특수장소의 전기설비(위험장소의분류/방폭설비 등)

특수장소의 전기설비(위험장소의분류/방폭설비 등)

 

특수장소란 폭연성, 가연성 증기 및 폭연성,가연성 분진이 지속적 발생 또는 집적되는 장소로서 전기설비로 인한 발화, 사고파급되는 것을 방지하기 위해 전기설비의 안정성 확보를 위하여 기술기준에서 별도로 규정하고 있다.(내선규정에서 정하는 특수장소 : 가스증기 위험장소 / 분진위험장소 / 불연성먼지가 많은 장소 / 위험물 등이 존재하는 장소 / 화약고 등의 위험장소 / 부식성가스 등이 있는 장소로서 분진 위험장소를 가연성과 불연성으로 세분화하였다)

 

폭발 및 화재의 3 요소

· 지역내에 가연성 가스나 증기가 존재해야 한다. (가연물질)

· 가연성 가스나 증기가 연소 또는 점화가 가능한 정도의 산소 또는 공기와 혼합되어 있어야 하고 이 혼합물의 양은 설비 주위의 공기를 충분히 점화시킬 수 있는 양이어야 한다. (산소공급원, 산화제)

· 혼합물이 점화되어야 한다. (점화원)

 

1. 위험장소의 분류

아래의 장소는 위험지역으로 분류된다.

- 인화성 물질의 증기 또는 가연성 가스가 쉽게 존재할 가능성이 있는 지역

- 인화점 40°C 이하의 액체가 저장, 취급되고 있는 지역

- 인화점 65°C 이하의 액체가 인화점 이상으로 저장 취급될 수 있는 지역

- 분진등이 발생하거나 분진이 기기의 표면 또는 바닥등에 퇴적되는 지역

 

1) 가스,증기 위험장소

가스증기 위험장소란 가연성가스 또는 인화점 40℃이하의 인화성 액체의 증기가 공기 중에 존재하여 위험한 농도로 된 장소 또는 그러한 우려가 있는 장소를 말한다.

· "통상상태"란 플랜트, 장치, 기기 등의 운전이 정상적으로 수행되고 있고 또 제품의 인출, 뚜껑의 개폐 등과 같은 조작이 바르게 실시되고 있는 경우로서 운전의 계속이 허용되는 상태를 말한다.

· "이상상태"란 플랜트, 장치, 기기 등의 운전의 이상 또는 작업자의 발못 등으로 인하여 폭발성 가스가 누출되어 위험분위기를 생성하는 경우로서 운전의 계속이 허용되지 않는 상태를 말한다.

 

1-1) 가스증기 위험장소(방폭지역)의 구분

폭발이나 화재를 유발할 수 있는 가스나 증기에 의한 위험지역은 위험 분위기의 발생가능성(농도가 폭발한계에 달한 확률)에 따라 다음의 장소로 구분된다.

 

1-1-1) JIS / IEC 기준

 

1-1-2) API / NFPA 기준 (미국기준)

 

1-1-3) 비방폭 지역 분류

(1) 환기가 충분한 지역에 설치하고 개구부가 없는 상태에서 인화성 또는 가연성 액체가 간헐적으로 사용되는 배관으로 적절 한 유지 관리가 이루어지는 배관주위

(2) 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관으로 Valve, Fitting, Flange 등과 같이 이상 발생이 누설될 수 있는 부속품이 전혀 없고 모두 용접으로 접속된 배관부위

(3) 가연성 물질이 완전히 밀봉된 수납용기 속에 저장되고 있는 경우의 수납용기 주위

(4) 보일러, 가열로 , 소각로 등 개방된 화염이나 고온 표면의 존재가 불가피 한 설비로서 연료주입 배관상의 Valve, Pump, 등의 위험 발생원 주변의 전기, 기계, 기구가 없는 경우의 개방화염 또는 고온 표면이 있는 설비 주위

(5) 분진 발생량이 미비하거나 발생하지 않아 화재, 폭발의 우려가 없는 장소

 

1-1-4) 위험지역의 범위결정

위험지역의 범위결정은 설치 위치, 취급물질, 설비크기, 운전조건, 충분한 환기여부에 따라 방폭지역 구분도 적합한 것들을 선정하여 결정하되 다음의 사항을 고려 한다.

 

· 설비크기 및 운전 조건의 구별은 아래 표에 나타난 구분 중에 있다.

 

· 설비의 크기 및 운전 조건에 따른 위험지역의 구분범위가 상이할 경우 구분 범위가 큰 쪽을 선정하여 가장 넓은 위험 지역을 보유하게 되는 위험지역 구분도를 작성한다.

 

2) 분진 위험장소

분진 위험장소란 폭연성 / 도전성 / 가연성 또는 타기 쉬운 섬유가 존재하기 때문에 전기설비가 점화원이 되어 폭발 또는 화재를 일으킬 우려가 있는 장소를 말한다.

· 폭연성 분진 위험장소 : 특수방진구조

· 가연성 분진 위험장소 : 보통 방진구조

· 도전성 분진 위험장소 : 보통 방진구조

 

3) 폭발성 가스의 폭발등급 및 발화

폭발성 가스는 방폭기기의 설계,제작 및 선정을 적정하게 하기 위하여 그 위험도에 따라 폭발등급 및 발화도를 정한다.

 

3-1) 폭발 등급

화염은 작은 틈을 통과하면 냉각되어 소실된다. 이것은 틈의 폭, 길이, 가스의 성질에 따라 달라진다.

폭발성 가스의 표준 용기에 의한 화염 일주한계(화염이 소실하는 한계)의 값에 따라 폭발성 가스를 분류하여 등급을 정한 것을 폭발등급이라고 하며 표와 같이 3 등급으로 분류한다.

 

[표] 폭발등급의 분류

· 표준 용기의 용적은 8리터이다

 

3-2) 발화도

발화도는 폭발성가스의 발화점에 따라 표와 같이 6등급으로 분류한다. 예를 들어 아세틸렌 가스의 발화점은 350° 이므로 발화도는 G2이고, 온도상승한도는 발화점 하한값의 80%에서 기준주위온도 40℃를 뺀 것으로 200℃가 된다.

 

3-3) 폭발성 가스의 폭발등급,발화도에 따른 분류

 

2. 방폭설비의 구조

 

3. 방폭전기설비의 전기적 보호

방폭전기설비에서 전기회로가 과전류, 단락, 지락, 온도상승 등에 의해 이상이 발생할 우려가 있는 경우에는 이것을 조기에 검출하여 제거함으로써 전기설비가 화재의 점화원이 되는 것을 방지할 필요가 있다.

1) 과전류 보호

전로에 과전류가 흐를 경우 즉시 그 전로를 자동적으로 차단하는 보호시스템을 설치한다. 단, 2종장소의 저압회로로서 점화원이 될 가능성이 극히 적은 경우에는 자동경보방식의 것으로 할 수 있으며 이 경우 관리자가 조기에 그 원인을 파악하여 제거할 수 있어야 한다.

2) 단락전류보호

전로에 단락전류가 흐를 경우 이를 즉시 검출하는 장치를 시설하고, 또한 사고전로를 계통에서 자동으로 분리할 수 있는 보호시스템을 설치하여야 한다.

3) 지락보호

3-1) 접지식 저압전로

1선에 지락이 발생한 경우에 원칙적으로 즉시 전로를 자동적으로 차단하도록 지락차단기(감도전류는 30㎃ 이하의 것)를 설치하여야 한다. 단, 2종장소의 전자회로에서 1선에 발생한 지락이 점화원으로 될 가능성이 극히 적은 경우에 한하여 지락자동경보장치에 의할 수 있다.

3-2) 비접지식 저압전로

1선에 지락이 발생한 경우에 원칙적으로 즉시 전로를 자동적으로 차단하도록 지락차단기(감도전류는 30㎃ 이하의 것)를 설치하여야 한다. 단, 2종장소에는 극히 경미한 지락도 감지할 수 있는 지락자동경보장치를 설치하는 경우에는 자동차단하지 아니할 수 있다. 또한 1선에 발생한 지락이 점화원으로 될 가능성이 극히 적은 경우에 한하여 지락자동경보장치를 생략할 수 있으며, 이 경우 지락점을 검출하고 가능한 한 그 부분의 전로를 차단하여 지락을 제거하여야 한다.

4) 고압전로에서의 지락보호

특수장소내에 설치된 고압전로는 지락이 발생한 경우 즉시 전로를 차단하도록 지락차단장치를 설치하여야 한다.

5) 보호접지

특수장소에 설치되는 기기 및 배선의 노출 도전성 부분은 제1종~제3종 접지공사를 한다.

- 접지선의 굵기는 예상최대지락저류를 안전하게 흘릴 수 있어야 한다.

- 내압방폭, 안전증방폭 금속관배선에 있어서 접지선은 전선관내를 통과하여 단자함 내의 내부접속단자에 접속하여야 한다. 단 전선관이 예상 최대지락전류를 안전하게 흐르게 할 경우에는 전선관을 접지선으로 이용할 수 있다. 이 경우 나사 결합부에는 원칙적으로 본딩을 할 필요가 없다.

- 다심형 케이블에 있어서는 선심의 1개를 접지선으로 사용하고 단자함의 내부접지단자에 접속하여야 한다. 단, 케이블의 금속외피로 예상 최대지락전류를 안전하게 흘릴 수 있는 경우에는 이것을 접지선으로 할 수 있다.

- 별도의 접지선을 이용하여 배선할 경우 이 접지선은 보호관 등에 의해 충분히 외상에 대한 볼호조치를 하여야 한다.

- 이동전기기기의 배선에 있어서는 이동전선 1개의 심선을 접지선으로 사용하고 그 단자를 각각 단자함 또는 차입접속기의 플러그 내부 접속단자에 접속하여야 한다.

- 접지선과 접지단자와의 접속은 풀림, 단선 등이 없도록 특히 주의한다.

- 접지선으로 사용하는 전선 또는 심선은 그 절연피복이 녹색과 황색의 줄무늬 모양을 사용하여야 한다. 이것이 곤란한 경우에는 녹색의 전선 또는 그 접속부분에 같은 색의 테이프를 감아서 사용한다.

6) 등전위 접지

도전성 부분간의 전위차에 의한 스파크발생 및 발생된 정전기의 신속한 방전을 위해 방폭지역내의 모든 도전성 부분은 Bonding 등에 의하여 전위가 동일해 질 수 있도록 하여야 한다. 단, 전선관이 예상 최대지락전류를 안전하게 흐릴 수 있는 경우에는 본딩을 생략할 수 있다.