防爆电气设备分类、分级及分组方法

1.分类和分级

防爆电气设备，根据使用环境场所的不同，原则上，可以分为两大类：Ⅰ类电气设备和Ⅱ类电气设备。

Ⅰ类电气设备，是指适于煤矿井下和地面上处理煤的环境中使用的电气设备。这类防爆电气设备实质上是指适用于甲烷和煤尘同时存在的场所的电气设备。

大家知道，在煤矿井下，生产环境十分恶劣，不仅存在可燃性气体——甲烷，可燃性粉尘——煤尘，而且还存在滴水、潮湿、霉菌等不利因素。这些都给电气设备的设计、制造和使用提出了更高的要求。因此，Ⅰ类防爆电气设备应该具有的安全技术要求和安全技术措施，在某些方面，比Ⅱ类防爆电气设备要更加严格一些。

Ⅱ类电气设备，是指除煤矿以外的其他爆炸性气体环境中使用的电气设备，实际上就是运行在地面上（包括可燃性气体环境和可燃性粉尘环境）的电气设备。这类防爆电气设备，根据防爆型式的不同，又可以分为3个防爆级别：ⅡA级、ⅡB级和ⅡC级。这种分级，通常只适用于隔爆型“d”和本质安全型“i”；对于其他的某些防爆型式，如有必要，按照试验确定，也可以分为ⅡA级、ⅡB级和ⅡC级。

在第1章中，已经简单地讨论了可燃性气体根据最大试验安全间隙和最小点燃电流比进行分级的原则，并且还介绍了大量的可燃性气体的分级情况，这些都给我们对电气设备进行分级提供了依据。

这里所说的电气设备的分级，实质上，是指Ⅱ类电气设备的分级（Ⅰ类电气设备不分级）。Ⅱ类电气设备的分级和可燃性气体的分级（ⅡA级、ⅡB级和ⅡC级）是相对应的，是一致的。

这里需要指出的是，对于使用于煤矿的电气设备，即Ⅰ类电气设备，当使用环境中除甲烷外还含有其他成分的可燃性气体的话，则这类电气设备不仅要满足Ⅰ类防爆电气设备的全部要求，而且还应该满足Ⅱ类防爆电气设备的相关规定。

2.分组和表面温度

（1）分组

在第1章中，人们把可燃性气体按照它们的点燃温度进行了分组，即分为T1组、T2组、T3组、T4组、T5组和T6组（各组的温度范围参见表1.17）。对于防爆电气设备来说，按照它们的最高表面温度，同样也分为6个温度组别，与可燃性气体的温度组别一一对应。

防爆电气设备的温度分组原则是，电气设备所产生的最高表面温度不得点燃所处环境中的可燃性气体，也就是说，最高表面温度不得高于可燃性气体的点燃温度。于是，就可以得出防爆电气设备的温度组别与最高表面温度的对应关系，如表2.3所示。

显然，从表1.17和表2.3可以看出，同是一个温度组别，对于可燃性气体，它表示的是点燃温度的下限值；对于防爆电气设备，它表示的是最高表面温度的上限值，即一个在“下”，一个在“上”，性质完全不同。

表2.3 温度组别与最高表面温度

所谓最高表面温度，是指防爆电气设备在正常工作条件下和认可的最不利条件下运行时，它的表面或某一部分可能达到的，并且有可能点燃周围爆炸性气体-空气混合物的最高温度。由于防爆型式的不同，最高表面温度，可能是电气设备外壳外表面的温度，例如隔爆型电气设备那样；也可能是电气设备外壳外表面的温度和内部某个元器件表面的温度中较高的那个温度，例如增安型电气设备、正压型电气设备那样。

这里需要指出的是，对于Ⅰ类防爆电气设备，最高表面温度不得超过：

①当电气设备外壳表面有煤尘堆积覆盖时，150℃。

②当电气设备外壳表面没有堆积煤尘，或通过适当的措施（例如，防护隔离措施或随时清扫处理）防止煤尘堆积时，450℃。

在电气设备外壳表面上可能堆积煤尘时，电气设备的表面温度有可能很容易地造成“点燃燃烧”危险。在这种情况下，主要危险是危险温度对堆积的煤尘的点燃，而不是对甲烷的点燃。堆积的煤尘一旦被点燃便会发生燃烧以及后续的爆炸。

国家标准GB 12476.2—2006《可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备第2节：电气设备的选择、安装和维护》指出，电气设备的最高表面温度不应当超过粉尘覆盖层厚度为5mm时测得的最低点燃温度减去75K的那个温度值，即

T_MAX=T_5mm-75 （2.2）(www.xing528.com)

式中 T_5mm——粉尘覆盖层厚度为5mm时测得的最小点燃温度（℃）；

75——常数（K）。

有关资料显示，当煤尘的覆盖层厚度为5mm时，试验测得的煤尘的最小点燃温度为225℃。由此可见，上述的150℃是符合相关规定的，是煤矿用电气设备表面温度的一个安全值。

在电气设备外壳表面上不可能堆积煤尘时，电气设备的表面温度有可能造成“点燃爆炸”危险。此时的主要危险是危险温度对甲烷的点燃。甲烷一旦被危险温度或电气火花点燃便会立即发生爆炸。爆炸冲击波将激扬起堆积的煤尘，形成粉尘云，继而发生二次爆炸。这是一种很可怕的事件。

一般认为甲烷的点燃温度是537℃。

显然，这里提出的在电气设备表面没有堆积粉尘条件下它的最高表面温度不应该超过450℃，包含较大的安全裕度。

（2）小元器件的表面温度

在某些防爆型式的电气设备中，有一些表面积不大的电气元器件的最高表面温度允许适当地大于相应的温度组别的温度值。在第1章中，我们已经知道了固体热表面的点燃机理，因而适当地提高这些电气元器件最高表面温度的值，不会造成点燃危险。

通常认为，当这个电气元器件的总表面积不大于1000mm²时，如果它的最高表面温度小于实测的可燃性气体的点燃温度50K（对于T1组、T2组、T3组电气设备）或25K（对于T4组、T5组、T6组和Ⅰ类电气设备），则它的表面温度允许超过这个防爆电气设备所标志的温度组别的温度值。

另外，对于一些小体积的元器件，例如，晶体管或电阻，当它们满足以下任一要求时，它的允许最高表面温度可以超过相应温度组别的温度值：

①经过试验后，这个小元器件不能点燃相应的可燃性气体-空气混合物，而且，高温也不会产生损害防爆型式的变形和损坏。

②对于Ⅰ类和T4组电气设备，小元器件符合表2.4的规定。

③对于T5组电气设备，当小元器件的表面积小于1000mm²时，它的最高表面温度不超过150℃。

表2.4 在环境温度为40℃时对Ⅰ类和Ⅱ类T4组小元件的评定①

注：本表中Ⅰ类的数据仅适用于甲烷。

①引自GB 3836.1《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》。

②表面积不包括相应引线的表面积。

③当环境温度为60℃时，对于Ⅰ类，P≤3.15W，对于Ⅱ类，P≤1.2W；当环境温度为80℃时，对于Ⅰ类，P≤3.0W，对于Ⅱ类，P≤1.0W。

这里需要指出的是，对于像电位器那样的小元器件，表面温度不是指电位器外表面的温度，而是指电阻元件的表面温度。因为这些元器件的外壳不能够阻止可燃性气体接触发热小元器件，所以小元器件的发热温度可能会点燃这些可燃性气体。这一点，试验人员在测试时应该给以特殊注意。