Explosionsskydd kompakt

Val av utrustning enligt ATEX och IECEx

Explosiv atmosfär kan förekomma i nästan alla industriella tillämpningar. För att undvika explosioner gäller särskilda krav, direktiv och standarder för elektrisk utrustning i explosionsfarliga områden. I den här översikten hittar du kriterierna för att välja rätt enhet för din applikation.

Ladda ner Principer Ex-skydd
Kemianläggning
Representation av komponenterna för bildandet av en explosion

Komponenter som kan orsaka en explosion: brännbart material, syre, antändningskälla

Principer explosionsskydd

En explosion är en exoterm reaktion med en plötslig frigörelse av en stor mängd energi, vilket resulterar i en stark tryckvåg.
En explosion uppstår när det finns ett brännbart material, syre och en antändningskälla. Om en komponent saknas sker inte den exoterma reaktionen.

Det finns olika explosionsskyddsåtgärder för att på ett säkert sätt förhindra explosioner. Medan det primära explosionsskyddet förhindrar förekomsten av explosiv atmosfär, förhindrar det sekundära explosionsskyddet en explosion på ett säkert sätt genom att konstruktivt undvika effektiva antändningskällor. Effektiva tändkällor är t.ex. elektriska gnistor och heta ytor på elektrisk utrustning eller ljusbågar, statisk elektricitet etc. Beroende på användningsområde finns det olika skyddsklasser med olika skyddsprinciper för sekundärt explosionsskydd. Dessutom finns även det tertiära explosionsskyddet. Detta är konstruktionsåtgärder som minskar konsekvenserna av en explosion till en acceptabel nivå.

Val av utrustning för sekundärt explosionsskydd

Följande översikt fokuserar på sekundärt explosionsskydd. Vid val av utrustning, enligt skyddsklasserna, måste användaren analysera typen av fara samt farans varaktighet och frekvens. Typ av fara avser tändkällan med hänsyn till antändningstemperatur och antändningsenergi. När det gäller farans varaktighet och frekvens fastställs kopplingen mellan zonindelning samt utrustningskategori och apparatskyddsnivå.

Temperaturklasser Tändkälla: Varm yta

Utrustning för användning i grupp II potentiellt explosiva atmosfärer (gaser) är indelad i temperaturklasser (T1 - T6), som anger den maximala yttemperaturen på utrustningen som kan uppstå. Yttemperaturen gäller för alla delar av en elektrisk
utrustning som kan komma i kontakt med den explosiva gasblandningen.
En apparat får endast användas om den temperatur som tilldelats temperaturklassen är lägre än antändningstemperaturen för gasblandningen. Enheter som är märkta med en högre temperaturklass, dvs. lägre yttemperatur, kan även användas med gasblandningar med högre antändningstemperatur. En enhet med T6-märkning kan därför användas för alla gaser.

För damm görs ingen skillnad mellan temperaturklasser (T1 - T6). Enheter i grupp III (damm) är märkta med en maximal yttemperatur. Ytterligare dammavlagringar måste tas med i beräkningen. Mer information om temperaturgränser hittar du i Principen explosionsskydd (se nedladdning).

Maximal yttemperatur i °C

Tändpunktsområde i °C

Exempel

Temperaturklass
T1 450 > 450 Kolmonoxid, metan, väte
T2 300 > 300 ... ≤ 450 Acetylen, butan, eten
T3 200 > 200 ... ≤ 300 Bensin, vätesulfid, cyklohexan
T4 135 > 135 ... ≤ 200 Acetaldehyd, dietyleter (inga andra ämnen)
T5 100 > 100 ... ≤ 135 Inga ämnen
T6 85 > 85 ... ≤ 100 Kolsvavel

Grupper efter tändningsenergi Tändkälla: gnistor (energi)

Utrustning för användning i grupp II (gaser) och III (damm) av potentiellt explosiva atmosfärer delas in i grupper (IIA-IIC, IIIA-IIIC) som anger den maximala antändningsenergin för utrustningen.
En apparat får endast användas om apparatens maximala antändningsenergi är lägre än ämnets (gas- eller dammblandningens) minimala antändningsenergi. En enhet med IIC-märkning får användas för alla gaser och en enhet med IIIC-märkning får användas för alla dammtyper.

Gaser är mer explosiva än damm, t.ex. är enheter med IIB lämpliga för IIIC.

Erforderlig tändningsenergi

Ämnenas farlighet

Exempel på ämnen

Grupp
IIA +++ + Aceton, etan, ammoniak, kolmonoxid. Propan, butan, bensin, dieselbränsle, acetaldehyd
IIB ++ ++ Metan, eten, etyleter, etylalkohol, vätesulfid
IIC + +++ Väte, acetylen, koldisulfid
IIIA +++ + Brandfarligt ludd, t.ex. bomullsfibrer
IIIB ++ ++ Icke ledande damm, t.ex. mjöl, trä
IIIC + +++ Ledande damm, t.ex. aluminiumdamm

Zonindelning (2)

Zonindelning (damm)

  • Zon 20:
    Är ett område, i vilket det ständigt eller långvarigt eller ofta förekommer explosiv atmosfär i form av ett moln av brännbart damm som finns i luften.
  • Zon 21:
    Är ett område i vilket man kan räkna med att en explosiv atmosfär i form av ett moln av brännbart damm som finns i luften förekommer vid normaldrift
  • Zon 22:
    Är ett område i vilket man inte kan räkna med att en explosiv atmosfär i form av ett moln av brännbart damm som finns i luften förekommer vid normaldrift, även om den uppstår, endast kommer att kvarstå under en kort period
Grafiska exempel på zonindelningar i en gasapplikation
Zon 1
Är ett riskområde, i vilket explosiv gasblandning kan väntas förekomma tillfälligt under normal drift. Hit hör den närmaste omgivningen av zon 0 samt närmaste områden runt lastnings- och tömningsanordningar.
Zon 0
Är ett område, i vilket explosiv gasblandning förekommer ständigt eller långvarigt. I regel föreligger dessa förhållanden längst in i behållare, rörledningar, apparaturer och tankar.
Zon 2
Är ett riskområde, i vilket en explosiv gasatmosfär inte kan väntas förekomma tillfälligt under normal drift. Om den ändå uppkommer är det sällan och då endast under en kort tid.

Utrustningskategorier eller apparatskyddsnivå

Utrustningskategorier och apparatskyddsnivån beskriver utrustningens säkerhets- resp. skyddsnivå. Vilken utrustning som är lämplig för vilken zon framgår av ATEX-direktivet 2014/34/EU via utrustningskategorin (kategori 1, 2, 3). I standarden IEC/EN 60079-0 beskrivs apparaternas användbarhet för respektive zoner med apparatskyddsnivån (Equipment Protection Level EPL: a, b, c). G står för ”gas” och D för ”damm” i märkningen av apparatkategorin samt i apparatskyddsnivån. T.ex. i gasutrymmet är en apparat med märkningen 1G och Ga, d.v.s. med en mycket hög säkerhets- och skyddsnivå, lämplig för farozonen 0 och därmed även för alla andra gaszoner. Konstruktionsmässigt är denna enhet utformad för att vara säker även i händelse av två fel som är oberoende av varann.

Säkerhets- eller skyddsnivå

Apparatkategori

ATEX-direktiv 2014/34/EU

Apparatskyddsnivå (EPL)

Standard IEC/EN 60079-0

Zonindelning
DIREKTIV 1999/92/EG
Gaszoner
Zon 0 Mycket hög – med två oberoende fel är enheten fortfarande säker 1G Ga
Zon 1 Hög – i händelse av ett oberoende fel är enheten fortfarande säker 2G Gb
Zon 2 Normal – inte felsäker 3G Gc
Dammzoner
Zon 20 Mycket hög – med två oberoende fel är enheten fortfarande säker 1D Da
Zon 21 Hög – i händelse av ett oberoende fel är enheten fortfarande säker 2D Db
Zon 22 Normal – inte felsäker 3D Dc

Märkning av Ex-produkter

I Europa måste det, utöver märkningen enligt IEC/EN 60079-0-standarden, finnas en märkning enligt ATEX-direktivet 2014/EU/34.

Enligt ATEX-direktivet ska utrustningen delas in i grupper och kategorier. Utrustningsgrupp I omfattar installationer i gruvor med risk för gruvgas och/eller damm. Utrustningsgrupp II omfattar alla andra explosionsfarliga områden utanför gruvdrift, t.ex. kemisk industri, olje- och gasbearbetning, explosivt damm i kvarnar och silor etc.

Märkningen i standardserien IEC/EN 60079 innehåller information om skyddsklass, gas- och dammgrupper, temperaturklassen och apparatskyddsnivån (EPL).

Märkning av egensäker utrustning för användning i gasatmosfärer
Märkning av egensäker utrustning för användning i dammatmosfärer
Märkning av tillbehörsutrustning för användning i gasatmosfär
Exempel på märkning av tillbehörsutrustning för användning i dammatmosfärer
Märkning av egensäker utrustning för användning i gasatmosfärer

ATEX

II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
G – Atmosfär: G = gas

IEC/EN

i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
II - Grupper: II = gas
C - Undergrupper: C = väte, acetylen, koldisulfid
T6 – Temperaturklass: T6 = 85 °C
Ga – Apparatskyddsnivå: G = gas | a = lämplig för zon 0

Märkning av egensäker utrustning för användning i dammatmosfärer

ATEX

II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
D – Atmosfär: D = damm

IEC/EN

i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
III – grupper: III = damm
C – undergrupper: C = ledande damm, t.ex. aluminiumdamm
125 °C – max. yttemperatur: 125 °C = max. yttemperatur på 125 °C
Da – apparatskyddsnivå: D = damm, a = lämplig för zon 20

Märkning av tillbehörsutrustning för användning i gasatmosfär

ATEX

II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
( ) – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
G – Atmosfär: G = gas

IEC/EN

i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
Ga – Apparatskyddsnivå: G = gas, a = lämplig för zon 0
[ ] – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
II – Grupper: II = gas
C - Undergrupper: C = väte, acetylen, koldisulfid

Exempel på märkning av tillbehörsutrustning för användning i dammatmosfärer

ATEX

II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
( ) – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
D – Atmosfär: D = damm

IEC/EN

i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
Da – apparatskyddsnivå: D = damm, a = lämplig för zon 20
[ ] – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
III – grupper: III = damm
C – undergrupper: C = ledande damm, t.ex. aluminiumdamm

Skyddsklasser (urval) I följande bild förklaras ett utdrag av olika skyddsklasser.

Grafisk framställning Ex d – flamskyddad kapsling
Grafisk representation av Ex e – ökad säkerhet
Grafisk representation Ex p – övertryckskapsling
Grafisk framställning Ex m; Ex o; Ex q – gjut-, sand- eller oljekapsling
Grafisk representation Ex i - egensäkerhet
Grafisk framställning Ex n – skyddsklass ”n”
Grafisk framställning Ex d – flamskyddad kapsling

Princip:
Antändningskälla möjlig, explosion säkert kontrollerad

Skyddskoncept:
Solid kapslingskonstruktion, typprovningar

Användningsområde:
Motorer, brytare, kraftelektronik

Grafisk representation av Ex e – ökad säkerhet

Princip:
Säker uteslutning av antändningskällor

Skyddskoncept:
Inga fungerande antändningskällor, uteslutande av funktionsstörningar genom särskilda åtgärder

Användningsområde:
Motorer, transformatorer, armaturer, radplintar, samlingsskenor

Grafisk representation Ex p – övertryckskapsling

Princip:
Säker uteslutning explosiv atmosfär

Skyddskoncept:
Håll kapslingen under övertryck med tändskyddsgas

Användningsområde:
Maskiner, motorer, apparatskåp (elektronik)

Grafisk framställning Ex m; Ex o; Ex q – gjut-, sand- eller oljekapsling

Princip:
Tändkälla finns, men säkert kontrollerad

Skyddskoncept:
Ingjutning av utrustningen i gjutmassa, mineralolja eller sand

Användningsområde:
Elektronik, transformatorer, kondensatorer, reläer

Grafisk representation Ex i - egensäkerhet

Princip:
Gnistor eller termiska effekter möjliga, men inte antändliga

Skyddskoncept:
Säker energibegränsning med hänsyn till fel och energilagringseffekter

Användningsområde:
Mät-, styr-, och reglerteknik, sensorer, ställdon, instrumentering

Grafisk framställning Ex n – skyddsklass ”n”

Förenkling av alla skyddsklasser för de reducerade kraven i zon 2/zon 22. Inget EG-typintyg krävs. Följande skyddsklasser finns:

  • nA: gnistfri utrustning (har överförts till 60079-7 som Ex ec, men är fortfarande giltig)
  • nC: gnistbildande utrustning eller utrustning med skyddade kontakter
  • nR: ångsäker kapsling
  • nL: energibegränsad utrustning (har överförts till 60079-11 som Ex ic)
  • nZ: förenklad övertryckskapsling (har överförts till 60079-2 som Ex pzc)

Schematisk bild av egensäkerhet från zon 0 till säker zon

Ex i – egensäkerhet

För mät-, styr- och reglerteknik i anläggningar med explosionsfarliga områden har skyddsklassen egensäkerhet (Ex i) etablerats globalt. 
Den egensäkra kretsen består vanligtvis av följande komponenter:

  • den egensäkra utrustningen, dvs. en last som är installerad i det explosionsfarliga området (t.ex. en egensäkerhets-temperaturtransmitter)
  • tillhörande utrustning, som är en källa som installerats i icke-explosionsfarliga området (egensäkerhets-isolator)
  • anslutningsledningen (kabeln).

Skyddsprincipen för skyddsklassen egensäkerhet baseras på begränsningen av den energi som leds in i det explosionsfarliga området och lagras där. Energin hos en eventuell gnista måste alltid vara mindre än den minsta antändningsenergin i den omgivande explosiva atmosfären.
För att säkerställa att respektive sammankoppling inte kan ge upphov till antändliga gnistor och varma ytor måste användaren eller anläggningsoperatören genomföra och dokumentera ”Verifiering av egensäkerhet” i enlighet med EN/IEC 60079-11 och installatörsstandarden EN/IEC 60079-14. Denna metod ger användaren fördelen att egensäkerhets-fältenheter och egensäkerhets-isolatorer kan väljas och kombineras enligt de specifika kraven, oberoende av tillverkaren.

Applikationsschema för egensäkerhet från zon 0 via zon 1 och zon 2 till den säkra zonen

Till skillnad från alla andra typer av skyddsklasser gäller egensäkerhet enligt IEC/EN 60079-11 inte bara för en enskild utrustning, utan även för hela den egensäkra kretsen.

Fördelar med skyddsklassen ”Ex i – egensäkerhet”:

  • Ombyggnation under pågående drift
  • Mer kostnadseffektivt än andra skyddsklasser
  • Användning av enkel utrustning
  • Användning i zon 0/zon 20
Ladda ner
Principer explosionsskydd
Dokumentet riktar sig till byggare och planerare av anläggningar i explosionsfarliga områden. Det redogör för internationella normer, standarder och direktiv. Driftansvariga för elektrisk utrustning i explosionsfarliga områden får information om vilka explosionsskyddskriterier som deras anläggningar måste uppfylla. Dessutom hittar du grundläggande teknisk kunskap om grupp I och grupp II, om Ex-zoner, om MSR-teknik och om funktionell säkerhet.
Se nu
Omslagsbild på dokumentet ”Principer explosionsskydd”