Защита от перенапряжений во взрывоопасных зонах

Когда говорят о взрывозащите, все сразу думают про искробезопасные цепи или оболочки Ex d, но защита от перенапряжений часто остаётся где-то на заднем плане. А ведь в нефтехимии или на газоперерабатывающих заводах даже банальный грозовой разряд может спровоцировать катастрофу. Мне приходилось видеть, как на одной из установок в Татарстане из-за неправильно подобранного УЗИП выгорел шкаф управления насосами — хорошо ещё, что обошлось без воспламенения.

Почему классические решения не всегда работают

Стандартные устройства защиты от перенапряжений, которые используют в обычных промышленных зонах, здесь не подходят. Взять хотя бы температурные режимы — в зонах класса Ex d IIB T4 аппаратура должна выдерживать нагрев до 135°C, а большинство серийных УЗИП рассчитаны на максимум 80°C. Помню, как на объекте в Оренбургской области пришлось экстренно менять всю систему после того, как датчики показали перегрев корпусов до 110 градусов.

Ещё момент — компоновка в ограниченном пространстве. Взрывозащищённые щиты обычно плотно упакованы, и втиснуть туда габаритный разрядник проблематично. Приходится искать компромиссы, иногда даже жертвовать степенью защиты ради компактности. Хотя с появлением гибридных устройств в корпусах Ex e ситуация стала получше.

Кстати, про взрывоопасные зоны — многие проектировщики до сих пор путают требования для разных классов. Для зон B0 и B1 нужны принципиально разные подходы к заземлению защитных устройств. У нас был случай на нефтебазе, где из-за этого пришлось переделывать всю систему молниезащиты.

Особенности монтажа в условиях взрывоопасности

Заземление — отдельная история. В обычных условиях достаточно медной шины сечением 16 мм2, но здесь приходится учитывать коррозионную активность среды. На химическом заводе в Дзержинске мы использовали оцинкованные проводники с дополнительной изоляцией — обычная медь за два месяца покрывалась зелёным налётом.

Межсоединения — больная тема. Резьбовые соединения в корпусах Ex d должны быть герметичными, но при этом обеспечивать надёжный контакт для токов молнии. Применяем специальные токопроводящие пасты, хотя и с ними есть нюансы — например, при низких температурах они теряют свойства.

Проходные изоляторы — отдельный разговор. Стандартные керамические не всегда подходят из-за хрупкости, особенно в зонах с вибрацией. Перешли на полимерные, но пришлось дополнительно проверять их стойкость к УФ-излучению — в южных регионах это критично.

Реальные кейсы и ошибки

На компрессорной станции под Уфой ставили импортные УЗИП в корпусах IP54, но не учли конденсат — через полгода появились следы коррозии на контактах. Пришлось переходить на устройства с индексом IP66 и дополнительным подогревом.

Ещё запомнился проект для ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — их оборудование как раз учитывает такие нюансы. Кстати, на их сайте https://www.sutong.ru есть полезные технические решения для сложных сред. Они с 2016 года работают в Юэцине — этом 'электротехническом центре' Китая, так что понимают специфику.

Однажды пришлось демонтировать целую линию защиты из-за неправильного выбора класса ограничения напряжения. Поставили устройства на 1.5 кВ, хотя для чувствительной электроники нужно было не выше 0.8 кВ. Пришлось объяснять заказчику, почему 'сэкономили' 200 тысяч рублей, а теперь теряем миллион на замене.

Современные материалы и их ограничения

Варисторы на основе оксида цинка — классика, но в агрессивных срах их ресурс сокращается вдвое. Особенно чувствительны к сероводороду — на газовых месторождениях это основная проблема.

Газонаполненные разрядники хороши для токов молнии, но их время срабатывания не всегда подходит для электроники. Комбинированные схемы получаются громоздкими, хотя на новых объектах типа СПГ-терминалов без них не обойтись.

Сейчас экспериментируем с волоконно-оптическими системами мониторинга перенапряжений — это позволяет выносить измерительную часть за пределы опасной зоны. Но пока технология сыровата, часто ложные срабатывания из-за электромагнитных помех.

Перспективы и личный опыт

За 15 лет работы убедился — универсальных решений нет. Для каждого объекта приходится считать риски индивидуально. Иногда выгоднее поставить дублирующую систему, чем пытаться сэкономить на качестве защиты.

Сейчас многие переходят на активные системы молниезащиты, но в взрывоопасных зонах их применение спорно — дополнительные электромагнитные импульсы могут влиять на чувствительную аппаратуру.

Из последнего — начали применять УЗИП со встроенной термозащитой, которые отключаются при перегреве. Пока нареканий нет, но время покажет. Главное — не забывать, что любая защита требует регулярного обслуживания, особенно в условиях агрессивных сред.