Explosiva områden

  • plattformVi skall här försöka ge en kortfattad översikt över de förbehåll som är avgörande för val av material och tillbehör för installation av elektriskt materiel i explosionsfarliga områden.

    • Utförandeformer
    • Föreskrifter
    • Explosionsgrupper och temperaturklasser
    • Klassning
    • Märkning av EX-material
    • Installation av värmekabel
  • Utförandeformer

    Elektriskt materiel i explosionsfarliga områden skall utföras så att det inte uppstår risk för antändning under normala eller onormala driftsförhållanden. Det finns etablerade konstruktiva principer för utformning av elektriskt materiel för användning i sådana områden baserade på årslång erfarenhet och utveckling.

    I Europa finns ett antal standarder som beskriver utföringsformer för användande inom explosionsfarliga områden. De mest använda är IEC 79 och BS5345. I Sverige redovisas dessa utförande i Svensk standard SS EN 500014-500 20 + 500 39.

    Dessa standarder är framtagna av den europeiska organisationen CENELEC (Comité Europé de Normalisation Electro Technique). CENELEC arbetar för harmonisering av nationella elektroniska standarder i Europa.

    Installationer och användande av elektriska materiel inom explosionsfarliga områden i Sverige regleras av gällande starkströmsföreskrifter (SIND FS 1978:6 med ändring SIND FS 1983:3). Klassning av explosionsfarliga rum skall utföras enligt SIND FS 1983:2

    Följande utförandeformer finns:

    Beteckning
    enl. svenska
    föreskrifter

    Benämning Svensk
    standard
    IEC Brittisk
    standard

    Exd

    Utförande med explosionstät kapsling SS EN 50 018 79-1 BS 5345 Part 3
    Exe Utförande med höjd säkerhet SS EN 50 019 79-7 BS 5345 Part 6
    Exi Utförande med egensäkerhet SS EN 50 020 79-3 BS 5345 Part 4
    Exi Utförande med egensäkerhet – system SS EN 50 039 79-3 BS 5345 Part 9
    Exo Utförande med olja SS EN 50 015 79-6 BS 5345 Part 5
    Exp Utförande med övertrycksventilation SS EN 50 016 79-2 BS 5345 Part 9
    Exq Utförande med sand SS EN 50 017 79-5 o. 5A BS 5345 Part 8
    Exs Specialutförande SS 421 08 19

  • Explosionsgrupper och temperaturklasser

    Utföringsformerna indelas med hänsyn till gasernas egenskaper. De primära faktorerna är gasens energi, temperatur och explosionsförlopp. Grupperingarna framgår av nedanstående tabeller.

    Huvudgrupper

    Undergrupper Representativ provgas

    Symbol

    Beskrivning Symbol

    I

    Material för användning i gruvor I Blandning i metan-luft
    IIA Blandning av butan-pentan/propan-luft

    II

    Material för användning i industrin IIB Blandning av etylenhydrogenmetan/etylen-luft
    IIC Blandning av hydrogen-luft

    OBS!
    Material för IIB kan också användas i IIA
    Material för IIC kan också användas i IIA och IIB

    Repr. gas

    Beteckningar för explosionsgrupp
    SS EN 50014
    IEC 79-12
    NEC
    NFPA
    70-
    enligt äldre standarder
    SEN
    210801
    1981
    VDE
    0170/
    0171/65
    BS 229 BS 1259 IEC 79

    Propan

    IIA D 1 1 II 2c Part

    Etylen

    IIB C 2 III 2d 1.

    Väte

    IIC B 3 3a IV 2e och

    Kolsvavla

    IIC 3 3b IV 2f

    Acetylen

    IIC A 3 3c IV 2f
    3n=alla gaser i grupp 3

    De olika explosiva gaserna och gasbildningarna har olika temperaturer. För att kunna utnyttja elektriskt material i olika gaser förutsätts att materialets eller de delar som kan komma i kontakt med gasen har en max. temperatur som är lägre än gasens tändtemperatur.

    Temperatur-
    klass

    Max.
    yttemperatur
    Tändtemperatur för gasen
    (ångan) °C
    Max. tillåten yttemperatur
    på elektriskt material °C

    T1

    450°C över 450 450

    T2

    300°C (300)-450 300

    T3

    200°C (200)-350 200

    T4

    135°C (135)-200 135

    T5

    100°C (100)-135 100

    T6

    85°C (85)-100 85

    Temperaturangivelserna är baserade på en omgivningstemperatur på 40°C

    Klassning

    Klassning av explosionsområden åligger ägaren av anläggningen i varje enskilt tillfälle, av såväl nyanläggningar som senare ändringar. Klassning utförs enligt SS 421 08 20.

    Högsta tillåtna
    yttemperatur
    °C

    Temperaturklass
    SS EN 50 014
    IEC 79-8
    BS-5345
    NEC
    NFPA
    70-1981
    enligt äldre standarder
    SEN
    21 08 01
    VDE 0170/ BS4683-2/71
    0171/65 79
    450 T1 T1 T1
    360 T1 G1

    300

    T2 T2 T2

    280

    T2A

    260

    T2B

    240

    T2 G2

    230

    T2C

    215

    T2D

    200

    T3 T3 T3

    180

    T3A

    165

    T3B

    160

    T3C T3 G3

    135

    T4 T4 T4

    120

    T4A

    110

    T4 G4

    100

    T5 T5 T6

    85

    T6 T5A

    80

    T5 G5
  • Explosionsfarliga områden är indelade i zoner. Zonindelning framgår av tabell nedan.

    Zon För klassificering
    0 Explosionsfarliga gaser förekommande oavbrutet eller i långa perioder.
    1 Explosionsfarliga gaser som tillsätts tillfälligt under normal drift.
    2 Explosionsfarliga gaser som tillsätts undantagsvis och i korta perioder.

    Omkringliggande område betecknas som säkerhetsområde.

    Se BS 5345 Part 2, IEC 79-10, API RP 500 A/B och/eller SS 421 08 20

    Zon För klassificering
    0 t.ex. invändigt i tank med explosionsfarlig gas
    1 potentiellt läckageställe, t.ex. bensinpump, kran.
    2 t.ex. vid rörfläns

    För val av elmaterial i de olika zonerna gäller:

    Elmaterial i Zon 0

    • Elmaterial ingående i egensäker strömkrets kategori Exia enligt SS EN 50 020 eller SS EN 50 039 innehållande
    • Egensäker apparat kategori Exia utförd enligt SS EN 50 020

    Elmaterial i Zon 1:

    • elmaterial som i Zon 0.
    • elmaterial med följande utföringsformer:
      Exd enligt SS EN 50 018
      Exe enligt SS EN 50 019
      Exi enligt SS EN 50 020, SS EN 50 039
      Exp enligt SS EN 50 016
      Exq enligt SS EN 50 017
      Exs enligt SS 421 08 19
    • elmaterial motsvarande ovanstående utföringsformer
    • kabel för fast förläggning med metallmantel, metallskärm eller koncentrisk ledare och yttre mantel av isolermaterial med brännbarhetsklass F2 enligt SS 421 14 75.
    • speciell anslutningskabel med yttre mantel av polykloropren eller EPDM med minst 1.5 mm² ledararea.
    • Exempel på kablar anges i avsnitt 5.8 SS 421 08 21.
    • kabel fast ansluten (ej utbytbar) i elmateriel som är provad och godkänd i explosionsskyddat utförande.
    • – värmekabel med metallmantel eller metallskärm.

    Exempel på märkning av Ex-material

    Se par 4.3 SS 421 08 21.

    Elmateriel i Zon 2:

    • elmaterial som i zon 0 och zon 1.
    • elmaterial motsvarande utföringsform Exo enligt SS EN 50 015, fast anbringad.
    • elmaterial, som i sin funktion icke ger upphov till gnistor eller till yttemperatur överstigande 200°C, av god industriell kvalitet och med kapslingsklass lägst IP54, i område med tändklass T1-T3.
    • normal anslutningskabel, med yttre mantel av polykloropren eller EPDM med minst 1.5 mm² ledararea.

    Anm 1
    Standard för elmaterial avsedd för zon 2 är under utarbetande.

    Anm 2
    Ovanstående uppräkning av elmateriel i zon 2 innebär att elmateriel, som i sin funktion ger upphov till gnistor eller yttemperaturer som överstiger 200°C samt elmateriel som skall installeras i område med tändklass T4-T6, skall ha något av de utföranden som anges i avsnitt 4.2, SS 421 08 21.

    Anm 3
    Vid val av materiel för zon 2 bör även beaktas sådana förändringar av verksamheten som kan ändra klassningen till zon 1.

    Temperaturbegränsning

    Vid konstruktion av en värmekabelanläggning finns det olika möjligheter att begränsa värmekabelns yttemperatur och därigenom förhindra att den överstiger bestämd temperaturklass. Denna begränsning av temperaturen kan ske på följande sätt:

    • Värmekabeln är dimensionerad och anordnad så att dess yttemperatur begränsas i fortvarighetstillstånd under för tillämpningen ogynnsammaste förhållanden oberoende av temperaturreglering (stabiliserat utförande). Yttemperaturen får ej överstiga 80% av den för zonen i fråga högsta tillåtna yttemperaturen för elektriska materiel. Beräkning eller mätning av utförandet skall kunna styrkas genom intyg utfärdat av person som är förtrogen med sådan anläggning.
    • Värmekabeln är självbegränsande så att dess yttemperatur är begränsad till angivet värde oberoende av omgivningstemperaturen. Självbegränsning innebär i allmänhet att värmeutvecklingen sker i ett ledande resistivt material inbakat mellan två parallella ledare och där resistiviteten i det ledande resistiva materialet varierar med temperaturen på sådant sätt att effektutvecklingen minskar vid ökande temperatur.
    • Värmekabeln är försedd med temperaturbegränsare som snabbt och automatiskt frånkopplar värmekabeln innan dess yttemperatur överstiger 80% av den för zonen i fråga högsta tillåtna yttemperaturen för elektriskt materiel. Temperaturbegränsare skall placeras på den eller de platser där den högsta yttemperaturen kan förväntas och vara så utförd, att inställningen lätt kan kontrolleras och ej lätt ändras. Vid kortslutning eller avbrott i styrkrets för drifttermostat och temperaturbegränsare skall värmekabeln snabbt och automatiskt frånkopplas. Automatisk frånkoppling bör signaleras.
    • Samtliga ytterledare i värmekabelns gruppledning är försedda med överlastskydd som snabbt och automatiskt frånkopplar värmekabeln och som är inställda på det strömvärde som ger en yttemperatur på värmekabeln ej överstigande 80% av den för zonen i fråga högsta tillåtna yttemperaturen för elektriskt material. Kortslutning eller avbrott i styrkrets för driftstermostat eller överlastskydd skall snabbt och automatiskt frånkoppla värmekabeln. Automatisk frånkoppling bör signaleras. Överlastskyddet skall vara så utfört, att dess inställning ej lätt kan ändras.
  • Installation
    Förläggning, skarvning och ändavslutning skall göras enligt värmekabelfabrikantens anvisningar och med av denne specificerat tillbehör, utfört med hänsyn till områdets klassning.

    Vid skarvning och ändavslutning skall tillses att fukt ej kan tränga in i kabelns isolermaterial.

    Värmekabel skall förläggas så, att den ej utsätts för mekanisk påkänning, t.ex. genom att en rörledning kan utsättas för rörelse vid temperaturförändringar.

    Vid rörskarvar, ventiler och liknande skall värmekabel förläggas så, att underhåll och reparation underlättas och kan ske utan att värmekabeln skadas.

    Värmekabeln skall förläggas så att god termisk kontakt med objektet (t.ex. rör, kärl och liknande) erhålls. Termisk isolering får ej tränga in mellan värmekabel och objekt. Om sådan risk finns, skall åtgärder vidtas för att förhindra detta, t.ex. genom att metallfolie läggs över värmekabel före värmeisolering.

    Värmekabel skall anslutas så, att den jämte kopplingsrum och anslutningsställe ej utsätts för skadlig temperatur.

    Värmekabel skall ha kalla anslutningsändar.

    Märkning
    Skyltar skall uppsättas vid gruppcentral samt vid varje objekt. På rörledningar skall skyltar uppsättas vid rörskarvar, ventiler etc. samt med max. 25m mellanrum längs rörledningen.

    Exempel på märkning av värmekabel: Exe II T3. Värmekabel i utförande med höjd säkerhet, för explosionsgrupp II (IIA, IIB, IIC) och med temperaturklass T3.

    EXD – Utförande med explosionstät kapsling
    Anläggningsdelen innehåller delar som vid normal drift kan ge upphov till gnistor, ljusbågar eller höga yttemperaturer som kan tända en explosiv gasblandning. Anläggningsdelens kapsling är utförd för att tillåta explosion inuti kapslingen utan att denne skadas och utan att explosionen fortplantas till den omgivande atmosfären.

    Explosionstrycket kan avlastas genom spalter utformade så att en inre exploderande gasblandning kyls av spaltväggarna så att blandingens förbränning har upphört innan blandningen når den omgivande atmosfären.

    Den på kapslingen angivna explosionsgruppen anger för vilka ämnen anläggningsdelan kan användas.

    Den högsta yttemperaturen som kan uppträda på kapslingens utsida bestämmer anläggningsdelens temperaturklass.

    EXE – Utförande med höjd säkerhet
    Anläggningsdelen innehåller inga delar som vid normal drift kan ge upphov till gnistor, ljusbågar eller höga yttemperaturer som kan tända en explosiv gasblandning. Vid konstruktionen har särskilda åtgärder vidtagits för att minska risken för sådana fel som kan ge gnistor, ljusbågar eller höga yttemperaturer.

    Utförandet uppdelas inte i explosionsundergrupperna IIA, IIB och IIC utan enbart i grupp 1 (gruvor) och/eller II (industri).

    Den högsta yttemperatur som kan uppträda på eller inuti anläggningsdelen bestämmer anläggningsdelens temperaturklass.

    EXI – Utförande med egensäkerhet
    (Egensäker strömkrets)
    Den egensäkra strömkretsens energiinnehåll är begränsat till sådant värde, att en explosiv gasblandning ej kan antändas av gnistor eller hög temperatur. (Detta gäller såväl i normal drift som i specificerade felfall). Konstruktionskraven för begränsning av energin gäller den egensäkra strömkretsen i såväl den anläggningsdel som finns i riskområde som de ledningar och andra tillhörande elektriska apparater som är placerade utanför riskområde.

    Den på anläggningsdelen angivna explosionsgruppen anger för vilka ämnen anläggningsdelen kan användas.

    Den högsta yttemperatur som kan uppträda på eller inuti anläggningsdelen bestämmer anläggningsdelens temperaturklass.

    Anläggningsdel med egensäker strömkrets finns av två kategorier, betecknade Exia och Exib. Utförande Exia skall upprätthålla sin egensäkerhet vid flera felfall än vad som gäller för Exib.

    För bestämmande av temperaturklass är säkerhetsfaktorn 1.0.

    EXS – Specialutförande – SS 421 08 19
    Anläggningsdelen är utförd med explosionsskydd på ett sätt som helt eller delvis avviker från övriga utföringsformers standard, men som av erkänd provningsanstalt bedömts ge samma säkerhet mot antändning av explosiv gasblandning som någon av de övriga utföringsformerna.

    Utförandet kan således vara helt avvikande från övriga utföringsformer, varvid beteckningen Exs används, eller endast delvis avvikande från dessa, varvid ”s” utgör Exds.

    EXO – Utförande med olja
    Den del av anläggningsdelen som är gnist- och ljusbågealstrande eller ger hög temperatur, så att omgivande explosiv gasblandning skulle kunna antändas, är omgiven av olja med i standarden angiven kvalitet. Övriga delar har i allmänhet något annat explosionsskyddat utförande, t.ex. kopplingsrum eller anslutningslåda i utförande Exe.

    EXP – Utförande med övertrycksventilation
    Anläggningsdelens kapsling står under övertryck med eller utan kontinuerlig genomspolning av övertryck och eventuellt flöde övervakas. Utförandet kan också innefatta skydd av anläggningsdel med inre utsläpp av explosionsfarlig gasblandning genom att skyddsgas kontinuerligt tillförs i tillräcklig mängd för utspädning av den inre atmosfären till en nivå som med säkerhet ligger under den undre explosionsgränsen.

    EXQ – Utförande med sand
    Den del av anläggningsdelen som är gnist- och ljusbågealstrande eller ger hög temperatur, så att omgivande explosiv gasblandning skulle kunna antändas, är omgiven av sand med i standarden angiven kvalitet. Övriga delar har i allmänhet något annat explosionsskyddat utförande, t.ex. kopplingsrum eller anslutningslåda i utförande Exe.