Kiểu bảo vệ chống nổ (type of protection) là cách nhà sản xuất thiết kế thiết bị điện để nó không châm cháy khí hoặc bụi dễ nổ xung quanh. Kiểu bảo vệ được ghi bằng một chữ cái ngay sau tiền tố Ex trên nhãn: d, e, i, n, t, p, m, o, q. Mỗi chữ cái ứng với một cách bảo vệ riêng; cùng với mức bảo vệ đi kèm (như db, eb), nó quyết định thiết bị được lắp ở vùng nguy hiểm nào.
Trong đó Ex d là kiểu phổ biến nhất ở đèn chiếu sáng: vỏ chịu được vụ nổ bên trong và không để ngọn lửa lọt ra ngoài.
Ex d là gì và vỏ chống cháy hoạt động thế nào?
Ex d là kiểu bảo vệ bằng vỏ không xuyên nổ (flameproof), theo tên gọi trong TCVN 10888-1:2015. Hỗn hợp khí dễ nổ vẫn lọt được vào trong vỏ và có thể nổ bên trong, nhưng vỏ đủ bền để chịu áp suất đó và khe hở làm nguội khí cháy, nên đám cháy không lan ra ngoài.
Cách gọi quen thuộc ngoài thị trường là “vỏ chống cháy” hoặc “vỏ chịu nổ”, cùng chỉ một kiểu bảo vệ. Tiêu chuẩn tương ứng là IEC 60079-1 (bản 2014).
Điểm then chốt của Ex d nằm ở khe dập lửa (flame path): các mối ghép giữa nắp và thân, ren, trụ hoặc mê cung đều có độ hở và chiều dài mối ghép được tính theo nhóm khí và thể tích trống bên trong vỏ. Vì vậy vỏ Ex d thường nặng, dày, nắp bắt nhiều bu lông.
IEC 60079-1 chia Ex d thành ba mức bảo vệ:
- da: EPL Ma hoặc Ga, chỉ áp dụng cho cảm biến xúc tác của máy dò khí cầm tay.
- db: EPL Mb hoặc Gb, dùng cho Zone 1 và là mức thường gặp ở đèn LED chống nổ.
- dc: EPL Gc, dùng cho Zone 2; mức này bao gồm thiết bị kiểu buồng cắt kín (enclosed break), trước kia nằm trong nhóm “nC” của IEC 60079-15.
Vì phải giữ nguyên các mối ghép chống cháy, bạn không được khoan thêm lỗ vào vỏ Ex d và phải lắp lại đúng vị trí gioăng, bu lông sau khi sửa. Theo khuyến cáo vận hành chung in trên nhiều nhãn đèn Ex d, không mở nắp khi đèn đang có điện trong vùng có khí nổ, và làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
Ex e là gì, khác Ex d ở điểm nào?
Ex e là kiểu “tăng cường an toàn” (increased safety), theo IEC 60079-7. Thay vì chứa vụ nổ như Ex d, Ex e ngăn nguyên nhân gây cháy ngay từ đầu: không tia lửa, không hồ quang, không bề mặt quá nóng trong vận hành bình thường nhờ chiều dài đường rò, khe hở không khí đủ lớn và độ kín vỏ cao.
Tiêu chuẩn chia hai mức bảo vệ: eb (EPL Gb, dùng Zone 1) và ec (EPL Gc, chỉ Zone 2). Đây cũng là câu trả lời cho tranh luận “Ex e có dùng Zone 1 không”: mức bảo vệ quyết định zone, nên Ex eb dùng được Zone 1, còn Ex ec thì không.
Điều nhiều người bỏ sót là phạm vi của mức eb. Theo IEC 60079-7:2015, eb không áp dụng cho linh kiện bán dẫn và tụ điện phân, vì hỏng hóc của chúng có thể gây quá nhiệt hoặc hồ quang. Mức ec thì có bao gồm các linh kiện này. Hệ quả cho đèn LED:
- Phần driver và bo mạch LED của đèn cấp Gb thường được đặt trong khoang Ex d.
- Ex e hay dùng cho khoang đấu dây, nơi chỉ có đầu nối. Vỏ kết hợp gọi là Ex de: khoang chính Ex d, hộp đấu dây Ex e.
- Ưu điểm của Ex e là nhẹ hơn và dễ đấu dây hơn Ex d, vì mở hộp đấu dây không phải xử lý khe dập lửa.
Ex ia, ib, ic khác nhau ra sao?
Ex i là kiểu “an toàn tia lửa” (còn gọi an toàn nội tại, intrinsic safety), theo IEC 60079-11 và TCVN 7079-11. Mạch được giới hạn năng lượng điện và nhiệt để tia lửa hay nhiệt sinh ra không đủ châm cháy khí, nên không cần vỏ chịu nổ.
Ba mức khác nhau ở số lỗi mạch chịu được mà vẫn an toàn:
- ia: chịu hai lỗi đếm được, EPL Ga, dùng Zone 0.
- ib: chịu một lỗi, EPL Gb, dùng Zone 1.
- ic: an toàn trong vận hành bình thường, EPL Gc, dùng Zone 2.
Vì phải giới hạn năng lượng, Ex i phù hợp cho cảm biến, thiết bị đo và tín hiệu điều khiển, không phù hợp cho đèn chiếu sáng công suất lớn.
Ex n còn dùng không khi nA đã chuyển sang ec?
Ex n (không phát tia lửa) trong IEC 60079-15 là kiểu bảo vệ dành cho Zone 2. Từ bản 2017, nhiều phương pháp cũ đã chuyển sang tiêu chuẩn khác: “nA” nay là Ex ec trong IEC 60079-7, còn “nC” kiểu buồng cắt kín nay là Ex dc trong IEC 60079-1. Vì vậy đèn cũ ghi “Ex nA”, đèn mới ghi “Ex ec”.
IEC 60079-15:2017 vẫn giữ các phương pháp nC kiểu kín (sealed, hermetically sealed, non-incendive) và nR (vỏ hạn chế thở). Mọi phương pháp này đều chỉ đạt EPL Gc, tức Zone 2.
Chính tiêu chuẩn này đưa ví dụ một nhãn đèn ghi “Ex ec nR IIC T3 Gc”: khoang bóng dùng nR, khoang điều khiển dùng ec. Với đèn nR không có cổng thử, mỗi lần mở đèn để thay bóng phải thay gioăng, và nhãn có thêm ký hiệu “X” (điều kiện sử dụng đặc biệt).
Ex t bảo vệ thiết bị trong vùng bụi thế nào?
Ex t là kiểu bảo vệ bằng vỏ cho môi trường bụi dễ cháy, theo IEC 60079-31 (bản 2022). Vỏ ngăn bụi lọt vào bằng độ kín, đồng thời giới hạn nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ bốc cháy của lớp bụi và đám mây bụi.
Ba mức bảo vệ gắn với ba zone bụi:
- ta: EPL Da, dùng Zone 20.
- tb: EPL Db, dùng Zone 21.
- tc: EPL Dc, dùng Zone 22.
Cấp IP không thay thế được Ex t: đèn đạt cấp bảo vệ IP chống nước và bụi chỉ cho biết khả năng chắn bụi và nước, chưa chứng minh nhiệt độ bề mặt an toàn. Theo chứng nhận ATEX và IECEx, dòng đèn chống nổ OHBF có nhãn Ex tb IIIC T80°C Db cho bụi, cấp bảo vệ IP66.
Các kiểu bảo vệ khác: Ex p, Ex m, Ex o, Ex q
Bốn kiểu còn lại ít gặp ở đèn nhưng thường xuất hiện trên tủ điều khiển, thiết bị đóng cắt và biến áp:
- Ex p (vỏ được thổi dưới áp suất dư, IEC 60079-2): giữ áp suất khí sạch bên trong cao hơn bên ngoài. Mức pxb và pyb đạt Gb, mức pzc đạt Gc.
- Ex m (đổ đầy chất bao phủ, IEC 60079-18): bọc bộ phận có thể đánh lửa trong nhựa. Mức ma đạt Ga, mb đạt Gb, mc đạt Gc.
- Ex o (đổ đầy dầu, IEC 60079-6): ngâm bộ phận đánh lửa trong dầu. Mức ob đạt Gb (Zone 1), oc đạt Gc (Zone 2).
- Ex q (đổ đầy cát, IEC 60079-5): chôn bộ phận trong cát hoặc bột, đạt Gb.
Bảng tra kiểu bảo vệ, mức bảo vệ, EPL và zone
Bảng dưới gom các kiểu chính theo ấn bản hiện hành. Thiết bị có EPL cao dùng được cả ở zone ít nguy hiểm hơn, ví dụ thiết bị Gb dùng được ở Zone 1 và Zone 2.
| Kiểu bảo vệ | Mức bảo vệ | EPL | Zone dùng được |
|---|---|---|---|
| Ex d (vỏ không xuyên nổ) | da / db / dc | Ga / Gb / Gc | 0 / 1 / 2 |
| Ex e (tăng cường an toàn) | eb / ec | Gb / Gc | 1 / 2 |
| Ex i (an toàn tia lửa) | ia / ib / ic | Ga / Gb / Gc | 0 / 1 / 2 |
| Ex n (không phát tia lửa) | nR, nC kiểu kín | Gc | 2 |
| Ex t (bảo vệ bằng vỏ, bụi) | ta / tb / tc | Da / Db / Dc | 20 / 21 / 22 |
| Ex p (thổi áp suất dư) | pxb, pyb / pzc | Gb / Gc | 1 / 2 |
| Ex m (đổ đầy chất bao phủ) | ma / mb / mc | Ga / Gb / Gc | 0 / 1 / 2 |
| Ex o (đổ đầy dầu) | ob / oc | Gb / Gc | 1 / 2 |
| Ex q (đổ đầy cát) | q | Gb | 1 |
Đèn chống nổ thường dùng kiểu bảo vệ nào và cần lưu ý gì khi bảo trì?
Đèn cho khí ở Zone 1 thường là Ex db hoặc Ex de, đèn Zone 2 là Ex ec hoặc Ex nR. Theo chứng nhận ATEX và IECEx, dòng đèn chống nổ OHBF của POTECH dùng Ex db cho môi trường khí, bạn xem cách tra chứng chỉ ở bài chứng nhận ATEX đèn chống cháy nổ LED POTECH và cách kiểm tra.
Khi bảo trì, bạn nên kiểm các điểm sau:
- Gioăng và bề mặt khe dập lửa: không trầy xước, không sơn dày che khe, không thay bu lông sai loại.
- Ốc cáp và nút bịt lỗ chờ: phải cùng kiểu bảo vệ với vỏ, Ex d dùng ốc cáp Ex d hoặc ốc chặn, Ex e dùng ốc cáp Ex e.
- Đối chiếu nhãn với zone thực tế của khu vực, và chứng nhận ATEX hay IECEx của thiết bị.
Đèn Ex ec đặt ở Zone 1 là sai ngay từ nhãn. Muốn chọn đèn đúng zone, nhóm khí và nhiệt độ bề mặt, bạn xem hướng dẫn cách chọn đèn LED chống cháy nổ phù hợp.
Tổng kết
Ex d chứa vụ nổ trong vỏ, Ex e ngăn tia lửa và nhiệt từ đầu, Ex i giới hạn năng lượng, Ex n (nay phần lớn là ec và dc) dành cho Zone 2, Ex t bảo vệ bằng vỏ cho bụi. Mức bảo vệ sau chữ cái mới quyết định zone, nên luôn đọc cả cụm như db, eb, ec, tb thay vì chỉ nhìn “Ex d” hay “Ex e”.
Bạn đang cần chọn đèn cho khu vực có khí hoặc bụi dễ nổ? Xem danh mục đèn LED chống cháy nổ hoặc liên hệ POTECH để được tư vấn theo zone và nhóm khí của nhà máy.
