI)通用電工標(biāo)準(zhǔn)政策協(xié)會(huì)GEL/31，同時(shí)提交的還有與塑料電纜和合成橡膠絕緣電纜相關(guān)的6個(gè)推薦解決方案。后者據(jù)此繪制了圖1所示的選擇流程，并在1989年列為了BS標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。最終，IEC 60079-14： 1996引入了上述選擇流程及其對(duì)電纜的要求。

3 IEC 60079-14： 2013的要求

IEC 60079-14： 2013第10.6.2條為“對(duì)由隔爆外殼‘d’保護(hù)的設(shè)備電纜引入裝置的補(bǔ)充要求”[7]，明確了選擇電纜引入裝置的兩個(gè)原則，可以任選其一： 一是采用滿(mǎn)足IEC 60079-1要求并按照設(shè)備取證的密封填料式電纜引入裝置；二是電纜和電纜引入裝置滿(mǎn)足下列所有要求： 電纜引入裝置滿(mǎn)足IEC 60079-1： 2013要求并按照設(shè)備取證，滿(mǎn)足第9.3.2條a)款的要求，電纜長(zhǎng)度應(yīng)不小于3 m。

即當(dāng)采用該種電纜，且電纜長(zhǎng)度不小于3 m，可選擇滿(mǎn)足IEC 60079-1： 2013的各種類(lèi)型的隔爆型電纜引入裝置，包括帶密封圈的隔爆型電纜引入裝置。

4 IEC 60079-14的2013版和2007版的差異

顯而易見(jiàn)，對(duì)由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的電纜引入裝置的補(bǔ)充要求，相較于IEC 60079-14： 2007，IEC 60079-14： 2013中的相關(guān)要求已經(jīng)有了很大的變化。這也是EN 60079-14: 2014Explosiveatmospheres—Part14：Electricalinstallationsdesign,selectionanderection對(duì)該版標(biāo)準(zhǔn)提出質(zhì)疑的原因，筆者將在下一節(jié)具體闡述。

對(duì)于常用的圓形和致密的熱塑、熱固或合成橡膠護(hù)套電纜，IEC 60079-14： 2007關(guān)注的是隔爆外殼內(nèi)是否有點(diǎn)燃源及隔爆外殼的內(nèi)容積，選用隔爆電纜引入裝置的原則是杜絕由于隔爆外殼內(nèi)的點(diǎn)燃源泄漏造成ⅡC區(qū)氣體或1區(qū)氣體的爆炸和燃燒。IEC 60079-14： 2007明確指出，內(nèi)部點(diǎn)燃源包括“火花或正常運(yùn)行條件下出現(xiàn)的能夠點(diǎn)燃危險(xiǎn)介質(zhì)的表面溫度，僅包括接線端子的外殼或間接引入外殼認(rèn)為不會(huì)成為內(nèi)部點(diǎn)燃源”。

IEC 60079-14： 2013關(guān)注的是連接隔爆外殼的電纜長(zhǎng)度。根據(jù)該規(guī)范的解釋?zhuān)o出電纜最短長(zhǎng)度要求是為了將火焰沿電纜傳播的可能性降至最低，因?yàn)榛鹧鏁?huì)通過(guò)電纜的空隙傳播。歷版IEC 60079-14都對(duì)爆炸性氣體環(huán)境固定布線用熱塑、熱固或合成橡膠護(hù)套電纜提出了“圓形、致密”的要求，IEC 60079-14： 2013更加重視電纜的致密性，該規(guī)范的附錄E給出了電纜的限制呼吸實(shí)驗(yàn)方法，用以驗(yàn)證電纜的致密性。

5 EN 60079-14： 2014對(duì)IEC 60079-14： 2013相關(guān)修改的質(zhì)疑

英國(guó)委員會(huì)在EN 60079-14： 2014的附錄National Annex NA“隔爆外殼電纜引入裝置選擇”中表達(dá)了對(duì)IEC 60079-14： 2013中隔爆外殼電纜引入裝置選擇要求的變化的質(zhì)疑[8]。英國(guó)委員會(huì)認(rèn)為，IEC 60079-14： 2013對(duì)上一版規(guī)范的修改并未經(jīng)過(guò)足夠的測(cè)試和評(píng)估，從而是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。在IEC 60079-14： 2013 “詢(xún)問(wèn)草案(CDV)”和“最終國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案(FDIS)”階段，英國(guó)委員會(huì)都對(duì)IEC 60079-14： 2013的該部分內(nèi)容投了反對(duì)票；即使現(xiàn)盡管IEC 60079-14： 2013已發(fā)布，英國(guó)委員會(huì)仍推薦按IEC 60079-14： 2007的相關(guān)條款選擇隔爆外殼適用的隔爆電纜引入裝置型式。

6 電纜的“冷變形”特性及相應(yīng)電纜引入裝置的選擇

GB/T 3836.15—2017中9.3.11條“設(shè)備的電纜連接”提出了“選擇的電纜引入裝置和/或電纜應(yīng)能減少電纜冷變形的影響”。IEC 60079-14： 2007中9.3.10條“設(shè)備的電纜連接”和IEC 60079-14： 2013中10.2節(jié)“電纜引入裝置的選擇”也提出了相同的要求。這是因?yàn)?，電纜使用的材料可能有“冷變形”特性，可能會(huì)由于電纜引入裝置內(nèi)密封件位移產(chǎn)生一定的壓縮力，造成電纜護(hù)套的位移和變形。電纜的“冷變形”特性會(huì)造成電纜絕緣電阻降低，通常低煙和/或耐火電纜會(huì)表現(xiàn)出明顯的“冷變形”特性。因此，對(duì)具有“冷變形”特性的電纜，宜選用合適的電纜引入裝置，防止電纜絕緣電阻的降低，如選用帶“冷變形”阻止功能的電纜引入裝置。

7 結(jié)束語(yǔ)

隔爆電纜引入裝置的選用要與電纜類(lèi)型相適應(yīng)，以保證由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的防爆完整性。在實(shí)際工程應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將足夠多的電纜信息提交電纜引入裝置的廠家。設(shè)計(jì)人員要關(guān)注由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備的特性(如確認(rèn)其隔爆外殼內(nèi)是否有點(diǎn)燃源或危險(xiǎn)高溫)、相應(yīng)電纜的特性(如電纜材料是否有“冷變形”特性)、電纜長(zhǎng)度(是否超過(guò)3 m)等信息，理清思路，持續(xù)關(guān)注IEC和BS EN等相關(guān)規(guī)范的升版、補(bǔ)遺信息。針對(duì)國(guó)內(nèi)外的不同項(xiàng)目，依據(jù)現(xiàn)行IEC或國(guó)標(biāo)的相關(guān)條款，選擇合適的隔爆電纜引入裝置。國(guó)內(nèi)項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程中，對(duì)于由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備，建議考慮IEC最新版本中對(duì)電纜引入裝置選擇的要求，如為本文重點(diǎn)討論的電纜、采用密封圈型式的隔爆電纜引入裝置，在條件允許的情況下建議連接電纜長(zhǎng)度不小于3 m。