Cẩm Nang Phòng Chống Cháy Nổ (Phần 2): Cơ Sở Pháp Lý Quốc Tế (IECEx), Châu Âu (ATEX) Và Bắc Mỹ (NEC/CEC)

Tài liệu: Essential Explosion Protection | Tác giả: R. STAHL

Các yêu cầu đối với thiết bị điện dùng trong môi trường khí quyển nổ rất đa dạng: các quy định, chỉ thị và tiêu chuẩn quốc gia cũng như quốc tế phải được tuân thủ nghiêm ngặt nhằm đảm bảo mức độ an toàn tối đa. Chương này tóm tắt các yêu cầu pháp lý và khuyến nghị quan trọng nhất trên toàn thế giới (IEC/IECEx), tại Liên minh Châu Âu (ATEX) và tại Bắc Mỹ (NEC/CEC) để mang đến cho người đọc cái nhìn tổng quan toàn diện.

Bảng 3: Hệ thống tiêu chuẩn thiết bị điện và phi điện dùng trong khu vực nguy hiểm

Bảng 3: Thiết bị điện dùng trong khu vực nguy hiểm (Electrical equipment for use in hazardous areas – IEC & EN)
Nội dung tiêu chuẩn Tiêu chuẩn IEC Tiêu chuẩn Châu Âu (EN)
Thiết bị – Yêu cầu chung (Equipment – General requirements)IEC 60079-0EN 60079-0
Bảo vệ thiết bị bằng vỏ bọc chịu lửa “d” (Flameproof enclosures “d”)IEC 60079-1EN 60079-1
Phân loại vùng nguy hiểm – Môi trường khí nổ (Classification of areas – Explosive gas atmospheres)IEC 60079-10-1EN 60079-10-1
Phân loại vùng nguy hiểm – Môi trường bụi nổ (Classification of areas – Explosive dust atmospheres)IEC 60079-10-2EN 60079-10-2
Bảo vệ thiết bị bằng an toàn tia lửa / nội tại “i” (Intrinsic safety “i”)IEC 60079-11EN 60079-11
Bảo vệ thiết bị bằng phòng tạo áp suất dư “p” và phòng thông gió nhân tạo “v”IEC 60079-13EN 60079-13
Thiết kế, lựa chọn và lắp đặt hệ thống điện (Electrical installations design, selection and erection)IEC 60079-14EN 60079-14
Bảo vệ thiết bị bằng kiểu bảo vệ “n” (Type of protection “n”)IEC 60079-15EN 60079-15
Thông gió nhân tạo để bảo vệ nhà trạm phân tích (Artificial ventilation for analyser houses)IEC/TR 60079-16—
Kiểm tra và bảo trì hệ thống lắp đặt điện (Electrical installations inspection and maintenance)IEC 60079-17EN 60079-17
Bảo vệ thiết bị bằng đổ khuôn hợp chất “m” (Encapsulation “m”)IEC 60079-18EN 60079-18
Sửa chữa, đại tu và phục hồi thiết bị (Equipment repair, overhaul and reclamation)IEC 60079-19EN 60079-19
Bảo vệ thiết bị bằng vỏ bọc tạo áp suất dư “p” (Pressurized enclosure “p”)IEC 60079-2EN 60079-2
Hệ thống điện an toàn nội tại (Intrinsically safe electrical systems)IEC 60079-25EN 60079-25
Thiết bị có mức bảo vệ thiết bị (EPL) Ga (Equipment with EPL Ga)IEC 60079-26EN 60079-26
Bảo vệ thiết bị và hệ thống truyền dẫn dùng bức xạ quang học (Optical radiation)IEC 60079-28EN 60079-28
Đầu dò khí cháy – Yêu cầu tính năng (Gas detectors – Performance requirements)IEC 60079-29-1EN 60079-29-1
Đầu dò khí cháy và oxy – Lựa chọn, lắp đặt, sử dụng và bảo trìIEC 60079-29-2EN 60079-29-2
Đầu dò khí cháy – Hướng dẫn an toàn chức năng cho hệ thống dò khí cố địnhIEC 60079-29-3EN 60079-29-3
Đầu dò khí cháy – Yêu cầu tính năng cho đầu dò khí đường truyền mở (Open path)IEC 60079-29-4EN 60079-29-4
Gia nhiệt đường ống bằng điện trở (Trace heating) – Yêu cầu chung và thử nghiệmIEC 60079-30-1EN 60079-30-1
Gia nhiệt đường ống bằng điện trở – Hướng dẫn thiết kế, lắp đặt và bảo trìIEC 60079-30-2EN 60079-30-2
Bảo vệ chống bắt lửa bụi bằng vỏ bọc “t” (Dust ignition protection by enclosure “t”)IEC 60079-31EN 60079-31
Nguy cơ tĩnh điện – Hướng dẫn (Electrostatics hazards – guidance)IEC/TS 60079-32-1CLC/TR 60079-32-1
Nguy cơ tĩnh điện – Phương pháp thử (Electrostatics hazards – Tests)IEC 60079-32-2EN 60079-32-2
Bảo vệ thiết bị bằng kiểu bảo vệ đặc biệt “s” (Special protection “s”)IEC 60079-33CLC/TR 60079-33
Hệ thống an toàn nội tại có giới hạn thời gian tia lửa điều khiển điện tửIEC/TS 60079-39CLC IEC/TS 60079-39
Yêu cầu làm kín quy trình giữa lưu chất dễ cháy và hệ thống điện (Process sealing)IEC TS 60079-40—
Thiết bị an toàn điện để kiểm soát nguồn đánh lửa tiềm ẩn cho thiết bị ExIEC TS 60079-42—
Thiết bị làm việc trong điều kiện vận hành khắc nghiệt (Adverse service conditions)IEC TS 60079-43—
Tổ hợp thiết bị phòng nổ (Equipment assemblies)IEC TS 60079-46—
Bảo vệ thiết bị bằng nhồi bột / cát “q” (Powder filling “q”)IEC 60079-5EN 60079-5
Bảo vệ thiết bị bằng ngâm chất lỏng / dầu “o” (Liquid immersion “o”)IEC 60079-6EN 60079-6
Bảo vệ thiết bị bằng an toàn gia tăng “e” (Increased safety “e”)IEC 60079-7EN 60079-7
Đặc tính vật liệu để phân loại khí và hơi – Phương pháp thử và dữ liệuISO/IEC 80079-20-1EN ISO/IEC 80079-20-1
Đặc tính vật liệu – Phương pháp thử nghiệm bụi dễ cháyISO/IEC 80079-20-2EN ISO/IEC 80079-20-2
Thiết bị phi điện dùng trong môi trường nổ – Phương pháp cơ bản và yêu cầuISO 80079-36EN ISO 80079-36
Thiết bị phi điện dùng trong môi trường nổ – An toàn kết cấu “c”, kiểm soát nguồn cháy “b”, ngâm chất lỏng “k”ISO 80079-37EN ISO 80079-37
Thiết bị an toàn cần thiết để vận hành an toàn thiết bị đối với rủi ro cháy nổ—EN 50495

2.1 Phòng chống cháy nổ trên toàn thế giới (Explosion protection worldwide)

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC – International Electrotechnical Commission) chịu trách nhiệm ban hành các tiêu chuẩn toàn cầu trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Các ấn phẩm của IEC liên quan đến phòng chống cháy nổ cho thiết bị và hệ thống lắp đặt điện được soạn thảo bởi Ủy ban Kỹ thuật TC31 và mang tính chất khuyến nghị quốc tế. Mọi tiêu chuẩn quốc gia đều hướng tới tuân thủ tối đa các khuyến nghị này. Cho đến những năm gần đây, các quy định cho khu vực nguy hiểm nổ khí được quy định trong bộ tiêu chuẩn IEC 60079 và cho khu vực nguy hiểm nổ bụi trong bộ IEC 61241. Vì nhiều yêu cầu đối với cả hai môi trường là tương đồng, hai bộ tiêu chuẩn này hiện đã được gộp chung dưới bộ tiêu chuẩn IEC 60079.

Các phương pháp khác nhau nhằm đảm bảo ngăn ngừa đánh lửa cho thiết bị được gọi là các kiểu bảo vệ (protection types). Chúng được mô tả trong các phần khác nhau của bộ tiêu chuẩn IEC 60079 và là những quy định chế tạo được công nhận tại nhiều quốc gia trên thế giới (xem Bảng 3).

Các hệ thống trong khu vực nguy hiểm phải được phân loại theo mức độ nguy hiểm dựa trên khả năng xuất hiện của môi trường khí quyển nổ thành các vùng (zones). IEC đã soạn thảo hai tiêu chuẩn cho mục đích này:

  • IEC 60079-10-1: Phân loại vùng nguy hiểm – Môi trường khí nổ (Classification of areas – Explosive gas atmospheres).
  • IEC 60079-10-2: Phân loại vùng nguy hiểm – Môi trường bụi nổ (Classification of areas – Explosive dust atmospheres).

Các tiêu chuẩn bổ sung phục vụ cho việc lắp đặt và vận hành hệ thống điện bao gồm:

  • IEC 60079-14: Thiết kế, lựa chọn và lắp đặt hệ thống điện (Electrical installations design, selection and erection).
  • IEC 60079-17: Kiểm tra và bảo trì hệ thống điện (Electrical installations inspection and maintenance).
  • IEC 60079-19: Sửa chữa, đại tu và phục hồi thiết bị (Equipment repair, overhaul and reclamation).

Năm 2016, các tiêu chuẩn dành cho thiết bị phi điện (non-electrical / cơ khí) sử dụng trong môi trường khí quyển nổ đã được ban hành:

  • ISO 80079-36: Thiết bị phi điện dùng trong môi trường nổ – Phương pháp cơ bản và yêu cầu chung.
  • ISO 80079-37: Thiết bị phi điện dùng trong môi trường nổ – Kiểu bảo vệ an toàn kết cấu “c” (constructional safety), kiểm soát nguồn đánh lửa “b” (control of ignition sources), ngâm chất lỏng “k” (liquid immersion).
  • ISO/IEC 80079-38: Thiết bị và linh kiện trong môi trường nổ tại hầm mỏ ngầm (underground mines).

Hệ thống chứng nhận toàn cầu IECEx (The IECEx Scheme)

Tuy nhiên, quy định quốc gia của từng nước vẫn có thể khác biệt so với tiêu chuẩn IEC. Do đó, mức độ áp dụng tại từng quốc gia cụ thể vẫn phải được kiểm tra xác minh. Vì việc này kéo theo chi phí rất lớn cho quá trình nghiên cứu phát triển và phê duyệt chứng nhận – đặc biệt đối với các tập đoàn toàn cầu – nên việc đưa các điều kiện phê duyệt thiết bị điện về một quy chuẩn quốc tế thống nhất là hết sức cần thiết, cho phép lưu thông hàng hóa tự do trên toàn cầu dựa trên các chứng chỉ trung lập không phụ thuộc quốc gia hay khu vực. Hơn nữa, các tiêu chuẩn đồng nhất sẽ đảm bảo an toàn tối đa cho sản phẩm Ex trong suốt vòng đời của chúng. Do đó, IEC đã giới thiệu một chương trình với mục tiêu chuẩn hóa toàn cầu: Hệ thống IECEx (IECEx Scheme).

Các tổ chức chứng nhận IECEx được công nhận (ExCB = Certification Body) và các phòng thử nghiệm IECEx (ExTLs = Test Laboratories) hiện diện trên khắp thế giới, được công nhận dựa trên các tiêu chí khắt khe và được giám sát định kỳ. Chứng chỉ IECEx chỉ được cấp nếu thử nghiệm mẫu điển hình (type testing) thành công và cuộc đánh giá (audit) xác nhận nhà sản xuất đang vận hành một hệ thống quản lý chất lượng hiệu quả. Tuy nhiên, các thủ tục phê duyệt cấp khu vực và quốc gia khác nhau hiện vẫn song song tồn tại trên thế giới, ví dụ như Chỉ thị ATEX tại Liên minh Châu Âu hoặc các phê duyệt quốc gia tại Hoa Kỳ (UL, FM).

Bên cạnh Chương trình Thiết bị IECEx (IECEx Equipment Scheme) dùng để thử nghiệm và chứng nhận sản phẩm mới, hệ thống này còn bao gồm:

  • Chứng nhận cơ sở dịch vụ (IECEx Certified Service Facilities Program): Đơn vị cung cấp dịch vụ bảo trì/sửa chữa thiết bị Ex phải chứng minh duy trì hệ thống đảm bảo chất lượng và được đánh giá định kỳ 3 năm một lần bởi tổ chức Ex-CB được công nhận.
  • Chứng nhận năng lực nhân sự (IECEx Certification of Personnel Competencies – CoPC): Tập trung vào việc chứng nhận kỹ năng cá nhân của các chuyên gia làm việc trong khu vực nguy hiểm, đảm bảo với các nhà vận hành toàn cầu rằng nhân sự sở hữu đủ trình độ và kinh nghiệm để thực hiện hoàn hảo các công việc phức tạp trong vùng Ex.
  • Chương trình Đơn vị đào tạo được công nhận (Recognised Training Provider – RTP): Tổ chức IECEx thẩm định năng lực của các đơn vị cung cấp khóa đào tạo về phòng chống cháy nổ.

2.2 Phòng chống cháy nổ tại Liên minh Châu Âu (Explosion protection in the European Union)

Tại Liên minh Châu Âu (EU), công tác phòng chống cháy nổ được điều chỉnh bởi các Chỉ thị (Directives) và các Tiêu chuẩn (Standards).

Các Chỉ thị Châu Âu (Directives)

Năm 1976, Hội đồng Cộng đồng Châu Âu đã thiết lập cơ sở cho việc lưu thông tự do các thiết bị điện phòng nổ trong nội khối thông qua “Chỉ thị về hài hòa hóa luật pháp của các quốc gia thành viên liên quan đến thiết bị điện sử dụng trong môi trường có nguy cơ nổ (76/117/EEC)”. Chỉ thị này liên tục được cập nhật theo trình độ kỹ thuật thông qua các chỉ thị riêng lẻ và bổ sung, tuy nhiên chỉ giới hạn ở thiết bị điện.

Sự hài hòa hóa toàn diện và mở rộng sang tất cả các loại thiết bị – bao gồm cả thiết bị điện và thiết bị phi điện (cơ khí) – đã đạt được vào năm 1994 với Chỉ thị 94/9/EC (ATEX). Tiếp theo đó, vào năm 1999, Chỉ thị 1999/92/EC (ATEX 137) được ban hành nhằm điều chỉnh việc vận hành trong khu vực nguy hiểm và quy định các biện pháp an toàn cho người lao động làm việc tại các khu vực đó. Tháng 2 năm 2014, Chỉ thị 2014/34/EU (ATEX) mới được công bố và chính thức có hiệu lực đối với việc chứng nhận thiết bị từ ngày 20/04/2016, thay thế cho Chỉ thị 94/9/EC.

Các Tiêu chuẩn Châu Âu (Standards)

Bộ tiêu chuẩn thiết bị điện Châu Âu EN 50014 – EN 50020 được ban hành năm 1978, thay thế cho các tiêu chuẩn quốc gia trước đó trên toàn Châu Âu. Bên cạnh các tiêu chuẩn thiết bị điện (do Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Kỹ thuật Điện Châu Âu CENELEC ban hành), Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Châu Âu (CEN) cũng đã soạn thảo các tiêu chuẩn tương ứng cho thiết bị phòng nổ phi điện.

Theo thỏa thuận giữa CENELEC và IEC, các tiêu chuẩn quốc tế về thiết bị điện nhìn chung được CENELEC chấp thuận nguyên vẹn. Bộ tiêu chuẩn EN 50014 trở đi quy định yêu cầu cho thiết bị trong môi trường khí nổ đã dần được thay thế bằng bộ EN 60079 (tương ứng cấp quốc tế là IEC 60079). Các yêu cầu về kiểu bảo vệ cho khu vực bụi cháy trước đây nằm trong bộ IEC/EN 61241 (thay thế bộ EN 50281 cũ), nay cũng đã được tích hợp chung vào bộ IEC / EN 60079 (xem Bảng 3).

Đối với thiết bị phi điện, sau khi Chỉ thị 94/9/EC được công bố, các quy định chế tạo được quy định trong bộ tiêu chuẩn EN 13463. Ban hành năm 2016, hai tiêu chuẩn quốc tế ISO 80079-36 và -37 đã được Châu Âu chấp thuận thành EN ISO 80079-36 và -37, chính thức thay thế cho bộ EN 13463.

Hai tiêu chuẩn hài hòa quan trọng khác cần đặc biệt lưu ý là EN 1127-1 và EN 1127-2. Chúng quy định phương pháp nhận diện, đánh giá mối nguy cháy nổ và phác thảo các biện pháp bảo vệ tương ứng (cả phòng nổ phòng ngừa lẫn phòng nổ kết cấu):

  • EN 1127-1: Môi trường khí quyển nổ – Phòng chống cháy nổ – Phần 1: Nguyên lý cơ bản và phương pháp (dành cho các khu vực trên mặt đất ngoài hầm mỏ).
  • EN 1127-2: Môi trường khí quyển nổ – Phòng chống cháy nổ – Phần 2: Nguyên lý cơ bản và phương pháp trong hầm mỏ (mines).

2.2.1 Lắp đặt và vận hành – Chỉ thị 1999/92/EC (Installation and operation)

Chỉ thị 1999/92/EC “Các yêu cầu tối thiểu nhằm nâng cao việc bảo vệ sức khỏe và an toàn cho người lao động có nguy cơ tiếp xúc với môi trường khí quyển nổ” giải thích các nguyên tắc vận hành hệ thống trong khu vực nguy hiểm. Do đó, chỉ thị này hướng trực tiếp đến đơn vị vận hành / người sử dụng lao động (operators / employers). Họ có nghĩa vụ đánh giá nguy cơ nổ, phân loại hệ thống thành các vùng nguy hiểm (zones) và lập hồ sơ ghi nhận đầy đủ các biện pháp bảo vệ người lao động trong Tài liệu phòng chống cháy nổ (Explosion protection document).

Đánh giá rủi ro cháy nổ (Evaluation of explosion risks): Khi đánh giá rủi ro cháy nổ, cần phải tính đến các yếu tố sau:

  • Khả năng xuất hiện và thời gian tồn tại của môi trường khí quyển nổ.
  • Khả năng các nguồn đánh lửa hiện diện, được kích hoạt và trở nên có hiệu lực gây cháy.
  • Các vật liệu, quy trình sử dụng và sự tương tác có thể xảy ra giữa chúng.
  • Mức độ nghiêm trọng của các hậu quả dự kiến nếu xảy ra nổ.

Phân vùng nguy hiểm (Zone classification): Đơn vị vận hành phải phân loại các khu vực có thể xuất hiện môi trường khí quyển nổ thành các vùng (zones), đồng thời đảm bảo tuân thủ các yêu cầu tối thiểu về mặt tổ chức và kỹ thuật.

Tài liệu phòng chống cháy nổ (Explosion protection document): Bắt buộc phải bao gồm chi tiết về các khía cạnh sau:

  • Đánh giá rủi ro (Risk assessment).
  • Các biện pháp bảo vệ được áp dụng (Protection measures adopted).
  • Sơ đồ và bản thuyết minh phân vùng nguy hiểm (Zone classification).
  • Việc tuân thủ các yêu cầu tối thiểu, chia thành các biện pháp tổ chức (ví dụ: đào tạo, hướng dẫn nhân viên) và các biện pháp kỹ thuật (biện pháp bảo vệ phòng nổ).

Chỉ thị 1999/92/EC chỉ quy định các yêu cầu tối thiểu; các quốc gia thành viên có quyền mở rộng và quy định chặt chẽ hơn khi nội luật hóa vào luật quốc gia.

2.2.2 Lựa chọn thiết bị – Chỉ thị 2014/34/EU ATEX (Selection of equipment)

Năm 1994, Chỉ thị 94/9/EC được ban hành và đến năm 2014 được thay thế bởi Chỉ thị EU 2014/34/EU (ATEX). Chỉ thị này quy định các yêu cầu về chất lượng của thiết bị và hệ thống bảo vệ phòng nổ (ví dụ: thông qua việc đặt ra các quy định về đánh giá sự phù hợp, cấp độ bảo vệ, chứng nhận, sản xuất và đảm bảo chất lượng, tài liệu hướng dẫn vận hành và tuyên bố sự phù hợp – Declaration of Conformity), đặt ra các yêu cầu thiết yếu về sức khỏe và an toàn mà nhà sản xuất và nhà nhập khẩu bắt buộc phải đáp ứng. Tại Đức, chỉ thị này được nội luật hóa thành Pháp lệnh Sản phẩm Phòng nổ (11. ProdSV), áp dụng cho mọi khu vực nguy hiểm công nghiệp (bao gồm cả khai thác mỏ).

Chỉ thị áp dụng cho thiết bị (equipment), linh kiện/thành phần (components) và hệ thống bảo vệ (protective systems) dùng trong khu vực nguy hiểm, cũng như các thiết bị an toàn, điều khiển và điều chỉnh đặt bên ngoài khu vực nguy hiểm nhưng cần thiết cho việc vận hành an toàn của thiết bị bên trong khu vực nguy hiểm:

  • Thiết bị (Equipment): Máy móc, khí cụ, thiết bị cố định hoặc di động, các bộ phận điều khiển, thiết bị đo lường và các hệ thống phát hiện hoặc ngăn ngừa mà (riêng lẻ hoặc kết hợp) dùng để sản xuất, truyền tải, lưu trữ, đo lường, điều khiển và chuyển đổi năng lượng và/hoặc chế biến vật liệu, và có khả năng gây ra vụ nổ thông qua các nguồn đánh lửa tiềm ẩn của chính chúng.
  • Linh kiện / Thành phần (Component): Bất kỳ chi tiết nào thiết yếu cho hoạt động an toàn của thiết bị và hệ thống bảo vệ nhưng không có chức năng tự chủ độc lập (no autonomous function).
  • Hệ thống bảo vệ (Protective systems): Các thiết bị (ngoài các thành phần của thiết bị ở trên) được thiết kế để chặn đứng ngay lập tức các vụ nổ mới chớm phát sinh và/hoặc giới hạn phạm vi ảnh hưởng của vụ nổ. Chúng thường được cung cấp trên thị trường như các hệ thống độc lập.
  • Môi trường nguy hiểm (Hazardous atmosphere): Môi trường có thể trở thành môi trường nổ do điều kiện địa phương và điều kiện vận hành.

Hạng mục thiết bị (Equipment categories): Chỉ thị phân loại thiết bị cho khu vực nguy hiểm (trừ hầm mỏ M1/M2) thành 3 hạng mục (Category 1, Category 2, Category 3) với các mức độ an toàn khác nhau (xem chi tiết tại Phần 3 – Chương 3.2).

Đánh giá sự phù hợp và chứng nhận (Conformity assessment and certification): Thiết bị dùng trong khu vực nguy hiểm phải trải qua quy trình đánh giá sự phù hợp trước khi đưa ra thị trường. Thiết bị Category 1 và M1 bắt buộc phải được thử nghiệm phê duyệt kiểu (type approval test) và chứng nhận bởi một cơ quan giám định được chỉ định (Notified Body). Quy định tương tự cũng áp dụng cho thiết bị điện và động cơ đốt trong thuộc Category 2 và M2. Đối với các thiết bị phi điện khác thuộc Category 2 và các thiết bị thuộc Category 3, nhà sản xuất có thể tự xác định và lập hồ sơ công bố sự phù hợp theo yêu cầu của chỉ thị. Các chứng chỉ EC type examination cũ vẫn tiếp tục giữ nguyên hiệu lực theo Chỉ thị 2014/34/EU.

Ký hiệu (Marking): Chỉ thị EU 2014/34/EU yêu cầu ký hiệu đặc biệt gồm: dấu CE và biểu tượng ⟨Ex⟩ lục giác kèm nhóm thiết bị (I hoặc II), hạng mục (1, 2, 3 hoặc M1, M2) và chữ cái bổ sung G (khí) hoặc D (bụi).

Hướng dẫn vận hành (Operating instructions): Hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất phải xác định rõ mục đích sử dụng của thiết bị, bao gồm thông tin về nghiệm thu chạy thử an toàn, sử dụng, lắp đặt và tháo dỡ, bảo dưỡng (bảo trì và xử lý sự cố), cài đặt an toàn và các điều kiện đặc biệt để sử dụng an toàn (kể cả cảnh báo sử dụng sai quy cách). Thiết bị và hệ thống chỉ được phép đưa ra thị trường nếu có dấu CE, kèm theo hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất và bản Tuyên bố sự phù hợp của EU (EU Declaration of Conformity).

2.3 Phòng chống cháy nổ tại Bắc Mỹ (Explosion protection in North America)

Các nguyên lý cơ bản về phòng chống cháy nổ đều giống nhau trên toàn thế giới. Tuy nhiên, tại Bắc Mỹ (Hoa Kỳ và Canada), các kỹ thuật và hệ thống phân loại đã được phát triển với nhiều điểm khác biệt đáng kể so với hệ thống IEC – thể hiện rõ trong cách phân loại khu vực nguy hiểm, thiết kế thiết bị và phương pháp lắp đặt hệ thống điện.

2.3.1 Lắp đặt và vận hành (Installation and operation)

Tại Hoa Kỳ, Bộ Quy chuẩn Điện Quốc gia (NEC – National Electrical Code) và tại Canada, Bộ Quy chuẩn Điện Canada (CEC – Canadian Electrical Code) được áp dụng cho các thiết bị điện sử dụng trong cơ sở công nghiệp nguy hiểm. Tại Bắc Mỹ, môi trường nguy hiểm được gọi là “hazardous (classified) locations”. Theo truyền thống (NEC Điều 500 / CEC J18), khu vực nguy hiểm tại Bắc Mỹ được phân thành “Class” (Lớp) và “Division” (Phân khu):

  • Class I: Khu vực có mặt khí, hơi hoặc sương mù dễ cháy (combustible gases, vapours or mists) với lượng nguy hiểm.
  • Class II: Khu vực có mặt bụi dễ cháy (combustible dusts).
  • Class III: Khu vực có mặt xơ, sợi dễ cháy (fibres or lint).

Dựa trên khả năng xuất hiện hoặc thời gian tồn tại của các chất này, các vị trí nguy hiểm truyền thống được chia thành Division 1 và Division 2 (xem Bảng 6a).

Bảng 6a: Phân loại truyền thống các khu vực nguy hiểm tại Bắc Mỹ (Traditional classification of hazardous areas in North America – NEC 500 / CEC J18)
Phân khu Khí, hơi hoặc sương mù
Class I (NEC 500 / CEC J18)
Bụi dễ cháy
Class II (NEC 500 / CEC J18)
Xơ và sợi dễ cháy
Class III (NEC 500 / CEC J18)
Division 1 Khu vực mà nồng độ nguy hiểm của khí hoặc hơi dễ bắt lửa:
  • Có thể hiện diện trong điều kiện vận hành bình thường;
  • Có thể thường xuyên phát sinh trong quá trình sửa chữa và bảo trì;
  • Có thể phát sinh khi gián đoạn vận hành hoặc sự cố, và đồng thời xảy ra hư hỏng trên thiết bị điện tạo thành nguồn đánh lửa.
Khu vực mà nồng độ nguy hiểm của môi trường bụi nổ:
  • Có thể hiện diện trong điều kiện vận hành bình thường;
  • Có thể phát sinh khi gián đoạn vận hành hoặc tình huống sự cố và đồng thời xảy ra hư hỏng trên thiết bị điện tạo thành nguồn đánh lửa, cùng các khu vực có lượng bụi dẫn điện nguy hiểm (Group E).
Khu vực nơi các xơ và sợi dễ cháy phát sinh hoặc được chế biến, gia công.
Division 2 Khu vực mà nồng độ nguy hiểm của khí hoặc hơi dễ bắt lửa được giữ kín trong các bồn chứa hoặc hệ thống kín và chỉ có thể thoát ra ngoài khi xảy ra điều kiện sự cố. Khu vực mà nồng độ nguy hiểm của môi trường bụi nổ chỉ có thể thoát ra ngoài trong điều kiện sự cố. Khu vực nơi các xơ sợi dễ cháy được lưu kho hoặc bốc xếp ngoài quy trình sản xuất.

Năm 1996, hệ thống phân loại theo IEC (phân vùng Zone) cũng đã được đưa vào cho Class I thông qua Điều 505 của NEC (NEC Article 505), cho phép người dùng lựa chọn hệ thống tối ưu về công nghệ và hiệu quả kinh tế. Năm 2005, các vùng Zone 20, 21 và 22 cho khu vực có bụi dễ cháy (NEC Article 506) tiếp tục được bổ sung. Tại Canada, khái niệm Zone theo IEC cho Class I đã được đưa vào từ ấn bản CEC 1988 (bắt buộc cho các hệ thống lắp đặt mới), và đến ấn bản CEC 2015 khái niệm Zone cũng được áp dụng cho cả khu vực nguy hiểm nổ bụi.

2.3.2 Lựa chọn thiết bị tại Bắc Mỹ (Selection of equipment)

Hệ thống phân loại truyền thống của Bắc Mỹ chia khí, hơi, sương mù và chất lỏng dễ cháy thuộc Class I thành các nhóm khí (Groups) A, B, C và D; và bụi dễ cháy thuộc Class II thành các nhóm E, F và G. Chữ cái A biểu thị nhóm khí nguy hiểm nhất (trong khi theo IEC và theo phân loại mới tại NEC Điều 505, Group IIC là nhóm nguy hiểm nhất).

Việc xác định nhiệt độ bề mặt tối đa theo Điều 505 của NEC gồm 6 cấp nhiệt độ từ T1 đến T6 hoàn toàn tương thích với IEC – kèm theo các phân cấp phụ (subclasses T2A–T2D, T3A–T3C, T4A) trong hệ thống Division truyền thống.

Bảng 6b: Các nhóm chất cháy tại Bắc Mỹ (Groups – NEC 500)
Khí (Gas – Class I) Bụi (Dust – Class II)
Group A (acetylene – axetylen)Group E (metal – bụi kim loại)
Group B (hydrogen – hydro)Group F (coal – bụi than)
Group C (ethylene – etylen)Group G (grain – bụi ngũ cốc)
Group D (propane – propan)—
Bảng 6c: Cấp nhiệt độ tại Bắc Mỹ (Temperature classes)
Nhiệt độ tự bốc cháy của khí/hơi (°C) Cấp nhiệt độ Nhiệt độ bề mặt tối đa trên thiết bị (°C)
> 450T1450
> 300 đến 450T2300
> 280 đến 300T2A280
> 260 đến 280T2B260
> 230 đến 260T2C230
> 215 đến 230T2D215
> 200 đến 300T3200
> 180 đến 200T3A180
> 165 đến 180T3B165
> 160 đến 165T3C160
> 135 đến 200T4135
> 120 đến 135T4A120
> 100 đến 135T5100
> 85 đến 100T685

Phương pháp lắp đặt cho khái niệm Zone theo NEC 505 tuân thủ tối đa hệ thống Class/Division truyền thống. Bên cạnh việc sử dụng đường ống cứng cố định (fixed pipelines / conduits) và cáp cách điện khoáng loại MI (mineral insulated) trong Class I, Division 1 hoặc Zone 1, các loại cáp được phê duyệt cũng được phép sử dụng. Các loại cáp chuyên dụng cũng được phép dùng trong khu vực nguy hiểm tại Canada.

Hơn nữa, nhiều tiêu chuẩn và quy định điều chỉnh việc chế tạo và thử nghiệm thiết bị điện phòng nổ tại Bắc Mỹ: tại Hoa Kỳ chủ yếu là tiêu chuẩn của ISA (International Society for Measurement and Control), UL (Underwriters Laboratories Inc.) và FM (Factory Mutual Research Corporation); tại Canada áp dụng tiêu chuẩn của CSA (Canadian Standards Association).

Cấp bảo vệ vỏ thiết bị (Enclosure protection types): Tương ứng với tiêu chuẩn IEC 60529 (quy định cấp bảo vệ IPXX – xem Phụ lục 5.2), tại Hoa Kỳ sử dụng ấn phẩm tiêu chuẩn NEMA Số 250 (National Electrical Manufacturing Association – xem Phụ lục 5.3). Các cấp bảo vệ NEMA không thể quy đổi tương đương hoàn toàn sang IP của IEC vì NEMA xét thêm các tác động môi trường khác (như dung dịch làm mát, dầu cắt gọt, ăn mòn, đóng băng, mưa đá). Lưu ý rằng các vỏ bọc NEMA Type 7, 8, 9 và 10 là các loại vỏ chuyên dụng cho khu vực nguy hiểm cháy nổ.

Chứng nhận (Certification): Theo quy tắc chung, thiết bị và khí cụ điện sử dụng trong các cơ sở công nghiệp nguy hiểm tại Hoa Kỳ và Canada bắt buộc phải được phê duyệt và kiểm định bởi các cơ quan giám định được công nhận (UL, FM, CSA, v.v.).

Document: Essential Explosion Protection | Author: R. STAHL

The requirements of electrical equipment for explosive atmospheres are multifarious: national and international regulations, directives and standards must be observed and ensure maximum safety. The following chapter summarises the main legal requirements and recommendations worldwide, in the European Union and in North America to provide the reader with an overview.

Table 3: Electrical equipment for use in hazardous areas

Table 3: Electrical equipment for use in hazardous areas
Standard Title / Scope IEC EN
Equipment – General requirementsIEC 60079-0EN 60079-0
Equipment protection by flameproof enclosures “d”IEC 60079-1EN 60079-1
Classification of areas – Explosive gas atmospheresIEC 60079-10-1EN 60079-10-1
Classification of areas – Explosive dust atmospheresIEC 60079-10-2EN 60079-10-2
Equipment protection by intrinsic safety “i”IEC 60079-11EN 60079-11
Equipment protection by pressurized room “p” and artificially ventilated room “v”IEC 60079-13EN 60079-13
Electrical installations design, selection and erectionIEC 60079-14EN 60079-14
Equipment protection by type of protection “n”IEC 60079-15EN 60079-15
Artificial ventilation for the protection of analyser(s) housesIEC/TR 60079-16—
Electrical installations inspection and maintenanceIEC 60079-17EN 60079-17
Equipment protection by encapsulation “m”IEC 60079-18EN 60079-18
Equipment repair, overhaul and reclamationIEC 60079-19EN 60079-19
Equipment protection by pressurized enclosure “p”IEC 60079-2EN 60079-2
Intrinsically safe electrical systemsIEC 60079-25EN 60079-25
Equipment with equipment protection level (EPL) GaIEC 60079-26EN 60079-26
Protection of equipment and transmission systems using optical radiationIEC 60079-28EN 60079-28
Gas detectors – Performance requirements of detectors for flammable gasesIEC 60079-29-1EN 60079-29-1
Gas detectors – Selection, installation, use and maintenance of detectors for flammable gases and oxygenIEC 60079-29-2EN 60079-29-2
Gas detectors – Guidance on functional safety of fixed gas detection systemsIEC 60079-29-3EN 60079-29-3
Gas detectors – Performance requirements of open path detectors for flammable gasesIEC 60079-29-4EN 60079-29-4
Electrical resistance trace heating – General and testing requirementsIEC 60079-30-1EN 60079-30-1
Electrical resistance trace heating – Application guide for design, installation and maintenanceIEC 60079-30-2EN 60079-30-2
Equipment dust ignition protection by enclosure “t”IEC 60079-31EN 60079-31
Electrostatics hazards – guidanceIEC/TS 60079-32-1CLC/TR 60079-32-1
Electrostatics hazards – TestsIEC 60079-32-2EN 60079-32-2
Equipment protection by special protection “s”IEC 60079-33CLC/TR 60079-33
Intrinsically safe systems with electronically controlled spark duration limitationIEC/TS 60079-39CLC IEC/TS 60079-39
Requirements for process sealing between flammable process fluids and electrical systemsIEC TS 60079-40—
Electrical safety devices for the control of potential ignition sources for Ex-EquipmentIEC TS 60079-42—
Equipment in adverse service conditionsIEC TS 60079-43—
Equipment assembliesIEC TS 60079-46—
Equipment protection by powder filling “q”IEC 60079-5EN 60079-5
Equipment protection by liquid immersion “o”IEC 60079-6EN 60079-6
Equipment protection by increased safety “e”IEC 60079-7EN 60079-7
Material characteristics for gas and vapour classification – test methods and dataISO/IEC 80079-20-1EN ISO/IEC 80079-20-1
Material characteristics – Combustible dusts test methodsISO/IEC 80079-20-2EN ISO/IEC 80079-20-2
Non-electrical equipment for explosive atmospheres – basic method and requirementsISO 80079-36EN ISO 80079-36
Non-electrical equipment for explosive atmospheres – non-electrical protection type of protection constructional safety “c”, control of ignition sources “b”, liquid immersion “k”ISO 80079-37EN ISO 80079-37
Safety devices required for the safe functioning of equipment with respect to explosion risks—EN 50495

2.1 Explosion protection worldwide

The International Electrotechnical Commission (IEC) is responsible for global standards in the field of electrical engineering. IEC publications regarding the explosion protection of electrical equipment and installations are drafted by the Technical Committee TC31 and are deemed as recommendations. All standards observe the latter as far as possible. Until recent years, regulations for gas explosion hazardous areas were stipulated in the 60079 standard series and those for dust explosion hazardous areas in the 61241 series. As many requirements are identical for both, the two standard series have now been grouped under IEC 60079.

The various methods of ensuring ignition protection for equipment are called protection types. They are described in the various sections of IEC 60079 and are construction regulations recognised in many countries (see Table 3).

Systems in hazardous areas must be classified according to their degree of endangerment in respect of the likelihood of the occurrence of explosive atmospheres in zones. IEC drafted two standards for this purpose:

  • IEC 60079-10-1: Classification of areas – Explosive gas atmospheres.
  • IEC 60079-10-2: Classification of areas – Explosive dust atmospheres.

Further standards are available for the installation and operation of electrical systems:

  • IEC 60079-14: Electrical installations design, selection and erection.
  • IEC 60079-17: Electrical installations inspection and maintenance.
  • IEC 60079-19: Equipment repair, overhaul and reclamation.

In 2016 standards for non-electrical equipment for use in explosive atmosphere were published:

  • ISO 80079-36: Non-electrical equipment for explosive atmospheres – basic method and requirements.
  • ISO 80079-37: Non-electrical equipment for explosive atmospheres – non-electrical protection type constructional safety “c”, control of ignition sources “b”, liquid immersion “k”.
  • ISO/IEC 80079-38: Equipment and components in explosive atmospheres in underground mines.

National regulations may however differ from IEC standards. For this reason the extent to which they may be applied in the respective countries must be verified. As this entails a high outlay for development and approval procedures particularly on the part of global players, it seemed advisable to subject approval conditions for electrical equipment to international regulations, thus permitting a free global movement of goods on the basis of country or region-neutral certificates. Furthermore, consistent standards should ensure the maximum safety of Ex products throughout their entire life cycle. IEC therefore introduced a procedure with the aim of standardisation: the IECEx Scheme.

Recognised IECEx certification bodies (ExCB = certification body) and IECEx test laboratories (ExTLs) exist worldwide and are accredited on the basis of high standard criteria and regularly monitored. An IECEx certificate is only issued if test sample type testing is successful and an audit verifies that an effective quality management system is in place. However, different regional and national approval procedures currently exist all over the world, including for example the ATEX directive in the European Union or national approvals in the USA (UL, FM).

Besides the IECEx Scheme for testing and certifying new products (IECEx Equipment Scheme), for some years now the system has also included certification of service providers (IECEx Certified Service Facilities Program). The service provider must prove that it maintains a quality assurance system. It is audited every three years by an accredited auditing body (Ex-CB).

The third component of the IECEx Scheme (IECEx Certification of Personnel Competencies) runs on similar lines. It focuses on the certification of the personal skills of professionals working in hazardous areas. This is designed as a guarantee for global operators that employees possess the necessary qualification and experience to perform with perfection highly complex tasks in hazardous areas.

In the “Recognised Training Provider (RTP)” programme the IECEx organisation examines the competence of providers offering explosion protection courses. A list of training providers is available on the IECEx website.

2.2 Explosion protection in the European Union

Explosion protection is governed by directives and standards in the European Union.

Directives

In 1976 the Council of the European Community established the basis for the free movement of explosion-protected electrical equipment within the European Union with its “Directive on the harmonisation of the laws of the member states concerning electrical equipment for use in potentially explosive atmospheres (76/117/EEC)”. This directive has since been continuously adapted to state-of-the-art standards by means of single and supplementary directives, which however only concerned electrical equipment.

Full harmonisation and extension to all types of equipment, both electrical and non-electrical, was achieved in 1994 by the new 94/9/EC (ATEX) directive. This was followed in 1999 by the 1999/92/EC directive, which governs operation in hazardous areas and defines safety measures for the persons working in those areas. In February 2014, Directive 2014/34/EU (ATEX) was published. Actual implementation with regards to equipment certification took place on 20 April 2016, replacing Directive 94/9/EC.

Standards

The European EN 50014 – EN 50020 electrical equipment standards were issued in 1978 and replaced the previous national standards for this equipment valid across Europe. Aside from the electrical equipment standards (published by the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC), the European Committee for Standardization (CEN) has drafted respective standards for non-electrical explosion-protected equipment.

According to an agreement between the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC and the International Committee for Electrotechnical Standardization IEC, international standards for electrical equipment have generally been adopted by CENELEC as they stand. The EN 50014 ff series defining requirements for equipment in explosive gas atmospheres has been gradually replaced by the EN 60079 series (at international level IEC 60079).

The requirements of protection types for areas with combustible dust were contained in the IEC 61241 series. In Europe these EN 61241 standards replace the former EN 50281 series. However, since most requirements for gas and dust are similar, they are compiled under the series IEC or EN 60079 (see Table 3).

After publication of Directive 94/9/EC in Europe, construction regulations for non-electrical equipment were also specified by the EN 13463 standard series. Some protection principles for electrical equipment were adopted, although amendments were made to address the special requirements of non-electrical equipment. Published in 2016, standards ISO 80079-36 and -37 have been adopted as EN ISO 80079-36 and -37 and supersede the standard series EN 13463.

Other important harmonised standards on explosion protection worthy of mention are EN 1127-1 and -2. They set out methods by which hazards are identified and assessed and outline the respective protection measures. Both preventive explosion protection (avoiding explosive atmospheres and effective ignition sources) and constructive explosion protection (containing explosion effects) are addressed. With the aim of preventing ignition sources as a protective measure, all ignition sources are described and possible measures for their avoidance defined. While Part 2 is relevant for mines, Part 1 deals with other areas (above ground).

  • EN 1127-1: Explosive atmospheres – Explosion protection – Part 1: Basic principles and methods.
  • EN 1127-2: Explosive atmospheres – Explosion protection – Part 2: Basic principles and methods in mines.

2.2.1 Installation and operation

Directive 1999/92/EC “Minimum requirements for improving the health and safety protection of workers potentially at risk from explosive atmospheres” explains the principles of the operation of systems in hazardous areas. It is thus directed at operators (employers). They must assess the explosion hazard, classify the system into hazardous zones and document all measures to protect employees in the explosion protection document.

Evaluation of explosion risks: When assessing explosion risks, the following should be taken into account:

  • Likelihood and duration of the presence of the explosive atmosphere.
  • Likelihood of ignition sources being present, activated, and becoming effective.
  • Materials and methods used and their possible interaction.
  • The extent of the expected impacts of explosions.

Zone classification: The operator must classify the areas in which explosive atmospheres may be present into zones. It should also ensure compliance with the directive stipulating the minimum requirements (in an organisational and technical respect).

Explosion protection document: The explosion protection document must compulsorily contain details on the following aspects:

  • Risk assessment.
  • Protection measures adopted.
  • Zone classification.
  • Observance of minimum requirements. These are divided into organisational measures (e.g. instruction of employees) and technical measures (explosion protection measures).

Directive 1999/92/EC only contains minimum requirements, which may be freely extended on implementation in national legislation.

2.2.2 Selection of equipment

In 1994 EC Directive 94/9/EC “on the approximation of the laws of the Member States concerning equipment and protective systems for use in potentially explosive atmospheres” was issued to further standardise explosion protection in the EU. It was replaced in 2014 by EU Directive 2014/34/EU (ATEX). It stipulates the requirements for the quality of explosion-protected equipment and protective systems (e.g. by setting out provisions for conformity assessment, protective levels, certification, manufacture and quality assurance, operating manuals and declarations of conformity), in that it prescribes the essential health and safety requirements which must be satisfied by manufacturers and importers. The directive thus ensures the free movement of goods within the European Union and must be adopted as it stands into national legislation. In Germany for instance, this took the form of the Explosion Protection Product Ordinance as 11th Ordinance of the Equipment and Product Safety Act (11. ProdSV). It applies to all industrial hazardous areas (including mining).

The directive applies to equipment, components and protective systems for use in hazardous areas. It also applies to safety, control and regulating apparatus used outside the hazardous area, if the latter is necessary in respect of explosion hazards for the safe operation of equipment in the hazardous area. The directive does not refer to established standards, but sets out fundamental safety requirements, which are deemed as binding quality requirements. Protection from other hazards (e.g. electric shock) which may be caused by this equipment must also be taken into account.

  • Equipment means machines, apparatus, fixed or mobile devices, control components and instrumentation thereof and detection or prevention systems which, separately or jointly, are intended for the generation, transfer, storage, measurement, control and conversion of energy and/or the processing of material and which are capable of causing an explosion through their own potential sources of ignition.
  • Component means any item essential to the safe functioning of equipment and protective systems but with no autonomous function.
  • Protective systems means devices other than components of equipment that are intended to halt incipient explosions immediately and/or to limit the effective range of an explosion. These are generally available in the market for use as autonomous systems.
  • A hazardous atmosphere means an atmosphere which could become explosive due to local and operational conditions.

Equipment categories: Manufacturers whose equipment may represent a potential ignition source and thus may cause an explosion must submit the latter for an ignition hazard assessment. In addition, measures corresponding to the fundamental safety requirements should be envisaged to preclude the risk of ignition by this equipment. The directive classes equipment for hazardous areas (with the exception of mine workings) into three categories with different levels of safety. The required protective measures are adopted to the respective required level of safety (Chapter 3.2).

Conformity assessment and certification: Equipment for use in hazardous areas must first be submitted to the conformity assessment procedure prescribed by the directive before being put into circulation or on the market. Category 1 and M1 equipment must be submitted to a type approval test and certification by a notified inspection authority. The same applies to Category 2 and M2 electric equipment and combustion engines. Manufacturers can determine and document conformity with the directive requirements for other non-electric equipment in this category and for Category 3 equipment. The certificates from a notified inspection authority are recognised throughout the EU. Existing EC type examination certificates continue to retain their validity under the new EU Directive 2014/34/EU.

Marking: EU Directive 2014/34/EU requires special marking:

  • CE marking.
  • Symbol ⟨Ex⟩ with group, category and additional letter G or D. (See Chapter 3.6 for more details.)

Operating instructions: The manufacturer’s operating instructions must clearly define the intended use of the equipment by the operator. Minimum requirements of operating instructions include details on safe commissioning, use, mounting and dismantling, upkeep (maintenance and fault clearance) and safe setting-up. It may also be necessary to specify special conditions for safe use (including information on improper use).

Equipment and systems may only be put on the market if they bear the CE mark and the manufacturer’s operating instructions and declaration of conformity are enclosed. The CE mark and written EU declaration of conformity confirm the product’s compliance with all requirements and assessment procedures stipulated in the EU directives.

2.3 Explosion protection in North America

The basic principles of explosion protection are the same all over the world. Nevertheless techniques and systems have been developed in North America that differ considerably from the IEC system. The differences, for instance, can be noted in the classification of hazardous areas, equipment design and the installation of electrical systems.

2.3.1 Installation and operation

In the USA the National Electrical Code (NEC) and in Canada the Canadian Electrical Code (CEC) apply to electrical equipment used on hazardous industrial premises. These have the character of installation regulations for electrical facilities in all areas and refer to a number of further standards of other institutions which contain specifications for the construction and installation of suitable equipment.

In North America, hazardous atmospheres are termed “hazardous (classified) locations”. Traditionally, hazardous areas are classified into “Class” and “Divisions” in North America. They comprise areas in which combustible gases, vapours or mists (Class I), dusts (Class II) or fibres or lint (Class III) may be present in dangerous quantities. Based on the likelihood or duration of the presence of these substances, the hazardous locations are traditionally subdivided into Division 1 and Division 2.

Table 6a: Traditional classification of hazardous areas in North America
Division Gases, vapours or mist
Class I classification (NEC 500 / CEC J18)
Dust
Class II classification (NEC 500 / CEC J18)
Fibres and lint
Class III classification (NEC 500 / CEC J18)
Division 1 Areas in which dangerous concentrations of incendive gases or vapours
  • may be present in normal operating conditions
  • may frequently arise during repair and maintenance work
  • may arise during operational disruptions or fault conditions and at the same time faults occur on electric equipment which lead to a source of ignition.
Areas in which dangerous concentrations of explosive dust atmospheres
  • may be present in normal operating conditions
  • may arise during operational disruptions or fault situations and at the same time faults occur on electric equipment which lead to a source of ignition and areas with a dangerous quantity of conductive dust (Group E).
Areas in which flammable fibres and lint occur or are processed.
Division 2 Areas in which dangerous concentrations of incendive gases or vapours are kept in closed containers or systems and which can only be released as a result of fault conditions. Areas in which dangerous concentrations of explosive dust atmospheres can only be released in fault conditions. Areas in which flammable fibres are stored or handled differently than in the production process.

In 1996 the IEC classification system (zone classification) was also introduced for Class I. This amendment was implemented in Article 505 of the NEC, wherein users may choose the optimum system in terms of technology and economic efficiency. In 2005, Zones 20, 21 and 22 for areas with combustible dust (Article 506) were introduced.

The IEC zone concept for Class I was also introduced in Canada (CEC edition 1988), whereby all newly installed systems must be classified according to this concept. In the 2015 edition of the CEC the zone concept was also adopted for dust explosion hazardous areas.

2.3.2 Selection of equipment

The traditional North American classification system divides Class I flammable gases, vapours, mists and liquids into gas groups (Groups) A, B, C and D and Class II combustible dusts into Groups E, F and G. The letter A denotes the most hazardous gas group, while in IEC and according to the new classification pursuant to Article 505, Group IIC is the most hazardous group.

Determination of the maximum surface temperature to Article 505 in the NEC according to six temperature classes T1 to T6 is in harmony with IEC – with an additional subdivision into temperature classes in the division system. The existing temperature class system was not changed in the CEC 2015 either.

Table 6b: Groups
Gas Dust
A (acetylene)E (metal)
B (hydrogen)F (coal)
C (ethylene)G (grain)
D (propane)—
Table 6c: Temperature classes
Ignition temperature of the gases and vapours in °C Temperature class Maximum surface temperature on the equipment in °C
> 450T1450
> 300 to 450T2300
> 280 to 300T2A280
> 260 to 280T2B260
> 230 to 260T2C230
> 215 to 230T2D215
> 200 to 300T3200
> 180 to 200T3A180
> 165 to 180T3B165
> 160 to 165T3C160
> 135 to 200T4135
> 120 to 135T4A120
> 100 to 135T5100
> 85 to 100T685

The installation method for the zone concept pursuant to NEC 505 complies as far as possible to the traditional class/division systems. Besides the use of fixed pipelines and mineral type MI in Class I, Division 1 or Zone 1, approved cables are also allowed. Special cables may also be used in hazardous areas in Canada.

Furthermore, various standards and regulations govern the construction and testing of explosion-protected electrical systems and equipment in North America. In the USA these are predominately the standards of the International Society for Measurement and Control (ISA), Underwriters Laboratories Inc. (UL) and the Factory Mutual Research Corporation (FM). In Canada the standards of the Canadian Standards Association (CSA) apply.

Enclosure protection types: The counterpart of IEC 60529, which determines the IP protection types (Appendix 5.2) for enclosures, is the Standard Publication No. 250 of NEMA (National Electrical Manufacturing Association) (Appendix 5.3) in the USA. These protection types cannot be exactly equated to those of the IEC as additional environmental influences (such as cooling liquids, cutting oils, corrosion, icing, hail) are addressed. It is to be noted that enclosure types 7, 8, 9 and 10 refer to enclosures for hazardous areas.

Certification: As a rule, electrical apparatus and equipment used on hazardous industrial premises are subject to approval in the USA and Canada. Exceptions include electrical equipment whose design, along with the nature of the explosive atmosphere in which it is used, precludes ignition. The responsible authorities decide whether such equipment is subject to approval. Equipment which has been developed and manufactured for use in hazardous locations must be tested and approved in the USA and Canada by notified inspection authorities.

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Gọi ngay: 0909942386
Email: hung@nke.vn Gọi ngay: 0909942386 Chat qua Zalo
preloader