防爆電器產品主要用於可燃性氣體或粉塵滯留之危險場所,為防止電氣設備操作時產生的火花或高溫而造成火災或爆炸事故。
危險場所區域等級
危險場所乃指「出現爆炸性混合氣或預期可能出現之環境,而對電機設備構造以及安裝等必須採取特別的安全對策之場所」,其形成起因於危險物質的有無以及洩漏源的存在與否。根據我國的國家標準(CNS)以及其來源依據-國際電工標準(IEC),危險場所可區分為0區(zone 0)、1區(zone 1)以及2區(zone 2)等 3個區域等級。這3個區域分別代表3個不同等級的爆炸、火災風險。危險等級之劃分並非依據可燃性氣體之濃度,而是依據濃度達到爆炸界限之機率而定。換言之,區域等級決定於爆炸性混合氣之發生頻率及存在時間。
依不同風險等級的區域分別為下
0 區(Zone 0):爆炸性氣體環境連續性或長期存在,代表可能連續存在或長時間存在爆炸性混合氣之場所。
1 區(Zone 1):爆炸性氣體環境在正常操作下可能存在,為在正常狀態下,有可能存在爆炸性混合氣之場所
2 區(Zone 2):爆炸性氣體環境在正常操作下不太可能發生,如果只有偶爾發生且只存在短期間,是在正常狀態下不會存在爆炸性混合氣,即使會也
只是很短的時間,但在異常狀態下有可能存在爆炸性混合氣之場所。
防爆電氣機具的選用
電氣機具之防爆化的目的在於防止電氣火花或機具的高溫表面成為點火源,不同危險場所等級應依表1所示,採用不同之防爆構造。0區因為風險較高,故對電氣設備要求也相對較高,其次為1區,再其次為2區。因此,一般適用於0區之防爆電氣設備也可裝設在1區或2區,適用於1區之防爆電氣設備也可裝設在2區,但適用於2區之防爆電氣設備只能裝設在2區。
防爆機具構造有:耐壓型防爆(d)、增加安全型防爆(e)、本質安全型防爆(i)、模鑄型防爆(m)、無火花型防爆(n)、浸油型防爆(o)、正壓型防爆(p)、填粉型防爆(q)、特殊型防爆(s)等數種。
表1 防爆電氣機具和系統之保護構造與場所等級
防爆構造 |
記號 |
使用區域 |
0種場所 |
1種場所 |
2種場所 |
本質安全防爆構造 |
Ex ia |
○ |
○ |
○ |
Ex ib |
× |
○ |
○ |
Ex ic |
× |
× |
○ |
耐壓防爆構造 |
Ex d |
× |
○ |
○ |
內壓防爆構造 |
Ex px, py |
× |
○ |
○ |
Ex pz |
× |
× |
○ |
安全增防爆構造 |
Ex e |
× |
○ |
○ |
油入防爆構造 |
Ex o |
× |
○ |
○ |
樹脂充填防爆構造 |
Ex ma |
○ |
○ |
○ |
Ex mb |
× |
○ |
○ |
Ex mc |
× |
× |
○ |
簡易防爆構造 |
Ex n |
× |
× |
○ |
雖然表1列出了各種構造形式的防爆構造,但如前所述,某些構造只適合某些特定機具。因為受限於點火源的類別與適合之防爆化構造,並非可以任意選用任何的防爆構造。除了前述本質安全防爆構造只適用於感測器等弱電裝置之外,耐壓防爆構造因為製作上的限制,不適合大型的電氣機具。另一方面,內壓防爆構造因為必須有相關周邊設備,所以較適合大型的電氣機具。
除了防爆構造與危險場所區域等級之外,防爆電氣機具的使用還要考慮溫度等級。防爆電氣設備的溫度等級(最高表面溫度)如表2所示。其所標定之特定最高表面溫度不可以超過該使用場所爆炸性氣體或蒸氣之著火溫度(ignition temperature)。實際選用時應有10℃之寬限值。
表2 防爆電氣設備之最高表面溫度與溫度等級(單位:
oC)
溫度等級 |
設備最高表面溫度 |
T1 |
450 oC |
T2 |
300 oC |
T3 |
200 oC |
T4 |
135 oC |
T5 |
100 oC |
T6 |
85 oC |
世界各國有關危險區域之分類比較表
級別 系統 |
中華民國CNS |
日本JIS |
歐洲IEC |
美國NEC |
Article 500 |
Article 505 |
0 |
0區
(Zone 0) |
0級 |
ZONE 0 |
Class I
Divsion 1 |
Class I
Zone 0 |
1 |
1區
(Zone 1) |
1級 |
ZONE 1 |
Class I
Zone 0 |
2 |
2區
(Zone 2) |
2級 |
ZONE 2 |
Class I
Divsion 2 |
Class I
Zone 2 |
|
第一位 |
第二位 |
第三位 |
範 例 |
構造代號 |
爆發等級代號 |
燃點溫度等級 |
安全增防爆 |
耐壓防爆 |
CNS
(歐 IEC) |
d,e,I,q,s,o,p,m,n |
ⅡA,ⅡB,ⅡC |
T1~T6 |
Ex e T3
(EExe T3) |
Ex d ⅡB T4
(EEx d ⅡB T4) |
Ex d ⅡC T6
(EEx d ⅡC T6) |
美
(NEC500) |
Class 1 Div.1 |
Group
A,B,C,D |
T1~T6 |
Class 1 Div.2 T3 |
Class 1 Div.1 Group C, T4 |
Class 1 Div.1 Group A&B, T6 |
日
(指針) |
d,e,I,q,s,o,f,m |
1,2,3
3a,3b,3c,3n |
G1~G6 |
eG3 |
d2G4 |
d3G6 |