Электростатический заряд во взрывоопасных (ATEX) средах — почему заземление автоцистерны не то же самое, что обычное заземление

Гид о взрывоопасности ATEX и гид об искробезопасности (Ex i) рассматривают, как само электрооборудование может избежать превращения в источник воспламенения во взрывоопасной зоне. Эта статья — об источнике воспламенения, не имеющем отношения к электрооборудованию: электростатическом заряде неэлектрических частей (пластиковый IBC, корпус автоцистерны, поток порошка) — и о дисциплине заземления, специально управляющей этим риском, изложенной в IEC 60079-32-1.

Как возникает заряд

Когда жидкость, порошок или газ движется вдоль поверхности (наполнение или опорожнение ёмкости, транспортировка по трубе, истечение через сопло), трение вызывает разделение зарядов — процесс, полностью независимый от какого-либо электропитания и потому возникающий даже в установке, полностью обесточенной. При достаточном накоплении заряда на изолированной проводящей части (незаземлённый корпус автоцистерны, незакреплённая ёмкость IBC, человек без антистатической обуви) может произойти искровой разряд, как только эта часть окажется достаточно близко к заземлённому объекту — и во взрывоопасной атмосфере такая искра может стать источником воспламенения, совершенно независимо от какой-либо электропроводки или оборудования.

Почему это отдельная дисциплина

Обычное заземление электроустановки (главная заземляющая шина, защитные проводники — см. гид о главной заземляющей шине) направлено на отвод тока неисправности при электрической аварии. Электростатическое выравнивание потенциалов направлено на другое: устранение разницы зарядов между двумя проводящими частями, ни одна из которых не является частью электрической цепи — например, корпус автоцистерны и установка налива, к которой она подключена. Оба случая требуют соединения с землёй, но с разной целью и разным требованием по сопротивлению.

Требование к сопротивлению из IEC 60079-32-1

Для соединения выравнивания потенциалов при загрузке или разгрузке автоцистерны или мобильной ёмкости практическое руководство указывает:

• полностью металлическое соединение (шасси, ёмкость, трубопроводы и фитинги между собой) сопротивлением 10 Ом или менее — более высокое значение указывает на коррозию или ослабленное соединение, которое следует сначала исследовать;
• заземляющий зажим, подключаемый до начала операции загрузки или разгрузки и отключаемый только после её завершения;
• в качестве практического верхнего предела для соединения выравнивания потенциалов в более широком смысле (включая через поверхность, например антистатический пол) — 1 МОм: достаточно высоко, чтобы защитить человека от поражения электрическим током при электрической неисправности, и достаточно низко, чтобы отводить статический заряд за приемлемое время.

Практическая значимость

При работах с горючими жидкостями, порошками или газами во взрывоопасной зоне (автоцистерны, IBC, силосы, пылеудаление) заземляющий зажим должен действительно подключаться до начала операции — не как формальность, а как функциональная проверка, предпочтительно с контролем непрерывности, блокирующим операцию в момент потери соединения. Это отдельно от регулярной инспекции ATEX самой электроустановки и дополняет её (см. гид о периодической инспекции ATEX).

Частые ошибки

1. Предположение, что автоцистерна, контактирующая металл-к-металлу с наливным рукавом, автоматически заземлена — коррозия, краска или изолированное соединение могут электрически прервать это кажущееся металлическое соединение.
2. Подключение заземляющего зажима только после начала наполнения, тогда как именно первые секунды потока жидкости могут давать наибольшее накопление заряда.
3. Путаница между электростатическим выравниванием потенциалов и обычной главной заземляющей шиной электроустановки (§542.4) — оба являются соединением с землёй, но с разной целью, разным требованием по сопротивлению и часто физически отдельной точкой подключения.
4. Отсутствие периодической проверки самого заземляющего зажима и кабеля (коррозия, обрыв провода в кабеле зажима), из-за чего значение сопротивления незаметно превышает практический предел.

См. также

• ATEX — взрывоопасность
• Искробезопасность (Ex i) — барьер и entity-параметры
• Периодическая инспекция ATEX (IEC 60079-17)
• Главная заземляющая шина (§542.4)