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“n”型电气设备新老国标的主要差异
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1& 概述 copyright
GB 3《爆炸性气体环境用电气设备第8部分：“n”型电气设备》（以下简称新标准），是对GB《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》（以下简称老标准）的第一次修订。GB3已于日发布，日实施。 防爆电气网
老标准GB 在当时制订时，是以IEC31（秘书处）125号（1981）“n”型标准草案文件和BS5000第16部分“n”型防爆电机为基础，采用参照的原则编制的，同时，还符合GB的有关规定和要求。对国际标准未作规定的，根据实践证明能够保证产品质量和防爆安全性能的，符合国情的一些内容也编入了标准中。老标准仅对无火花型电动机作了具体的规定，由于当时条件所限，认为时机不成熟，对诸如灯具、插销、插座等其他电气设备未作补充规定。因此，自实施以来，对我国发展爆炸性环境用无火花型电动机起到了非常有效的指导作用，但未能满足其他防爆电气设备的发展需要。 防爆电气论坛 /
新标准是修改采用IEC01《爆炸性气体环境用电气设备第15部分：“n”型电气设备》（英文版）标准制订的。新标准的技术内容与IEC标准相同，编写结构也与IEC标准一致。在修改采用IEC标准的同时，新标准还符合GB0《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》的有关规定和要求。 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准与老标准相比变化非常大，增加了许多新的内容。 内容来自防爆电气网
首先，在标准结构上就完全不同。老标准由通用要求、专用规定、试验、标志和检验5大部分组成，仅对无火花电机做了补充规定。 欢迎光临防爆电气网
新标准由30章组成：第1章范围、第2章规范性引用文件、第3章术语和定义、第4章总则、第5章结构、第6章连接件和布线、第7章电气间隙、爬电距离和间隔、第8章电气强度、第9章无火花旋转电机的补充要求、第10章无火花熔断器和熔断器组件的补充要求、第11章无火花照明灯具的要求、第12章无火花仪器和小功率设备的要求、第13章无火花电流互感器的要求、第14章无火花插头和插座的要求、第15章无火花单体电池和蓄电池的要求、第16章其他电气设备、第17章产生电弧、火花或热表面的电气设备的通用要求、第18章封闭式断路器和产生电弧、火花或热表面的非点燃元件的要求、第19章产生电弧、火花或热表面的气密装置的要求、第20章产生电弧、火花或热表面的密封装置或浇封装置的要求、第21章产生电弧、火花或热表面的限能设备或电路的要求、第22章产生电弧、火花或热表面的设备限制呼吸外壳的要求、第23章产生电弧、火花或热表面的n-正压保护设备的要求、第24章检查和试验的一般要求、第25章技术文件、第26章型式试验、第27章出厂检查和试验、第28章标志、第29章文件、第30章制造厂责任。新标准不仅适用于无火花电气设备，也适用于那些产生电弧、火花或热表面的部件或电路，且用本标准规定的方法之一保护就不能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。 防爆电气网VS防爆电气论坛
在新标准颁布与即将实施之际，为便于防爆电气设备制造厂设计、生产和石油化工企业广大用户中的有关技术人员正确理解和执行新标准，现对新老标准的主要技术差异加以说明，供读者参考。 copyright
2& 新老国标主要技术内容的差异 内容来自防爆电气网
2.1& 标准名称 欢迎光临防爆电气网
标准名称由原来的《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》改为《爆炸性气体环境用电气设备第8部分：“n”型电气设备》，与IEC标准名称统一。 copyright
2.2& 范围 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准的适用范围与老标准的适用范围不太一样。 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准规定了潜在爆炸性气体、蒸气和薄雾环境用Ⅱ类“n”型电气设备的结构、试验和标志的要求。适用于无火花电气设备并且也适用于那些产生电弧、火花或热表面的部件或电路，但使用本标准规定的保护方法就不能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。另外，本标准强调非点燃元件只能限制使用在被证明是非点燃的特定电路中，电气设备符合本标准并不意味着取消或降低应遵守的其他标准的任何要求。本标准是针对普通工业应用设备要求的补充和提高。 copyright
新标准以注的形式表明：本标准引用GB3836.1的一些专用规定，这并不要求“n”型电气设备整体上全部符合GB3836.1标准，或者符合本标准达到的保护水平，不应认为等于符合GB3836.1和在其中列出的专用标准所达到的保护水平。对于符合本标准的电气设备，应由国家质量监督部门认可的检验单位进行防爆检验。 欢迎光临防爆电气网
2.3& 规范性引用标准 防爆电气论坛 /
老标准没有引用标准，而新标准引用了26个国标、1个行标、8个IEC标准。新标准编写时是修改采用IEC标准，国际标准中如果已有相应的国家标准版本，并且该国家标准与国际标准等同或等效，则均采用我国国家标准。尚无我国标准与其等效的，则直接采用IEC标准。 防爆电气网
2.4术语和定义 内容来自防爆电气网
新标准与老标准相比，术语和定义有较大的不同，新标准共有38个定义。现对几个主要定义介绍如下： 防爆电气网
（1）“n”型防爆 防爆电气论坛 /
电气设备的一种防爆型式，这种型式的电气设备，在正常运行时和本标准规定的一些异常条件下，不能点燃周围爆炸性气体环境。 copyright
实际上，“n”型防爆是用于： 防爆电气论坛 /
――正常运行中不产生火花的电气设备； 防爆电气网VS防爆电气论坛
――正常运行中产生火花、电弧或高温热表面的部件或电路电气设备，通过采用本标准中规定的一些防爆措施均可安全地使用在爆炸危险环境2区。 copyright
（2）无火花装置 防爆电气网VS防爆电气论坛
装置的结构将正常使用条件下产生能引起点燃危险的电弧、火花的危险减至最小。正常使用不包括带电元件移去或插入。 copyright
（3）非点燃元件 防爆电气网
元件具有通断规定的点燃屯路的触头，其触头结构设计成能使元件在该电路中不会引起点燃规定的爆炸性气体环境。 内容来自防爆电气网
（4）n正压 欢迎光临防爆电气网
该技术是用保护气体充入外壳，并保持压力高于周围环境，以阻止外壳内部形成爆炸性环境的一种技术。但与GB 防爆电气网
3836.5中所规定的正压型“p”方法有所不同。 欢迎光临防爆电气网
（5）限制呼吸外壳 防爆电气网VS防爆电气论坛
设计成能限制气体、蒸气和薄雾进入的一种外壳。 防爆电气论坛 /
（6）气密装置 防爆电气论坛 /
该装置是通过熔接，如钎焊、铜焊、熔焊或玻璃与金属的熔接来达到气密性能，以阻止外部气 copyright
体进入内部。 防爆电气论坛 /
（7）封闭式断路装置 防爆电气网VS防爆电气论坛
装有通断电触头的装置，它在进入其内部的可燃性气体或蒸气爆炸时不会受损坏，并且也不会将内部爆炸传播到外部可燃性气体或蒸气。 内容来自防爆电气网
（8）能量限制 防爆电气网VS防爆电气论坛
在本标准所述的试验条件下，设备电路产生的电火花或任何热效应不能点燃规定的可燃性气体或蒸气。 防爆电气网
（9）Ex元件 内容来自防爆电气网
标志符号“U”的电气设备的部件或组件（Ex电缆引入装置除外），它不能单独的在爆炸性环境中使用，并且当安装在爆炸性环境中电气设备或系统内时需附加认证。 防爆电气论坛 /
（10）“U”符号 copyright
“U”是一种加在防爆合格证编号后的符号，以标明是防爆元件。符号“U”和“X”不能同时使用。 防爆电气网
本标准删除了老标准中的无火花型电气设备、正常运行和外壳的定义。 防爆电气网VS防爆电气论坛
2.5& 总则 内容来自防爆电气网
老标准第3章“一般要求”中对设备正常运行时只作了3方面的规定，如不应产生电弧或火花，不产生超过电气设备相应温度组别最高温度的热表面或灼热点，规定比较简单，而对异常运行条件未作规定。这对电气设备的正确使用带来了很大影响。新标准对设备在正常和异常运行条件下运行都有具体的规定，如本标准第17～23章，针对不能产生操作电弧和火花及设备温度组别所对应的最高表面温度，规定了防止表面的或最热点的温度点燃周围爆炸性环境的方法。老标准规定滑动触头在正常运行时被认为是产生火花的。新标准除“滑动触头在正常运行时被认为是有火花的外，还要求滑动触头采取避免产生火花的特殊措施，例如触头本身夹紧到导电轨道上。另外，老标准的标志与新标准的标志也有差异。 欢迎光临防爆电气网
（1）关于温度 copyright
新标准第4章中温度与老标准的温度组别相比基本一致，但增加了一些内容，对于小元件、细导线或印刷电路板的“n”型设备温度，可引用GB3836.4中的放松要求。 防爆电气论坛 /
（2）关于最高表面温度 防爆电气论坛 /
新标准规定按GB0中5.1.2要求。对封闭式断路装置、限制呼吸外壳、气密装置、灯泡、密封装置、n正压外壳的内部部件或符合表面温度和引燃温度的元件或设备都有具体规定，该条款比老标准详细。 copyright
（3）Ex元件是新标准中增加的内容。新标准第4.5条规定“n”型Ex元件可以是空外壳、元件或组件，并且对该元件是否全部安装在一个设备外壳内，或全部安装在设备外壳之外，或部分在设备外壳内和部分在设备外壳外，都作了详细规定。例如：接线端子、电流表、灯座、加热器或显示器等。 内容来自防爆电气网
（4）其他要求 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准明确指出电气设备和Ex元件应按优良的安全工程方案设计。另外，还以注的形式对此进行了详细说明。指出了“n”型设备的特殊性。 copyright
2.6& 结构 防爆电气网
新标准对电气设备结构的要求有较大变化，增加了许多内容。本章除外壳防护等级（IP）与老标准相同外，其他均为新增加的内容。 内容来自防爆电气网
（1）新标准对外壳的防护等级与安装和维护时准备打开的衬垫接合面作了有关规定，衬垫应粘附或固定到一个配合面上，以防止丢失、损坏或错装，衬垫的材料应不会自行粘接在其他接合面上，并且可以用胶粘剂把衬垫粘到配合面上。 防爆电气网
（2）新标准除对外壳规定的机械强度要求与老标准一样外，还规定携带式电气设备应满足跌落试验的要求，并且强调设备应按照选择的试验要求标志符号“X”。 copyright
（3）新标准对灯具透明件或观察窗的各种保护罩规定了具体尺寸，其网眼尺寸不应大于50mm×50mm。 防爆电气网VS防爆电气论坛
（4）新标准在5.4条“环流”增加内容，是针对“n”型电动机而言。老标准无此规定。本条对杂散磁场引起的环形电流导致的电弧或火花，或这些电流的存在引起过高温度的地方规定了应采取的预防措施，以注的形式表明，如果外壳或支承结构（外壳内或外）由导电材料制成，在杂散磁场存在的情况下电流可以在其中流动，并且在振动或腐蚀等最不利运行条件下，为了确保可靠的电流传输而没有火花危险，须采用两种预防措施：外壳部件或结构件之间应有足够或适当数量和截面的等电位连接；适当数量紧固件。 欢迎光临防爆电气网
（5）关于非金属外壳和外壳的非金属部件 内容来自防爆电气网
新标准增加了非金属外壳和外壳的非金属部件的有关规定。另外，新标准对非金属材料相应于热稳定曲线20000h点的温度指数“TI”或连续运行温度COT规定制造厂应提供具体数据。增加了外壳耐老化的有关试验要求。另外，对外壳预定暴露在阳光下，或紫外线的其他辐射源中，对材料耐光和试验数据都要有详细规定。 防爆电气论坛 /
新标准仅对非固定式电气设备和可能被摩擦或擦试塑料部件的固定式电气设备的塑料外壳、外壳的塑料部件和电气设备其他裸露塑料件做出了规定。新标准规定，当塑料外壳表面构成的面积大于100cm2时，应设计成在正常使用、维护和清洁条件下避免产生引燃危险的静电荷的结构。该要求可通过合理选材以使绝缘电阻在温度（23±2）℃和湿度为（50±5）%时不超过1GΩ，或者根据尺寸、形状和布置或其他保护方法来防止危险静电电荷的产生。对于不能在设计上避免引燃危险时，必须用一个警告牌标明在运行中须采取的安全措施。 防爆电气论坛 /
2.7& 连接件和布线 欢迎光临防爆电气网
对于连接件和布线，新标准第6.1条规定，在正常运行时应可靠地保持电气连接的接触压力。尤其是不应由于工作中绝缘材料（由于温度、湿度等）尺寸变化而受到不利影响。无火花连接件在振动条件下应防止火花。老标准无此要求。 防爆电气网VS防爆电气论坛
老标准仅在第7章接线装置中说连接件是其中一部分，包括接线盒。而新标准的规定非常详细具体。 防爆电气论坛 /
（1）关于外部导体的连接 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准增加了外部导体的连接规定。本条与外部电路连接的电气设备包括连接件，规定要有有效防腐保护措施，另外还规定了须设计成能与导线方便连接并且夹紧而不明显减少其截面积，导线夹紧而不松脱和扭转，并能可靠地保持接触压力的方法。对适用电缆线鼻子的接线端子规定了防止偶然将电气间隙缩小的措施。本条款以三个注的形式进行了详细说明。 内容来自防爆电气网
本条规定连接件至少有适应于相应设备额定电流的导线尺寸。对接触中的部件之一是用轻金属材料制成的连接件，必须采取特殊的预防措施。连接轻金属材料的措施之一，就是采用由钢制成的中间件。 防爆电气网
（2）新标准表1中保护导线的最小截面积是按装置的每相导线截面积计算的，而老标准没有规定。 防爆电气网VS防爆电气论坛
（3）新标准对于双重绝缘或加强绝缘或不需要附加接地的电气设备规定不需要接地线或等电位连接件。但对于用特殊形式装置的外壳如与接地的金属导管系统接地，应标志“X”。 copyright
（4）电缆引入和电缆引入装置 欢迎光临防爆电气网
老标准对无火花型电气设备的导管引入装置没有专用规定，而是要求引入装置符合GB3836.1的规定。与新标准相比显得很笼统，用户执行非常不方便。新标准对保证电缆引入和电缆引入装置的防爆安全措施作了具体规定，如： 防爆电气网VS防爆电气论坛
（a）其结构和安装能保持设备的防爆型式和规定的特性； 防爆电气论坛 /
（b）电缆无损地通过外壳壁，需要的地方应有金属铠装、护套或屏蔽的跨接。电缆引入装置不应有损坏电缆的锐利棱角； 内容来自防爆电气网
（c）应该满足工业电缆引入装置和电缆引入装置器件的相应标准，等效GB3836.1的要求，或必要时，提供电缆夹紧装置，以防把加在电缆上的拉力或扭转传递到连接件。这种夹紧装置可以是夹紧器件、密封环或填充化合物。但应按要求进行试验。另外，对于软电缆，电缆人口处应是至少75°角的圆弧，半径R至少等于引入装置所允许的最大电缆直径的1/4，但不必超过3mm。 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准营求导管引入装置的设计和固定，应不会改变它们所安装的电气设备的防爆型式和规定的特性，并且通过螺纹孔拧入或锁紧在光孔中的方式固定于外壳中、装配在外壳内或外壳上的衬板中和合适的填料盒中，该盒与外壳是一个整体或装在外壳上。 内容来自防爆电气网
在额定运行条件下，电缆或导管引入装置入口处的温度超过70℃时，或导线分支处的温度超过80℃时，应在电气设备的外部设置一块指导用户选择电缆或导管中导线的指示牌。此外，设备应用符号“X”标志。另外，携带式电气设备的任何电缆引入应满足GB3836.1的相应夹紧要求。 欢迎光临防爆电气网
2.8& 电气间隙、爬电距离和间隔 防爆电气网VS防爆电气论坛
新标准中的电气间隙、爬电距离和间隔的规定与老标准相比有很大的变化，新标准要求不同电位导电部件之间电气间隙、爬电距离和间隔应按表2的规定，对于不适应的情况也作了具体规定。 防爆电气网VS防爆电气论坛
（1）新标准表2中的电气间隙、爬电距离和间隔的要求值是随工作电压、电气绝缘材料的耐泄痕指数和其表面形式而定。达到10000V的电压级，是以R10系列为根据的，对于达到1000V的工作电压，实际工作电压可以超过表中规定数据的10%。爬电距离的数值是从GB16935.1中得到直到800V，爬电距离是以3级污染为根据，2000V和10000V之间值是以2级污染为根据的，其他数值是用内插法或外插法取得。完全浇封在化合物中，最小深度为0.4mm，或通过固体绝缘材料。在10V及以下，与CTI值无关并且可以采用不符合Ⅲb级材料要求的材料。 copyright
新标准表2中的工作电压分档是按照国际标准的规定，而老标准在制订时为与我国标准保持统一，是按GB 防爆电气网VS防爆电气论坛
的规定制订的。新标准的电气间隙、爬电距离和间隔与GB 0相比，工作电压都低一些。 copyright
（2）对于外部连接的电气间隙和爬电距离，应满足表2的规定，但表2中的最小值为1.5mm。对于正常运行时不涉及接地的电路，应假设在得到最高电压的点旁边接地。 防爆电气论坛 /
（3）新标准采用了新的测定电气间隙和爬电距离的图例。图中列出了应考虑的一些特点。并且指出接合面内的胶粘剂通常被认为是断了爬电通道或电气间隙。 防爆电气网VS防爆电气论坛
（4）关于使用敷形涂覆。新标准规定这种方法应具有防止湿气进入导体的密封效能。涂层应附到导体部件和绝缘材料上。如果采用喷涂法，则应分别涂两层。用浸渍涂覆、刷涂、真空浸渍法，只要求涂覆一层，但目的是达到有效、持久的完整密封。如果在焊接时不损坏焊接保护层，则焊接保护层被当作两层涂覆的一层。 防爆电气论坛 /
（5）新标准增加的绝缘材料的相对泄痕指数的测定是按照GB/T4207规定的方法。绝缘材料的级别按GB16935.1规定的方法，表3中的材料耐起痕性级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb。 copyright
（6）关于填充化合物的电缆密封箱中的隔离，新标准增加了表4在填充化合物的电缆密封箱中的隔离参数。如果填充化合物的电缆密封箱被用于额定电压超过750V设备供电的外部电缆终端，则其结构应是在灌入化合物之前从表4中得到的相应裸露带电部件的爬电距离和电气间隙。 内容来自防爆电气网
2.9& 电气强度 copyright
关于电气强度的规定，老标准要求电气设备的绝缘介电强度符合有关标准的规定，规定很简单。而新标准增加了对地或机架的绝缘和导电部件之间的绝缘规定。本条对不直接连接到设备机架上或在设备运行时不连接到机架上的电气设备中的电路，所用的绝缘或分开的距离应经受住试验电压历时（60）s不击穿，如电源电压峰值不超过90V或内部电压峰值不超过90V的电气设备，试验电压的有效值为（500）V；对于其他电气设备，或内部电压峰值超过90V，试验电压的有效值为（1000 +2U）V或（1500）V，两者中取较大值。 防爆电气网
2.10& 无火花旋转电机的补充要求 copyright
新标准对于电机的专用补充要求有比较大的变动，增加了较多的内容。 内容来自防爆电气网
（1）新标准对“n”型电动机定子和转子之间气隙的计算公式作了新规定，按新的计算方法计算出的气隙值比老标准稍小一些，这样既能保证安全，又改善了电动机的电气性能。 欢迎光临防爆电气网
新标准在专用要求中将欧洲ENV标准的内容纳入到本标准的正文中，该欧洲标准是欧洲电工委员会于1997年发布的暂行规定European Prestandard ENV50269《高压电机的评价和试验》。该标准对高压“n”型电动机外壳的等电位连接、定子线圈绝缘系统以及鼠笼转子结构等做了规定。 copyright
新标准的规定适用于GB755范围内的旋转电机，但是时钟电动机及伺服电动机可以符合本标准的相应要求。电机外壳防护等级（IP）与老标准相比，没有裸露带电部件的电机外壳允许不低于IP20。 防爆电气论坛 /
新标准还以注的形式注明旋转电机按本标准认证时，不要求检验机构检查符合GB755的要求，但制造厂应声明符合此标准。 内容来自防爆电气网
（2）新标准要求裸露带电部件的电机外壳防护等级试验不低于IP54，而在其他情况下不低于IP20。老标准对无此要求。 防爆电气网VS防爆电气论坛
（3）关于接线盒，新标准对连接在运行电压至1000V电机上的接线盒，仅在电机的防护等级为IP44或更高时，才可以与电机内部连通。接线盒外部防护等级应不低于IP54。老标准规定对额定电压为660V以上的电动机，其接线盒和可拆卸盖应由钢板制造，其辅助装置的连接件应置于单独的接线盒内等。新标准要求导管填料盒、电缆密封盒和分线盒的防护等级也不应低于IP54。 copyright
（4）新标准增加了中性点连接件，规定中性点连接件不作为对该电机的交流电源连接件使用时，最小爬电距离和电气间隙要求按表5规定的假定工作电压确定。如果防护等级为IP44或更高，并且电机不与接地的电网电源连接时，中性点连接件在电机外壳内时，中性连接件可以不绝缘。 内容来自防爆电气网
（5）新标准中增加的轴承密封和转轴密封包括非摩擦密封和曲路密封，要求滚动轴承固定部分和旋转部分之间的任何非摩擦密封或曲路密封的最小径向间隙或轴向间隙不小于0.05mm，滑动轴承的间隙为0.1mm，但最小间隙应适用于转轴在轴承内的所有可能位置。新标准针对摩擦密封规定，如果含有摩擦密封，他们应被润滑或用低摩擦系数材料制成，如聚四氟乙烯（PIFE）。 欢迎光临防爆电气网
（6）关于鼠笼转子。老标准规定，鼠笼转子的导条和端环不铸成一体时，导条与端环的连接应采用铜焊或熔焊，而新标准规定由导条与端环连接成的转子笼在旋转电机正常运行时应采取防止产生点燃电弧和火花的措施。特别强调在导条和短路环之间接合面应采用铜焊或熔焊，并且要求采用兼容材料制造成高质量接合。对于铸造转子笼应采用压铸或离心浇铸或用同等技术方法保证槽完全填实。 内容来自防爆电气网
（7）新标准增加了对表面温度极限和防止热点燃的内容，要求工作制符合GB755中的S1或S2的电机，确定温度组别时，可不考虑起动时的温升。对于S3～S10工作制则应考虑负载变化和起动情况。对于旋转电机，运行多于一种工作制时，它可以多于一种温度组别，此时电机可以用有关的工作制（S1～S10）和相对应的温度组别标志。 内容来自防爆电气网
（8）新标准增加了带变频电源或非正弦电源的运行的具体措施。特别是对额定值小于1kV的变频器馈电电动机，要求变频器应设计成把对地峰值电压限制到1kV，并且把du/dt限制到500V/μs或更小，对于额定值≥1kV变频器馈电模压绕组电动机，变频器应设计成把对地峰值电压限制到两倍额定线电压，并且把du/dt限制到500V/μs或更小等。对于变频器馈电电动机的应用限值，包括电动机最大速度和负载速度-转矩特性均应在电动机标牌上标明。为适合与指定的电压和输出额定值的电动机一起使用，变频器或变频器/滤波器组合装置应作标志。 内容来自防爆电气网
2.11& 关于无火花熔断器和熔断器组件的补充要求 防爆电气网
新标准对熔断器符合GB13539.3要求的非重新布线、显示管式或是非显示管式，在其额定值范围内运行，保险丝才能视为无火花装置，但设备的温度组别应以熔断器的额定电流为基础考虑管的外表面温度。另外，无火花性能的评定按本标准保险丝应安装在无火花的封闭式管座或无火花的弹簧式管座中或焊接在适当位置。 内容来自防爆电气网
装有熔断器的外壳应连锁，使得切断电源后才能装入或取出更换元件，并且在外壳正确关闭前熔断器不能带电，或在外壳上设置警告牌“通电时不准拆掉熔断器”。 防爆电气论坛 /
如果熔断器是可互换式的，则应采取措施在靠近熔断器处标上更换熔断器的正确型号和数值。 防爆电气论坛 /
信息来源：《电气防爆》 吴建国，宋荣敏 防爆电气网
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&&要：本文就各国CNG加气站的防爆区域划分和防爆电机的选用标准进行了分析对比，指出了不同标准执行的异同点，以及加气站设备进口和防爆电机选用中值得注意的事项，并依据多年的实践，介绍了加气站应采取的防爆措施，为CNG加气站的安全运行提供了可供参考的经验。
关 键 词：CNG&&
电机&& 防爆
众所周知，可燃性气体或蒸汽与空气混合物遇到火花、电弧或高温就会被点燃，形成燃烧或爆炸。CNG加气站就是一个含有天然气这种可燃气体的爆炸危险场所。因此在加气站中使用电气设备，尤其是大功率的压缩机电机时，必须选用防爆电机，同时采取相应的防爆措施。近年来，各地都先后进口了不少橇装式CNG加气站设备，由于各国的防爆标准以及所采取的防爆措施与我国不尽相同，在设备的验收和使用中出现了一些争议，造成诸多不便，或多或少的影响了设备的安全使用。本文试图依据多年的一些实践经验，对各国所执行的相关标准和防爆措施进行分析对比，以便为正确选用防爆电机，确保加气站运行安全提供参考。
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以国际电工委员会标准IEC60079－10&
1995《爆炸性气体环境用电气设备 第10部分：危险场所分类》为代表。它将危险场所分为0区、1区和2区。
0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的场所；
1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的场所；
2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的场所。
IEC60079－10在世界上应用比较普遍，尤其西欧国家大多数采用IEC标准中的危险场所区域划分方式。
1.1.2美国标准
主要以NEC500
《美国电气法规》、NFPA495－1996《美国国家消防协会规范》和API《美国石油协会规范》标准为代表。
美国的危险场所分类规定与IEC60079－10不同，它依据危险物质的物理特性，将爆炸和火灾危险区域分为三类：
即，Class Ⅰ(Ⅰ类) －—可燃性气体或蒸汽形成的爆炸危险环境
Class Ⅱ（Ⅱ类）－—可燃性粉尘形成的爆炸危险环境
Class Ⅲ（Ⅲ类）－—可燃性纤维和悬浮物引起的火灾危险环境
对于每类环境，又按照形成可燃混合物的危险物质存在的可能性和危险程度进一步划分成两个区域，即
Division 1 （1区）——正常运行时可能出现可燃气体，形成爆炸性气体混合物。
Division 2& (2区)
——正常运行时不可能出现可燃气体，即使出现也是短时间的。
除了“类”和“区”以外，美国标准中的“组”和“点燃温度”两个概念也是非常重要的。
所谓“组”（Group），是依据近似的爆炸危险特性有选择性的将物质进行分组。例如，汽油和氢气与空气混合并点燃时都具有爆炸性，但是爆炸的效果和猛烈程度却大不相同,所以属于不同的“组”。“组”由字母A到G表示。其中A、B、C和D组属于Ⅰ类，即可燃性气体或蒸汽形成的爆炸危险环境，E、F和G组属于Ⅱ类，即可燃性粉尘形成的爆炸危险环境。
所谓“点燃温度”，就是指物质开始燃烧或爆炸的最低温度。有些物质可以具有相同的物理特性（类）和相似的爆炸特性(组)，但却有着完全不同的点燃温度。在爆炸特性和点燃温度之间没有恒定的关系。
例如：通常属于
I类D组的溶剂丙酮的点燃温度大约465℃。同样属于I类D组的汽油，它的点燃温度大约在280℃。因此，表面温度为350℃的I类D组的设备可以在丙酮的环境中使用，但是同样的设备用在有汽油蒸汽的环境里就可能因为设备的温度高于汽油280℃的点燃温度而被点燃或发生爆炸。有些C组气体的点燃温度高于D组的气体，有些却低于。而不同组的气体的点燃温度却可能是相同的。
1.2国内爆炸性气体场所和爆炸危险区域的划分
国内涉及爆炸性气体环境和危险区域划分的主要标准是，GB
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和GB00《爆炸气体环境用电气设备&
第14部分：危险场所分类》。
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》，按照国际电工委员会标准IEC60079－10的定义进行爆炸危险场所分类，在列举的危险区域划分示例中主要参考NEC《美国电气法规》和API《美国石油协会规范》中的图例，同时也保留了我国原来的工程安装和验收规范的部分内容。对于场所中允许使用的电气设备防爆类型方面较多的采用了日本防爆指南的内容。
GB00《爆炸气体环境用电气设备&
第14部分：危险场所分类》是全国防爆电气设备标准化委员会1998年开始制定，2000年1月批准发布，并于2001年6月正式实施。该标准等同采用IEC60079－10标准。
⑴爆炸性气体场所
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定，爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频率程度和持续时间分区。
0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；
1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；
2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。
⑵爆炸危险区域
爆炸危险区域的划分应按易燃物质释放源的级别和通风条件确定，并应符合下列规定。
首先按释放源的级别划分；
0区：存在连续级释放源的区域；
1区：存在第一级释放源的区域；
2区：存在第二级释放源的区域。
其中，连续级释放源是指预计长期释放或短时频繁释放的释放源。第一级释放源是预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源。第二级释放源是指预计正常运行时不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。
其次，应根据通风条件调整区域划分。当通风条件良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级；当局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般机械通风更为有效时，可采用局部机械通风降低爆炸危险区域等级。
从上述内容可以看出，我国的爆炸危险场所分类标准与欧洲标准等同，与美国则不完全相同。主要表现在：
①美国将所有可燃物质按其状态首先分成三大类，其中的Ⅰ类属于可燃气体/蒸汽环境，而我国则将可燃气体环境编制为一个专门的标准；
②美国在某特定的场所，按照形成可燃混合物的危险物质存在的可能性，划分为1区和2区，这一点和我国基本类似，只是美国的Ⅰ类1区范围较大，相当于我国的危险场所的0区和1区。而Ⅰ类2区则相当于我国的2区。
③美国按照爆炸危险程度将可燃物质划分为组，其中的A、B、C和D组皆为气体或蒸汽，属于Ⅰ类区域，我国标准也将可燃气体发生爆炸的危险程度分级为A、B、C三个爆炸等级，这一点和美国标准基本类似。
⒉CNG加气站所处的爆炸危险区域
CNG加气站的危险介质天然气处在一个完全封闭的条件下，无论是压缩机房（包括橇装式压缩机站）还是储气瓶库，在正常运行过程中都不可能出现爆炸性气体混合物，因此按照美国
标准应属于1类2区（Class ⅠDivition 2）的危险场所；按照欧洲和我国标准，则应属于危险
场所2区。由于天然气比空气轻，所以当设备运行不正常时可能从安全阀、管接头和阀兰等处泄漏出天然气。如果压缩机房或气瓶库上部通风不良，就容易聚集在设备上方与空气形成可爆炸性混合气体，其危险性就比设备周围要大，所以为危险区域的1区（如图1所示）；如果压缩机房或气瓶库上部通风良好，就不会形成爆炸性混合气体，其危险区域应和设备周围一样，同为2区（如图2所示）。
对于橇装式压缩机站，由于一般采用风冷式冷却器，其强劲的风力使压缩机在运行中不可能产生危险气体的聚集，所以也应属于危险区域的2区（相当于美国标准的1类2区）。
⒊国内外防爆电机的种类
3.1美国的防爆电机
3.1.1一般要求
⑴部件之间的连结形式和密封结构能有效的阻止可燃性气体的进入。
⑵风扇等部件及其保护装置的选材要确保不会因撞击或静电产生火花。
⑶电机外壳的厚度和强度具有承受内部爆炸的能力。
爆炸压力是通过爆炸试验确定的。这个爆炸试验应使用具有代表性的样机，并应在电机名牌上的组别标记所代表的气体/蒸汽与空气的混合物中进行。
⑷确保电机运行时的表面温度不会点燃弥漫着的可燃气体。
⑸用于危险场所的设备必须经权威机构（例如保险实验室U.L.）鉴定批准。有
U．L．标记的危险场所用电机，应由保险实验室（U．L．）依据设计准则和规定的试验结果予以登记并列入产品目录。
⑹电机上必须有经保险实验室（U.L.）鉴定并制作的标牌。
根据NEC标准的要求，有U．L．标牌的危险场所用电机必须标记类别、区别、组别和表面温度。只要可燃物质的点燃温度不低于电机表面温度标记所指定的温度值，那么电机就可以在包含这些物质的大气中使用。这些物质只能是电机名牌上标记的类和组所代表的物质。
保险实验室（U.L.）列入产品目录的危险场所用所有电机都带有一个类似图1所示的标牌。标牌中指明电机使用的危险场所类别、1或2区、组别以及电机外表面的最高运行温度。
&图1& 危险场所用电机标牌
有关标牌中的运行温度代码，NEC标准规定，核准用于1区危险场所的设备上，必须标记运行温度或温度范围。对于电机，保险实验室（U.L.）进一步阐明了这个温度标记表明了包括过载，锁死的和单相运行等情况在内，电机所产生的最高温度。
&T-代码&&&&&&&&&&&
标识的表面温度值℃
Tl&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T2A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T2B&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T2C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T2D&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T3A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T3B&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T3C&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T4&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T4A&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&120&
T5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T6&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
用户一定要确保被核准的电机温度标记所指示的温度值，不大于使用场所的危险气体或蒸汽的点燃温度，即使标记的类和组与场所要求的情况相符合。
3.1.2用于危险场所1区的美国电机
⑴电机标牌上的类、组和表面温度代码的确定，取决于电机的结构、类型和额定值，通常取下述中的一种：
●& Ⅰ类1区D组，T2B(260℃)
●& Ⅰ类1区D组；Ⅱ类E、F、G组； T3B(165℃)
●& Ⅰ类1区C，D组；Ⅱ类F，G组；T3C(160℃)
⑵电机表面温度代码
如前所述，T2B对应的最高温度为260℃，有时要求带自动调温器；T3B和T3C分别对应最高温度为165℃和160℃，也都要求带自动调温器。
⑶自动调温器
为了限制电机表面温度，不超过运行温度代码所指定的温度值，设计要求在电机的内部，加装一个线绕式自动调温器。比如，温度代码为T2B一类电机有时就要求加线绕自动调温器；而温度代码为T3B和T3C的一类电机都必须加装有线绕式自动调温器。一般电机上还提供一个自动调温器内部接线图的标牌和温度警告标记牌。
如果自动调温器由于超温而断开时，电机停止并不能重新启动，直到电机温度降低后，才可重新启动，调温器自动复位。内部调温器的复位是自动进行的，但是电机只有等到启动开关合上以后才能运转。
下面的电机供应时都带有自动温控器，并都接上连线。
结构型号为的任何危险场所电机：
①标牌上注明Ⅰ类C组或者Ⅱ类的任何电机以及标注为Ⅰ类D组T2B的一些产品。
②由USME公司制造，标牌上带有温度代码且温度低于260℃(T2B)的任何电机。
3.1.3用于危险场所2区的美国电机
⑴根据美国电气制造业协会（USEM）的安全标准MC2-3.05,美国USEM公司推荐使用危险场所Ⅰ类l区所用的电机。
⑵使用适合在Ⅰ类2区危险场所用的电机。
3.2加拿大的防爆电机
⑴防爆电机（Explosion-proof），外壳必须能够承受内部爆炸压力。随机带名牌和质量证明书。类似我国的隔爆型电机。
⑵全封闭的冷却风扇式电机（TEFC—Totally Enclosed Fan
Cooled），这种电机的结构设计上采用了特殊的端面轴承密封结构和接线盒，不允许有任何火源进入它的壳体内，随机带名牌和质量证明书。类似我国的增安型电机。
⑶开启式防滴漏电机（ODP—Open Drip
Proof），在正常运行状态下，这种电机不会产生火花。适合用在Ⅰ类2区危险场所，但没有指明用标牌和证明文件予以确认。类似我国的无火花型电机。
3.3我国的防爆电机
⑴防爆电机的适用场所类别
依据GB0《爆炸性气体环境用电器设备——第一部分，通用要求》和GB1《隔爆型电机基本技术要求》可知，爆炸性气体环境用电机分为两类：
Ⅰ类：煤矿用电机；
Ⅱ类：除煤矿外的其它爆炸性气体环境和工厂用电机。
⑵防爆电机的结构类别
国内防爆电机主要有四种：隔爆型d、正压型p、增安型e和无火花型n。
所谓隔爆型，是指其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。
所谓正压型，是指将保护气体（不可燃）连续通过设备外壳，使外壳保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，阻止外部混合物进入的电机。
所谓增安型，是指在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温设备的结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电机。
所谓无火花型，是指在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生点燃故障的电机。
⑶防爆电机的级别
Ⅱ类电机可以按爆炸性气体的特性进一步分类。
隔爆电机按其适用于爆炸气体混合物最大试验安全间隙（MESG）分为A、B、C三级，C级最严，所以标志ⅡB的电机可适用于ⅡA电机的使用条件，标志ⅡC的电机可适用于ⅡA及ⅡB电机的使用条件。
对于本质安全型电机则是按最小引燃电流（MIC）划分的。
⑷防爆电机的最高表面温度
所有防爆型式的Ⅱ类电机，依据最高表面温度分为T1~T6组，如表1所示：
Ⅱ类电机的最高表面温度分组
温度组别&&&&&&&
电机最高表面温度tj℃&&&&&&
气体或蒸汽的引燃温度tq℃
&&&&&&&&&&&&&&&&&450&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&tq＞450
T2&&&&&&&&&&&&&&&&&
300&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
450≥ tq＞300
T3&&&&&&&&&&&&&&&&&
200&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
T4&&&&&&&&&&&&&&&&&
135&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&200≥
T5&&&&&&&&&&&&&&&&&
100&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&135≥
T6&&&&&&&&&&&&&&&&&
85&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&100≥
电机的最高表面温度应低于场所中爆炸性混合气体的引燃温度。
⒋加气站应采取的防爆措施
CNG加气站的运行安全，无论是进口橇装式压缩机站，或者选购国产的加气站设备，都必须严格执行有关国家标准，所有电气设备，尤其是压缩机电机都要具有一定的防爆功能。同时还要采取相应的防爆措施。
4.1加气站发生爆炸的条件
常识告诉我们，在加气站这个爆炸性气体场所中，产生爆炸必须同时具备下列两个条件：
⑴&&&&
空气中存在着天然气这个易燃气体，其浓度在爆炸极限以内；
⑵&&&&
存在着足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧或高温。
也就是说，如果不存在上述任何条件，或者只有一个条件存在时，就不可能产生爆炸。因此要采取的防爆措施，就应当立足于防止上述一个或两个条件的产生。
4.2加气站的防爆措施
⑴首先应使产生爆炸的条件同时出现的可能性减到最小程度。
⑵工艺流程设计中应采取消除或减少天然气的泄漏及积聚的措施。
①使天然气始终处于严格密封的系统管路和设备中，需要排放的（如安全阀等）也应用容器收集起来，通过管道回收或排入高空；
②采用连锁机构，保证系统在出现事故苗头时能自动切断电源，关闭气阀，使天然气局限在有限的范围内；
③工艺布置应限制和缩小爆炸危险区域的范围，并宜将不同等级的爆炸危险区（如压缩机房和储气瓶库），或爆炸危险区与非爆炸危险区分隔在各自的厂房或界区内；
⑶防止爆炸性气体混合物的形成，或缩短爆炸性气体混合物滞留的时间，宜采取以下措施：
①工艺装置最好采取露天或开敞式布置；
②在压缩机房上部安装机械排风系统，保证空气流通。在橇装式压缩机站中采用强劲的风冷系统，即使有少量天然气泄漏，也可及时排到大气中去；
③在压缩机房、气瓶库等处容易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置天然气自动检测报警仪，当天然气的浓度接近爆炸下限值的20%时，应能可靠的发出信号或切断电源。
⑷在加气站内应采取消除或控制电气设备线路产生火花、电弧或高温的措施。
①采用防爆电气设备和电机；
②采取措施降低压缩机和电机的运行温度。
⒌防爆电机的选用
由于各国的防爆标准不同，采用的防爆措施不一样，所选用的防爆电机的类型也可能不一样。因此在国外适用的电机，进口到我国后可能就不适用，不符合我国的相关法规。这一点必须引起注意。
5.1一般的选型原则
⑴根据加气站的爆炸危险区域类型选择电机
从上可知，CNG加气站属于危险场所2区，因此适合于2区的电机都可选用，但常用的是隔爆型鼠笼式感应电动机。如表3所示。
旋转电机防爆结构的选型
爆 炸 危 险 区 域
鼠笼型感应电动机
绕线型感应电动机
同步电动机
直流电动机
电磁滑差离合器（无电刷）
注：①表中符号：○为适用；△为慎用；&为不适用
②绕线型感应电动机及同步电动机采用增安型时，其主体是增安型防爆结构，发生电火花的部分是隔爆或正压型防爆结构。
③无火花型电动机在通风不良及户内具有比空气重的易燃物质区域内慎用。
CNG加气站所用电机选型对照表
的& 电& 机&
IEC60079-15
美国标准NEC500
加拿大标准CSA
Ⅰ类1区D组，T2B(260℃)
Explosion-
ⅡA,B级
dⅡA,B,
pⅡA,B
dⅡA,B,
pⅡA,B
d.p.e.n.型
ⅡA,B级
①1区用电机
②2区C，D组
③无火花电机
①1区用电机
②TEFC电机
③ODP电机
1区用电机，e、n
1区用电机，e、n
如表4所示，不同国家的标准对防爆电机的选型基本相同，仅仅在对于增安型的安全性以及2区用电机是否需要强制性认证方面略有区别，比如加拿大允许用于危险2区的ODP电机就不要求进行强制性认证。
⑵根据场所中爆炸性气体或蒸汽的引燃温度选择电机的温度组别
如表1所示，电机在正常运行时其表面最高温度不许高于天然气的引燃温度（约650℃），所以可选择T1组的防爆电机。如果采用工厂通常生产的T4组（最高表面温度135℃），则更安全。
另外，还应注意电机上标志的允许使用的环境温度，如果电机名牌上未标注，则允许在－20℃～+40℃的环境中使用。
⑶根据场所中可能出现的爆炸性气体或蒸汽的爆炸等级选择电机
从表5可以看出，CNG加气站（天然气的95%以上是甲烷）允许使用的电机类别和级别应为ⅡA、ⅡB、ⅡC。也就是说，电机的爆炸等级应该与加气站中的天然气的爆炸等级相适应，才能保证防爆安全。
场所中气体或蒸汽分类/分级与允许使用的电机类别/级别
场所中气体或蒸汽分类/分级
允许使用的电机类别/级别
ⅡA（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、汽油、乙醇）
ⅡA、ⅡB、ⅡC
ⅡB（如乙烯、二甲醚、焦炉煤气）
ⅡB、ⅡC
ⅡC（如氢气、乙炔、二硫化碳）
⑷外部环境因素的影响
防爆电机的选型和安装还应考虑外部环境的影响，例如：露天安装、潮湿、雨水和风沙等的影响。
5.2各国厂商的具体选法
⑴美国厂商的选法
由于在CNG加气站或橇装式压缩机站这个危险场所2区（相当于美国标准的Ⅰ类2区D组），美国标准不要求设置天然气自动检测报警议，因此相应提高了电机的防爆级别。一般推荐采用Ⅰ类1区危险场所适用的电机；当然也可采用Ⅰ类2区使用的电机（如Ⅰ类2区D组T2B电机）。这些电机都必须经过权威机构—保险实验室（U.L.）鉴定，并发给相应的UL标牌。
⑵加拿大厂商的选法
依据加拿大标准协会（CSA—Canadian Standards
Association）有关规定，在Ⅰ类2区的CNG危险环境中可有三种不同的电机能够使用：
①一般情况下，母站和大部分常规站都采用了标准的开启式防滴漏电机（ODP）。因为所采用的加拿大标准，允许将ODP电机用在Ⅰ类2区危险场所。在正常运行状态下，这种电机不会产生火花。但为了确保设备运行安全，采取了进一步的措施，在压缩机站中安装了高质量的可燃气体泄漏报警器（美国标准并不要求），用它可在可燃混合气体出现在压缩机站室内时立即切断所有电机和设备电源。
②也可采用全封闭的冷却风扇式电机（TEFC— Totally Enclosed Fan
Cooled），常用于Ⅰ类2区危险环境，其价格约为ODP电机的两倍。注意，加拿大还有一种TEFC（Total Electrical
Cool））电机，也被一些厂商认为是防爆电机，但实际上不是。这种TEFC电机对气体没有密封作用，没有设计象Ⅰ类1区电机那样可抑制内部爆炸的结构。如果电机内部产生故障（火花），并存在有一定浓度的燃气混合物，那么内部的爆炸将不能被抑制，相当大的冲击力可能象一颗炸弹一样将电机炸开。
③防爆电机（Explosion-proof），通常用于Ⅰ类1区危险场所，用于Ⅰ类2区危险场所当然没有问题，只是其价格约是ODP电机的4倍，经济上得不偿失。
⑶欧洲国家的选法
欧洲的防爆电机分类方法与我国基本一样，所以选法也类似。如德国在CNG加气站常用的防爆电机为EExdeⅡCT4，英国则常用dⅡAT4，dⅡBT4，dⅡCT4中任一种。
⑷我国的选用方法
①根据标准CJJ84—2000《汽车用燃气加气站技术规范》中规定，加气站内压缩机间必须设置天然气泄漏报警仪，并与供电系统连锁，一旦出现天然气泄漏可立即关闭电源和气源。
②在①的前提条件下，依据GB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和经验，一般都选常用的隔爆型电机，即dⅡBT4类电机。其中ⅡB电机比ⅡA（适用于甲烷）更安全，T4比T1（适用于甲烷）温度更低，电机最高表面温度仅为135℃。
③电机的进线应当采用钢管配线，螺纹连接。电缆引入后，按规定在进线口应用密封胶泥填塞，以防泄漏的天然气进入电机内部。
④电机的启动电路中，应设置过电流保护装置，以防电机堵转时引起温度的升高，因为国产电机内部都没有象美国电机那样的自动调温器。
在CNG加气站这样的爆炸危险场所，选用了合适的防爆电器设备和电机，采取了一系列的防爆措施，又严格执行各种安全操作技术规范，就一定能够保证加气站的安全运行。
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