本質安全型防爆技術教材

1、本質安全型防爆技術石油和化學工業(yè)電氣產(chǎn)品防爆質量監(jiān)督檢驗中心目錄防爆基礎知識本質安全防爆技術的發(fā)展歷程本質安全型設備的基本要求本質安全型電路的設計要求典型關聯(lián)設備安全柵本質安全型設備的型式試驗本質安全型設備的安裝和使用防爆基礎知識引言 凡涉及爆炸性物質的生產(chǎn)、加工、儲存和運輸?shù)膱鏊伎赡苄纬杀ㄐ原h(huán)境。所以使用在這些場所的電氣設備都必須采取防爆措施，并取得防爆合格證，才能避免成為危險點燃源，防止爆炸事故的發(fā)生。爆炸基本原理 產(chǎn)生爆炸的基本條件爆炸性物質爆炸性物質（可燃性氣體或粉塵）助燃劑（空氣中氧氣） 爆炸性物質 助燃劑點燃源（如電火花、熱表面） 點燃源 這三個條件（稱為爆炸三要素）必須同時存

2、在，缺一不可。而且爆炸性物質與空氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內。例如氫氣，4%-75% 濃度范圍內均可爆炸。 防止爆炸發(fā)生的基本方法 設法排除三要素中的一個或多個要素，排除可能的點火源或避免形成爆 炸性環(huán)境，使爆炸危險程度降到最低。防爆設備的分類、分級、分組 電氣設備的主要點燃源是電火花和溫度產(chǎn)生的。不同爆炸性物質的電火花和溫度點燃特性各不相同。舉例： 為了使采取的防爆措施更有針對性，有必要對爆炸性物質進行分類、分級、分組，以及對爆炸性危險區(qū)域進行分區(qū)。 物質點燃特性 丙烷 (A) 乙烯 (B) 氫氣 (C)電火花最小點燃能量 (J) 180 60 20 引燃溫度 (AIT) () 466 (

3、T1) 425 (T2) 560 (T1)防爆設備的分類、分級、分組 分類設備分級（同爆炸性氣體分級） 按設備使用環(huán)境分類按爆炸性危險物質分類中國、IEC、歐洲標準北美標準類：礦井用類：甲烷Class：爆炸性氣體ClassII：爆炸性粉塵ClassIII：纖維II類：工廠用II類：爆炸性氣體混合物III類：爆炸性粉塵和纖維環(huán)境用III類：爆炸性粉塵和纖維典型氣體最大試驗安全間隙（MESG），mm最小點燃電流比（MICR） 中國、IEC歐洲標準北美標準（Group）點燃特性甲烷1.141.0D難易丙烷0.9MESG1.140.8MICR1.0IIA乙烯0.5MESG0.90.45MICR0.8I

4、IBC氫氣MESG0.5MICR0.45IICB乙炔A注：類不分級，只有甲烷氣體。防爆設備的分類、分級、分組 電氣設備分組（同爆炸性氣體分組） 難中國、IEC、歐洲標準溫度組別北美標準溫度組別氣體引燃溫度（）最高表面溫度（）點燃特性T1T1450450難易T2T2300t450300T2A280t300280T2B260t280260T2C230t260230T2D215t230215T3T3200t215200T3A180t200180T3B165t180165T3C160t165160T4T4135t160135T4A120t135120T5T5100t120100T6T685t10085

5、注：電氣設備最高表面溫度不應超過150。爆炸性危險區(qū)域的劃分 爆炸性危險區(qū)域主要以爆炸性危險物質出現(xiàn)的程度和持續(xù)時間為劃分依據(jù)的。對于粉塵場所，還應考慮粉塵的厚度。主要標準依據(jù)GB50058-1992 爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范GB3836.14-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第14部分 危險場所劃分GB12476.3-2007 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備 第3部分 存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類爆炸性危險區(qū)域的劃分爆炸危險區(qū)域劃分對照危險區(qū)域定義中國、IEC、歐洲標準（Zone）北美標準 (Division)危險程度氣體粉塵氣體粉塵高低正常情況下連續(xù)出現(xiàn)（1000h/y以上）

6、0區(qū)20Division 1正常情況下有可能出現(xiàn)（101000h/y）1區(qū)21僅在異常時短時間出現(xiàn)（10h/y以下）2區(qū)22Division 2安全區(qū)：小于1h/y。設備保護等級（EPL） 依據(jù)設備成為點燃源的可能性及爆炸性環(huán)境不同而規(guī)定的保護等級。EPL概念的引入能夠使現(xiàn)有的防爆設備選型有了替代方法。保護級別很高高加強甲烷環(huán)境用設備EPL MaEPL Mb/爆炸性氣體環(huán)境用設備EPL GaEPL GbEPL Gc爆炸性粉塵環(huán)境用設備EPL DaEPL DbEPL Dc危險區(qū)域氣體/粉塵0、1、2/20、21、221、2/21、222/22保護特性在正常、預期故障或在罕見的故障條件下不會成為點

7、燃源。在正常、預期故障條件下不會成為點燃源。在正常運行過程中不會成為點燃源。電氣設備主要防爆型式 序號防爆型式代號國家標準技術措施1隔爆型dGB3836.2-2010隔離點火源2增安型eGB3836.3-2010設法防止產(chǎn)生點火源3本質安全型ia、ib、icGB3836.4-2010限制點火源的能量4正壓型pGB3836.5-2004把危險物質與點火源隔開5充油型oGB3836.6-20046充沙型qGB3836.7-20047N 型nA、nC、nR、nLGB3836.8-2003設法防止產(chǎn)生點火源8澆封型mGB3836.9-2006注：GB3836.1-2010規(guī)定了各防爆型式的通用要求。本

8、質安全防爆技術的發(fā)展歷程 本質安全技術的起源 本質安全技術起源于英國的一場煤礦爆炸事故。調查結果證明，斷路火花能量是由電鈴中的電感線圈產(chǎn)生的。英國內政部根據(jù)調查結果作出了相應的規(guī)定，一些類似設備也采用了同樣的措施，實踐證明這些規(guī)定確實是安全的。因此這些規(guī)定逐漸被人們所認識和承認，并把這一技術叫做“本質安全”。 本質安全技術標準 1977年安全火花型防爆電氣設備 制造檢驗暫行規(guī)定（由一機部、煤炭部和石化部編制。）GB 3836.4-1983爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備 本安型電路和電氣設備“i”GB 3836.4-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第4部分: 本質安全型“i”（IEC60079-11

9、:1999）GB 3836.4-2010爆炸性環(huán)境 第4部分: 由本質安全型“i”保護的設備（IEC60079-11:2006）本質安全型設備的特點 結構簡單、體積小、重量輕、造價低；安全程度高，ia等級可用于0區(qū)；可帶電操作與維護，可有效避免人員觸電傷亡事故發(fā)生；本安設備一般為低電壓小電流，對于高電壓大電流有局限性。 本質安全型設備的基本要求 GB3836.1標準對本質安全設備和關聯(lián)設備排除條款 GB3836.1中的條款或分條款 本安設備 關聯(lián)設備 5.3 最高表面溫度 適用 排除 6.3 設備外殼的開啟時間 排除 排除 7.1.1 適用性 適用 排除 7.1.2 材料的規(guī)定 適用 排除 7

10、.1.3* 塑料材料 排除 排除 7.2* 熱穩(wěn)定性 排除 排除 7.3* 耐光性 排除 排除 7.4 非金屬材料外殼表面的靜電電荷 適用 排除 7.6 螺孔 排除 排除 8.1 金屬成分 適用 排除 8.2 螺孔 排除 排除 9 緊固件 排除 排除 10 聯(lián)鎖裝置 排除 排除 11 絕緣套管 排除 排除 12 粘結材料 排除 排除 14 連接件和接線空腔 排除 排除 15 接地導體或等電位導體的連接件 排除 排除 GB3836.1標準對本質安全設備和關聯(lián)設備排除條款 GB3836.1中的條款或分條款 本安設備 關聯(lián)設備 16.5 分支點和引入點的溫度 排除 排除 17 旋轉電機的補充規(guī)定 排

11、除 排除 18 開關的補充規(guī)定 排除 排除 19 熔斷器的補充規(guī)定 排除 排除 20 插頭、插座和連接件的補充規(guī)定 排除 排除 21 燈具的補充規(guī)定 排除 排除 22 帽燈和手提燈的補充規(guī)定 排除 排除 23.2 電池組 適用 排除 26.4 外殼試驗 適用 排除 26.5.1 溫度測定 適用 排除 26.5.2 熱劇變試驗 排除 排除 26.5.3 小元件點燃試驗（I類和II類） 適用 排除 26.6 絕緣套管扭轉試驗 排除 排除 26.7* 非金屬外殼或外殼的非金屬部件 排除 排除 26.8* 耐熱試驗 排除 排除 26.9* 耐寒試驗 排除 排除 26.10* 光老化試驗 排除 排除 2

12、6.11* I類設備的耐化學試劑試驗 排除 排除 26.12 接地連續(xù)性 排除 排除 本質安全型設備種類、等級 本安設備種類本安設備：所有內部電路均為本質安全電路的電氣設備。關聯(lián)設備：裝有限能電路和非限能電路，且結構使非限能電路不能對限能電路產(chǎn)生不利影響的電氣設備。本安設備等級ia等級：正常工作、施加一個和兩個計數(shù)故障再加上最不利條件下的非計數(shù)故障情況下，均不能點燃爆炸性氣體混合物。ib等級：正常工作、施加一個計數(shù)故障加上最不利條件下的非計數(shù)故障情況下，均不能點燃爆炸性氣體混合物。ic等級：正常工作情況下應不能引起點燃爆炸性氣體混合物。環(huán)境溫度 使用的環(huán)境溫度和附加標志 電氣設備運行中的環(huán)境溫

13、度附加標志正常情況最高 +40 最低 -20無特殊情況由制造商規(guī)定Ta或Tamb附加規(guī)定范圍例如：-30Ta+40或符號“X”電磁能和超聲波能輻射的設備 GB3836.1-2010 對電磁波、光輻射和超聲波能量控制做出了定量規(guī)定。例如：射頻功率限值超聲波源 EPL Ma、Mb、Ga、Gb、Gc、Da、Db、Dc級電氣設備超聲波源的輸出參數(shù)應不超過下列值：連續(xù)源0.1W/cm2和10MHz， 脈沖源0.1W/cm2和2mJ/cm2類別功率限值 W熱點燃時間（平均時間）sI類6200IIA類6100IIB類3.580IIC類220III類6200外殼材料 非金屬材料金屬材料 外殼材料 非金屬材料

14、非金屬材料主要應滿足以下條件之一合理選材，表面絕緣電阻不超過1G（1109）限定非金屬部件的表面積，如下表所示長形狀部件的直徑或寬度如下表所示 如果非金屬材料外露面積用接地框架圍住，則表面積可增加四倍。 最大表面積，mm2I 類設備 II類設備設備保護等級IIA類IIB類IIC類10 000EPL Ga5 0002 500400EPL Gb10 00010 0002 000EPL Gc10 00010 0002 000最大直徑或寬度，mmI類設備II類設備設備保護等級IIA類IIB類IIC類30EPL Ga331EPL Gb303020EPL Gc303020外殼材料 非金屬材料 采用導電涂層

15、的措施。表面絕緣電阻不超過109。限制導電表面的非金屬層厚度，應不超過下表的值。按“起電試驗”(見GB3836.1-2010第26.14)試驗方法，限制移動電荷。非導電外殼材料的轉移電荷應低于下列數(shù)值： 最大厚度，mmI類設備II類設備設備保護等級IIA類IIB類IIC類2EPL Ga220.2EPL Gb220.2EPL Gc220.2設備類別最大移動電荷I類或IIA類60nCIIB類30nCIIC類10nCIII類200nC外殼材料 非金屬材料 按“電容測量”（見GB3836.1-2010第26.15）試驗方法，使其不能存貯危險電荷。最大電容應為下列數(shù)值：對于固定安裝設備，為避免靜電放電危

16、險，應設置靜電電荷警告牌，并在相關文件中提供必要預防措施。以確保設備的靜電放電危險降至最小。合格證號加“X”，指出特殊使用條件。警告牌內容如：“警告：潛在性靜電電荷危險 - 見使用說明書。”說明書中的警告內容如：“警告：產(chǎn)品的塑料外殼（或部件）有潛在靜電電荷危險！使用中應避免摩擦！清潔時請用濕布！禁止在有流動性的非導電介質環(huán)境中安裝！”設備類別最大電容I類或IIA類50pFIIB類15pFIIC類5pFIII類10pF外殼材料 金屬材料 I 類電氣設備外殼用材料（見GB3836.1-2010第8.1.1） II 類電氣設備外殼用材料III類電氣設備外殼用材料（見GB3836.1-2010第8.

17、1.3） 保護等級按質量百分比的總含量不應超過EPL Ga10%的鋁、鎂、鈦和鋯；7.5%的鎂、鈦和鋯當鋁、鎂、鈦、鋯的總量超過10%的限制時，應有充足的信息確定設備是否可以特殊應用，并在防爆合格證號上加“X”，指出特殊使用條件。例如：“產(chǎn)品外殼為鋁合金，不符合GB3836.1中第8.1條的要求，所以要求用戶必須警惕避免任何碰撞或摩擦導致的點燃風險！”EPL Gb7.5%的鎂和鈦EPL Gc除風扇、風扇罩和通風孔擋板應符合EPL Gb的要求外，無其他要求。防爆標志 Ex 等級 類別 級別 溫度組別 EPLEx ：（防爆標識）等級 ： ia、ib、ic（根據(jù)危險場所和安全程度） ia、ib、ic

18、 （關聯(lián)設備） 類別 ：（礦用）、（廠用） 級別 ：A、B、C（根據(jù)最小點燃電流比） 溫度組別 ：T1-T6 （根據(jù)引燃溫度） EPL：Ga、Gb、Gc（根據(jù)設備保護等級） 防爆標志 舉例防爆標志備 注Ex ia IIC T6 Ga可安裝在0區(qū)、IIC等級、最高表面溫度不超過85的本安設備。Ex ia Ga IIC安裝在安全區(qū)的關聯(lián)設備。Ex d ia IIC Ga IIB T4 Gb安裝在危險區(qū)的關聯(lián)設備。隔爆外殼內裝關聯(lián)設備。但關聯(lián)設備與隔爆設備的類別、設備保護等級不同。Ex d ib IIC T4 Gb安裝在危險區(qū)。隔爆外殼內裝關聯(lián)設備，外接本安設備。如果設備的保護等級相同，取消關聯(lián)設備

19、標志，而不是Ex d ib ib Gb IIC T4 Gb。Ex d ia ia Ga IIC T4 Gb安裝在危險區(qū)。隔爆外殼內裝關聯(lián)設備，外接本安設備。如果設備的保護等級不同，帶有關聯(lián)設備標志。本質安全型設備結構要求 外殼防護等級 ：IP20 設備的外部連接接線端子同一接線盒內，本安與非本安接線端子的間距不小于50mm，否則應加絕緣板或接地金屬板進行隔離。而且本安接線端子應為淺藍色或有本安標記。各本安電路接線端子的裸露導體部件之間的電氣間隙應等于或大于GB3836.4表5給出值。外部連接裝置不同裸露導電部件的電氣間隙：本質安全電路之間至少6mm；距接地部件至少3mm。接線端子應具有防松措施

20、（加彈墊），確保連接可靠。插接件用于連接外部本安與非本安電路的插頭和插座應是分開的，而且不能互換。外部連接配備有一個以上的插頭和插座時，應有防互換、防互插、防拔脫措施。內部導線 本安與非本安導線盡量分開布置。本安導線應至少能承受500V絕緣介電強度試驗，非本安導線至少能承受1500V絕緣介電強度試驗。同一外殼中的本安導線應為淺藍色或加藍色套管標記。導線的截面積可根據(jù)實際電流合理選用。本質安全型設備結構要求 防止極性接反保護 ：為防止電源或電池組的電池間連接極性接反，使本安性能失效，使用一只二極管是允許的。澆封 ：澆封是防止元器件短路、加強絕緣、避免火花、降低溫度、防止爆炸性氣體侵入的安全有效措

21、施。 澆封常用于以下情況：當電路中某一元件或參數(shù)值過大而達不到本安性能時，可接入保護性元件并用環(huán)氧樹脂或硅膠等澆粘劑澆注為一體，組成本安組件。當電路中裸露導體之間電氣間隙和爬電距離過小，可用澆封使電氣間隙減小到規(guī)定值的1/3。防止人為更換元件，保證電路工作的可靠性。降低元件或導線的表面溫度。澆封要求澆封材料應具有足夠的熱穩(wěn)定性，即澆封材料允許的工作溫度應高于元器件的最高表面溫度。被澆封電路的間距應滿足GB3836.4表中5的規(guī)定值。注意澆封表面與被澆封元件、導線之間的澆封厚度應1mm，以保證具有足夠的機械強度。印刷線路板 ：印刷線路板表面應有絕緣涂層。若采用噴涂法應二次，若采用刷、浸法可一次，

22、其爬電距離不小于BG3836.4表5的規(guī)定。 本質安全型電路設計要求 基本準則 本質安全電路應滿足下列三個基本準則限制電路能量 當電路根據(jù)電氣設備規(guī)定的保護等級和級別進行試驗或評定時，不得發(fā)生火花點燃。控制溫度 本安電路中所有元器件和導線的最高表面溫度須不大于所規(guī)定的溫度組別的要求。以避免熱表面引起點燃?？煽扛綦x 本質安全電路應與其它電路充分隔離。防止本安電路與非本安電路間的擊穿，確保本安防爆性能。參考曲線和數(shù)據(jù)表 GB3836.4-2010中圖A.1圖A.6參考曲線或表A.1和表A.2給出了電阻、電容和電感三種基本電路不同類別、級別的最小點燃曲線，是設計人員設計本安電路的重要工具。最小點燃曲

23、線 包括最小點燃電流曲線和最小點燃電壓曲線。它是通過大量的火花點燃試驗確定的點燃爆炸性氣體混合物的臨界值曲線。最小點燃電流曲線 用標準火花試驗裝置，在電阻電路和電感電路中引起爆炸性氣體混合物點燃的最小電流。最小點燃電壓曲線 用標準火花試驗裝置，在電容電路中引起爆炸性氣體混合物點燃的最低電壓。安全系數(shù) 由于點燃曲線中給出的最小點燃電流（或電壓）只是點燃的臨界值，不能直接使用，使用時應考慮安全系數(shù)。所謂安全系數(shù)是指最小點燃電流（或電壓）與本安電路設計的電流（或電壓）相比的倍數(shù)。 通常情況下，對于電感電路降低電流，電容電路降低電壓，電阻電路降低電壓或電流的方法達到規(guī)定的安全系數(shù)。設備狀態(tài)安全系數(shù)ia

24、ibic正常工作+非計數(shù)故障1.51.51.0一個計數(shù)故障+非計數(shù)故障1.51.5/兩個計數(shù)故障+非計數(shù)故障1.0/本安電路設計程序 通常情況下，本安電路設計或分析應遵守下列程序：分析電路 考慮正常工作和故障狀態(tài)下的最不利因素(電源波動、元件的容差等)，確定電路參數(shù)。評定和修改電路 根據(jù)設備的防爆等級和電路的型式（電阻電路、電容電路、電感電路），考慮相應的安全系數(shù)，對應最小點燃曲線，進行評定和修改電路。檢查電路參數(shù)是否符合本安要求 使考慮安全系數(shù)后的電壓或電流值小于最小點燃電壓或最小點燃電流值。如果需要可用火花點燃試驗進行驗證。 重點：正確分析電路，找到故障點，會利用最小點燃曲線，確定符合本安

25、要求的電氣參數(shù)。電路分析的要點 正常工作電路分析的要點正常工作： 設備符合電氣和機械設計技術規(guī)范，并在制造商限定的條件下工作。 以下情況均為正常工作：規(guī)定限制內供電電壓的變化。 考慮在最不利條件下所有元件的容差。外部連接電纜的斷路、短路和接地。用火花點燃試驗接通和斷開被檢的本安電路。電路分析的要點 故障狀態(tài)電路分析的要點故障：未被標準定義為可靠的，而且影響本安性能的任何元件、元件之間的間距、絕緣和連接的任何失效。計數(shù)故障：符合標準結構要求的電氣設備的部件上出現(xiàn)的故障。非計數(shù)故障：不符合標準結構要求的電氣設備的部件上出現(xiàn)的故障。例如：印刷線路板的間距當小于下表的規(guī)定，但大于1/3, 則應認為是計

26、數(shù)短路故障；當小于下表的規(guī)定，又小于1/3, 則應認為是非計數(shù)短路故障。 1234567電壓V電氣間隙mm通過澆封化合物的間距mm通過固體絕緣的間距mm爬電距離mm涂層下的爬電距離mm相比漏電起痕指數(shù) CTI防護等級ia,ibicia,ibicia,ibicia,ibicia,ibicia ib,ic101.50.40.50.20.50.21.51.00.50.3-302.00.80.70.20.50.22.01.30.70.3100100電氣間隙、爬電距離和間距 電路分析的要點 故障狀態(tài)電路分析的要點電路分析應分別考慮一個計數(shù)故障(ib)和兩個計數(shù)故障(ia)的情況，并考慮相應安全系數(shù)。由一

27、個故障引起的一系列故障只能算做一個故障。符合可靠元件或組件和具有規(guī)定的電氣間隙和爬電距離的保護性元件，分析故障時可不考慮。額定值不符合標準規(guī)定的元件故障，是非計數(shù)故障，否則為計數(shù)故障。應考慮連接線和印制線開路故障或有可能移動引起的短路故障。對于僅有一個計數(shù)故障或無計數(shù)故障的設備，可認為滿足ia等級。ic等級不考慮故障狀態(tài)。本安電路的防爆措施 控制溫度 可通過合理選擇元器件額定值。合理選擇導線、印制線的截面。采取有效散熱措施（散熱器）。限制最高環(huán)境溫度。采用澆封措施，使表面溫度下降。限制電壓使用安全柵。使用穩(wěn)壓器件可靠穩(wěn)壓（雙重或三重化）。限制電流串聯(lián)可靠限流電阻。應用其他電流保護，例如晶體管限

28、流（ib等級需雙重化）。注：對于”ia”等級設備，使用半導體和可控半導體器件作為限流器限制火花點燃是不允許的。限制能量 對于不符合本安要求的電路，必須采取下列措施進行限制。本安電路的防爆措施 限制能量 電阻性電路：是通過限制電路中的電壓和電流來限制火花能量的。電容性電路：電路中應盡量避免采用大電容。限制電容器放電火花能量的方法：在電容器兩端并聯(lián)限壓元件。限制電容器上的電壓。對于ib等級并聯(lián)雙重化穩(wěn)壓二極管，對于ia等級并聯(lián)三重化穩(wěn)壓二極管。將電容器和電阻串接并澆封為一體。限制電容器放電的速率，達到抑制電容器釋放能量的目的。串聯(lián)電阻保護時有效電容允許降低。等效電容如下圖所示：串聯(lián)電阻保護時有效電

29、容的允許降低系數(shù)電阻，R 降低系數(shù) 本安電路的防爆措施 限制能量本安電路的防爆措施 限制能量電感性電路：盡量減小電路的電感量或電流值，當仍達不到要求時，電感兩端可并接分流保護性元件，并與電感元件澆封為一體。例如：對于直流的電感線圈，ib等級并聯(lián)雙重化二極管，ia等級并聯(lián)三重化二極管。本安電路的防爆措施 限制能量電池和電池組 ：結構要求：電解液不能夠溢出的結構型式。電池短路不會引起爆炸。電池組件的電池與限流器件應封裝為一體；但電池組若安裝在關聯(lián)設備中，可不要求限流器件作為電池組的整體部件。電對于不可更換到電池組件，可將電池與限流器件的外殼配有特殊緊固件，并加警告標志：例如： “在爆炸性環(huán)境中不得

30、拆卸電池或電池組！” 便攜式產(chǎn)品的跌落試驗，應防止電池和電池組從電氣設備中拋出或分離。外部充電觸點應防止短路或對外放電。本安電路的防爆措施 限制能量電池和電池組 ：限制電池能量 ：為了評定和試驗，新的原電池和可充電電池組充電后，電池最高開路電壓應達到下表的規(guī)定值： （原電池）GB/T 8897.1類型正極電解質負極標稱電壓 V最高開路電壓 V-二氧化錳氯化銨,氯化鋅鋅1.51.73A氧氣氯化銨,氯化鋅鋅1.41.55B氟化碳有機電解質 鋰33.7C二氧化錳有機電解質鋰33.7E亞硫酰氯(SOCI2) 無水無機化合物鋰3.63.9F二硫化鐵(FeS2)有機電解質鋰1.51.83G氧化銅(II)(

31、CuO)有機電解質鋰1.52.3L二氧化錳堿性金屬氫氧化物鋅1.51.65P氧氣堿性金屬氫氧化物鋅1.41.68S氧化銀(Ag2O) 堿性金屬氫氧化物鋅1.551.63T氧化銀(AgO，Ag2O) 堿性金屬氫氧化物鋅1.551.87a二氧化硫無水有機鹽鋰3.03.0a水銀堿性金屬氫氧化物鋅數(shù)據(jù)待定數(shù)據(jù)待定注：GB/T 8897.1-2003標準列入鋅/二氧化錳電池，但是沒有類型字母分類。 a 有電池標準時才可使用。 本安電路的防爆措施 限制能量電池和電池組 ：限制電池能量 ：（蓄電池）有關標準類型類型電解質標稱電壓V最高開路電壓VK類GB/T 19639.1-2005GB/T 5008.1-2

32、005鉛-酸(濕式)鉛-酸(干式)硫酸 (SG 1,25)2.22.22.672.35K類GB/T 15142-2002GB/T 13259-2005GB/T 2208.4-2008鎳-鎘氫氧化鉀 (SG 1,3)1.21.55a鎳-鐵氫氧化鉀 (SG1,3)數(shù)據(jù)待定1.6a鋰無水有機鹽數(shù)據(jù)待定數(shù)據(jù)待定GB/T 22084.2-2008氫化鎳金屬氫氧化鉀1.21.5a有電池標準時才可使用。本安電路的防爆措施 限制能量電池和電池組 ：限制電池能量 ：限制電池及電池組的能量（U、I）應依據(jù)GB383.4標準附錄A中的表A.1。對于ia等級，限流器件必須是可靠限流電阻。對于ib等級，限流器件除選用限

33、流電阻外，也可選用帶有雙重化的保護電路。如果設備所含的蓄電池不允許在爆炸性氣體環(huán)境中更換，那么在下列情況下不要求在單體蓄電池的端子處進行火花點燃放電試驗：單體蓄電池的峰值開路電壓小于4.5V和單體蓄電池端子處的最大電壓和瞬態(tài)電流的乘積不超過33 W。簡單電路設計 簡單電阻性電路: 一個20V的直流電源,選多大的限流電阻,才能適用于氫氣危險場所? 首先確認電路類型為電阻電路, 防爆級別為C,考慮電源波動10%的因素，電源U20V1.122V，查GB3836.4附錄 圖A.1 (C)，22V對應的最小點燃電流為337mA將安全系數(shù)K1.5加在電流上即Ik337mA/1.5224mA20V的直流電源

34、串聯(lián)的限流電阻R22V/224mA98.2，考慮電阻允許誤差5%，限流電阻最小阻值至少為103.1，當該電源為電池組，直接用于危險場所時，電池與限流電阻必須整體封裝為一體，防止電池直接短路。UUR？對于電阻電路：通過限制電壓和電流控制火花能量。簡單電路設計 簡單電容性電路: 類場所用，電路由30V電池組與可靠元件10K電阻、10uF電容器連接而成。假定30V和10uF值為最大值, 10K 電阻值為最小值。評定此電路的本安性能。 電源電路 電池最高電壓Uo30V, 電池最大短路電流IoUo/R30V/10K 3mA取安全系數(shù)K1.5, Ik1.53mA4.5mA查GB3836.4圖A.1電阻電路

35、(I), 30V對應最小點燃電流Imin700mA評定：因為Ik(4.5mA)遠小于Imin(700mA), 安全系數(shù)超過了100倍,所以該電源是本質安全的。電容器 C10uf, U30V取安全系數(shù)K1.5, Uk1.530V45V查GB3836.4圖A.2 I類電容電路，10uF 對應最小點燃電壓Vmin=26V評定：因為Uk(45V)大于Umin(26V), 所以,該電路不是本質安全的。簡單電路設計 簡單電容性電路: 修改方案1：電容值不變，降低電壓。因為C10uF，查GB3836.4 圖A.2 (I)，對應最小點燃電壓Vmin26V所以電壓應降低為UkVmin(26V)/1.517.3V

36、修改方案2：電壓值不變，減小電容值。因為U30V ，取安全系數(shù)K1.5，Uk1.530V45V 查GB3836.4 圖A.2 (I)，45V最小點燃電壓對應的最小電容值為3uF修改方案3：電容、電壓值都不變，電容串聯(lián)可靠電阻(取R5.6)U30V，取安全系數(shù)K1.5，Uk1.530V45V 查GB3836.4圖A.2(I)，對應10uf5.6這條曲線，最小點燃電壓Umin=48V因為Uk(45V)小于Umin(48V), 所以該電路是本質安全的。 對于電容性電路，應盡可能降低電源電壓或電容值，當仍達不到要求時，可將電容串接可靠電阻并澆封為一體。簡單電路設計 簡單電感性電路: 如圖所示，假定有一

37、個C電路，電源由20V電池組與300可靠限流電阻組成，向一個1100和100mH的電感器供電，評價該電路的本安性能。假定：300和1100為最小值，100mH為最大值，電池組的最高電壓為22V。電源電路 電池最高電壓Uo22V電池最大短路電流IoUo/R22V/30073.3mA(忽略電池內組)取安全系數(shù)K1.5，Ik1.573.3mA110mA查GB3836.4圖A.1(C), 22V對應最小點燃電流Imin337mA評定：因Ik(110mA)小于Imin(337mA)，所以電源是本質安全的電感器電感中的最大電流IUo/R22V/(3001100)15.7mA取安全系數(shù)K1.5，Ik1.51

38、5.7mA23.6mA查GB3836.4圖A.4 類電感電路(C)，100mH對應最小點燃電流Imain28mA評定：因Ik(23.6mA)小于Imin(28V)，所以電路是本質安全的。 對于電感性電路，應盡量減小電路的電感量或電流值，當仍達不到要求時，電感兩端可并接分流保護性元件，而且要雙(三)重化，并與電感澆封為一體。與本安性能有關的元件 元件額定值：任何與本質安全性能有關的元件，在正常工作和故障條件下，最大電流、電壓和功率不得超過其額定值得2/3。 熔斷器熔斷器應能連續(xù)通過1.7I電流。對于“ia”和“ib”保護等級，在爆炸危險環(huán)境中應是密封的并澆封處理。對于250V的電網(wǎng)應滿足分斷能力

39、1500A。對于用限流器件限制預期短路電流的，限流器件額定值應不小于：電流額定值：1.51.7In電壓額定值：Um或Ui功率額定值：1.5(1.7In)2限流器件的最大電阻與本安性能有關的元件 可靠元件和組件 ：認為不會發(fā)生標準規(guī)定的故障的元件或組件，在使用或儲存中出現(xiàn)故障狀態(tài)概率很低，因此該故障狀態(tài)可不予考慮。 電源變壓器 保護措施：向本安電路供電的變壓器的輸入電路應有熔斷器或斷路器保護。變壓器結構：要求向本安電路供電的繞組應與其它所有繞組隔離。電源變壓器鐵芯必須接地。變壓器本安供電繞組的出線端子與其他端子分兩側布置，電氣間隙和爬電距離應滿足要求。變壓器繞組應用澆封等方法加以固定。變壓器絕緣

40、介電強度試驗應按標準要求進行，不應擊穿。變壓器繞組溫度應不超過GB/T 11021中給出的絕緣等級允許值。與本安性能有關的元件 可靠元件和組件 限流電阻 主要用于限流電路中。限流電阻可選用金屬膜或線繞電阻，碳膜電阻不宜選用。限流電阻額定值應符合標準規(guī)定?？煽肯蘖麟娮钁J為僅出現(xiàn)開路故障，這時應認為是一個計數(shù)故障。分流安全器主要用于保護電感電路。 例如 電感兩端并聯(lián)雙重化（ib等級）或三重化(ia等級)的續(xù)流保護器件。并聯(lián)限壓器主要用于限制電路的電壓。 例如 電容兩端并聯(lián)雙重化（ib等級）或三重化(ia等級)的穩(wěn)壓管。典型關聯(lián)設備-安全柵 典型關聯(lián)設備-安全柵 關聯(lián)設備是設置在本安電路與非本安電

41、路之間的限壓、限流裝置，可起到防止非本安電路產(chǎn)生的危險能量串入本安電路的保護作用。關聯(lián)設備一般安裝在安全區(qū)，若安裝在危險區(qū)，必須置于另一種防爆型式之中。安全柵是一種典型的、最常見的關聯(lián)設備。 如：齊納式安全柵、隔離式安全柵。齊納式安全柵 齊納安全柵電路一般由快速熔斷器、限流電阻和并聯(lián)的穩(wěn)壓管組成?；驹?F：快速熔斷器 D1、D2：直流電路選用穩(wěn)壓二極管；交流電路可選用雙向穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓二極管功率額定值 1.7In二極管最高齊納電壓 R1、R2：應選擇精度高(不低于5%)、功率大、性能穩(wěn)定的限流電阻 電阻功率額定值1.5(1.7In)2限流器件的最大電阻+FR1R2D1、D2Vi非本安端本安端

42、齊納式安全柵齊納式安全柵結構特點ia等級并聯(lián)3個穩(wěn)壓管；ib等級并聯(lián)2個穩(wěn)壓管；ic等級并聯(lián)1個穩(wěn)壓管。安全柵本安與非本安端子的距離應不小于50mm。二極管安全柵應設有兩個接地端子，接地線截面積不小于4 mm2。采取不對稱的安裝設計或使用顏色區(qū)分，防止安裝錯誤。安全柵電路整體澆封或用一個拆卸后不可復原的外殼來保護。隔離式安全柵 隔離式安全柵一般由熔斷器以及保護元件或電路、可靠隔離元件以及一個相當于具有限壓、限流功能的二極管安全柵所組成?；驹?隔離式安全柵采用快速切斷、隔離、限流、限壓等多種措施，是將電源、輸入和輸出信號完全隔離，再經(jīng)限能裝置與危險場所的本安設備相連。不但保證了系統(tǒng)的本安防爆

43、性能，而且增強了系統(tǒng)抗干擾能力，提高了系統(tǒng)運行的安全可靠性。隔離式安全柵結構特點具有齊納式安全柵的結構特點，但不必澆封。本安與非本安回路之間可靠隔離。隔離可采用隔離變壓器，也可采用光電隔離器等。 隔離式安全柵 安全柵參數(shù)最高電壓(Um)：施加到非本安連接裝置上，而不會使本安性能失效的最高電壓。最高輸出電壓(Uo)：在開路條件下，非本安端施加最高電壓，本安端可能出現(xiàn)的最高輸出電壓。最大輸出電流(Io)：來自電氣設備連接裝置的本安電路的最大電流。最大外部電容(Co)：可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會使本安性能失效的本安電路的最大電容。最大外部電感(Lo)：可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會使

44、本安性能失效的本安電路的最大電感。最大輸出功率 (Po）：能從電氣設備獲得的本質安全電路的最大功率。安全參數(shù)應滿足：Uo (最高輸出電壓) Ui (最高輸入電壓)Io (最高輸出電流) Ii (最高輸入電流)Po (最大輸出功率) Pi (最大輸出功率)Co (最大外部電容) Ci (最大內部電容)Cc (導線最大分布電容)Lo (最大外部電感) Li (最大內部電感)Lc (導線最大分布電感)本質安全型設備的型式試驗 主要型式試驗項目 火花點燃試驗溫度試驗介電強度試驗規(guī)定不嚴密的元件參數(shù)的測定電池和電池組試驗裝有壓電器件的電氣設備試驗二極管安全柵和安全分流器的型式試驗變壓器試驗其它試驗 跌落

45、試驗外殼防護等級試驗非金屬材料外殼部件的表面電阻測定等火花點燃試驗 所有無法通過最小點燃曲線確認的本安電路，在與設備防爆標志相適應的試驗條件下，通過進行火花點燃試驗進行考核驗證，其結果不能引起點燃。 試驗要求首先分析電路，找到試驗點。火花試驗裝置接入被試電路中認為可能出現(xiàn)開路、短路或接地故障的每一個試驗點。試驗應模擬正常工作和故障條件，并考慮安全系數(shù)。試驗前后應標定火花試驗裝置的靈敏度。試驗是在容器中充滿最易點燃的試驗氣體與空氣的混合物的情況下進行?；鸹c燃試驗 安全系數(shù) 應用安全系數(shù)的目的是為了確保使用比原電路更容易引起點燃的電路進行型式試驗和評定，或者采用更易點燃的氣體混合物對原電路進行試

46、驗。1.5倍安全系數(shù)應按下列方法之一獲得 方法1：（1.5倍安全系數(shù)加在電路上）把主電源(供電系統(tǒng))電壓提高到允許額定電壓的110%，或按規(guī)定將其它形式的電源電壓 （例如，電池組、電源和限壓器件）調整到最高值。對于電感和電阻電路，減小限流電阻值把電流提高到1.5倍的故障電流。如果達不到1.5倍安全系數(shù)，可進一步提高電源電壓。對于電容電路，把電壓提高到1.5倍故障電壓?；蛘撸斠恢豢煽肯蘖麟娮枧c電容器一起使用時，電容器可視為電池，電路可視為電阻性電路。 方法2：（1.5倍安全系數(shù)加在氣體上）按下表使用最易點燃爆炸性試驗混合物。 火花點燃試驗 1.5倍安全系數(shù)應按下列方法之一獲得 方法2：（1.5

47、倍安全系數(shù)加在氣體上）如果要求1.0倍的安全系數(shù)，則使用下表規(guī)定的試驗混合物。 火花試驗裝置：試驗裝置由至少250立方厘米的爆炸容器內布置一組電極組成，電極用于在規(guī)定的爆炸性試驗混合物內產(chǎn)生閉合火花和開路火花。 火花點燃試驗 火花試驗裝置： 火花點燃試驗 主電極（極握） （爆炸性氣體混合物）隔盤 鎢絲 氣體入口 試驗電路 50：12 氣體出口 爆炸容器(能承受1500Kpa爆炸壓力) 主電極(極握)：由黃銅制成，直徑50mm，上面有4個夾具，固定4根鎢絲，夾具距隔盤10mm，鎢絲自由長度11mm，直徑0.2mm。隔盤(另一個電極)：直徑30mm，上面有兩個寬度與深度均2mm的槽，槽距中心6.5

48、mm。主電極以80轉/分的速度旋轉，而隔盤則以轉速比50：12向相反方向旋轉，以便鎢絲能劃過隔盤上的兩個槽?；鸹ㄔ囼炥D數(shù)，對于直流400轉，對于交流1000轉，以不點燃試驗氣體為合格。 火花試驗裝置適用范圍 試驗電流不大與3A對于電阻性和電容性的電路開路電壓不大于300V對于電感性電路，電感不大于1H電路頻率不超過1.5MHz火花試驗結果任一選定試驗點的每一次試驗均不應出現(xiàn)點燃。火花點燃試驗 電池的溫度試驗 電池或電池組外部的所有限流器件試驗時應短路。試驗時應除去電池或電池組上不是外殼本身的任何外層覆蓋物 （紙或金屬等）。溫度應在每只電池或電池組的外殼表面獲得，并取最大值。試驗應在每種情況下同限流器件一起，即10只電池短路時進行。 電池的溫度試驗實際上