防爆電纜固定接頭 (Listed CYMX Cable Gland)

本文作者//台灣工程部 Lily Tsai

如業者所知，國際兩大危險環境分類 ── Division 與 Zone ── 分屬不同系統，因此其所要求的配線方式自然不盡相同。由於國際間的貿易愈加頻繁，預期北美市場在未來會有更多的 Zone 類產品流通，因此在業者在選擇配線的方式變得格外重要。NEC Division 配線要求多以北美慣用的金屬導管做配線，IECEx 的 Zone 系統則多數使用電纜固定接頭為配線，為釐清製造商申請認證最感困惑的何時申請使用 Division 或 Zone，我們即就 Division 與  Zone 使用防爆電纜固定接頭的不同進行介紹。

在美國國家電工法規 (National Electrical Code) NFPA 70 中的 Article 500-506 針對危險環境分類中，有分成以 Division 與以 Zone 做為規範的不同系統。其中 NEC Division 配線要求與 UL 1203 防爆外殼類產品出線規定相似，多數篇幅皆以北美市場慣用的金屬導管 (conduit) 來做配線方式，電纜固定接頭 (cable gland) 是較少使用的方式。

而與之相對，IECEx 的 Zone 系統則多數使用電纜固定接頭做為配線方式。

未來北美市場因為國際貿易往來愈加頻繁，境內將會有越來越多的  Zone 產品。在形成屆時 Division 與 Zone 將在同一塊市場並行的可能性大增之際，選擇正確的配線方式將格外重要。

根據 UL 最近所受理的防爆認證申請，製造商最常對何時申請使用 Division 或 Zone 感到困擾。本文即特就 Division 與  Zone 使用防爆電纜固定接頭的不同進行介紹，以助製造商能對配線方式有更多理解。

Cable Gland 的電線使用類別

電纜固定接頭與金屬導管的首個最大差別正是使用的電纜類型，其中除了種類有 Listed 的限制外，尚須注意可以使用的危險環境等級亦不盡相同，可參照以下：

配線電纜類型 (含 CCN) 對應電纜固定接頭適用環境
Listed PJPP Cable MC-HL1 Cable
ITC-HL2 Cable
TC-ER-HL3 Cable		 美國電工法規
NEC Article 501.10; 505.15
[Class I, Division 1; Zone 1]
Listed PPKV MI Cable 同上
Listed PJAZ MC Cable 美國電工法規
NEC Article 501.10
Class I, Division 2
Listed QPOR Cable TC Cable
TC-ER Cable		 同上
Listed QPTZ Cable PLTC Cable
PLTC-ER Cable		 同上
Listed NYTT Cable ITC Cable
ITC-ER Cable		 同上
Listed PITY Cable MV Cable 同上
IEC/EN 60079-14 Cable 要求 IECEx and ATEX
Zone 體系

Note:
1.2.3 MC. ITC. TC-ER Cable 在通過一般環境測試後，須再進行 UL 2225 評估(-HL)

Cable Gland 的封膠要求

電纜固定接頭與金屬導管的最大次要差別為必須有固定/密封 (seal)，而固定用的方式在 Division 系統的封膠 (sealing compound) 與 Zone 系統的密封元件 (sealing ring) 要求也大不相同：

在 Division 系統使用的 sealing compound 除了必須有完整的安裝手冊，還要通過 13 項化學蒸氣測試、洩漏測試、爆炸測試與水壓測試以外，結構上也必須符合以下相關要求：

  • 封膠深度至少 5/8″ (16.9mm)
  • 封膠至少占 20% 表面積
  • 使用時不能軟化 (不得低於 93°C) 或脆裂
  • 封膠要牢靠不位移
  • 13 種化學蒸氣不影響其密封能力 (或依使用情況宣告特殊使用)
  • 將所有導線/導體分開封膠
  • 若 cable gland 設計是可以拆裝的，封好的封膠必須不因拆裝影響其密封能力

上述要求中的軟化溫度要求、將所有導線/導體分開封膠的要求，可以明顯看出 Division 之 cable gland 使用的封膠 (sealing compound) 是屬於 Epoxy、Cement 等灌膠方式，確實與 IECEx Zone 系統的密封元件 (sealing ring) 結構完全不同。

Cable Gland 的本體結構要求

Division 的電纜固定接頭本體須通過一般環境 UL 514B 的審查，若結構有一般環境的要求與 UL 2225 的要求牴觸時，必須以 UL 2225 為主。另外，與一般環境常見的電纜固定接頭相當不同的是，申請 CYMX 的 cable gland 必須使用以下金屬類型：

  • 鐵類 (鑄鐵、不鏽鋼)
  • 銅類 (含黃銅、青銅)
  • 鋁類 (鋁、鋁合金含鋁量高於80%)

若欲使用非金屬材質做為 cable gland 本體材質，必須有 bonding (等電位連結) 外，還要加做非金屬外殼測試 (包含試片對 13 種化學蒸氣測試、加速老化測試….等等)。

結語

配線方式過去因為製造商著重產品設備本身，且通常因為防爆環境皆由專業人士配線，故此一環節在產品設計開發裡往往不會被視為最重要的部分。

然而隨著 Division 與 Zone 產品在市場上百家爭鳴，防爆市場的採購也由過去單一機台延伸到系統設計，故現今的採購模式也能一併買到許多 Listed 產品， 只是 Listed 產品的彼此間所要求的配線方式常讓人眼花撩亂且無所適從。我們期望能透過本文介紹，促使進入防爆市場的配線設備製造商，或使有意提供更完整系統模組化的設備製造商，抑或國內審核與採購防爆設備的業主，皆能對防爆環境使用的 Listed CYMX cable gland 與 IECEx 的 cable gland 有更多的了解與區分，以便能更有效掌握產品開發與整合。

若需更多資訊或需要更多個別諮詢，歡迎立刻聯繫 UL 了解更多。敬請聯絡台灣業務部陳小姐 (Tracy Chen)//T: 886.2.7737.2772 / E: Tracy.Chen@ul.com。

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