EPLGc级高压增安型电机关键防爆技术研究_张刚

*基金项目：河南省创新型科技人才队伍建设工程；河南省电气防爆安全重点实验室开放基金资助项目（2012Ex02）

EPL Gc 级高压增安型电机关键防爆技术研究

*

张刚1，高玉华

2

(1．南阳防爆电气研究所，河南南阳473008;2．南阳防爆集团股份有限公司，

河南南阳473010)摘要：通过对国内外增安型防爆技术和2区用设备防爆技术研究，提出了适用于2区爆炸性气体环境

的EPL Gc 级高压增安型电机防爆试验要求。结合对影响高压电机局部放电因素如绝缘、间距、材料等因素的试验研究，解决了EPL Gc 级高压增安型电机绝缘系统设计制造难点。

关键词：EPL Gc ；增安型；高压电机；防爆；脉冲试验中图分类号：TM 357

文献标志码：A

文章编号：1673-

6540（2014）03-0017-05Key Explosion-Proof Technology Ｒesearch of EPL Gc

High Voltage Increased Safety Motors

ZHANG Gang 1，GAO Yuhua 2

（1．Nanyang Explosion-Proof Electrical Apparatus Ｒesearch Institute ，Nanyang 473008，China ；

2．Nanyang Explosion Protection Group Co．，Ltd．，Nanyang 473010，China ）

Abstract ：Explosion-proof technology test requirements for EPL Gc high voltage increased safety motors suitable for zone 2explosive gas atmospheres were put forward ，by investigating the present increased safety explosion protection technology and zone 2equipment explosion protection technology at home and abroad．Combining the experimental study of elements affecting high voltage motor partial discharge ，such as insulation ，space ，materials etc ，the design and manufacture problems for insulation system of EPL Gc high voltage increased safety motors were solved．

Key words ：EPL Gc ；increased safety ；high voltage motor ；explosion protection ；pulse test

0引言

随着石油、化工行业的快速发展，高压增安型电机在爆炸性气体危险场所2区的应用得到了广泛认同。我国增安型电气设备依据的专用防爆标

准GB 3836．3—2010［1］

与国际标准接轨，等同采

用IEC 60079-7：2006［2］，适用于爆炸性气体危险场所1区用增安型电气设备。

目前，国内外还没有针对2区用增安型电气

设备的相应技术规范，我国用于爆炸危险场所2区的高压增安型电机仍以标准GB 3836．3—2010作为设计、制造依据。由于该标准技术要求较高，对于2区爆炸危险场所大量需求的高压增安型电动机，制造成本显著提高，资源消耗较大，且难于实现成为制约高压增安型电机行业发展的瓶颈。

研究爆炸危险场所2区用高压增安型电机（对应

EPL Gc 级）的关键防爆技术显得十分迫切。

1

高压增安型电机的主要使用区域

和保护级别

1．1

高压增安型电机所处的危险作业区域涉及爆炸性气体、易燃性液体的蒸汽或薄雾

与空气混合形成爆炸性环境的场所，按其危险程度分为0区、

1区和2区3个危险区域等级。增安型作为电机防爆的一种常用防爆型式，主要采取一些附加措施提高电机安全程度，防止电机在正常运行或规定的异常条件下产生危险温度、电弧和火花。国内石油、化工场所选用的高压增安型电机绝大多数处于2区作业环境，即在正常情况下，该区不可能出现爆炸性气体

—

71—

混合物。

1．2爆炸危险场所2区用高压增安型电机的保护级别及运行条件

防爆电气设备的设备保护级别（Equipment Protection Level，EPL）是根据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别。国家标准GB3836．1—2010和国际标准IEC60079-0：2011［3］对此要求一致。对于Ⅱ类爆炸性气体环境，设备保护级别按运行条件及保护水平从高到低分为EPL Ga、Gb 和Gc3个等级。

设备的不同EPL反映了不同危险区域的安全要求。Gc级别是保证设备在正常运行条件下必要的防爆保护级别，要求设备在正常运行条件下不会成为点燃源，或在预期点燃源可能出现的情况下，通过预先采取附加保护措施保证其不会被有效点燃，其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能，保护水平“一般”，适用于2区环境。高压增安型电机常用的2区环境对应适用EPL Gc级。当然，较高级别的EPL Ga级和EPL Gb级设备也适用于2区，只是经济、技术成本要增加很多。

EPL Gc级所要求的“正常运行条件”是指电机符合制造商设计和使用规范的额定满载稳定条件。对于S1连续工作制和S2短时工作制的电机，其起动过程在此不被看作是“正常”运行，重新起动前电动机应冷却至室温；而S3到S10工作制由于起动频繁，其起动过程被看作是电机的“正常”状态，需考虑高压电机起动时转子引起的火花风险。在起动过程中，小型鼠笼铸造转子电机几乎不会出现点燃危险，大型高压电机在起动瞬间易出现危险的气隙火花。因此，要使EPL Gc 级高压电机在正常运行条件下不会成为点燃源，就不允许“起动”和“爆炸性气体环境出现”这两个事件同时发生。否则，就需要增加附加安全措施，如用非易燃性气体进行内部通风吹扫、安装固定式易燃气体探测器等。

2新旧标准对高压增安型电机关键试验项目要求的比对及行业现状

增安型电机依据的现行标准GB3836．3—2010（IEC60079-7：2006，IDT）与旧版标准GB3836.3—2000（IEC60079-7：1990+A1+A2，MOD）差异较大。符合现行标准GB3836．3—2010的设备可达到EPL Gb级，即符合该标准的设备适用于爆炸危险环境1区或2区。在旧版标准体系下，按选型、安装标准GB3836．15—2000［4］的规定，高压增安型电机仅适用于爆炸危险场所2区。新版的现行标准还增加了对可能产生气隙火花的转子结构评价、对高压电机结构评定和试验要求，以及针对高压电机关键性项目的附加试验等。

在型式检查和试验方面，现行新版标准GB 3836．3—2010规定了增安型电机应进行的试验项目和要求，包括增安型电机起动电流比I A/I N 和t E时间确定等。其中，根据额定电压等级（＞1kV），对定子绕组绝缘系统及其连接电缆需进行两项附加试验：爆炸性气体混合物中进行的正弦交流耐电压试验；及爆炸性气体混合物中进行的电脉冲冲击试验。试验期间均不应有爆炸发生。

在试验和经验基础上，根据各种特性因素评价结果，标准还给出了对鼠笼转子潜在气隙火花点燃风险因数评价办法，及潜在的定子绕组放电点燃危险系数评价办法。

根据由电机制造商、用户或检验机构对鼠笼转子点燃风险因素的评价结果，如果所得点燃风险因数值总和＞6，则应对鼠笼转子做老化处理和附加点燃试验：鼠笼转子在经过至少5次转子堵转老化试验后，电机在爆炸性气体混合物中进行10次满压空载起动或10次转子堵转试验（≥1s），并确认没有爆炸发生。

根据由电机最终用户、制造商或检验机构对定子绕组点燃风险因素的评价结果，如果所得点燃风险系数值总和＞6，则还需考虑增加起动前用非易燃性气体或洁净空气通风吹扫，或设置固定式易燃气体报警器等辅助安保措施。

旧标准GB3836．3—2000规定的型式试验关键项目和要求，主要是在黑暗环境下通过肉眼或仪器观看电机起动时是否有火花，以及在黑暗环境下观察正弦交流耐电压试验过程中是否有明显火花和电晕，以此判定是否合格，没有要求应在爆炸性环境中进行试验。显然，旧标准规定的方法有较大局限性，在过去的技术水平下，加上其他附加安全措施，基本满足2区使用条件。基于该情况，在新标准GB3836．3—2010的起草过程中，部

—

81

—