防爆物流仓库电气设计

防爆物流仓库电气设计摘要：文章结合防爆物流仓库工程设计，介绍了爆炸性气体环境和防爆电器选择及工程设计的一些做法。

关键词：防爆物流仓库；爆炸性危险区域；电气设计随着现代服务业的快速发展，大型物流基地仓库在各地不断的兴建，笔者曾设计一个大型物流基地中的防爆仓库（以下简称仓库），该仓库为82m×83m的钢筋混凝土结构，面积为7100㎡，层高8.6m，仓库设四个防火分区。

该工程的负荷等级为一级，一级负荷容量为415kw，三级负荷容量为143kv，一级负荷引入二路0.4kv 低压独立电源，低压母线不设联络，采用末端自切，以保证供电的可靠性。

三级负荷引入一路0.4kv低压。

电源引自园区内的10v变电所，接地制式为tn-s。

供电系统按防火分区供电。

在仓库管理区设置低压总配电间，消防控制中心，消防泵房。

所有配电线路均采用无卤低烟阻燃（耐火）交联电缆，敷设方式为电缆桥架和热镀锌钢管明敷。

为了降低接触电压和静电电荷的积累，本工程设置了9m ×8.5m的接地网，实测接地电阻小于0.4ω。

为使仓库处于良好通风状态，在库房内设置有组织排风系统，在屋面设置了16台18.5kw 的防爆排风机，在仓库的上空和地坪处设置排风口。

另设电动排烟窗，与消防控制系统联动。

本工程的特点：1.仓库面积大、储藏易燃易爆物品的品种多、性质复杂，2.库房内的强电、弱电、消防、运输等电气设备数量多，分布广，由于储藏易燃易爆物品的不确定性，对于防爆电器等级的确定和布置对电气设计是一个较大的难题。

本文是笔者对仓库电气设计的一些粗浅的体会。

一、爆炸性气体环境产生爆炸的基本条件和防范措施爆炸性气体环境产生爆炸的基本条件：（1）存在可燃性气体释放源；（2）有点火源；（3）可燃性气体与空气混合物浓度在爆炸极限内。

三个条件必须同时存在才能引起爆炸，所以限制或削弱其中某个条件，使爆炸概率减小。

防爆设计从以下几个方面采取措施：1．从建筑防火分区划分等方面来隔离易燃易爆物质的分类存储，避免不同物品混合存放引起爆炸。

2．采用通风等方法控制爆炸性气体混合物的浓度或缩短其滞留时间。

抑制或消除易燃物质的产生和集聚。

当通风条件良好时，可降低防爆等级。

本工程设计每小时换气次数为15次。

所以仓库必须设置防爆型的强制机械通风装置，平时作为通风使用，开启8台防爆排风机，火灾时全部开启，本文仅讨论通风良好的状态。

3．配电设备防爆等级必须符合gb50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（以下简称规范）。

在电气设备及线路等方面抑制火花、电弧、高温等点火源，在仓库内设置等电位联结端子，所有电气设备及金属外壳进行等电位联结。

地面采用防静电型。

4．仓库按第二类防雷建筑物设置防直接雷和防感应雷击措施。

二、防爆物流仓库电气设计必要条件1．仓库的设计首先要对储藏物品的爆炸危险分级，所谓的分级就是对爆炸性气体混合物按其最大试验间隙（mesg）或最小点燃电流（mic）来进行分级。

仓库储藏物品的品种较多，要对其精准分级是很难的，但分级是防爆电气设计的重要参数。

2．仓库所储藏物品的挥发性气体绝大部分体重于空气，本文讨论的也是这种状况。

3．释放源的位置和等级：仓库，由于不存在生产装置，正常时不会释放易燃易爆物质，属第二级释放源。

图 1释放源接近地坪易燃物质重于空气且通风良好时爆炸危险区域的范围划分示例三、防爆物流仓库电气设计参数选择按爆炸性气体的性质分为三级：iia、iib、iic，按引燃温度分为t1~t6共六组. 根据规范2.4.1条（表2.4.1）和附录三（附表3.1），iia、iib级别占总数的比例为97%。

引燃温度组为t1~t4的种类占98%，（具体见表1）。

iia、iib类及t1~t4组可基本覆盖大部分各种易燃易爆介质（除甲烷ch 、氨nh）.根据确定的级和组这两个参数，进行选择电气设备，使之与所处环境介质匹配。

防爆型电气设备的价格相当昂贵，一般是普通设备的5～10倍，设计时还应尽量避免在爆炸危险环境中设置过多的或大型的电气设备。

通常仓库采用隔爆型（d）、本质安全型（ia、ib）设备可满足iia、iib类及t1~t4组的环境。

防爆电器可分为：隔爆型（d）：使用防爆外壳，安全可靠，使用寿命长。

但比较笨重，其安全性是最高的；本质安全型（ia）：使用限制电路能量的方法来实现防爆要求。

必须采取防爆措施才能用在爆炸性危险场所。

ia级别是指在正常工作条件下。

防爆标志：ex（explosion-protect）组成：ex+防爆型式（d、i）+设备分级（iia、iib、iic）+温度组别（t1、t2、t3、t4、t5、t6）来表示。

例如：ex d iib t4表示iib 级，t4组隔爆型电气设备。

仓库使用的防爆电器一般为隔爆型ex d iib t4，增安型ex e iib t4，本质安全型ex ia iib t4或ex ib iib t4。

表2为我们选择防爆电器提供了简明的方法。

防爆物流仓库电气设计要点1．仓库必须按防火分区分别供电，每个防火分区设置独立的配电房，并应尽可能设置在非防爆区域。

负荷等级为一级，消防设备必须有双重电源供电，末端自切。

2．对于防仓库所选用的防爆电器，经过对现有可燃爆炸性气体混合物的分析认为，一般可选隔爆型ex d iib t4或其它相同等级的防爆电器。

3．仓库中使用较多防爆风机、防火卷帘门、电动卷帘门、电动排烟窗、电动卸货平台等，要求电机在各种运行状态下，尤其是在堵转状态下都不能成为点火源。

应选用增安型防爆电机并配置te时间保护（增安型防爆电机在最高环境温度条件下，达到额定运行稳态温度后其绕组开始通过堵转电流时起，温度由稳态温度上升到极限温度时为止的时间段，te<5秒必须切断电源）。

电机堵转保护和热过载保护，防止增安型防爆电机在连续工作条件下因堵转而出现明显的附加温升（超过极限温度）。

4．在爆炸性气体环境内，低压电力照明线路用的绝缘导线的额定电压不低于工作电压且不低于750v；低压电缆额定电压不低1000v。

导线的允许载流量不小于熔断器熔体额定电流或断路器长延时电流脱扣器整定电流的1.25倍。

在1区内相线和中性线均设短路保护，相线和中性线必须同时切断，单相回路必须设置双极均带短路保护的断路器。

5．低压线路应尽可能在爆炸危险性较低的和远离释放源的地方敷设，与仓库无关的管线不应穿越，如有管线，电缆桥架穿越墙和楼板，必须用非燃材料严密封堵。

电气线路应避开易受机械损伤的地方。

所有照明、电力、控制电缆应采用阻燃电缆.消防设备应采用阻燃耐火电缆（如矿物绝缘电缆），敷设的配管必须采用低压流体输送用的镀锌焊接钢管和电缆桥架，电气配管和桥架应敷设在高处。

配管和桥架必须明敷。

所有的电缆线路中间不应有接头，所有配管的接线盒和连接件必须达到相应的防爆等级要求。

钢管间的连接必须采用螺纹连接，丝扣必须在5扣（sc25）、6扣（sc32）以上，螺纹间应涂铅油或磷化膏。

钢管配线的电气线路必须做好隔离密封。

所有电气设备应设专用的绝缘接地线，并敷设在同一配管内，接地干线在不同方向不少于二处与接地体连接。

6．仓库的防爆电器开关及控制装置宜设在防爆等级较低的场所或仓库外面，在爆炸危险区域内的落地配电柜底部安装高度必须大于0.6m（易燃物质重量大于空气）。

7．仓库防雷，根据建筑防雷设计规范（gb50057-94，2000年版），具有2区的爆炸危险环境建筑物为第二类防雷建筑物。

屋面接闪器的网格为10m×10m或12m×8m。

当爆炸危险区域内通风良好，其排放气体达不到爆炸浓度，在发生事故时排放气体才达到爆炸浓度，其防爆排风机及风管可不装设接闪器，但应和屋面的防雷装置连接。

8．仓库内及电动卸货平台应设置多个接地装置，库房应作总等电位联结。

库房的地坪必须是防静电地坪。

9．仓库火灾报警系统设备防爆等级应与电气设备的防爆等级相同，这些设备的连接导线采用本质安全型电缆并穿钢管保护，每个爆炸危险区域总线宜分开，设置独立的总线，管线非防爆区域进入到防爆区域必须设置安全栅，并作密闭封堵。

消防控制主机应设置在非防爆区域的消防控制中心内。

10．在2区开门处二侧，以15m为半径的范围内不应设置非防爆电气设备、配电房、消防控制中心、弱电机房。

屋面排放管15m 范围为2区，如需设置电气设备必须采用相应防爆等级的电气设备（防爆风机，开关设备，电动执行机构等）。

11．爆炸危险区域接地首先考虑保护人身安全，另外还须抑制各类过电压（雷电过电压、操作过电压、静电电压），过电流（短路电流、雷击电流）成为点燃源，必须设置总等电位联结、局部等电位联结、均压网、均压环这些工作，在低压配电系统接地方式应采用tn-s制。

另外还必须按规定设置过电压保护装置。

五、结语防爆物流仓库设计必须要各工种综合协调设计，通过对具体工程设计的分析，确定释放源的级别和划分区域，爆炸危险区的通风情况，确认所储藏物品的类别的范围，以确定防爆电器的类别和防爆等级，以做到安全、经济、合理选择防爆电器，应考虑建筑物的防雷级别及屋面排放管对防雷装置的要求。

通过对以上环节的分析，对于防爆物流仓库设计有了明确的方法和思路。

参考文献[1]中华人民共和国化工部主编．爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（gb50058-92）．北京：中国计划出版社，1999．[2]中华人民共和国公安部主编．建筑设计防火规范（gb50016-2006）．北京：中国计划出版社，2006．[3]建筑防爆设计．中国建筑工业出版社，1981．[4]爆炸性气体环境用电设备第一部分：通用要求（gb3836.1-2000）．注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。