10. 전기기계기구의 방폭대책

10. 전기기계기구의 방폭대책 - 가스, 증기 등의 폭발성 혼합기체가 존재하고 있는 위험장소에 전기기기 를 설치하더라도 이것이 점화원이 되어 화재 및 폭발 등의 사고가 발생 하지 않도록 전기기기에 방폭성을 갖게 하기 위해서는 일반적으로 다음 과 같은 방법을 사용한다. - 전기기기의 방폭성 1) 점화원의 실질적 격리 : 내압, 압력, 유입방폭구조 2) 전기기기의 안전도 증가 : 안전증방폭구조 3) 점화능력의 본질적 억제 : 본질안전방폭구조 방폭구조 표시 영문표기 내압방폭구조 Exd Flame proof type 유입방폭구조 Exo Oil immersed type 압력방폭구조 Exp Pressurized type 안전증방폭구조 Exe Increased safety type 본질안전방폭구조 Exia, Exib Intrinsic safety type 특수방폭구조 Exs Special type - 방폭전기설비는 가연성 가스나 증기 또는 분진이 존재하는 위험(폭발) 분위기에서 전기설비가 화재나 폭발을 일으키는 점화원이 되지 않도록 전기설비의 안전도를 향상한 것. 방폭전기기기 와 관련 배선 ․ 전선관 ․ 금구류를 총칭함 10.1 폭발위험장소의 구분 10.1.1 주요국가별 분류 구분 지속적 또는 장기적 위험 분위기 통상 상태에서 간헐적인 위험 분위기 이상상태에서 단시간적인 위험 분위기 유럽, 독일, IEC Zone 0 Zone 1 Zone 2 영 국 Division 0 Division 1 Division 2 한국, 일본 0종 장소 1종 장소 2종 장소 북미지역 Division 1 Division 2 * API, NFPA의 Class에 의한 분류 : 위험물질에 따른 분류 1. Class I Location : 가연소 증기 또는 가스에 의한 폭발위험장소 2. Class II Location : 연소성 분진에 의한 폭발위험장소 3. Class III Location : 섬유분진(섬유, 부스러기, 솜털 등)에 의한 폭발위험 장소 10.1.2 KS, IES, JIS 기준 위험장소 특징 방폭구조 0종장소 지속적으로 폭발분위기가 - 연속적으로 장시간 생성되는 장소 - 연 1,000시간 이상 또는 확률 10% 이상 발생장소 예) 인화성 액체의 용기 내부 - 장치 및 배관 내부 - 가연성 액체가 모여 있는 Pit Trench 본질안전방폭구조 1종장소 정상상태 하에서 폭발분위기가 - 주기적 또는 때때로 생성될 우려가 있는 장소 -연 10 ~ 1,000시간 이상 또는 확률 0.1 ~ 10% 이상 발생장소 예) 0종 장소의 근접 주변 - 운전상 열게 되는 연결부 주위 - 송 ․ 급통구 근접 주변 - 배기관위 유출구 근접 주변 본질안전방폭구조 내압방폭구조 유입방폭구조 압력방폭구조 2종장소 이상상태에서 폭발분위기가 - 생성될 우려가 있는 장소 - 연 1 ~ 10시간 이상 또는 확률 0.01~ 0.1 이상 발생 장소 예) 1종 장소의 근접 주변 - 용기나 장치의 연결부 주변영역 - 펌프의 봉인부(sealing) 주변영역 본질안전방폭구조 내압방폭구조 유입방폭구조 압력방폭구조 안전증방폭구조 10.1.3 폭발위험장소의 구분 절차 - 폭발위험장소의 구분은 가스 등의 물질특성, 공정 및 설비에 대한 충분한 지식을 보유한 자가 안전, 전기, 기계 등 관련 공학전문가와 협의하여 실시하여 폭발위험장소 여부 결정한다. 10.1.3.1 폭발위험장소 - 인화성 또는 가연성의 가스나 증기가 쉽게 존재할 가능성이 있는 구조 - 인화점이 40℃ 이하의 액체가 저장, 취급되고 있는 장소 - 인화점이 65℃ 이하의 액체가 인화점 이상으로 저장, 취급될 수 있는 장소 - 인화점이 100℃ 이하의 액체의 경우, 해당 액체의 인화점 이상으로 저장, 취급되고 있는 장소 10.1.4.2 비폭발위험장소 - 환기가 충분한 장소에 설치되고 개구부가 없는 상태에서 인화성 또는 가연성 액체가 간헐적으로 사용되는 배관으로 적절한 유지관리가 이루어지는 배관 주위 - 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관으로 밸브, 핏팅(fitting), 플랜지 (flange)등 이상발생 시 누설될 수 있는 부속품이 전혀 없고 모두 용접으로 접속된 배관 주위 - 가연성물질이 완전히 밀봉된 수납 용기 속에 저장되고 있는 경우에 수납 용기 주위 - 보일러, 화로, 가열로, 소각로 등 개방된 화면이나 고온표면의 존재가 불가피한 설비로써 연료주입 배관상의 밸브, 펌프 등의 위험 발생원 주변의 전기 기계기구가 없는 경우의 개방화염 또는 고온표면이 있는 설비 주위 10.2 폭발위험장소의 종별 결정 10.2.1 0종 장소 - 설비의 내부 - 인화성 또는 가연성 액체가 존재하는 피트(Pit) 등의 내부 - 인화성 또는 가연성 가스나 증기가 지속적으로 또는 장기간 체류하는 곳 10.2.2 1종 장소 - 통상의 상태에서 위험분위기가 쉽게 생성되는 곳 - 운전 ․ 유지 보수 또는 누설에 의하여 자주 위험분위기가 생성되는 곳 - 설비 일부의 고장 시 가연성 물질의 방출과 전기계통의 고장이 동시에 발생되기 쉬운 곳 - 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 배관이 쉽게 누설되는 구조의 곳 - 주변 지역보다 낮아 가스나 증기가 체류할 수 있는 곳 - 상용의 상태에서 위험분위기가 주기적 또는 간헐적으로 존재하는 곳 10.2.3 2종장소 - 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 배관이 쉽게 누설되지 않는 구조의 곳 - 가스켓(gasket), 팩킹(packing) 등의 고장과 같이 이상상태에서만 누출될 수 있는 고정설비 또는 배관이 환기가 충분한 곳에 설치될 경우 - 1종장소와 직접 접하며 개방되어 있는 곳 또는 1종장소와 덕트, 트렌치, 파이프 등으로 연결되어 이들을 통해 가스나 증기의 유입이 가능한 곳 - 강제환기방식이 채용되는 곳으로 환기설비의 고장이나 이상 시에 위험 분위기가 생성될 수 있는 곳 10.3 폭발위험장소의 범위 결정 - 폭발위험장소의 범위 결정은 설치위치, 취급물집, 설비크기, 운전조건, 충분한 환기 여부 등에 따라 가장 적합한 방폭지역구분도를 선정하여 결정하되 다음 사항을 고려한다. 10.3.1 설비의 크기 및 운전조건에 따른 구별 설비 단 위 소 중 대 설비규모 [㎥] 18 이하 18~93이하 93 초과 최대운전압력 [kg/㎠] 7 이하 7~35이하 35 초과 최대운전유량 [ℓ/분] 380 이하 380~1,900 이하 1,900 초과 - 설비의 크기 및 운전조건에 따른 폭발위험장소의 구분범위가 상이할 경우 구분범위가 큰 쪽을 선정하여 가장 넓은 폭발위험지역을 보유하게 되는 방폭지역구분도를 작성한다. 10.3.2 방폭지역구분도의 작성 및 유지 - 폭발위험장소가 사업장 내에 있을 경우에는 방폭지역구분도를 작성 ․ 유지하여야 하며, 설비 변경 등으로 폭발위험장소를 변경할 경우에는 즉시 이를 반영하여 재작성 한다. 10.3.3 방폭전기기기의 선정 - 폭발위험장소의 상황과 폭발가능성 그리고 취부 등의 여러 가지 요인을 종합적으로 검토하여 선정한다. 10.3.3.1 고려사항 - 방폭전기기계기구가 설치될 지역의 위험종별 - 내압방폭구조의 경우 최대안전틈새, 본질안전방폭구조의 경우 최소 점화 전류, 압력방폭구조, 유입방폭구조, 안전증방폭구조의 경우 최고 표면온도 10.3.3.2 표준환경조건 - 방폭구조의 방폭 성능에 대해 표준적인 환경조건하에서 설치하는 것을 전제로 한다. 즉 방폭전기기기가 설치될 장소의 주변온도, 표고, 또는 상대습도 먼지, 부식성 가스 및 습기 등 환경조건으로 상세한 사양은 아래와 같다. - 압 력 : 80~110kPa - 표 고 : 1,000m 이하 - 습 도 : 45~85% - 온 도 : `20~40℃ - 공 해 : 부식성 가스, 진동 등이 존재하지 않는 환경 10.3.3.3 분진방폭구조의 경우 분진의 도전성 여부 10.4 방폭전기기기의 표시방법 - 방폭전기기기는 라벨, 금속박판 또는 각인 등 잘 지워지지 않는 방법으로 전기기기 외함의 보기 쉬운 곳에 부착해야 하고, 표시방법은 다음과 같다. 10.4.1 방폭구조의 종류 구 분 내 압 유 입 압력(내압) 안전증 본질안전 IEC, KS d o p e i 10.4.2 폭발등급 일본 폭발등급 1 2 3 틈새의 폭[mm] 0.6 초과 0.4 초과 0.6 이하 0.4 이하 해당가스 아세톤, 벤젠 에틸렌 수소, 아세틸렌 IEC, 한국 폭발등급 l lla llb llc 틈새의 폭[mm] 탄광용 0.9 초과 0.5 초과 0.9 이하 0.5 이하 해당가스 메탄 아세톤, 벤젠 에틸렌 수소 NFPA 폭발등급 D C B A 틈새의 폭[mm] 해당규정 없음 해당가스 아세톤, 벤젠 에틸렌 수소 아세틸렌 10.4.3 발화도 - 가연성 가스 또는 증기(인화점이 40℃ 이하인 가연성 액제증기)를 발화점 따라 6등급의 발화도를 분류한 것으로 방폭전기기기의 온도 등급에 이용한다. 전기기기의 온도등급 전기기기의 최대표면온도 가스 ․ 증기의 발화온도 T1 450℃ >450℃ T2 300℃ >300℃ T3 200℃ >200℃ T4 135℃ >135℃ T5 100℃ >100℃ T6 85℃ > 85℃ 10.4.4 최소점화전류비에 의한 분류 폭발등급 A B C 최소점화전류 0.8 초과 0.45 이상 0.8 이하 0.45 미만 본질안전방폭구조의 전기기기 분류 * Exd T₂의미 : 내압방폭구조, 폭발등급 2등급, 발화도 2등급을 의미 한다. 10.5 방폭구조의 종류 10.5.1 내압방폭구조 - 전기기기의 발화원이 될 수 있는 부분을 전폐구조의 용기 안에 넣어 폭발성 가스가 용기내부로 침투되어 폭발이 일어나더라도 용기가 그 압력을 이겨내어 파손되지 않고 폭발 시 화염이나 고열이 용기의 접합면을 지나는 동안 냉각되어 외부의 폭발성 가스에 화염일주(Flame propagation)를 일으키지 않는 구조. - 화염일주가 일어나지 않는 접합면의 틈새를 최대안전틈새(Maximum Safety Clear-ance)라 한다. - 이 최대 안전틈새는 전기기구 등의 내압방폭구조의 틈새설계에 적용된다. 10.5.2 유입방폭구조 - 전기기기의 발화원이 될 수 있는 부분을 기름 안에 넣어 불꽃, 아크(Arc) 또는 고온발생부분이 기름 속에 잠기게 됨으로써 기름면 위에 존재하는 가연성 가스에 인화되지 아니하도록 한 구조. 예 : 변전실의 OCB(Oil Circuit Breaker) 10.5.3 압력방폭구조 - 전기기기의 발화원이 될 수 있는 부분을 용기 안에 넣고 이 용기에 보호 기체(신선한 공기, 불연성 또는 불활성 가스)를 압입시켜 내압을 유지 하여 가연성 가스가 용기 내부로 유입되지 않도록 한 구조다 보호기체가 누설되거나 공급 중단 시에는 경보를 발할 수 있는 경보장치 가 부설되어야 하며, 운전정지기능을 갖추어야 한다. 10.5.4 안전등방폭구조 - 정상운전 중에 가연성 가스의 점화원이 될 전기불꽃, 아크(Arc) 또는 고온부분등의 발생을 방지하기 위하여 기계적, 전기적 구조상 또는 온도 상승에 대하여 특히 안전도를 증가시킨 구조. - 대상기기 : 안전증 변압기, 안전증 접촉단자, 안전증 측정계기 10.5.5 본질안전방폭구조 - 정상 시 및 사고(단선, 단락, 지락 등) 시에 발생하는 전기불꽃, 아크 또는 고온부에 의하여 가연성 가스가 점화되지 아니하는 것이 점화시험, 기타방법에 의하여 확인된 구조 즉 이는 본질적으로 안전하다는 것이 공인기관에서 실험에 의해서 인정 된 구조이다. 10.5.6 특수방폭구조 - 위에서 규정한 구조 이외의 것으로 가연성 가스의 점화를 방지할 수 있는 것이 실험 등의 방법으로 확인된 구조.