无火花型电动机的防爆要点

2018-03-09

防爆电机 2018年1期

(佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯 154005)

0 引言

防爆电机广泛地应用于煤炭、石油、化工、制药、粮食加工、军工等这些在生产工艺过程中存在易燃、易爆物质的场所。防爆电机按防爆型式可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机以及粉尘防爆电机等，在爆炸性气体危险场所中大量使用的是隔爆型电机。根据有关资料介绍，典型的爆炸性气体危险场所被划分为0区、1区、2区的百分比约为2%、28%、70%，按照防爆电气设备选型安装标准规定，2区是可以选用无火型电机的，无火花型电机与隔爆型电机相比具有结构简单、制造成本低、安装维护方便等特点。英国、法国等一些国家石化企业的2区危险场所普遍使用无火花型防爆电机，因此无火花型电机具有非常广阔的发展前景。

1 防爆原理

无火花型电机是在正常运行条件下，不会产生火花、电弧或危险高温的电机结构上采取一些机械、电气的和热的安全措施，保证电机在正常运行条件下不会产生火花、电弧或高温等危险，从而确保其防爆安全性。无火花型电机不像隔爆型电机外壳要有足够的强度、严格的隔爆接合面参数要求；也不像正压型防爆电机要求电机密封要好、有通风管路及换气吹扫控制设备，因此无火花型电机可以在普通电机的基础上进行改造，制造成本大大降低。无火花型电机在设计和制造时除了按防爆标准的要求采取防爆措施外，还必须符合普通电机的国家标准要求。

2 防爆要点

2.1 机械方面的要求

无火花型电机主体外壳的防护等级要求不低于IP44，接线盒要求不低于IP54，以防止水和灰尘的侵入对电机造成有害影响。为了满足防护等级要求，电机接线盒盖与接线盒座之间、接线盒座与机座之间、大型电机的冷却器与机座之间都需要安装橡胶密封垫，橡胶密封垫的连续运行温度(COT)下限值应低于或等于电机的最低运行环境温度，上限值要比电机最高运行温度高20K。橡胶密封垫还需要用胶粘剂粘附到接线盒盖或接线盒座或机座的一面之上，以防止丢失、损坏或错误安装。

2.1.2 通风系统

电机外风扇通风孔的防护等级最低为：进风端IP20，出风端IP10，立式电机需要采取附加保护措施以防止垂直落下的异物进入通风孔。

电机外风扇、风扇罩、通风孔挡板要有足够的机械强度，并且相互间距要符合标准要求，在正常工作状态下和它们的紧固件之间的距离最小为风扇直径的1/100，但不大于5mm。

电机外风扇、风扇罩、通风孔挡板如果采用非金属材料制造，其表面电阻不能大于109Ω，但风扇旋转线速度小于50m/s的除外。如果采用铸铝合金制造，其镁和钛的含量按质量百分比不能超过7.5%。

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2.1.3 最小径向单边气隙

为了消除电机定转子之间机械磨擦的可能性，无火花型电机的定子和转子之间的最小径向单边气隙，在电机静止时应不小于用下列公式计算的数值

最小径向单边气隙

(mm)

2.1.4 鼠笼转子

如果转子导条为铜条结构的，则导条和端环应采用铜焊或熔焊接合，并且应采用兼容性材料，以保证形成高质量的接合，而且导条需采取一些附加的涨紧措施，避免电机起动时由于接合不良而产生火花。如果是铸造的鼠笼转子，应采用压力铸造或离心铸造。

对于额定功率大于100kW，除S1、S2工作制外的电机，需要按照标准规定根据鼠笼转子结构、电机级数、功率/每级、温度组别等参数对鼠笼转子点燃危险因数进行评价，如果因数总和大于6，则需要采取一些措施来保证电机的防爆安全性能，例如，在电机预留进气口和出气口，由用户连接通风管路，在电机起动前用新鲜的空气对电机内部进行换气，保证电机在起动前内部没有可燃性气体，或者用变频器或其它降压方法，保证电机的起动电流限制在额定电流的300%内。

2.1.5 电机内部导线连接

电机内部定子绕组引接线与绕组之间连接应采用机械方法连接，如绞接后再用锡焊或采用铜焊，引接线与接线端子之间可以采用挤压连接的方式连接，可能与金属零件接触的导线应加以适当的固定以免损坏绝缘。

2.1.6 电缆引入装置及连接件

电缆引入装置要保证其密封性及夹紧电缆，防止电缆受外力影响被拔脱或扭转，引入装置应能承受标准规定的夹紧试验。对于大型无火花型电机由于电缆和引入装置尺寸较大，通常把电缆引入装置设计成组件，可以从接线盒上拆除，这样避免对接线盒、电缆密封和电缆造成损坏，或者避免使电缆承受应力损坏电缆绝缘或导体。接线盒内接线端子要保证导线连接牢固、防止松动、扭转，并能承受标准规定的扭转试验。

2.2 电气方面的要求

2.2.1 电气间隙、爬电距离

电机接线盒内的接线板或绝缘套管等应采用吸湿性小、耐电弧性能好、不燃或难燃材料，其耐热温度至少要高于电机额定运行时最高温度至少20K。对于电压高于630V 的电机，应使用泄痕指数至少为IIIa级的材料。

电机在接线后不同电位裸露导体部分之间的电气间隙和爬电距离应符合“n”型防爆电气设备标准的规定。

2.2.2 绕组及绝缘

电机绕组应采用至少包覆两层绝缘的导线，在绝缘工艺中采取措施加强保护，以提高电机绕组匝间绝缘的耐电压能力，绕组对地及相间绝缘要有足够的机械强度和介电强度，同时还要保证绕组的防潮和防腐性能，从而提高电机的安全程度。对于电压高于6kV的电机绕组应有防电晕措施，如涂刷半导体防电晕漆等。

绕组应在紧固和包扎后进行干燥，然后用适当的浸渍剂采用沉浸、滴注或真空浸渍方法进行处理。浸渍应按照浸渍剂制造厂规定方法进行，尽可能地把导线之间的空隙全部填满，使导线之间粘接牢固。

2.2.3 定子绕组绝缘系统

额定电压大于1kV的电机定子应装有防冷凝加热器，加热器的温度组别应符合电机的温度组别，且应为取得防爆合格证的产品。

下列范围内的定子绕组绝缘系统需在爆炸性混合物中进行试验，以考核定子绝缘系统的绝缘性能。

IIB、IIC类，电压大于1kV；

IIA类，散线绕组电压大于1kV；成型绕组电压大于6.6kV。