방폭 전기설비*

F 방재설비

목차(방폭전기설비)

방폭전기설비

• 방폭전기설비는 가스 폭발이 발생하지 않도록 보통의 전기설비와는 다른 설계로 제작된 것인데, 폭발이 발생하기 위해서는 물적조건인 연소범위와 에너지 조건인 최소 발화에너지가 필효한것을 에너지 조건인 최소발화에너지를 조정하고 격리하여 폭발을 방지하는 것
• 폭발성 가스나 인화성 액체를 취급하는 장소에서는 방폭전기 설비를 구비하여야 한다
• 방폭전기설비는 가스와 분진에 의한 것이 있으며 여기에는 가스에 대한 방촉전기에 대한 설명

1️⃣폭발의 기본조건 및 방폭이론

1)폭발의 조건

• 가연성 물질의 종류
• 폭발 분위기 조성
• 최소 착화에너지 이상의 점화원

2)방폭이론

• 전기설비로 인하여 화재 및 폭발을 방지하기 위해서는 위험 분위기 생성확률과 점화원으로 되는 확율의 곱이 0이 되도록 하여야 한다

• 위험분위기 생성방지
  • 가연성 물질의 누출방지
  • 가연성 물질의 방출방지
  • 가연성 물질의 체류방지
• 전기설비의 점화원억제
  • 현재적 점화원 : 정상적인 동작 상태에서 점화원이 될 수 있는 것으로서 전동기 정류자, 슬립링, 고온부 전열기 등을 억제
  • 잠재적 점화원 : 이상상태에서 점화원이 될 수 있는 것으로서 단락, 지락, 아크 등

2️⃣방폭구조의 종류

1)내압 방폭구조(d)

• 원리
  • 폭발이 내부에서 일어나더라도 외부로 불꽃이나 고온 가스가 튀어나가지 못하도록 견고한 외함으로 둘러싼 구조
  • 가장 일반적인 방폭 구조이며, 폭발에 대한 내구성이 높습니다. 하지만 무게가 무겁고, 크기가 커지는 단점

• 대상기기
  • 전기기의 접점류, 개폐기, 전동기 등

• 사용장소
  • 1종, 2종

• 최대 안전틈새에 의한 폭발등급

최대 안전틈새	0.9이상	0.5~0.9미만	0.5이하
사용등급	IIA	IIB	IIC
가스종류	아세톤	에탄올	수소

2)유입 방폭구조(o)

• 정의
  • 절연유에 잠긴 상태로 전기 기기를 사용하여 폭발을 억제하는 구조
  • 절연유가 냉각 및 절연 기능을 동시에 수행하지만, 유지보수가 어렵고, 환경오염의 우려

• 대상기기
  • 전기기기의 접점류, 개폐기류, 변압기, 전동기 등

3)압력방폭구조(p)

• 정의
  • 폭발이 일어나더라도 외부의 폭발성 가스에 점화되지 않도록 내부 압력을 높여 외부로 불꽃이 전파되지 않도록 하는 구조
  • 내압 방폭 구조보다 가볍고, 소형화가 가능하지만, 폭발 시 내부 압력이 높아질 수 있어 설계가 까다로움

• 대상기기
  • 전기기기의 접점류, 개폐기, 변압기, 전동기 등

• 사용장소 :
  • 1종 장소, 2종 장소

4)안정증 방폭구조(ma)

• 정의
  • 폭발성 가스와 접촉하는 부분의 온도를 낮추어 폭발을 일으킬 수 있는 에너지를 감소시키는 구조
  • 온도 상승을 억제하여 폭발을 방지하므로, 열 발생이 적은 소형 기기에 적합

• 대상기기
  • 안전증 접촉단자, 안전증 변압기, 안전등 측정계기

• 사용장소 :
  • 1종장소, 2종장소

5)본질안전 방폭구조(ia)

• 정의
  • 회로에 흐르는 전류나 전압을 낮춰 폭발성 가스를 점화시킬 수 있는 에너지를 발생시키지 못하도록 하는 구조
  • 폭발성 가스를 점화시킬 수 있는 에너지를 근본적으로 차단하므로, 가장 안전한 방폭 구조입니다. 하지만 설계가 복잡하고, 비용이 많이 듬

• 대상기기
  • 측정 및 제어장치, 미소전력회로 등

• 사용장소 :
  • 0종 장소, 미소전력회로 등

5)본질안전 방폭구조 종류

Zener Brrier방식

• 원리
  전기적 수위를 낮추는 저항과 제너다이오드, 전류를 차단하는 퓨즈에 의해 폭발을 방지하는 설비

• 장단점
  • 구조가 간단
  • 가격이 저렴
  • 접지의 제약을 받는다
  • 퓨즈의 단선 시 사용이 어렵다

Isolater Barrier방식

• 원리
  절연변압기를 사용하여 위험지역에 들어가는 전기에너지를 절연하여 통제하는 방식

• 장단점
  • 구조가 복잡
  • 가격이 비싸다
  • 안정적인 방식

6)비점화 방촉구조

• 정의
  정상적인 동작상태에서 주변의 폭발성 가스 또는 증기에 점화시키지 아니하고 점화시킬 수 있는 구조

• 대상기기
  제어기기, 차단기, 전열기, 개폐기류 등

• 사용장소
  2종 장소

7)몰드방폭구조(m)

• 정의
  폭발성 가스 또는 증기에 점화시킬 수 있는 전기불꽃이나 고온의 발생부분을 콤파운드9에폭시)로 밀폐시킨 구조

• 사용장소
  1종, 2종 장소

8)충전 방폭구조

• 정의
  점화원이 될수 있는 부분을 용기 내부에 적합한 위치에 고정시키고 그 주위에 충전물질을 충전

• 대상기기
  전자회로, 변환기, 보호용 퓨즈

• 사용장소
  1종 2종 장소

3️⃣위험장소의 구분

1)위험장소의 분류

구분	IEC	NEC	JIS
지속적인 위험 분의기 (일반적으로 연간 1,000시간 이상)	Zone 0	Division 1	0종 장소
통상 상태에서의 간헐적 위험 분의기 (연간 10~1,000시간)	Zone 1	Division 1	1종 장소
이상 상태에서의 위험 분의기 (연간 0.1~10시간)	Zone 2	Division 2	2종 장소

• Zone 0(지속적인 위험 분의기)
  • 폭발성 가스 혹은 증기가 폭발가능한 농도로 계속 존재하는 지역 및 탱크으 내부, 파이프라인 혹은 장비의 내부
• Zone 1
  • 정상운전조건에서 폭발성 가스의 농도가 위험수준에 이를수 있는 지역 혹은 등으로 인해 폭발성 가스가 위험수준이상으로 자주존재할 수 있는 지역
• Zone 2
  • 이상상태 긴급상태에서 폭발성 가스가 존재할 수 있는 지역
  • 인화성 휘발성 액체나 가스가 다루어지거나 처리 또는 사용되지만, 위험불이 일반적으로 닫힌 용기 혹은 닫힌 시스템 안에 갇혀 있기 때문에 오직 사고로 사고로 인한 용기나 시스템이 파손되는 경우 혹은 설비의 부적절한 운전의 경우에만 위험물이 유출될 가능성이 있는 지역

2)폭발가스의 발화도에 따른 분류

• 450도 이하 T1 아세톤
• 300도 이하 T2 에탄올
• 200도 이하 T3 가솔린
• 135도 이하 T4 아세트 알데히드
• 100도 이하 T5 이황화탄소
• 85도 이하 T6

3)방폭구조의 표시방법

• 내압 d Exd
• 유입 o Exo
• 압력 p Exp
• 안전증 e Exe
• 본질안전 Ia,Ib Exia EXib
• 특수 S Exs

4️⃣방폭기기 선정 시 고려사항

1)가연성 가스 또는 증기의 위험특성

• 최대 안전틈새 또는 최소 점화전류 적절하게 대응

2)방폭전기기기의 특징

• 전기기기의 종류, 대상기기의 종류를 적절하게 선정

3)IEC의 표준 환경 조건

• 압력 80~100kPa
• 온도 -20~40도
• 표고 1000m 이하
• 상대습도 45~85%

4)온도 상승에 영향을 주는 외적인 조건

• 주위온도, 냉각매체의 온도 및 유량

5)전기적인 보호

6)방폭전기기기의 표시등

방폭설비

방폭전기설비
본질안전 방폭구조

목차(방폭전기설비)

방폭전기설비

💯기출문제

●01 건축전기설비에 고려되어야 할 방폭전기설비의 종류를 들고 설명하시오

내압방폭구조, 유입방폭구조, 압력방폭구조, 안전증방폭구조, 본질안전방폭구조, 비점화방폭구조, 몰드방폭구조, 충전방폭구조

●02 전기설비에 의한 재해예방을 위한 방폭구조의 종류와 방폭전기배선의 선정원칙 및 본질안전회로배선 시의 고려사항을 설명하시오

1. 방폭 구조의 종류

2. 방폭 전기 배선의 선정 원칙

• 방폭 구역에 적합한 배선: 설치 장소의 폭발 위험 정도에 따라 적합한 방폭형 배선재를 사용해야 합니다.
• 기계적 강도: 외부 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다.
• 내열성: 주변 온도 변화나 발열에 의해 변형되거나 손상되지 않도록 내열성이 우수해야 합니다.
• 내화학성: 폭발성 가스나 화학 물질에 노출되어도 부식되지 않고 성능이 유지되어야 합니다.
• 방수성: 습기가 많은 환경에서도 안전하게 사용할 수 있도록 방수 기능이 있어야 합니다.

3. 본질 안전 회로 배선 시 고려 사항

• 저전압, 저전류: 회로에 흐르는 전류와 전압을 최소화하여 폭발성 가스를 점화시킬 수 있는 에너지를 줄여야 합니다.
• 부품 선정: 본질 안전 회로에 적합한 인증된 부품을 사용해야 합니다.
• 배선 방식: 단락이나 접촉 불량이 발생하지 않도록 꼼꼼하게 배선해야 합니다.
• 보호 회로: 과전류, 과전압 등으로부터 회로를 보호하기 위한 보호 회로를 설치해야 합니다.
• 정기 점검: 정기적으로 회로를 점검하여 이상 유무를 확인하고, 필요한 경우 수리해야 합니다.

●03 방폭전기설비에 있어서 다음사항에 대하여 설명하시오

1)화재 및 폭발방지의 기본대책
2)방폭구조의 종류
3)위험장소의 분류
4)방폭전기 배선

1. 화재 및 폭발 방지의 기본 대책

• 폭발성 가스 농도 관리: 폭발성 가스의 농도를 폭발 한계 이하로 유지하여 폭발 가능성을 줄입니다.
• 점화원 제거: 스파크, 고온, 마찰 등 폭발을 유발할 수 있는 점화원을 제거하거나 차단합니다.
• 방폭 구조 채택: 전기 기기 및 배선에 방폭 구조를 적용하여 내부에서 폭발이 발생하더라도 외부로 확산되지 않도록 합니다.
• 정기적인 점검 및 유지보수: 설비의 이상 유무를 정기적으로 점검하고, 필요한 경우 수리하여 안전성을 확보합니다.

2. 방폭 구조의 종류

3. 위험 장소의 분류

• 0존: 폭발성 가스 혼합물이 연속적으로 또는 장시간 존재하는 장소
• 1존: 폭발성 가스 혼합물이 정상적인 작동 조건 하에서 주기적으로 또는 장시간 존재할 가능성이 있는 장소
• 2존: 폭발성 가스 혼합물이 고장 또는 특별한 상황에서만 발생할 가능성이 있는 장소

4. 방폭 전기 배선

• 방폭 케이블: 폭발성 가스 환경에서 사용하도록 특수하게 제작된 케이블을 사용합니다.
• 방폭 접속함: 케이블을 연결하는 접속함은 방폭 구조로 제작되어야 합니다.
• 방폭형 조명기구: 폭발 위험이 있는 장소에서 사용하는 조명기구는 방폭형으로 제작되어야 합니다.
• 접지: 전기 설비의 안전을 위해 반드시 접지를 해야 합니다.

방폭 전기 배선 시 고려 사항

• 위험 장소의 분류: 설치 장소의 위험 등급에 맞는 방폭 기기를 선정해야 합니다.
• 배선 경로: 배선 경로는 폭발성 가스가 축적될 가능성이 적은 곳으로 선정해야 합니다.
• 기계적 강도: 외부 충격이나 진동에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다.
• 내열성: 주변 온도 변화나 발열에 의해 변형되거나 손상되지 않도록 내열성이 우수해야 합니다.
• 내화학성: 폭발성 가스나 화학 물질에 노출되어도 부식되지 않고 성능이 유지되어야 합니다.

○04 방폭전기설비의 전기적 보호

방폭전기설비는 폭발 위험이 있는 장소에서 안전하게 전력을 공급하기 위한 특수한 설비입니다. 이러한 설비는 폭발을 유발할 수 있는 스파크나 과열을 방지하기 위해 다양한 보호 기능을 갖추고 있습니다.

방폭전기설비의 전기적 보호의 목적

• 폭발 방지: 폭발성 가스와 접촉하여 발생할 수 있는 스파크, 아크 등을 방지하여 폭발을 예방합니다.
• 설비 보호: 과전류, 과전압, 단락 등으로부터 설비를 보호하여 수명을 연장하고 고장을 방지합니다.
• 인명 안전: 전기 충격으로 인한 인명 피해를 예방합니다.

방폭전기설비의 전기적 보호 방법

• 방폭 구조: 앞서 설명한 내압, 유입, 증압, 안전증, 본질안전 등의 방폭 구조를 적용하여 폭발을 방지합니다.
• 과전류 보호: 과전류 차단기(MCCB)를 설치하여 과전류가 발생할 경우 회로를 차단하여 화재를 예방합니다.
• 과전압 보호: 서지 보호기(SPD)를 설치하여 낙뢰나 스위칭 서지 등으로 인한 과전압을 억제합니다.
• 접지: 전기 설비의 안전을 위해 반드시 접지를 하여 누전 시 전류가 안전하게 흘러갈 수 있도록 합니다.
• 절연: 충분한 절연 거리를 유지하고, 절연 파괴를 방지하기 위해 내열성이 우수한 절연재를 사용합니다.
• 보호 계전기: 과전류, 지락 등 이상 상태를 감지하여 경보를 발하거나 회로를 차단하는 기능을 수행합니다.

방폭전기설비의 전기적 보호 시 고려 사항

• 위험 장소의 분류: 설치 장소의 위험 등급에 따라 적합한 보호 방식을 선택해야 합니다.
• 폭발성 가스의 특성: 폭발성 가스의 종류, 농도, 온도 등을 고려하여 보호 대책을 수립해야 합니다.
• 전기 설비의 종류: 설치되는 전기 설비의 종류와 용량에 따라 적합한 보호 장치를 선정해야 합니다.
• 관련 법규 및 규정: 관련 법규 및 규정을 준수하여 설계 및 시공해야 합니다.

●05 방폭원리 및 방폭구조

방폭 원리

• 점화원 제거: 폭발을 일으킬 수 있는 스파크, 아크, 고온 등의 점화원을 제거하거나, 그 에너지를 낮추어 폭발성 가스를 점화시킬 수 없도록 합니다.
• 폭발 억제: 만약 폭발이 발생하더라도 그 폭발의 영향을 억제하여 주변으로 확산되지 않도록 합니다.

방폭 구조의 종류

각 방폭 구조의 특징

방폭 구조 선택 시 고려 사항

• 위험 장소의 분류: 폭발성 가스의 종류, 농도, 온도 등에 따라 위험 장소를 분류하고, 적절한 방폭 구조를 선택해야 합니다.
• 기기의 종류 및 용도: 설치하려는 기기의 종류와 용도에 따라 적합한 방폭 구조를 선택해야 합니다.
• 주변 환경: 온도, 습도, 진동 등 주변 환경을 고려하여 방폭 구조를 선택해야 합니다.
• 경제성: 초기 투자 비용, 유지보수 비용 등을 고려하여 경제적인 방폭 구조를 선택해야 합니다.

●06 분진위험장소에 시설하는 전기배선 및 개폐기, 콘센트, 전드설비 등의 시설방법에 대하여 설명하시오

1. 분진 위험 장소의 분류

분진 위험 장소는 분진의 종류, 농도, 점화원의 존재 가능성 등에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

• 220.1조: 가연성 분진이 끊임없이 또는 장시간 존재할 가능성이 있는 장소
• 220.2조: 정상적인 작동 조건 하에서 주기적으로 또는 장시간 가연성 분진이 존재할 가능성이 있는 장소
• 220.3조: 고장 또는 특별한 상황에서만 가연성 분진이 발생할 가능성이 있는 장소

2. 분진 위험 장소의 전기 설비 시설 기준

분진 위험 장소에 설치하는 전기 설비는 다음과 같은 기준을 충족해야 합니다.

• 방폭 구조: 분진 폭발을 방지하기 위해 방폭 구조의 전기 기기 및 배선을 사용해야 합니다.
• 내압 방폭 구조 (d): 분진이 내부로 침입하지 못하도록 견고한 외함으로 둘러싼 구조
• 증압 방폭 구조 (p): 분진이 폭발하더라도 내부 압력을 높여 외부로 불꽃이 전파되지 않도록 하는 구조
• 안전 증 방폭 구조 (ma): 분진과 접촉하는 부분의 온도를 낮추어 폭발을 일으킬 수 있는 에너지를 감소시키는 구조
• 본질 안전 방폭 구조 (ia): 회로에 흐르는 전류나 전압을 낮춰 분진을 점화시킬 수 있는 에너지를 발생시키지 못하도록 하는 구조
• 분진 축적 방지: 전기 설비 주변에 분진이 축적되지 않도록 청소 및 환기를 철저히 해야 합니다.
• 접지: 전기 설비를 안전하게 접지하여 누전 시 감전이나 화재를 방지해야 합니다.
• 배선: 배선은 견고하게 고정하고, 꺾이거나 눌리지 않도록 보호해야 합니다.
• 점검 및 유지보수: 정기적으로 전기 설비를 점검하고 유지보수하여 이상 유무를 확인해야 합니다.

3. 전기 배선 및 기기의 설치 시 주의사항

• 밀폐형 구조: 전기 기기는 가능한 한 밀폐형으로 설치하여 분진의 침입을 최소화해야 합니다.
• 케이블 인입구: 케이블 인입구는 밀폐 처리하고, 틈새가 없도록 주의해야 합니다.
• 접속 함: 접속 함은 방폭형으로 설치하고, 외부로부터 분진이 침투하지 않도록 밀폐해야 합니다.
• 조명 기구: 방폭형 조명 기구를 사용하고, 분진이 쌓이지 않도록 주기적으로 청소해야 합니다.
• 콘센트: 방폭형 콘센트를 사용하고, 필요한 경우 잠금 장치를 설치하여 무단 사용을 방지해야 합니다.

4. 기타 사항

• 분진 폭발 위험도 평가: 설비 설치 전에 분진 폭발 위험도를 평가하여 적절한 방폭 대책을 수립해야 합니다.
• 관련 법규 준수: 전기 설비 설치 시 관련 법규 및 규정을 준수해야 합니다.
• 전문가 상담: 분진 위험 장소에 전기 설비를 설치할 때는 반드시 전문가와 상담하여 안전하게 시공해야 합니다.

방폭설비

방폭전기설비
본질안전 방폭구조

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방폭전기설비

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방폭형 조명기구