inż. Michał Świerżewski
Stowarzyszenie Elektryków Polskich
Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych

Wybrane zagadnienia dotyczące urządzeń elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem

Wprowadzenie

W przestrzeniach, w których produkuje się, użytkuje lub przechowuje ciecze łatwo zapalne, np. benzynę alkohole, eter, toluen, ksylen, rozcieńczalniki organiczne, gazy palne, np. propan-butan, wodór, acetylen jest zupełnie oczywiste, że istnieje możliwość przenikania par tych cieczy do otaczającej przestrzeni i tworzenia z powietrzem (z tlenem z powietrza) mieszanin. Podobnie w czasie obróbki ciał stałych lub produkcji i transportu materiałów sypkich mogą do otaczającego powietrza przedostawać się ich pyły i tworzyć z nim mieszaniny.

Gdy w mieszaninie z powietrzem zawarta jest dostateczna ilość czynnika palnego (pary cieczy palnej, gazu palnego lub pyłu) o stężeniu powyżej dolnej granicy wybuchowości, powstaje tzw. mieszanina wybuchowa. Mieszanina wybuchowa pod wpływem dostarczonej energii cieplnej zapala się. Proces spalania tej mieszaniny przebiega bardzo szybko i towarzyszy mu gwałtowny wzrost ciśnienia.

Tego rodzaju szybki proces spalania nazywa się wybuchem.

Mieszanina wybuchowa może być zapalona - pobudzona do wybuchu, najrozmaitszymi czynnikami zewnętrznymi, które dostarczą dostateczną ilość energii do zapoczątkowania reakcji. Czynników tych może być wiele działających pojedynczo lub współdziałających, można do nich zaliczyć:

* nagrzane powierzchnie,

* iskry w obwodach elektrycznych,

* wyładowania atmosferyczne,

* wyładowania elektryczności statycznej,

* otwarty płomień,

* iskry mechaniczne.

* różnego rodzaju promieniowanie

Każda iskra wywołana zarówno czynnikami elektrycznymi, jak i mechanicznymi jest nośnikiem energii cieplnej. Największą zdolność zapalenia mieszanin wybuchowych mają jednak iskry elektryczne bowiem towarzyszy im szereg dodatkowych zjawisk ułatwiających zapalenie mieszaniny, np. jonizacja.

Wiele substancji chemicznych w mieszaninie z powietrzem zapalanych przez iskry elektryczne w ogóle nie reaguje na iskry mechaniczne.

Również nie każda iskra elektryczna jest zdolna do zapalenia mieszaniny wybuchowej. Aby mogło nastąpić zapalenie mieszaniny wybuchowej, iskra elektryczna musi mieć pewną minimalną energię, poniżej której zapalenie mieszaniny nie jest możliwe.

Energia wydzielona w iskrze elektrycznej zależy od szeregu parametrów obwodu elektrycznego, w którym powstaje - od napięcia, natężenia prądu, indukcyjności, pojemności, szybkości przerywania obwodu, materiału elektrod. Znajomość minimalnej energii iskier elektrycznych potrzebnej do zapalenia określonej mieszaniny wybuchowej oraz czynników zwiększających i zmniejszających jej zdolność zapalającą pozwala na konstruowanie urządzeń i obwodów z bezpieczną iskrą (iskrobezpiecznych). W tablicy 1. Podano przykładowo energię zapalającą iskier elektrycznych kilku wybranych mieszanin wybuchowych

Tablica 1. Przykłady minimalnej wartości energii iskier elektrycznych niezbędnej do zapalenia mieszanin niektórych gazów i par z powietrzem

Nazwa substancji	Minimalna energia iskier mJ
Wodór	0,019
Acetylen	0,19
Benzen	0,20
Propan	0,26
Metan	0,28
Aceton	0,6
Alkohol etylowy	0,65

Zapalenie mieszaniny wybuchowej może również nastąpić pod wpływem podwyższonej temperatury powierzchni bez udziału płomienia lub iskry, jeżeli ta temperatura przekroczy tzw. temperaturę samozapalenia (samozapłonu) charakterystyczną dla każdej substancji.

Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem

Podstawowymi warunkami bezpieczeństwa w przestrzeniach potencjalnie zagrożonych wybuchem jest zastosowanie środków przeciwdziałających powstawaniu mieszanin wybuchowych. Może to być osiągnięte przez zastosowanie podstawowych środków ochrony:

• eliminację substancji palnych - zmianę technologii,

• zobojętnienie - dodanie gazu niepalnego - azotu, tlenku węgla,

• ograniczenie stężenia substancji palnej,

• wentylację naturalną lub sztuczną.

Jeżeli tych środków nie można zastosować lub użyte nie dają oczekiwanych

rezultatów i zagrożenie wybuchem może nadal wystąpić trzeba zastosować środki wtórne polegające na użyciu urządzeń, które mogą bezpiecznie pracować w obecności mieszanin wybuchowych.

Byłoby nieekonomiczne, a czasami wręcz niemożliwe instalowanie we wszystkich przestrzeniach zagrożonych wybuchem urządzeń o najwyższym stopniu zabezpieczenia. Dlatego, w celu umożliwienia doboru urządzeń elektrycznych o konstrukcji - stopniu zabezpieczenia, adekwatnej do stopnia zagrożenia wybuchem wszystkie pomieszczenia i przestrzenie zewnętrzne potencjalnie zagrożone wybuchem dzieli się na strefy zagrożenia, w zależności od warunków występowania i czasu utrzymywania się mieszanin wybuchowych.

Dotychczas klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem przeprowadzało się w oparciu o postanowienia rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 3 listopada 1992r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów. W ostatnim czasie, w ramach przystosowywania naszego prawa do przepisów Unii Europejskiej, nastąpiła zmiana podstawy prawnej klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem. W nowym rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów stwierdza się, że „klasyfikację stref zagrożenia wybuchem określa Polska Norma dotycząca zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem”. Normą tą jest ustanowiona w roku 2002 norma PN-EN 60079-10:2002 Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Część 10: Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem.

Norma ta jest tłumaczeniem normy europejskiej EN 60079-10 i jest zharmonizowana z dyrektywą Unii Europejskiej 94/9/EC, nazywaną dyrektywą ATEX 100. Dyrektywa ta nie jest jeszcze wprowadzona do polskiego prawa odpowiednim rozporządzeniem ministra. Należy się spodziewać tego w najbliższym czasie.

Odnośnie do urządzeń elektrycznych norma stanowi podstawę właściwego doboru i instalowania urządzeń przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem

Podstawą uznania przestrzeni za potencjalnie zagrożoną wybuchem jest stopień emisji czynników tworzących z powietrzem mieszaniny wybuchowe i wentylacja.

Przestrzenie zagrożone wybuchem mieszanin gazów palnych i par cieczy palnych z powietrzem klasyfikuje się na strefy według częstości i czasu występowania gazowej atmosfery wybuchowej w następujący sposób:

• strefa 0 - jest to przestrzeń, w której gazowa atmosfera wybuchowa

występuje ciągle lub w dłuższych okresach czasu,

• strefa 1 - jest to przestrzeń, w której pojawienie się gazowej atmosfery wybuchowej jest prawdopodobne w warunkach normalnej pracy (urządzeń technologicznych),

• strefa 2 - jest to przestrzeń, w której w warunkach normalnej pracy

pojawienie się gazowej atmosfery wybuchowej jest bardzo mało prawdopodobne. Jeżeli jednak gazowa atmosfera wybuchowa pojawi się rzeczywiście, to tylko na krótki okres czasu.

Nowe oznakowanie stref zagrożonych wybuchem w stosunku do oznakowania dotychczasowego przedstawia się następująco:

strefa Z0 strefa 0

strefa Z1 strefa 1

strefa Z2 strefa 2

Nie są jeszcze opublikowane zasady klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem. Muszą one jednak odpowiadać ściśle zasadom wynikającym z dyrektywy Unii Europejskiej 94/9/EC. Według tej dyrektywy dotychczasowe strefy zagrożenia wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem oraz wg rozporządzenia Ministra Infrastruktury (porównanie dotychczasowego i nowego oznakowania stref zagrożonych wybuchem) powinny być oznaczone: strefa 20, strefa 21 i strefa 22, co w porównaniu z oznaczeniami dotychczasowymi przedstawia się następująco:

strefa Z10 strefa 20

strefa Z11 strefa 21

- strefa 22

Definicje stopnia zagrożenia poszczególnych stref są identyczne, jak w

przypadku zagrożenia wybuchem mieszanin gazów i par z powietrzem.

Przeniesienie zasad klasyfikacji zagrożenia wybuchem z rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji do Polskiej Normy w zasadzie nie zmienia procedur określania i definicji poszczególnych stref zagrożenia wybuchem.

Zasady doboru urządzeń elektrycznych oraz zasady projektowania i wykonania instalacji elektrycznych wynikają z norm:

• PN-EN 50014U Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych

wybuchem. Wymagania ogólne i metody badań,

• PN-EN 60079 - 14U Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych

wybuchem. Elektryczne instalacje w przestrzeniach zagrożonych wybuchem

innych niż w kopalniach.

Normy te zostały przyjęte przez Polski Komitet Normalizacyjny w drodze uznania (oznacza to, że uznano daną normę EN za normę polską) i są, do czasu przetłumaczenia, dostępne tylko w języku angielskim.

Przy klasyfikacji przestrzeni do odpowiedniej strefy zagrożenia wybuchem oraz przy doborze urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym trzeba brać pod uwagę:

*właściwości fizyko-chemiczne czynników palnych występujących w danej

przestrzeni;

*charakter procesu technologicznego;

*możliwości przedostawania się czynników palnych do otaczającej przestrzeni;

*wentylację danej przestrzeni;

*przewidywany czas utrzymywania się mieszaniny wybuchowej.

Pomieszczenia i przestrzenie zewnętrzne określa się jako zagrożone wybuchem, jeżeli może się w nich utworzyć mieszanina wybuchowa powstała z wydzielającej się takiej ilości: gazów palnych, par, mgieł, aerozoli lub pyłów, której wybuch mógłby spowodować przyrost ciśnienia przekraczający 5 kPa.

W pomieszczeniach o dużych powierzchniach i na zewnątrz budynków należy wyznaczać strefy zagrożenia wybuchem, jeżeli mogą wystąpić mieszaniny wybuchowe o objętości co najmniej 0,01 m³ w wolnej przestrzeni.

Istnieje szereg prac, przy których a priori zakłada się wystąpienie zagrożenia wybuchem, np. przy malowaniu, lakierowaniu, klejeniu, myciu, suszeniu przy użyciu materiałów, których pary mogą tworzyć z powietrzem mieszaniny wybuchowe.

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. wchodzi w życie z dniem 11 stycznia 2004 r. Do tego czasu formalnie obowiązuje poprzednie rozporządzenie. Po dniu 11 stycznia 2004r. i po wprowadzeniu do polskiego prawa dyrektywy ATEX 100A klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem będzie się przeprowadzać zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60079 10: 2002U.

W przestrzeniach zaliczonych do poszczególnych stref zagrożenia wybuchem mogą być instalowane tylko urządzenia elektryczne w odpowiednim wykonaniu przeciwwybuchowym dostosowane do pracy w obecności mieszanin wybuchowych występujących w tych przestrzeniach.

Adaptacja do polskiego systemu normalizacyjnego norm europejskich

zharmonizowanych z dyrektywą ATEX 100A

Jedną z dyrektyw nowego podejścia i najważniejszą w zakresie urządzeń i instalacji elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem mieszanin gazów palnych, par cieczy łatwo zapalnych, aerozoli, mgieł oraz pyłów i włókien z powietrzem jest dyrektywa Wspólnot Europejskich 94/9/EC z dnia 23 marca 1994r. nazywana dyrektywą ATEX 100A.

W Polsce dyrektywa ATEX 100A zacznie obowiązywać po wprowadzeniu jej do polskiego prawa w drodze wydania rozporządzenia przez odpowiedniego ministra, podobnie jak inne dyrektywy Wspólnot Europejskich, np. „dyrektywa niskonapięciowa”

W dyrektywie ATEX 100A sformułowane są zasady integralnego bezpieczeństwa przeciwwybuchowego i dotyczy ona ujednolicenia (harmonizacji) przepisów prawnych państw członkowskich Unii Europejskiej w zakresie urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem w górnictwie i poza górnictwem. Dyrektywa ta dotyczy zarówno urządzeń elektrycznych, jak i mechanicznych i była opublikowana w OJEC nr L 100/1 z dnia 19 kwietnia 1994r ( w Dzienniku Urzędowym Wspólnoty Europejskiej - the Officjal Journal of the European Communities).

Dyrektywa ATEX 100A, podobnie jak każda dyrektywa nowego podejścia zawiera podstawowe elementy:

• określenie wyrobów, których dotyczy,

• wyszczególnienie wyrobów wyłączonych z jej zakresu działania,

• podział urządzeń na grupy i kategorie,

• podstawowe wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia,

• określenie procedur oceny zgodności,

• określenie roli norm zharmonizowanych oraz jednostek notyfikowanych w procesie oceny zgodności,

• wprowadzenie wymagania oznakowania wyrobów symbolem zgodności CE

• terminy obowiązywania dyrektywy i okresu przejściowego.

Dyrektywa ATEX 100A podaje wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia w stosunku do:

• urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem,

• urządzeń zabezpieczających, sterujących i regulacyjnych przeznaczonych do stosowania na zewnątrz przestrzeni zagrożonych wybuchem, które współpracują z urządzeniami i systemami wewnątrz stref zagrożonych lub przyczyniają się do ich bezpiecznej pracy,

• części i podzespołów bez samodzielnych funkcji ale istotnych z punktu widzenia bezpiecznego funkcjonowania urządzeń i systemów ochronnych,

• urządzeń nieelektrycznych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach potencjalnie zagrożonych wybuchem.

Wymagania dyrektywy nie dotyczą:

• aparatury elektromedycznej użytkowanej w środowisku medycznym,

• urządzeń i systemów ochronnych w przestrzeniach, w których zagrożenie wybuchem spowodowane jest przez materiały wybuchowe lub substancje chemicznie niestabilne,

• urządzeń gospodarstwa domowego, gdy mieszanina wybuchowa może powstać w wyniku przypadkowego wypływu gazu,

• statków pełnomorskich i ruchomych platform wraz z wyposażeniem pokładowym . Stałe platformy wraz z wyposażeniem oraz statki nie przeznaczone do żeglugi dalekomorskiej (poniżej 500T) lecz do żeglugi śródlądowej wchodzą w zakres tej dyrektywy,

• pojazdów i ich przyczep przeznaczonych do przewozu pasażerów lub towarów drogą lądową, powietrzną lub wodną z wyjątkiem pojazdów przeznaczonych do użytkowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem,

• sprzętu zaprojektowanego l wykonanego specjalnie na potrzeby wojska i policji.

Certyfikacja, akredytacja, notyfikacja

Zgodnie z dyrektywą ATEX 100A i ustawą z dnia 30 sierpnia 2002r. o systemie oceny zgodności certyfikację urządzeń przeznaczonych do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem przeprowadzają jednostki notyfikowane (o których oficjalnie zawiadomiono inne państwo lub grupę państw), które są przez poszczególne państwa członkowskie zgłaszane do Komisji Europejskiej. Organom tym Komisja Europejska nadaje numery identyfikacyjne i publikuje ich listy w dzienniku urzędowym. Organ notyfikowany musi spełniać wymagania określone w normie EN 45011 (PN-EN 45011:1993) „Ogólne kryteria dotyczące jednostek certyfikujących wyroby”.

Stan harmonizacji polskich norm w zakresie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

Adaptacją zharmonizowanych norm europejskich zajmuje się Normalizacyjna Komisja Problemowa nr 64 PKN ds. urządzeń w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Wynikiem jej prac jest stan adaptacji norm europejskich przedstawiony w tablicy 2.

Tablica 2.

Stan adaptacji norm europejskich w Polsce w zakresie elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

Nr normy EN CENELEC	Nr normy PN		Przedmiot normy: Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem		Stan adaptacji
EN 50014	PN-EN 50014: 2002U		Wymagania ogólne i metody badań		uznana
EN 50015	PN-EN 50015: 2002U		Osłona olejowa „o”		uznana
EN 50016	PN-EN 50016: 2002U		Osłona gazowa z nadciśnieniem „p”		uznana
EN 50017	PN-EN 50017: 2002U		Osłona piaskowa „q”		uznana
EN 50018		PN-EN 50018: 2002U		Osłona ognioszczelna „d”		uznana
EN 50019		PN-EN 50019: 2002U		Budowa wzmocniona „e”		uznana
EN 50020		PN-EN 50020:		Budowa iskrobezpieczna „i”		w przygoto- waniu
EN 50021		PN-EN 50021: 2002U		Zabezpieczenia typu n „n”		uznana
EN 50028		PN-EN 50028		Urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną „m”		w przygoto- waniu
EN 50033		PN-EN 50033: 2002U		Lampy nahełmne stosowane w kopalniach metanowych		uznana
EN 50039		PN-EN 50039: 2002U		Systemy iskrobezpieczne „i”		uznana
EN 50284		PN-EN 50284: 2002U		Wymagania szczegółowe do budowy, badań i oznaczania urządzeń grupy II^1), kategorii 1G^2)		uznana
EN 60079-10		PN-EN 60079 -10: 2002U		Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem		ustanowiona
EN 61779-1		PN-EN 61779-1: 2002U		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów palnych. Wymagania i badania		uznana
EN 61779-2		PN-EN 61779-2: 2002U		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów palnych. Wymagania dla przyrządów grupy I^3) o zakresie pomiarowym do 5% (V/V)metanu w powietrzu			uznana
EN 61779-3		PN-EN 61779-3: 2002U		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów palnych. Wymagania dla przyrządów grupy I o zakresie pomiarowym do 100% metanu			uznana
EN 61779-4		PN-EN 61779-4		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów palnych. Wymagania dla przyrządów grupy IIo zakresie pomiarowym do 100% (V/V) dolnej granicy wybuchowości		uznana
EN 61779-5		PN-EN 61779-5: 2002U		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów palnych. Wymagania dla przyrządów grupy II o zakresie pomiarowym do 100% gazu		uznana
EN 50104		PN-EN 50104: 2002U		Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru tlenu. Wymagania i metody badań		uznana
EN 60079-14		PN-EN 60079 -14: 2002U		Elektryczne instalacje w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż w kopalniach		uznana
EN 60079-17		PN-EN 60079 -17:		Przeglądy i konserwacja instalacji elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż w kopalniach		w przygoto- waniu
EN 50284		PL-EN 50284: 2002U		Wymagania szczegółowe dla budowy, badań i oznaczania urządzeń grupy II, kategorii 1G		uznana

1. Przyrządy (urządzenia) elektryczne grupy II są przeznaczone do przestrzeni zagrożonych wybuchem innych niż kopalnie metanowe.

2. Urządzenia kategorii 1G powinny być zdolne do pracy zgodnie ze swym przeznaczeniem w przestrzeniach, w których mieszanina wybuchowa gazów i par z powietrzem występuje stale, długotrwale lub często zapewniając bardzo wysoki stopień bezpieczeństwa.

3. Przyrządy (urządzenia) grupy I są przeznaczone do pracy w podziemiach kopalń metanowych.

W ostatnim czasie prace adaptacyjne zharmonizowanych norm europejskich do

polskiego systemu normalizacji rzeczywiście nabrały tempa. Niepokojące jest jednak adoptowanie norm europejskich głównie metodą uznania to znaczy przyjmowanie ich za własne ale wydawanie w języku oryginału - angielskim. Może to w znacznym stopniu utrudnić, a niekiedy uniemożliwić wprowadzenie ich do codziennej praktyki.

Mimo przyspieszenia tempa adaptacji norm do polskiego systemu normalizacji zostaje jeszcze moc pracy. Od chwili, kiedy dyrektywa ATEX 100A zacznie obowiązywać w Polsce będzie potrzeba adaptacji wielu nowych norm nieustannie edytowanych przez CENELEC bowiem proces adaptacyjny tak naprawdę dopiero się zaczyna.

Obok prac prowadzonych przez europejskie organy normalizacyjne (CEN i CENELEC) związanych z harmonizacją norm dotyczących elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych, klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem, wykonania instalacji elektrycznych i ich eksploatacji prowadzone są prace związane z opracowaniem zaleceń dotyczących urządzeń laserowych i światłowodowych przeznaczonych do przestrzeni zagrożonych wybuchem.

Konstrukcje urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe są to urządzenia elektryczne, w których budowie zastosowano środki (rozwiązania konstrukcyjne) zapobiegające zapaleniu otaczającej je mieszaniny wybuchowej.

Urządzenia elektryczne przeznaczone do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem mieszanin gazów, par lub mgieł z powietrzem powinny być konstruowane, badane i oznakowane zgodnie z normą PN-EN 50014 "Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem - wymagania ogólne" oraz z normami szczegółowymi dotyczącymi poszczególnych rodzajów budowy przeciwwybuchowej (patrz tablica 3).

Tablica 3. Charakterystyka znormalizowanych rodzajów budowy elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

Rodzaj wykonania i oznaczenie rodzaju wykonania wg PN i EN	Ogólna charakterystyka	Przykłady zastosowań
Osłona olejowa „o” PN-EN 50015: 2002U	Części urządzeń, które mogą iskrzyć lub nagrzewać się są zanurzone w oleju. Pozostałe części mają budowę ognioszczelną lub wzmocnioną.	Transformatory, rozruszniki oporowe, łączniki
Osłona gazowa z nadciśnieniem PN-EN 50016: 2002U „p”	Przedostawaniu się mieszaniny wybuchowej do wnętrz obudowy zapobiega stałe nadciśnienie gazu ochronnego w stosunku do otaczającej atmosfery. Może to być przewietrzanie lub ciśnienie statyczne.	Aparatura łączeniowa, analizatory, duże silniki, szafy rozdzielcze
Osłona piaskowa „q” PN-EN 50017:2002U	Części iskrzące i nagrzewające się urządzenia elektrycznego umieszczone są w obudowie wypełnionej piaskiem. W normalnych warunkach eksploatacji uniemożliwia to zapalenie mieszaniny wybuchowej otaczającej to urządzenie	Transformatory, kondensatory, grzejniki, skrzynki zaciskowe przewodów grzejnych.
Osłona ognioszczelna „d” PN -EN 50018: 2002U	Części mogące zainicjować wybuch mieszaniny wybucho- wej umieszczone są w osłonie ognioszczelnej zapobiegającej przeniesieniu się wybuchu powstałego wewnątrz osłony do otaczającej atmosfery	Aparatura łączeniowa, skrzynki rozdzielcze, silniki, transforma- tory oprawy oświetleniowe
Budowa wzmocniona „e” PN-EN 50019: 2002U	Zastosowane są środki bezpieczeństwa zapobiegające min. podniesieniu się temperatury, powstaniu iskier i łuku elektrycznego.	Silniki zwarte, oprawy oświetleniowe, skrzynki przyłączeniowe i łączeniowe, skrzynki do instalowania elementów Ex mających inny rodzaj zabezpieczeń.
Budowa iskrobezpieczna „i” PN-EN 50020: 2002U	Urządzenia te zawierają wyłącznie obwody iskrobezpieczne. Urządzenie (obwód) jest iskrobezpieczny, jeżeli nie powstają w nim iskry i efekty termiczne podczas normalnej eksploatacji i w czasie prawdopodobnych uszkodzeń.	Urządzenia pomiarów i automatyki, czujniki, urządzenia teletechniczne, oscyloskopy.
Zabezpieczenia typu n „n” PN-EN 50021: 2002U	Urządzenia elektryczne niezdolne do zapalenia mieszaniny wybuchowej w normalnych warunkach pracy i w zdefiniowanych nienormalnych warunkach pracy	Wszystkie rodzaje urządzeń przeznaczonych do pracy w strefie Z2. Mało przydatne do skrzynek automatyki i aparatury łączeniowej
Hermetyzowane masą izolacyjną PN-EN 50028 „m”	Części, które mogą zapalić mieszaninę wybuchową zalane są masą izolacyjną w sposób uniemożliwiający zapalenie mieszaniny.		Urządzenia automatyki, czujniki.

Podział urządzeń na grypy i podgrupy

Urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym przeznaczone do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem podzielone są na grupy:

* grupa I - urządzenia przeznaczone do instalowania w podziemnych wyrobiskach kopalń zagrożonych wybuchem mieszanin metanu z powietrzem i pyłem węglowym;

* grupa II - urządzenia przeznaczone do instalowania w pomieszczeniach i przestrzeniach zewnętrznych zagrożonych wybuchem mieszanin gazów palnych lub par cieczy łatwo zapalnych innych niż kopalnie metanowe.

Urządzenia elektryczne grupy II, w osłonach ognioszczelnych i w wykonaniu iskrobezpiecznym, są podzielone na podgrupy A, B i C w zależności od właściwości gazów

i par występujących w przestrzeni, do której są przeznaczone (IIA, IIB i IIC).

Podział na podgrupy urządzeń w osłonach ognioszczelnych przeprowadzany jest na podstawie maksymalnych doświadczalnych bezpiecznych prześwitów szczelin ognioszczelnych - MESG* określonych za pomocą pojemnika doświadczalnego ze szczeliną o długości 25mm.

Graniczne prześwity szczelin ognioszczelnych wynoszą:

podgrupa A - MESG powyżej 0,9 mm;

podgrupa B - MESG pomiędzy 0,5 mm i 0,9 mm;

podgrupa C - MESG poniżej 0,5 mm.

W przypadku urządzeń elektrycznych w wykonaniu iskrobezpiecznym gazy i pary (a zatem i urządzenia elektryczne) podzielone są wg stosunku ich minimalnych prądów zapalających MIC* do prądu zapalającego metan laboratoryjny.

Graniczne stosunki wynoszą:

podgrupa II A - stosunek MIC powyżej 0,8,

podgrupa IIB - stosunek MIC pomiędzy 0,45 i 0,8,

podgrupa II C - stosunek MIC poniżej 0,45.

*MESG i MIC są to skróty zaczerpnięte z oryginalnego tekstu normy w języku angielskim.

Aby zaliczyć gaz lub parę do odpowiedniej podgrupy wystarczy, w większości

przypadków, wyznaczenie jednej z tych wielkości - albo MESG, albo MIC

Urządzenia podgrupy IIB spełniają wymagania stawiane urządzeniom podgrupy IIA,

a urządzenia podgrupy IIC spełniają wymagania stawiane urządzeniom podgrupy IIA i IIB.

W tablicy 4 przedstawione są wzajemne zależności klasyfikacji urządzeń przeciwwybuchowych ognioszczelnych i iskrobezpiecznych wg. MESG i MIC

Tablica 4. Wzajemne zależności klasyfikacji urządzeń przeciwwybuchowych

Klasa wybuchowości	Maksymalny, bezpieczny prześwit szczeliny gaszącej	Minimalny prąd zapalający w stosunku do metanu laboratoryjnego.
IIA	> 0,9 mm	> 0,8
IIB	0,5 mm do o,9 mm	0,45 do 0,8
IIC	< 0,5 mm	< 0,45

Temperatury

Maksymalne temperatury powierzchni

W dokumentacji technicznej urządzeń grupy I powinna być podana maksymalna dopuszczalna temperatura ich powierzchni. Maksymalna dopuszczalna temperatura urządzeń grupy I nie może przekraczać:

*150 ºC dowolnej powierzchni, na której może osadzać się pył węglowy;

*450 ºC tam, gdzie osadzanie się pyłu węglowego jest wykluczone, pod warunkiem, że:

rzeczywista maksymalna temperatura powierzchni będzie podana na urządzeniu lub po numerze certyfikatu będzie umieszczony symbol "X" w celu zaznaczenia warunków specjalnych bezpiecznego użytkowania.

Przy doborze urządzeń grupy I należy brać pod uwagę wpływ pyłu węglowego i jego temperaturę tlenia, jeżeli prawdopodobne jest jego osiadanie na powierzchniach o temperaturze wyższej od 150 ºC.

Urządzenia elektryczne grupy II powinny być zaliczone do jednej z klas temperaturowych podanych w tablicy 4, mogą one mieć również określoną rzeczywistą maksymalną temperaturę powierzchni lub ograniczenie stosowania do jednego konkretnego gazu albo pary.

Tablica. 5. Podział mieszanin wybuchowych na klasy temperaturowe

Klasa temperaturowa	Temperatura samozapalenia mieszanin wybuchowych ^oC	Maksymalna temperatura powierzchni urządzeń elektrycznych ^oC
T1	>450	450
T2	300 ≤ 450	300
T3	>200 ≤ 300	200
T4	>135 ≤ 200	135
T5	>100 ≤ 135	100
T6	>85 ≤ 100	85

Najniższa temperatura samozapłonu (samozapalenia) mieszaniny wybuchowej powinna być wyższa od maksymalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni urządzeń elektrycznych.

W tablicy 6. podane są przykłady klasyfikacji mieszanin wybuchowych par cieczy palnych i gazów z powietrzem do grup wybuchowości i klas temperaturowych.

Tablica 5. Przykłady klasyfikacji mieszanin wybuchowych do grup wybuchowości i klas temperaturowych

	T1	T2	T3	T4	T5	T6
I	Metan
IIA	Aceton Etan Etyl Amoniak Benzen Tlenek węgla Metan Metanol Propan Toluen	Etanol Octan i-amylowy n-Butan Alkohol n-butylowy	Benzyna Olej napędowy Olej opałowy n-Hexan Paliwo lotnicze	Aldehyd octowy Eter etylowy
IIB	Gaz świetlny	Etylen
IIC	Wodór	Acetylen				Dwusiarczek węgla

Oznaczenia elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych zgodnie z normami PN-EN 50014 i PN-83/E-08110

Obecnie produkowane w kraju urządzenia elektryczne przeciwwybuchowe oraz importowane z krajów Unii Europejskiej oznaczane są zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 50014. Urządzenia znajdujące się w eksploatacji, wyprodukowane przed jej wejściem w życie są oznaczone zgodnie z już unieważnioną normą PN-83/E- 08110. Oznaczenia te różnią się od siebie tylko tym, że oznaczenia wg obowiązującej normy zaczynają się od symbolu EEx, zaś wg normy poprzedniej od symbolu Ex.

Norma PN-EN 50014 podaje system oznakowania elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych zgodny z normami europejskimi. Ważne jest, aby w celu zachowania bezpieczeństwa, podany przez normę system oznaczania był stosowany tylko w przypadku urządzeń elektrycznych, które spełniają wymagania norm europejskich określonego rodzaju budowy przeciwwybuchowej.

Oznaczenie urządzenia elektrycznego przeciwwybuchowego powinno być umieszczone w miejscu widocznym, na jego głównej części. Oznaczenie to powinno być czytelne, trwałe i zabezpieczone przed korozją.

Oznaczenie powinno zawierać koleino:

*nazwę producenta lub zarejestrowany jego znak handlowy;

*określenie typu, nadane przez producenta;

*symbol EEx wskazujący, że urządzenie elektryczne odpowiada jednemu lub kilku rodzajom budowy przeciwwybuchowej, spełniając wymagania norm europejskich;

* symbol każdego użytego rodzaju budowy przeciwwybuchowej (tablica)

*symbol grupy urządzenia elektrycznego przeciwwybuchowego:

I - urządzenia elektrycznego przeznaczonego do kopalń metanowych;

II, IIA, IIB lub IIC urządzenia elektrycznego przeznaczonego do przestrzeni innych niż kopalnie metanowe.

*w przypadku urządzeń elektrycznych grupy II symbol klasy temperaturowej ,

*numer fabryczny;

*nazwę lub znak stacji badawczej oraz numer certyfikatu,

*jeżeli stacja badawcza uzna za potrzebne wskazanie specjalnych warunków bezpiecznego użytkowania, to za numerem certyfikatu umieszcza się literę X

*wszelkie dodatkowe oznakowanie, opisane w normach europejskich dotyczących poszczególnych rodzajów budowy przeciwwybuchowej;

*oznakowanie wymagane przez normy dotyczące urządzeń elektrycznych w wykonaniu normalnym (oznakowanie to nie jest sprawdzane przez stację badawczą).

W podobny sposób oznaczane są części i podzespoły Ex.

Przykłady oznaczania urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych

Do czasu ustanowienia normy PN-EN 50014 elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe były konstruowane i znakowane zgodnie z wymaganiami normy PN-83/E-08110 - unieważnionej. Poważne ilości tych urządzeń będą eksploatowane jeszcze przez bardzo wiele lat, aż do ich technicznego zużycia. Dla tego niezbędna jest znajomość ich cech charakterystycznych i oznaczeń.

Dotychczasowe oznaczenia elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych zawierają dane wg kolejności przyjętej w normie PN - EN 50014. Wynika to stąd, że obydwie normy były oparte o rekomendacje IEC..

Podział gazów palnych i par cieczy łatwo zapalnych na klasy temperaturowe wg normy PN-83/E-08110 i wg normy PN-EN 50014 jest jednakowy.

Przykład oznaczenia elektrycznego urządzenia przeciwwybuchowego w osłonie ognioszczelnej, podgrupy IIB, klasy temperaturowej T4 wyprodukowanego w okresie obowiązywania normy PN-83/E -08110:

Ex d IIB T3

i normy PN-EN 50014:

EEx d IIB T4

Wymagania dotyczące wszystkich rodzajów urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym

Elementy mocujące

Elementy służące do osiągnięcia znormalizowanego rodzaju ochrony przeciwwybuchowej lub uniemożliwiające dostęp do nieizolowanych części będących pod napięciem powinny być tak umocowane aby ich poluzowanie lub usunięcie było możliwe tylko przy użyciu narzędzia.

Wkręty mocujące części obudów zawierających metale lekkie mogą być wykonywane z metali lekkich lub z tworzyw sztucznych, jeżeli materiał wkrętu jest dostosowany do materiału obudowy.

Jeżeli któraś z norm europejskich wymaga do określonego rodzaju budowy przeciwwybuchowej zamknięć specjalnych, to powinny one odpowiadać warunkom określonym w normie PN-EN 50014 i w normach ISO.

W przypadku urządzeń grupy I łby śrub zamknięć specjalnych, narażonych w czasie pracy na uszkodzenia mechaniczne, które mogłyby pozbawić urządzenie właściwości przeciwwybuchowych, powinny być umieszczone w gniazdach ochronnych lub w otworach wgłębionych.

Blokady stosowane w celu zapewnienia właściwości przeciwwybuchowych charakterystyczne dla określonego rodzaju budowy powinny być tak skonstruowane, aby nie można było ich zdemontować lub uszkodzić za pomocą prostych czynności, np. śrubokrętem lub kleszczami.

Zaciski przyłączeniowe i skrzynki zaciskowe

Urządzenia elektryczne, które mają być przyłączane do obwodów zewnętrznych mogą być wyposażone w zaciski przyłączeniowe lub w fabrycznie zamontowane na stałe odcinki kabli. Zaciski przyłączeniowe powinny być chronione skrzynkami zaciskowymi w wykonaniu przeciwwybuchowym zgodnie z odpowiednią normą europejską.

Zacisk do przyłączania przewodu ochronnego lub wyrównawczego powinien być umieszczony wewnątrz skrzynki zaciskowej w pobliżu innych zacisków przyłączeniowych.

Jeżeli urządzenie elektryczne ma obudowę metalową, to powinno mieć dodatkowy zewnętrzny zacisk ochronny połączony elektrycznie z zaciskiem w skrzynce przyłączeniowej. Zaciski zewnętrzne nie są wymagane w urządzeniach elektrycznych przeznaczonych do przemieszczania pod napięciem, zasilanych kablem zawierającym przewód ochronny.

Zaciski ochronne wewnętrzne i zewnętrzne nie są wymagane w urządzeniach elektrycznych II klasy ochronności oraz w urządzeniach w obudowach przewodzących w systemach instalacji z metalowymi rurami kablowymi.

Zaciski ochronne powinny umożliwiać skuteczne przyłączenie co najmniej jednego przewodu o przekroju podanym w tablicy 6, a zacisk ochronny zewnętrzny przyłączenie przewodu o przekroju co najmniej 4 mm².

Tablica 6 Minimalne przekroje przewodów ochronnych

Przekrój przewodów Minimalny przekrój

fazowych instalacji przewodu ochronnego

S mm² S mm²

S ≤ 16 S

16 < S ≤ 35 16

S > 35 0,5 S

Zaciski przyłączeniowe powinny być, tak skonstruowane, aby:

*były skutecznie chronione przed korozją;

*przewody były zabezpieczone przed obluzowaniem i skręceniem;

Podstawowe wymagania w stosunku do wykonania instalacji elektrycznej (oprzewodowania)

Znane są trzy sposoby wprowadzania przewodów do obudów urządzeń przeciwwybuchowych i osprzętu: bezpośredni przez uszczelniony dławik, pośredni przez skrzynkę przyłączeniową poprzedzającą właściwe urządzenie, przez uszczelniony metalowy przepust (po angielsku ten sposób nazywa się conduit system). System ten polega na tym, że przez przepust przeprowadzane są przewody pozbawione zewnętrznych powłok ochronnych. Uszczelniane są one przez specjalne zaślepiane otwory, w korpusie przepustu, masą uszczelniającą. Sposób ten jest szczególnie przydatny w sytuacji, w której powstaje niebezpieczeństwo penetracji pary lub gazu wewnątrz kabla i przedostanie się tą drogą czynnika palnego do wnętrza urządzenia.

Stosuje się jeszcze prowadzenie przewodów w rurach stalowych, ale ten sposób jest w Europie rzadko spotykany.

Przy wykonywaniu instalacji elektrycznych muszą być stosowane co najmniej następujące zasady:

- połączenia i rozgałęzienia przewodów mogą być wykonywane tylko wewnątrz obudów urządzeń przeciwwybuchowych i w przeciwwybuchowym osprzęcie instalacyjnym,

• trzeba stosować przewody i kable z zewnętrznymi powłokami z materiałów nie

przenoszących płomienia i bezhalogenowych

• trzeba tak dobrać przewody i osprzęt aby w czasie eksploatacji nie dopuścić do

przekroczenia maksymalnych dopuszczalnych temperatur,

• instalacje powinny być zabezpieczone przed skutkami zwarć i przepięciami.

Eksploatacja elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych

Eksploatacja elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych powinna być prowadzona

zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60079-17 Przeglądy i konserwacja instalacji elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż w kopalniach

Literatura

- PN-EN 50014 + AC Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem Wymagania ogólne,

- PN-83/E-08110 Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe Wspólne wymagania i badania. Norma zastąpiona normą PN-EN-- 50014,

- Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie ochrony -przeciwpożarowej budynków i innych obiektów budowlanych i terenów /Dz. U. nr 121, poz. 1138 /

Świerżewski M. Instalacje elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem

WNT Warszawa 1978,

Świerżewski M. Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe w pytaniach i odpowiedziach

WNT Warszawa 1982

Świerżewski M. Wiadomości techniczne, dwutygodnik, cykl artykułów pt. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem Warszawa 1999

Świerżewski M. Elektrosystemy, cykl artykułów na temat elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych w latach 2001 - 2002 - 2003

=========================

18

10

---