Данная статья посвящена актуальной проблеме – особенностям выбора и применения взрывозащищенного электрооборудования, с учетом риска воспламенения взрывоопасных сред. Мы предложим вам много полезных данных для классификации взрывоопасных зон и оборудования.

Актуальность обеспечения пожаровзрывобезопасной эксплуатации взрывозащищенного электрооборудования подтверждается официальными данными статистики пожаров и их последствий в соответствии со ст. 27 [1]. Среди основных причин возникновения пожаров нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования занимает традиционное второе место по количеству пожаров и гибели людей от них [2].

Анализ обстановки с пожарами и их последствий на территории Российской Федерации за период с 2019 по 2022 г. показывает, что в целом отмечается устойчивое снижение количества пожаров (табл. 1).

В 2019 г. на территории Российской Федерации зарегистрировано 471 426 пожаров, а в 2022 г. – 352 509 пожаров, что свидетельствует о значительном уменьшении их количества, на 25,2% (118 917 пожаров).

Если общее количество пожаров по России ежегодно снижается, то относительно пожаров, произошедших по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования, наметилась устойчивая тенденция роста (табл. 1). В период 2019–2022 гг. мы наблюдаем существенный рост количества пожаров, случившихся из-за нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования: в 2019 г. зарегистрировано 49 638 пожаров, а в 2022 г. количество пожаров по этой причине увеличилось до 58 278, на 17,4% (8 640 пожаров).



Статистические данные, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что доля количества пожаров от нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования к общему количеству пожаров в Российской Федерации возрастала ежегодно. Доля числа погибших людей при пожарах, источником возникновения которых стали электрические изделия и устройства, находилась на уровне от 23,7 до 26,5%. Доля материального ущерба (в действующих ценах) от пожаров, возникших от электрооборудования в 2019 г., составила 40,1%, а в 2022 г. значение этого показателя возросло до 59,5%.

Приведенные цифры свидетельствуют о необходимости обеспечения пожаровзрывобезопасности электрооборудования в проектно-эксплуатационной и нормативной практике. Вместе с этим, с учетом особенностей решения таких задач, следует обратить внимание прежде всего на основные термины и определения, которыми необходимо пользоваться на всех этапах обеспечения пожаровзрывобезопасности электрооборудования, а точнее, взрывозащищенного электрооборудования.


Термины и определения
Взрывозащищенное электрооборудование – электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования [3].
Взрывоопасная смесь – смесь воздуха или окислителя с горючими газами, парами легковоспламеняющихся жидкостей, горючими пылями или волокнами, которая при определенной концентрации и возникновении источника инициирования взрыва способна взорваться [4].
Взрывоопасная среда – смесь с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара и тумана, пыли, волокон или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени [5].
Взрывоопасная газовая среда – среда, состоящая из смеси с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара или аэрозоля, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени [6].
Взрывоопасная пылевая среда – смесь с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде пыли, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени [7].
Взрывоопасная зона (для взрывоопасной газовой среды) – зона, в которой присутствует или может образоваться газовая среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, установке (монтаже) и эксплуатации оборудования [6].
Взрывоопасная зона (пылевая) – зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или ожидается в количестве, требующем принятия особых мер предосторожности по конструкции, монтажу и использованию оборудования [7].
Ех-оборудование – взрывозащищенное оборудование [5].
Максимальная температура поверхности – наибольшая температура, до которой в процессе эксплуатации при наиболее неблагоприятных условиях (но в пределах регламентированных отклонений) нагревается любая часть или поверхность Ех-оборудования [5].
Минимальная температура воспламенения взрывоопасной газовой среды – наименьшая температура нагретой поверхности, которая в заданных ГОСТ 31610.20-1 условиях воспламеняет горючие вещества в виде газа, пара в смеси с воздухом [5].
Минимальная температура воспламенения слоя пыли – наименьшая температура горячей поверхности, при которой происходит воспламенение слоя пыли при заданных условиях испытаний [5].
Минимальная температура воспламенения облака пыли – наименьшая температура горячей поверхности, на которой происходит воспламенение наиболее воспламеняемой смеси пыли с воздухом при заданных условиях испытаний [5].
Классификация взрывоопасных зон для газовых и пылевых сред
В проектно-эксплуатационной и нормативной практике классификация взрывоопасных зон применяется в целях выбора взрывозащищенного электрооборудования по его уровню взрывозащиты, обеспечивающему безопасную эксплуатацию такого оборудования в соответствующей взрывоопасной зоне.

Классификация взрывоопасных зон должна определяться специалистами, знающими свойства горючих газов и паров, горючих пылей и волокон, а также технологический процесс и оборудование, в сотрудничестве с инженерами по безопасности, электриками и другим техническим персоналом.


Оба понятия, "в течение длительного периода времени" и "часто", используются, чтобы показать высокую вероятность присутствия потенциально взрывоопасной среды в зоне, поэтому нет необходимости давать их количественное определение.
Слова "непродолжительное время" обозначают полное время существования опасной газовой среды. Это время будет включать общее время утечки плюс время рассеивания горючей атмосферы после прекращения ее утечки.
Частоту возникновения и длительность присутствия взрывоопасной газовой смеси допускается определять по правилам (нормам) соответствующих отраслей промышленности или применений.
Нормативной и проектно-эксплуатационной практикой установлено, что вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в зоне, а следовательно, и ее класс зависят в основном от степени утечки и уровня вентиляции.


При классификации зон горючей пыли для оценки риска воспламенения и взрыва облака пыли используются те же принципы, что и при классификации зон горючих газов [5].
При возникновении сомнения в том, к какому классу следует отнести   зону, предпочтение следует отдавать зоне более высокого класса или, по крайней мере, внутри зоны более низкого класса выделять участки с наибольшей опасностью, соответствующим образом выделяя для них электрооборудование с необходимым уровнем и маркировкой в целом [6, 7 и 8].
Примеры классов взрывоопасных зон и их возможных размеров приводятся в приложениях ГОСТов [6 и 7], а также в главе 2 пособия [9].
Размеры взрывоопасной зоны зависят от предполагаемого или рассчитанного расстояния, в котором существует взрывоопасная газовая смесь до того, как она будет разбавлена до концентрации ниже нижнего предела воспламенения (НКПВ), при этом должно учитываться участие эксперта в решении этой задачи.

Классификация взрывозащищенного электрооборудования
Для выбора электрооборудования, соответствующего необходимому уровню взрывозащиты и условиям пожаровзрывобезопасности, необходимо учитывать не только класс взрывоопасной зоны, но и такие параметры, как температурный класс и группу (подгруппу) взрывозащищенного электрооборудования.

Таблица 5. Обозначение температурного класса взрывозащищенного электрооборудования в зависимости от максимальной температуры поверхности взрывозащищенного электрооборудования группы II

таб5-2

Температурные классы взрывозащищенного электрооборудования
В соответствии с п. 7 ст. 23 [4] и [5], в зависимости от наибольшей допустимой температуры поверхности, взрывозащищенное электрооборудование группы II подразделяется на температурные классы.

Электрооборудование должно выбираться таким образом, чтобы максимальная температура его поверхности не превышала температуру самовоспламенения любого газа или пара, которые могут присутствовать во взрывоопасной зоне. Для этого в нормы введены температурные классы, которые входят в маркировку взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования.




Согласно п. 5.3.3. [5] для поверхности малых элементов электрооборудования группы I или II (с общей площадью поверхности элемента не более 1000 кв. мм) имеются исключения, согласно которым допускается превышение максимальной температуры поверхности.
Примеры веществ, образующих с воздухом взрывоопасные смеси разных температурных классов, приводятся в ГОСТ 31610.20-1–2020 [10] и других нормативных источниках.
Группы и подгруппы взрывозащищенного электрооборудования
В соответствии с п. 6 ст. 23 [4] взрывозащищенное электрооборудование по допустимости применения в зонах подразделяется на оборудование:

с промышленными газами и парами (группа II и подгруппы IIА, IIВ, IIС);
с рудничным метаном (группа I).
Классификация взрывоопасных смесей газа или пара с воздухом на подгруппы группы II взрывозащищенного электрооборудования [5] осуществляется по величине безопасного экспериментального максимального зазора БЭМЗ [11]. Необходимость сопоставления в одной таблице величины БЭМЗ взрывоопасной смеси и подгруппы взрывозащищенного электрооборудования вызвана тем, что в маркировке взрывозащищенного электрооборудования присутствует знак группы или подгруппы (II, IIA, IIB, IIC), но под этим знаком подразумевается соответствующая величина БЭМЗ взрывоопасной смеси.



Безопасный экспериментальный максимальный зазор (для взрывоопасной смеси) БЭМЗ: максимальный зазор соединения шириной 25 мм, который предотвращает распространение взрыва в условиях испытаний, заданных в настоящем стандарте (при проведении 10 испытаний в условиях, указанных в IEC 60079-20-1) [10, 11]. С учетом БЭМЗ конструируется, например, взрывозащищенное оборудование с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" "d".

Взрывозащищенное электрооборудование: группы и подгруппы; уровни и виды взрывозащиты
В разделе "Термины и определения" дано определение взрывозащищенного электрооборудования и его отличия от электрооборудования общего назначения, а также терминов, причастных к выбору и применению такого электрооборудования во взрывоопасных зонах.
В настоящем разделе рассматриваются термины и определения, характеризующие взрывозащиту и взрывобезопасность электрооборудования.


Группы и подгруппы взрывозащищенного электрооборудования для соответствующих взрывоопасных сред
Группа взрывозащищенного оборудования – система классификации электрооборудования по отношению к взрывоопасной газовой или пылевой средам, для применения в которых оно предназначено.

Электрооборудование по отношению к соответствующим взрывоопасным средам классифицируется на три группы [5, 10]. Эта классификация приводится в табл. 8.

Предназначено для применения во взрывоопасных пылевых средах, кроме подземных выработок шахт и их наземных строений, опасных по рудничному газу (метану) и (или) горючей пыли во взрывоопасных зонах классов 20, 21 и 22.

1. Электрооборудование группы I на подгруппы не подразделяется.

2. Виды взрывозащиты, применяемые в электрооборудовании группы I, те же, что и для электрооборудования группы II и группы III (см. табл. 10 и 11). Эти виды совместно с защитой, обеспечиваемой оболочкой такого электрооборудования, применяемого в шахтах, не допускают воспламенения как рудничного газа (метана), так и угольной пыли.

3. Под метаном на подземных горных работах понимают рудничный газ, в котором, кроме метана, содержатся газообразные углеводороды – гомологи метана С2-С5 – не более 0,1% (объемная доля), водород в пробах газа из шпуров сразу после бурения – не более 0,002% (объемная доля) общего объема горючих газов.

4. Электрооборудование, предназначенное для шахт, атмосфера которых может содержать, кроме рудничного газа, примеси других горючих газов (то есть кроме метана) должно быть сконструировано и испытано согласно требованиям, установленным для группы I, а также той подгруппы группы II, которая соответствует другим горючим газам. Такое электрооборудование затем должно быть соответствующим образом маркировано, например Ex d I Mb / Ex d IIB T3 GB или Ex d I Mb / Ex II (NH3) Gb [5] и раздел 1.4 пособия [9].

5. Электрооборудование группы II подразделяется на подгруппы по величине БЭМЗ взрывоопасной смеси или кратности МВТ (минимального воспламеняющего тока) [5, 8, 10], для которой оно предназначено:

подгруппа IIA – типовым газом является пропан;
подгруппа IIВ – типовым газом является этилен;
подгруппа IIС – типовым газом является водород.
6. Электрооборудование группы III подразделяется на подгруппы в соответствии с характеристикой конкретной взрывоопасной пылевой среды, для которой оно предназначено:

подгруппа IIIА – в среде, содержащей горючие летучие частицы;
подгруппа IIIВ – в среде, содержащей непроводящую пыль (в виде осевшего слоя пыли);
подгруппа IIIС – в среде, содержащей проводящую пыль (в виде осевшего слоя пыли).
7. Знаки II, IIA, IIВ, IIС, III, IIIА, IIIВ и IIIС входят в маркировку взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования.

При этом если в маркировке указан знак II или III, то это означает, что оно соответствует по допустимости применения во всех подгруппах соответствующих групп, то же – если указан знак IIС или IIIС; если указан знак IIВ или IIIВ, то применение допустимо и в подгруппах IIA и IIIА; если указан знак IIA и IIIА, то оно может применяться только в этих подгруппах.

Уровни взрывозащиты электрооборудования
Уровни взрывозащиты электрооборудования являются важнейшей характеристикой степени взрывозащиты электрооборудования. Знак уровня взрывозащиты входит в знаки маркировки взрывозащищенного электрооборудования и определяет допустимость его применения во взрывоопасных зонах [5].

Уровень взрывозащиты электрооборудования – уровень взрывозащиты, присваиваемый электрооборудованию в зависимости от опасности стать источником воспламенения и условий применения во взрывоопасных газовых и пылевоздушных средах.

Термин "уровень взрывозащиты электрооборудования" может быть использован как часть полной оценки риска воспламенения [5, 8].



Для взрывозащищенного электрооборудования, предназначенного для шахт, предусмотрено только два уровня – Ma и Mb [5].
В электрооборудовании с уровнем взрывозащиты Ga по сравнению с Gb приняты дополнительные средства взрывозащиты, представленные стандартами на виды взрывозащиты.
В электрооборудовании с уровнем взрывозащиты Gb взрывозащита обеспечена как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты.
Электрооборудование с уровнем взрывозащиты Gc работает во взрывоопасной атмосфере в течение времени от момента ее возникновения до момента отключения электрической энергии.
В электрооборудовании с уровнем взрывозащиты Gc взрывозащита обеспечена только в признанном нормальном режиме эксплуатации.
Пояснения, изложенные в примечаниях к табл. 9 для электрооборудования с уровнями Ga, Gb и Gc, распространяются и на электрооборудование с уровнями взрывощашиты Ma, Mb, Da, Db и Dc.
(0), (1), (2) – обозначение уровня взрывозащиты согласно п. 2 ст. 23 [4].


Виды взрывозащиты электрооборудования
Вид взрывозащиты – специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании для предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной среды [5].

Средство защиты – конструктивное и схемное решение для обеспечения взрывозащиты.

Для оборудования группы II в нормах [5] установлено девять видов взрывозащиты, для группы III установлено пять видов [5], а для группы I допустимы сочетания видов взрывозащиты для электрооборудования групп II и III [5].


Виды взрывозащиты, применяемые в электрооборудовании группы I, совместно с защитой, обеспечиваемой оболочкой такого электрооборудования, примененного в шахтах, не допускают воспламенения как рудничного газа (метан), так и угольной пыли.


Взаимосвязь уровней и видов взрывозащиты взрывозащищенного оборудования
После рассмотрения сущности понятий "уровни" и "виды" взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования необходимо иметь представление о том, какими видами взрывозащиты при конструировании и изготовлении взрывозащищенного электрооборудования могут быть обеспечены соответствующие уровни взрывозащиты.


Ga, Gb, Gc, Da, Db, Dc – обозначение уровней взрывозащиты по [5].
(0), (1), (2) – обозначение уровней взрывозащиты по [3, 4].
Буквы a, b, приставки к ia, ib, ma, mb и т.д., обозначают соответствующий уровень взрывозащиты Ma, Mb, Ga, Gb и Gc, Da, Db, Dc, но без букв G и D.
Для уровней взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования группы I Ma и Mb допускается сочетание видов взрывозащиты электрооборудования групп II и III.
Таблица 13. Степень обеспечиваемой защиты взрывозащищенного электрооборудования с учетом риска воспламенения взрывоопасной среды и взаимосвязь уровней взрывозащиты и взрывоопасных зон.


Взаимосвязь уровней взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования и взрывоопасных зон с учетом риска воспламенения взрывоопасной среды
В настоящее время в практику выбора и применения взрывозащищенного электрооборудования для взрывоопасных зон введена необходимость учета риска от воспламенения взрывоопасной среды.
Обеспечиваемая степень взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования с учетом риска воспламенения взрывоопасной среды и взаимосвязь уровней и взрывоопасных зон приводится в табл. 13.

Подводя итоги вышеизложенному, следует отметить, что рассматриваемая в этой статье проблема требует в ее заключительной части рассмотрения вопросов, связанных с маркировкой взрывозащищенного электрооборудования и ее особенностями для электрооборудования групп II и III, а также ее правильному восприятию.