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详解防爆电缆与电缆防爆保护系统(附相应标准依据)
2025-09-093



 防爆电缆

在爆炸危险场所(如石油、化工、矿山、制药等行业),电气系统的安全是重中之重。我们常常关注电机、仪表、控制柜等设备的防爆,却容易忽略连接它们的“血管”——电缆。电缆本身可能成为点火源(由于短路、过热、火花等),也可能成为危险介质传播的路径。

因此,构建一个完整的防爆电气系统,必须深入理解两大概念:“防爆电缆” 本身的特点与选择,以及 “电缆的防爆保护产品”(即如何让电缆安全穿过危险区域)的技术规范。

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第一部分:防爆电缆的特点



首先需要明确一个概念:通常所说的“防爆电缆”并非指电缆自身能抵抗内部爆炸,而是指其具有特殊的结构和材质,能最大限度地防止因自身故障引发外部爆炸,并能在火灾等极端条件下维持一段时间的电路完整性。

其主要特点如下:

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阻燃特性

    • 特点:阻燃是防爆电缆最核心的特性。其绝缘和护套材料采用特殊配方,当暴露在火焰中时,能有效抑制火焰的蔓延和传播,离开火源后能自行熄灭。这可以防止火势沿着电缆窜燃,将事故控制在局部。

    • 标准体现:常用IEC 60332系列标准进行衡量。例如IEC 60332-1(单根垂直燃烧)、IEC 60332-3(成束燃烧)。阻燃等级常见A/B/C类,其中A类要求最高。


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无卤低烟特性

    • 特点:传统电缆(如PVC)燃烧时会释放出大量黑色浓烟和腐蚀性、毒性的卤酸气体(如氯化氢)。这不仅阻碍人员逃生和救援,还会严重腐蚀精密电子设备。

    • 无卤低烟电缆采用聚烯烃等材料,燃烧时烟密度低,毒性小,透光率高。这在空间相对封闭的石油平台、化工厂房、地铁隧道中至关重要。


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耐高温与耐热特性

    • 特点:爆炸危险环境常伴有高温工况。防爆电缆的绝缘和护套材料具有更高的长期允许工作温度(如90°C, 105°C, 甚至125°C以上)和耐热变形能力,防止因过热导致绝缘老化、熔化,进而引发短路。


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机械防护增强

    • 特点:为防止在安装或使用过程中因挤压、磨损、撕裂等机械损伤破坏绝缘,此类电缆常采用铠装设计(如钢丝铠装、钢带铠装)或加强型护套,提供优异的抗压和抗拉性能。


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屏蔽结构

    • 特点:很多防爆电缆集成铜丝编织或铝塑复合带屏蔽层。这不仅能抵抗电磁干扰(EMI),保证信号传输的稳定性(对仪表和通讯电缆尤其重要),还能在一定程度上疏导短路电流和内外部电火花能量。

总结: 选择“防爆电缆”时,不应只看名称,而应核查其技术参数,确保其满足所需的阻燃等级(如IEC 60332-3A)、无卤低烟特性、温度等级和机械防护要求

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第二部分:电缆防爆保护产品的技术规范



电缆自身达标后,如何安全地将其引入防爆设备、穿越墙壁或隔板,是另一个关键环节。这里的“防爆”是指通过一系列密封和保护措施,维持整个电气系统的防爆完整性。其主要产品和规范如下:

核心产品:电缆引入装置—— 俗称“防爆格兰头”

这是最常用、最重要的电缆防爆保护产品。其技术规范极为严格。


1.防爆型式与认证


    • 规范要求:必须与所连接的设备防爆型式匹配并获得认证。例如,用于隔爆型(Ex d)设备的格兰头,其自身也必须具有Ex d认证。它通过精密的螺纹啮合和压力来保证与设备接口处的隔爆性能。

    • 标志:产品上必须清晰铸有防爆标志(如 Ex d IIC Gb/Ex e II Gb) 和认证编号


2.夹紧与密封性能


    • 夹紧电缆:格兰头必须提供足够的机械夹紧力(通过密封圈和压紧螺母实现),防止电缆被拉脱或扭转,提供夹紧保护

    • 密封防尘防水:必须有效密封电缆与格兰头之间的空隙,达到较高的防护等级(IP代码),通常要求不低于IP66(防尘浸水级),防止外部潮气和粉尘侵入,保护设备内部。

    • 阻止传爆(对于隔爆型):这是隔爆型格兰头的核心功能。其内部结构(如多层密封圈、迷宫式通道)能确保设备内部发生爆炸时,火焰和高温气体在通过格兰头时被冷却和熄灭,防止传到外部。


3.结构材料与腐蚀防护


    • 材料:主体通常采用黄铜、不锈钢(304/316) 或高品质工程塑料(对于增安型等)。不锈钢材质尤其适用于腐蚀性环境。

    • 防腐:许多格兰头带有耐化学腐蚀的密封圈(如Viton氟橡胶)。



4.适用电缆范围


    • 每个格兰头都有明确的适用电缆外径范围。选型时必须确保电缆外径在此范围内,否则无法实现有效密封和夹紧。

其他关键保护产品:

  • 防爆密封接头(Through-wall Sealing):当电缆需要穿过危险区与非危险区之间的墙壁或地板时,必须使用防爆密封接头或密封模块(Sealing Module),用防爆胶泥或复合填料将穿墙孔彻底封死,防止爆炸通过电缆桥架或管道缝隙传播到另一个区域。

  • 防爆挠性连接管(Flexible Conduit):用于设备进线口与刚性钢管之间的最后连接段,保护电缆免受机械应力(振动、拉扯)并维持防爆完整性。它由金属网套或波纹管与两端的防爆接头组成。


其他关键保护产品:


  • 防爆密封接头(Through-wall Sealing):当电缆需要穿过危险区与非危险区之间的墙壁或地板时,必须使用防爆密封接头或密封模块(Sealing Module),用防爆胶泥或复合填料将穿墙孔彻底封死,防止爆炸通过电缆桥架或管道缝隙传播到另一个区域。

  • 防爆挠性连接管(Flexible Conduit):用于设备进线口与刚性钢管之间的最后连接段,保护电缆免受机械应力(振动、拉扯)并维持防爆完整性。它由金属网套或波纹管与两端的防爆接头组成。

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第三部分:系统应用的核心规范与标准



所有设计和选型必须遵循以下核心法规和标准:

  1. GB 3836.1-2021 《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》:提供了总则和设备选型的通用要求。

  2. GB 3836.2-2021 《爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》:详细规定了隔爆型设备(包括格兰头)的结构、试验和标志要求。

  3. GB 3836.15-2017 《爆炸性环境 第15部分:电气装置的设计、选型和安装》: 这是电缆敷设和保护的直接依据。它明确规定:

    • 电缆的阻燃耐火要求。

    • 电缆引入装置的选择和安装要求。

    • 隔离密封的要求(在危险区域边界、导管进出口等位置必须进行密封)。

  4. IEC 60079系列标准:对应的国际标准,与GB标准大多等效。

  5. GB/T 19666-2019 《阻燃和耐火电线电缆或光缆通则》:规定了电缆阻燃和耐火性能的分级和要求。

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结论



构建一个真正安全的防爆电气系统,是一个从“线”到“点”的全方位工程:

  • “线”:选择符合环境要求的阻燃、低烟、无卤、耐用的电缆,这是安全的基础血脉。

  • “点”:在每一个电缆的接入点、穿越点,都必须使用经过认证、正确选型、规范安装的防爆保护产品(如格兰头、密封接头),这是保证系统防爆完整性的关键节点。

忽视任何一环,都等同于在危险的爆炸环境中埋下了致命的隐患。唯有严格按照国家标准进行设计、选型、施工和验收,才能确保这条“生命线”的安全与可靠。

相关法规标准依据,请登录中国化学品安全协会“化学品安全法规标准信息平台”(https://law.chemicalsafety.org.cn/),或点击“阅读原文”查询。


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来源:竹林寂静


中国化学品安全协会

编辑:静安

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