C0337615_488 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres - Part 15 Type of protection 〝n〞《爆炸性气体环境用电机设备-第15部:保护型式〝n〞》.pdf
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1、1 爆炸性氣體環境用電機設備第15部:保護型式“n“ 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS總號 類號 ICS 29.260.20 3376-15 C1038-15 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91 年 12 月 5 日 年月日(共 27 頁) Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Part 15: Type of protection “n“ 第一章 通則 1. 適用範圍 1.1 本標準適用於保護型式 “n“防爆電機設備之建構、評估與試驗等需求,這類電機設備一般而言,
2、操作於其額定工作狀態下,不大可能引燃周遭的爆炸性氣體環境。 本標準規範防爆電機設備之特性,這些電機設備應被評定能滿意地達到適用於2 區 (zone 2)的電機設備。 本標準僅適用於具爆炸性氣體環境場所之群( Group II)的電機設備,但不可應用於有甲烷沼氣之礦區。 CNS 3376-0爆炸性氣體環境用電機設備第 0 部:一般要求的需求不適用於保護型式 “n“防爆電機設備。 備考:本標準不禁止使用於符合認可的工業電機設備標準要求,且在正常操作條件下不會產生火花、電弧或會引燃的熱表面的電機設備。(見 CNS 3376-14爆炸性氣體環境用電機設備第 14 部:危險區域之電機設備裝置 (不包含礦
3、坑用 )) 2. 目的 本標準的目的是要規範適用於 2 區 (zone 2)之防爆電機設備之基本建構特性及試驗與標示的需求, 2 區是在正常操作下不具爆炸性氣體環境,即使有也只是很短暫的時間,而且同時出現爆炸性氣體環境與引燃源的機率非常低,低到可容許之值。 本標準的第 13 節規定適用無點火機制電機設備的需求。第 4 節適用的電機設備或電路板,則是在正常操作下,電弧、火花或高熱的表面足以引燃周遭的爆炸性氣體環境,必需有適當的保護措施,使同時出現爆炸性氣體環境與引燃源之風險降至可容許之值。 3. 名詞釋義 因應本標準的目的,適用以下定義: 3.1 保護型式 “n“(Type of protect
4、ion“n“) 在正常操作情形下,不能引燃周圍的爆炸性氣體環境,也不大可能因故障引起引燃事件。 2 CNS 3376-15 , C 1038-15 3.2 正常操作 (Normal operation) 保護型式 “n“的防爆電機設備被認定處於正常操作下,是指當它的電機與機械特性符合其原始設計,且按照製程規定的限制下操作。 3.3 外殼 (enclosure) 圍繞防爆電機設備之帶電件的壁殼之統稱,包括門、蓋、電纜入口、操縱桿、主軸及轉動軸 (spindle and shaft)等。 3.4 限制呼吸外殼 (Restricted breathing enclosure) 設計為有限制氣體與蒸氣
5、進入的外殼。 3.5 密閉式斷路裝置 (Enclosed break device) 提供電性的 連接與斷開,並可以承受可燃性氣體或蒸氣內部爆炸時,其設計不致遭受損壞,且不會將內部 爆炸傳至外部的爆炸性氣體環境。 3.6 非引燃元件 (Non-incendive component) 除密閉斷路裝置外,具有接點使潛在故障電路接通或斷開之元件,其接點、接觸 機構 或外殼具有接點之構造,可避免元件在指定之操作條件下引燃可燃性氣體或蒸氣。 3.7 氣密裝置 (Hermetically-sealed device) 其構造使外部空氣無法進到內部的裝置,其密封使用熔接,例如錫焊、銅焊、電焊或將玻璃熔接到
6、金屬。 3.8 密封裝置 (Sealed device) 在正常維修時可以開啟,而正常操作時可以關閉密封防止外部氣體入侵的裝置。 3.9 限能電機設備或電路 (Energy limited apparatus and circuits) 依據本標準能量限制下之測試不會產生足以引燃的電弧、火花或熱能的電機設備或電路。 3.10 間隔 (separation) 兩個導體間之固體絕緣材料的最短距離。 4. 一般要求 (General requirements) 4.1 潛在引燃源 (Potential ignition sources) 電機設備在正常的操作情形下應: a) 不能產生電弧或火花;但電
7、弧或火花如依第 4 節所述之任一方法防制引燃外部爆炸性氣體環境者不在此限。 b) 不能造成最高表面溫度超過如表 1 所示該電機設備溫度等級的最高表面溫度;但如果表面溫度或熱點已依第 4 節所述之任一方法防制點燃外部爆炸性氣體環境者不在此限,或依第 4.3.3 節認定合於安全者亦不在此限。 備考 : 一般而言,滑動接點被認定在正常操作下即會產生火花,除非有特定的措施防止火花產生,例如調整後壓緊接點。 4.2 電機設備之群 (Apparatus group) 具保護型式 ”n”的電機設備應屬第 II 群。 電機設備依本標準應分類為 IIA, IIB 及 IIC;請參考依據 CNS 3376-12爆
8、炸性氣體環境用電機設備第 12 部:爆炸性氣體或蒸氣與空氣混合物依其最大試驗安全間隙及最小引燃電流之分類之原則的第 19.4 及 22.2 節。 3 CNS 3376-15 , C 1038-15 設計使用於特定爆炸性氣體環境之電機設備,應按其等級辦理標示,請參考第10.1 節的 d)項。 4.3 溫度分類 (Temperature classification) 4.3.1 防爆電機設備在設計上,一般應適用於 -20 +40的周圍環境溫度,如果使用於其他溫度範圍,則應加以標示之。溫度分類應依據電機設備設計使用環境的最高溫度,按表 1 之溫度 T 分類。 4.3.2 除非如第 4.3.3 節的
9、特例,周圍大氣所可接觸的內外表面最高溫度均不得超過表 1 所規定的限值,量測時應將可知的電源電壓變動加以考慮。本要求不適用於密閉式斷路裝置、限制呼吸外殼、氣密裝置及密封裝置的內部。 表 1 最高表面溫度分類 溫度分類 T1 T2 T3 T4 T5 T6 最高表面溫度 450 300 200 135 100 85 4.3.3 防爆電機設備的最高表面溫度應低於該電機設備設計使用於爆炸性氣體環境的最低引燃溫度。但是總表面積不超過 10 cm2, (例如:使用於限制能量之電晶體、電阻器 )且無直接或間接造成引燃風險的零組件,其最高表面溫度可以高於限制值,但仍至少保留安全限度,如 T1, T2,及 T3
10、 以 50K 為限,T4, T5,及 T6 則以 25K 為限。這個安全限度的建立應以使用類似零組件的經驗為之,或由測試該電機設備本身於具有適當熱引燃特性的爆炸測試混合物加以決定。 備考:安全限度可以在測試過程中以增加周圍溫度加以驗證。 最高表面溫度高於標示的溫度等級可以被接受,但條件是最高表面溫度至少 50K 低於指定的爆炸性氣體環境的最低引燃溫度或是氣體環境正常使用形成的溫度。並且這僅對隨附文件指定的可燃性氣體或蒸氣有效, (參閱第10 及 11 節 ),同時防爆電機設備必需標示該使用上的限制。 4.3.4 依據第 10 節的規定,為特定用途或最高表面溫度高於 450而設計的防爆電機設備,
11、應標示最高表面溫度。 4.3.5 照明設備的輔助零件應依據燈泡故障狀況予以溫度分類,例如:在壽命末期是否產生不可控制的較高表面溫度。 備考: ”不可控制 ”意思是較高的表面溫度會持續一段相當長的時間,例如 1小時。 照明設備應標示合於溫度等級之燈泡的額定功率與型號。 4 CNS 3376-15 , C 1038-15 第二章 適用所有電機設備的要求 5. 一般要求 保護型式 ”n”的防爆電機設備應適合於一般工業用途,製造商應驗證生產的防爆電機設備符合一般工業用途。 防爆電機設備均應符合本標準的要求,特定的試驗需求可以省略,但必需是被證實無關安全性且有文件備查。 備考:如果防爆電機設備要承受特別
12、不利的操作狀況, (諸如機械、電機、熱與化學等效應 ),這些應由使用者說明,並且與製造商達成共識採取措施。 6. 外殼 (Enclosure) 6.1 保護等級 (Degree of protection) 電機設備皆需具備適當的外殼。戶內使用裸帶電元件與絕緣元件之外殼應提供保護等級分別不低於 IP 4X(1)和 IP 2X(1)。戶外使用者保護等級通常應該更高,例如裸帶電元件之外殼應提供保護等級不低於 IP 54(1),而具絕緣元件之封裝只需保護等級不低於 IP 44(1)。 電機設備裝設於已有防止固體或液體異物入侵的位置(例如具第二道外殼、在控制室、在被保護的場所)或安全性不為液體或固體入
13、侵而破壞的設備(如:應力規、熱電偶、電阻式溫度計等),上述需求不適用,但需有適切的文件說明與參考。 本標準規範的防爆電機設備應適用於較高的保護等級的特定型式電機設備。 註 (1):外殼可能是一般用途的外殼、氣密外殼、限制呼吸外殼或是三者的任何組合。 6.2 耐衝擊試驗 (Test for resistance to impact) 一般工業用電機設備的外殼應通過本標準規定的衝擊試驗。對於特定電機設備或無衝擊試驗需求規定者,應適用以下的需求。 衝擊試驗的強度依電機設備或零組件而異,如表 2 的規定。 表 2 耐衝擊試驗 衝擊能量 E (J) 機械性損壞風險 正常 低 1.具護罩之透光零件 (測試
14、時須有護罩 ) 1 0.5 2.無護罩之透光零件 2 1 3.其它外殼或外殼零件 (包含護罩和風扇罩 ) 3.5 2 備考:如果電機設備以機械損壞危險性低之衝擊能量測試時,依據第 10.1 節第i)項規定,應標註 ”X”。 5 CNS 3376-15 , C 1038-15 電機設備如以 M( kg)物體自由垂直落下 h 高度作為電機設備耐衝擊試驗之能量,能量與高度暨質量的換算如表 3 所列,其中物體需具直徑 25mm,硬化鋼材之衝擊頭。 表 3 衝擊測試等級 衝擊能量 E (J) 質量 M (kg) 高度 h(m) 0.5 0.2 1 0.4 2 0.25 0.8 3.5 1.0 0.35
15、備考: h= E/M g h 高度 (m) E 衝擊能量 (J) M 質量 (kg) g 重力加速度( 102sm) 圖 1 列示固定式電機設備的自由落體試驗的範例,如果此方法不可行,可改採單擺的方式,如此衝擊元件,包括支撐桿與弦,應具備等同於表 3 所列的質量,且其分佈應令撞擊點是位於單擺運動軌跡之質量中心。 每次試驗之前要檢查硬化鋼材之半圓衝擊頭的表面,確認狀況良好無損傷。 一般而言,試驗應施行於組裝完成且可供使用的電機設備,對於透光元件此法不可行,則必須將該等元件移開,但仍固定於其框架上或等同的框架上,必要時,必需使用同樣的黏接或接合材料作固定。 對於玻璃製透光元件,應測試三個樣品,各個
16、樣品需測一次,在其它狀況只需一件樣品,但需測兩次,衝擊點應選擇最弱點為之。 試驗時,固定式電機設備應固定於鋼架上 (如圖 1),如此如果表面是平的,衝擊的方向是垂直於表面;表面如果不是平的,則衝擊方向垂直於表面的切線方向,鋼架至少重 20 公斤,並且插入地板 (固定於水泥上 )。 對於懸掛式電機設備,衝擊應施於垂直表面的方向;若被測試表面不是平面,則衝擊方向取垂直於衝擊點表面切線的方向。 進行試驗時,周圍溫度應為 2510,如果電機設備的外殼或外殼的一部份是塑膠材質,試驗溫度必需達 50以上,且高於操作溫度 10K 以上,必要時,還需另擇一試件於 -253低溫下進行試驗。 室內用電機設備低溫試
17、驗可設定於 -5 3進行,並標註於電機設備與其文件 (見第 10 及 11 節 )。 如果在不同於周圍溫度的溫度下試驗,試驗電機設備應置於恒溫槽內昇溫或降溫,如試驗溫度是高於常溫,恒溫槽的溫度不得高於試驗溫度 10K,反之則不得低於試驗溫度的 5K,當試驗電機設備的溫 度達穩定後,取出放於試驗架上,俟溫度回到試驗溫度時執行衝擊試驗。 6 CNS 3376-15 , C 1038-15 試驗完成後的檢查,外殼不應有任何損傷,任何因試驗造成的變形應不致於妨礙電機設備的安全操作,也不應減低空間距離 (Clearence) 和沿面距離(Creepage ),更不能降低外殼之保護等級。 電機設備表面損傷
18、、塗漆的剝落、散熱片或類似零件的斷裂、小型的塌陷等是可以接受的。 外部風扇遮罩或網罩可能變形,但不論是變形或異位都不得造成運動件的磨擦。 限制呼吸外殼仍應通過第 23 節規定的型式試驗。 7. 連接裝置 (Connection facilities) 以下需求適用於連接裝置有關之安全事項。但不適用於已規定在工業用電機設備標準之連接裝置者。 (關於插頭與插座,請參考第 15 節 ) 7.1 外部導體的連接 (Connections for external conductors) 7.1.1 用於與外部電路連接的電機設備應具有連接裝置,除非其製造上即接以永久性電纜。連接裝置在設計上應使導體易於連
19、接到端子,且易於夾接,不影響傳導截面積,並確保緊固、無鬆動或扭曲發生,而且連接端子的接觸壓力得以持久與維持。本要求不排除以磨擦方式防止端子鬆動。 換個方式,端子可以採用電纜啣套 (lug),但電纜啣套 (lug)必需可以緊固防止鬆脫,而且連接端子的接觸壓力得以持久與維持。當採 用此類連接方式,要有防止間隔距離因意外而降低的措施,這可以藉由使用與連接端子同高的絕緣隔板達到要求。 7.1.2 連接裝置與導體要匹配,導線尺度至少要符合設備額定電流量的需求。 備考:系統狀態 (諸如電壓降、故障率等 )會驅使採用較大尺度的導體以因應熱效應。 7.1.3 不得因電纜與導線管入口的製造與安裝而降低了電機設備
20、的保護特性,本項要求適用於電纜入口製造商所指明適合該電纜入口使用之所有電纜直徑。 電纜入口應提供: (a) 電纜得以無損傷地出入外殼壁,並且 (b) 必要時,緊束電纜並將金屬防護、被覆或屏蔽焊接。 可撓性電纜的入口,不論電纜以相對於入口軸向的任何 90 度方向移動,應無足以損傷電纜的銳角,入口點要取倒角,如此電纜的曲率半徑不小於最大允許電纜直徑的四分之一。 7.1.4 導線管的入口可使用螺絲旋入攻牙之洞中或鎖定於平面之洞中,於: (a) 裝在外殼壁上,或 (b) 固定在外殼壁上或崁入外殼壁的連接板內,或 (c) 安裝於合適的接線盒上,該接線盒與外殼成為一體或安裝在外殼壁上。 7.1.5 在額定
21、狀況如電纜或導線管入口點的額定溫度超過 70時,或導體分歧點超過 80,在防爆電機設備的外面應加以標示,以作為電纜或導線管內用線選擇之參考。 在多熱源的狀況下,可使用差異因數,並註明於文件內。 7.2 內部連接與接線 (Internal connections and wiring) 7 CNS 3376-15 , C 1038-15 7.2.1 內部連接不應承受過度的機械應力,接觸壓力應以適當的方式為之與維持,適當的方式有: a) 以螺釘或螺栓緊固連接 b) 捲縮連接 c) 焊接 d) 硬焊 (黃銅合金硬焊 ) e) 熔接 f) 夾緊螺釘,但不得損傷導體 g) 包覆式接線點 h) 壓力式線連
22、接 7.2.2 內部接線如會與金屬銳角接觸,則必需施以機械式保護或予以夾住,以防止擦破。 8. 電氣強度 (Electric strength) 應依據工業標準進行電機設備的耐電強度試驗,如果電機設備較特殊,無適用標準或所適用之標準未規定電機強度要求,則該電機設備及其內部接線應該可以持續耐受均方根值為 1000 V + 2 Un或 1500 V 二者中較大的試驗電壓 1 分鐘,而無損傷。 如果該電機設備的電路設計使用電壓不超過 90V(峰值 ),試驗電壓最多可降至 500V(均方根值)。 備考:在特殊環境下可以放寬耐電強度的試驗需求,但前提是文件內需要有證明。 9. 空間距離 (Clearan
23、ce)、間隔 (Separation)與沿面距離 (Creepage) 9.1 有關導電元件的空間距離 (Clearance)、間隔 (Separation)與沿面距離等需求,如果電氣故障可能發生潛在性燃燒,且工業電機設備的標準如無相關規定,則以表 4 所列為準,除非該電機設備可以耐受均方根值為 1500 V + 2 Un的試驗電壓而無損傷。 9.2 量測空間距離與沿面距離,以最小值計之,所以應適切地調整任何可移動的零組件以獲得最小值。 9.3 測得的數值如果低於表 4 所列需求,該電機設備如要能被接受,必須經過以相關的故障模式施以評估或試驗(例如一些零組件接在一塊)。但不符合表 4 的要求,
24、可能產生的效應應列入考慮。 8 CNS 3376-15 , C 1038-15 表 4 空間距離、間隔與沿面距離 最小沿面距離 (mm) 額定電源電壓 Un或導電體間額定電壓(V) 最小空間距離和間隔 (mm) 最小比較起痕指數 A.C. D.C. 模鑄 密封 氣密 500 250 175 125 12 15 0.13 0.3 0.4 1 1 1 1 30 36 0.26 0.3 0.8 1 1 1 1 60 75 0.43 0.43 1.3 1 1.3 1.3 1.3 130 160 0.66 1.0 2 1.4 1.7 2.0 2.5 250 300 0.66 1.7 2 2.3 2.8
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