Metoder til eksplosionsbeskyttelse

Alle Ex-typer samlet ét sted. Hver metode tager en forskellig tilgang til eksplosionstrekanten, og hver har afvejninger mht. pris, vægt, vedligeholdelse, og hvilke zoner den dækker.

Fem grundlæggende principper

Alle beskyttelsesmetoder er baseret på ét eller flere af disse principper:

Beskyttelsesmetoder. Gas/damp

Ex d. Flammesikkert kabinet (IEC 60079-1)

Princip: Inddæmning. Kabinettet er stærkt nok til at modstå en intern eksplosion. Præcisionsbearbejdede spalter ("flammeveje") afkøler undslippende varme gasser til under antændelsestemperaturen for den omgivende atmosfære.

Sådan virker det:

• Udstyret er indkapslet i et robust hus (støbejern, aluminium, rustfrit stål)
• Intern eksplosion kan forekomme, men inddæmmes
• Flammeveje (flangeforbindelser, gevindindføringer) afkøler undslippende gasser til under antændelsestemperaturen
• Undslippende gasser kan overstige 1.000 °C, men kontakttiden er for kort til at overføre tilstrækkelig energi

Underniveauer:

• Ex db. for EPL Gb (Zone 1)
• Ex dc. for EPL Gc (Zone 2)

Vigtige designparametre:

• Vægtykkelse: volumenafhængig (3–6 mm minimum for støbejern)
• Flammevejens spalte: 0,1–0,5 mm afhængigt af gasgruppe
• Flammevejens længde: 9,5 mm (IIA) til 25 mm (IIC)
• Internt trykvurdering: op til 10 bar
• Friafstande omkring kabinet: 10 mm (IIA), 30 mm (IIB), 40 mm (IIC)

Kritiske krav:

• Kabelforskruninger skal være Ex d-certificerede (brug aldrig Ex e-forskruninger på Ex d-kabinetter)
• Flammevejsoverflader skal være rene og let smurt, aldrig malede
• Indholdet må ikke ændres uden recertificering
• Kun fuldt certificerede kabinetter må anvendes (ikke "U"-komponentcertifikater alene)

Typiske anvendelser: Motorer, koblingsudstyr, samledåser, belysningsarmaturer, effektfordeling, transformatorer

---

Ex e. Forhøjet sikkerhed (IEC 60079-7)

Princip: Undgåelse. Udstyret kan ikke producere gnister, lysbuer eller varme overflader under normal drift eller forudsigelige fejl. Forbedrede designmarginer sikrer, at ingen tændkilde udvikles.

Sådan virker det:

• Ingen gnistproducerende komponenter tilladt
• Forbedrede luft- og krybeafstande
• IP54 kabinetbeskyttelse som minimum
• Øgede isoleringsmarginer
• Termisk beskyttede klemmer og forbindelser

Underniveauer:

• Ex eb. for EPL Gb (Zone 1)
• Ex ec. for EPL Gc (Zone 2)

Vigtige designparametre:

• Krybe- og luftafstande overstiger normale standarder
• Klemmeforbindelser dimensioneret for specifikke fejlstrøm-/tidskombinationer
• IP54 eller bedre kapslingsklasse
• Termisk overvågning for motorer og transformatorer

Kritiske krav:

• Alle elektriske forbindelser skal tilspændes korrekt (løse forbindelser = gnister)
• Pakninger skal opretholde IP-klassificeringen
• Kabelforskruninger bør være Ex e-certificerede (Ex d-forskruninger er også acceptable)
• Ikke egnet til udstyr med normalt gnistende kontakter

Typiske anvendelser: Klemme-/samledåser, motorer (gnistfri type), styretavler, belysningsarmaturer, kabelforskruninger, samleskinner

---

Ex i. Egensikkerhed (IEC 60079-11)

Princip: Energibegrænsning. Den elektriske energi i kredsløbet er begrænset til et niveau, der ikke kan antænde den eksplosive atmosfære. hverken ved gnistdannelse eller overfladevarme.

Sådan virker det:

• Strøm og spænding begrænses af sikkerhedsbarrierer eller galvaniske isolatorer
• Den samlede kredsløbsenergi (inkl. lagret energi i kapacitans og induktans) forbliver under minimumsantændelsesenergien (MIE) for gassen
• Selv under fejlforhold er der utilstrækkelig energi til at forårsage antændelse

Underniveauer:

• Ex ia. for EPL Ga (Zone 0). sikker med 2 samtidige fejl + 1,5× sikkerhedsfaktor
• Ex ib. for EPL Gb (Zone 1). sikker med 1 fejl + 1,5× sikkerhedsfaktor
• Ex ic. for EPL Gc (Zone 2). sikker under normal drift

Vigtige designparametre:

• Maksimal spænding, strøm, effekt defineret pr. gasgruppe
• Kapacitans- og induktansgrænser for kabel og udstyr
• Sikkerhedsbarrierer: zenerbarrierer (jordreference) eller galvaniske isolatorer
• Kabelparametre (kapacitans pr. meter, induktans pr. meter) skal indgå i vurderingen

Minimale antændelsesenergier:

• IIA (methan): ~280 μJ
• IIB (ethylen): ~60 μJ
• IIC (brint): ~17 μJ

Kritiske krav:

• Egensikre kredsløb skal adskilles fra ikke-egensikre kredsløb
• Blåfarvede kabler/ledninger til identifikation
• Systemdokumentation (enhedsparametre) skal verificeres
• Kabelføring adskilt fra stærkstrømskabler
• Jordforbindelse for zenerbarrierer skal være pålidelig (<1 Ω)

Typiske anvendelser: Sensorer, transmittere, termoelementer, niveaukontakter, bærbare gasdetektorer, kommunikationsudstyr, HART-instrumenter

---

Ex p. Overtryksventilering (IEC 60079-2)

Princip: Udelukkelse + Fortynding. Kabinettet er tryksat med ren luft eller inertgas for at forhindre eksplosiv atmosfære i at trænge ind. Alternativt fortyndes den interne atmosfære under NEG.

Underniveauer:

• Ex px. for EPL Gb. reducerer Zone 1 inde i kabinettet til ikke-eksplosionsfarligt
• Ex py. for EPL Gb. reducerer Zone 1 inde til Zone 2
• Ex pz. for EPL Gc. reducerer Zone 2 inde til ikke-eksplosionsfarligt

Sådan virker det:

• Forskylning: kabinettets volumen gennemblæses med ren luft/gas (typisk 5× volumet)
• Opretholdt positivt tryk under drift (typisk >50 Pa over omgivende)
• Tryk-/flowovervågning med alarm og automatisk afbrydelse ved tab

Typiske anvendelser: Store motorer, kontrolrum, analysatorhuse, frekvensomformere (VFD), MCC-rum, store fordelingstavler

---

Ex n. Type "n" / Gnistfri (IEC 60079-15)

Princip: Undgåelse (primært). Udstyret producerer ikke lysbuer eller gnister, der kan antænde under normal drift. Mindre streng end Ex e. designet kun til Zone 2.

Undertyper:

• Ex nA. gnistfrit apparat
• Ex nC. gnistende apparat med kontakter i forseglet kabinet
• Ex nR. begrænset vejrtrækningskabinet (begrænser gasindtrængning)
• Ex nL. energibegrænset apparat (lignende Ex ic)

EPL: Kun Gc (Zone 2)

Typiske anvendelser: Generelle instrumenter, magnetventiler, relæbokse, indikatorlamper i Zone 2-områder

---

Ex m. Indkapsling / Indstøbning (IEC 60079-18)

Princip: Udelukkelse. Komponenter er fuldstændig indkapslet i en masse (harpiks, epoxy), der forhindrer kontakt med den eksplosive atmosfære.

Underniveauer:

• Ex ma. for EPL Ga (Zone 0)
• Ex mb. for EPL Gb (Zone 1)
• Ex mc. for EPL Gc (Zone 2)

Typiske anvendelser: Magnetspuler, LED-moduler, elektroniske printkort, sensorer, små aktuatorer

---

Ex o. Olieneddykning (IEC 60079-6)

Princip: Udelukkelse. Elektriske kontakter og bueproducerende komponenter er nedsænket i beskyttende olie.

EPL: Gb (Zone 1)

Typiske anvendelser: Transformatorer, koblingsudstyr (hovedsageligt ældre installationer)

---

Ex q. Pulver-/kvartsfyldning (IEC 60079-5)

Princip: Inddæmning. Udstyr er omgivet af fint kvartssand, der slukker flammeudbredelse og absorberer varme.

EPL: Gb (Zone 1)

Typiske anvendelser: Kondensatorer, sikringer, små elektronikmoduler

---

Ex Op. Optisk stråling (IEC 60079-28)

Undertyper:

• Ex Op is. iboende sikker optisk stråling
• Ex Op pr. beskyttet optisk stråling (interlock-nedlukning)
• Ex Op sh. optisk stråling med afskærmet kabinet

Typiske anvendelser: Fiberoptiske systemer, optiske sensorer, laserbaserede instrumenter

Beskyttelsesmetoder. Støv

Ex t. Beskyttelse ved kabinet (IEC 60079-31)

Princip: Udelukkelse. Et støvtæt kabinet forhindrer støv i at nå tændkilder og begrænser overfladetemperaturen.

Underniveauer:

• Ex ta. for EPL Da (Zone 20). IP6X krævet
• Ex tb. for EPL Db (Zone 21). IP6X krævet
• Ex tc. for EPL Dc (Zone 22). IP5X minimum

Den maksimale overfladetemperatur skal tage hensyn til både støvskyens og støvlagets antændelsestemperaturer. se Temperaturklasser.

---

Matrice for zone til beskyttelsesmetode

Kombineret beskyttelse

Udstyr anvender ofte flere beskyttelsesmetoder. Almindelige kombinationer:

• Ex db eb. flammesikkert kabinet med forhøjet sikkerhed-klemmekammer
• Ex de. ældre notation for det samme
• Ex db [ib]. flammesikkert kabinet med egensikre kredsløb
• Ex eb [ia]. forhøjet sikkerhed-hus med egensikre kredsløb
• Ex tb [ib]. støvbeskyttet kabinet med egensikre kredsløb

Parentesnotationen [ib] angiver, at beskyttelsesmetoden bruges til tilhørende apparater (ikke hovedkabinettet).

Valg af den rigtige beskyttelsesmetode

Overvej:

1. Zone. bestemmer minimum krævet EPL
2. Gas-/støvgruppe. nogle metoder har gasgruppebegrænsninger
3. Effektniveau. Ex i virker kun for laveffektkredsløb; Ex d håndterer høj effekt
4. Vedligeholdelsesadgang. Ex e og Ex n er lettere at vedligeholde end Ex d
5. Pris. Ex n (Zone 2) er billigst; Ex ia (Zone 0) og Ex d (Zone 1) er dyrest
6. Størrelse/vægt. Ex d-kabinetter er tunge; Ex i-enheder er lette
7. Miljø. korrosion, vibration, ekstreme temperaturer påvirker metodevalget

Relaterede emner

• Grundlæggende. eksplosionstrekant og beskyttelsesprincipper
• EPL. udstyrets beskyttelsesniveau og zonetilknytning
• Gasgrupper. gasgruppen bestemmer beskyttelsens strenghed
• Temperaturklasser. temperaturgrænser pr. metode
• Ex-mærkninger. hvordan beskyttelsesmetoden vises på mærkaten
• Standarder. IEC 60079-delnumre pr. beskyttelsesmetode
• Certificering. hvordan udstyr certificeres
• Installation og inspektion. opretholdelse af beskyttelsesintegritet