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1、GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”（三）5 电气设备的等级 5.1 概述本质安全设备和关联设备的本质安全部分应分为“ia”或“ib”等级。本标准要求适用于这两个等级，除非另有规定。在确定“ia”和“ib”等级时，元件和连接故障应按7.6考虑。注：设备可规定为“ia”和“ib”两个等级，但每个等级参数可以不同。5.2 “ia”等级当施加Um和Ui之后，在下列每一种情况下，“ia”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃：a)正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障；b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障；c)正常工作和施加二个计数故
2、障加上产生最不利条件的非计数故障。在上述各种情况下，所施加的非计数故障可以不同。在电路进行火花点燃试验和评定时，应按10.4.2将下列安全系数施加在电压、电流或两者结合上：对于a)和b)1.5；对于c) 1.0。在所有情况下，为确定表面温度组别，施加在电压或电流上的安全系数应是1.0。若仅可能出现一个计数故障，并且它们能满足“ia”等级试验要求，则认为b)要求是“ia”等级。若不可能出现计数故障，并且它们能满足“ia”等级试验要求，则也认为a)要求是“ia”等级。5.3 “ib”等级当施加Um或Ui之后，在下列每一种情况下，“ib”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃：a)正常工作和施加产
3、生最不利条件的非计数故障：b)正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障。在上述各种情况下，所施加的非计数故障可以不同。在电路进行火花点燃试验和评定时，应按10.4.2规定，将1.5倍安全系数施加在电压、电流或两者结合上。在所有情况下，为确定表面温度，施加在电压或电流上的安全系数应是1.0。若不可能出现计数故障，并且它们能满足“ib”等级试验要求，则认为a)要求是“ib”等级。注：本安电路火花点燃评定导则列于附录A。火花试验装置细则在附录B中给出。5.4 简单设备下列设备应认为是简单设备：a)无源的元件，例如，开关、接线盒、电位器和简单半导体器件。b)参数符合规定的贮能元件，例如
4、，电容或电感，其值应在确定系统整体安全性能时加以考虑。c)产生能量元件，例如，热电偶和光电池，它们产生的能量不能超过1.5V、l00mA和25mW。在这些能量源中出现的电感量和电容量应按b)考虑。简单设备应符合本标准所有相关要求，但是，不需要持有证明书和符合12章规定。但下列要点必须加以考虑：1)简单设备不应是用限压和/或限流和/或抑制器件获得本质安全的。2)简单设备不应装有任何增大有效电压或电流的器件，例如，产生辅助电源的电路。3)当简单设备需要保持本质安全电路“对地”绝缘的整体性时，它应承受6.4.12规定的对地试验电压。其端子应符合6.3.1的规定。4)在危险场所设置的非金属外壳和含有轻
5、金属的外壳应符合CB3836.1第7.3和8.1规定。5)当简单设备设置在危险场所时，应考虑它的温度组别。在正常工作状态时，使用在本质安全电路内的开关、插头、插座和端子，对于类规定为T6温度组别是合适的，对于I类考虑具有85最高表面温度是合适的，对其它型式的简单设备，其温度组别应按第4章和第6章规定。当简单设备作为含有其它电路的设备的部件时，应对整机进行鉴定。注：利用催化反应或其它电化学机理的传感器通常不是简单设备。关于它们的应用，应专门征求意见。6 设备结构注：本章要求仅适用于本质安全设备和对其防爆型式有影响的关联设备的那些部分，除非在相关条款中另有规定。本章要求是对GB3836.1通用要求
6、的补充规定，但是应除去1.2所示的不适用条款。例如，当只需要浇封来满足6.4.4或6.7规定时，浇封化合物的浇封要求才适用。6.1 外壳本质安全设备和关联设备的本质安全部分原则上不需要外壳，因为电路自身己保证了本质安全性能。当电路本质安全性能可能由于导电部件接近而受到损害时，例如电路中要求有可靠爬电距离，则需要外壳保护，并且按GB4208其防护等级不低于IP20。外壳的防护等级应根据使用场所而定，例如，对于类电气设备其防护等级不低于IP54。用于防护带电部件接触的外壳与防止固体和液体侵入的“外壳”，结构可以不同。外壳表面上的标志应由制造厂负责标明，并且应在规定文件(见13章)中加以说明。6.2
7、 导线和小元件温度6.2.1 类设备上的粉尘层本条以1类和T4组别为基础，在类电气设备内部所要考虑的位置和元件上不能形成粉尘层。6.2.2 设备内导线在一般情况下，对于铜导线，对应于最高导线自身发热温度的最大允许电流可从表1获得，对金属导线也可应用下列公式计算：式中：a导线材料的电阻温度系数(对于铜为0.004265k-1)；最大允许电流(A)；f导线在40环境温度时的熔化电流，A；T导线熔化温度()(对于铜为1083)；t自热导线温度和环境温度()。绝缘导线的最大允许电流不应超过电线制造厂规定的额定值。6.2.3 印制电路导线对于厚度不小于0.5mm印制电路板，在单面或双面具有厚度不小于35
8、m的导电印制线时，如果其宽度为0.3mm，持续电流不大于0.518A，应给出的温度组别为T4或类。同样，对于最小印制线宽度为0.5mm、1.0mm和2.0mm，T4组分别给出了对应的最大电流为0.814A、1.388A和2.222A.印制线长度不大于l0mm，可不考虑温度组别。表1 钢导线的温度组别(最高环境温度为40时)对于其它印制板钢导线的温度组别应根据表2确定。制造公差值应不低于本条表2所列数值的10%或1mm，取较小值。在Pi不大于1.3W时，印制导线应是给出的T4或类温度组别。6.2.4 小元件小元件，例如，晶体管或电阻，当其允许温度超过温度组别的温度时，在符合下列之一规定时，应认为
9、是允许的：a)当按10.7进行试验时，小元件不应点燃可燃性混合物；并且由高温引起的任何变形或损坏均不应损害该防爆型式。b)对于T4或类温度组别，小元件应符合表3规定。表2 印制板导线温度组别(最高环境温度为40时)c)对于T5温度组别，元件表面积(引线除外)小于10mm2的表面温度不应超过150。表3 按元件尺寸和环境温度对T4组别的评定总表面积（不包括引线）对于T4和类的组别要求20mm2表面温度27520mm2耗散功率1.3W*20mm210cm2表面温度200*60环境温度时降至1.2W或80环境温度时降至1.0W。对于电位器，其表面应是电阻元件的表面，而不是电位器的外表面。整个电位器结
10、构的安装布置、散热以及冷却影响应通过试验来考核。对于印制导线的温度，应在“ia”或“ib”等级条件下流过电流时进行测量。如果这将导致比10%印制线阻值还小的电阻值时，则应在10%印制线阻值时进行测量。6.3 连接外电路用连接装置6.3.1 端子除应满足表4要求外，本质安全电路端子与非本质安全电路端子之间应采用下列a)和b)给出的一种或多种方法进行隔离。如果外部导线从端子处断开，可能碰到导线或元件并可能损害本质安全性能时，该隔离方法也适用。注：对于本质安全设备和关联设备的外部电路连接用接线端子，在进行连接时不应损坏元件。a)当采用间距实现隔离时，接线端子之间的间距应不小于50mm。注意接线端的布
11、置和所采用的接线方法，以防止导线发生位移时电路之间可能发生的碰线现象。b)当在各自外壳内用本质安全电路和非本质安全电路的定位端子进行隔离，或在同一个盖子下用端子间绝缘隔板或接地金属板进行隔离时，则适用下列各项规定：1)用于隔离接线端子的隔板应延伸到距外壳壁1.5mm以内处或用另外方法在隔板四周任一方向测量时，接线端之间最短距离不小于50mm。2)金属隔板应接地，并且应有足够的强度和刚度，以保证隔板在现场布线时不至于被损坏。如果隔板厚度不小于0.45mm；或隔板厚度小于0.45mm，但它符合10.10.2规定，则认为这些隔板符合要求。另外，金属隔板还应有足够的载流能力，以防止在故障条件下，接地被
12、烧穿和损坏。3)非金属隔板应有足够的厚度和支撑能力，即不易变形而失去作用。这种隔板厚度不小于0.9mm；或隔板厚度小于0.9mm，但它符合10.10.2规定。各本质安全电路接线端子的裸露导体部件之间的电气间隙应等于或大于表4给出值，另外，接线端子之间的电气间隙在按图1测量时，连接外部导体的裸露导电部件之间的电气间隙应不小于6mm。对没有刚性固定的金属部件的任何移动应加以考虑。连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属取其它导体部件之间的最小电气间隙应不小于3mm，除非它们之间可能的相互连接在安全分析已被考虑到。6.3.2 插头和插座用于连接外部本质安全电路的插头和插座与连接非本质安全电路的插
13、头和插座应是分开的，并且不能互换。在本质安全设备或关联设备为外部连接配备有个以上插头和插座时，并且它们之间互换会对防爆型式产生不利影响时，则应这样设置：即插头、插座不能互换，例如，锁住，或者配对的插头、插座应能鉴别，例如，用标志或色标，使得在错配时易于发现。当插头或插座不是与导线一起预制时，接线用连接端子应符合6.3.1规定。如果连接要使用专用工具，例如，压接方式使导线不易松脱，则连接端子只需要符合表4规定。如果一个连接装置带有接地电路并且该防爆型式与接地有关时，则连接装置应按6.6规定设置。6.3.3 用电阻来限制电源能量时最大外部电感与电阻比(Lo/Ro)的确定。可以连接到电阻性限制电源的
14、最大外部电感与电阻比(Lo/Ro)应用下列公式计算。该公式已考虑到了在电流上的1.5倍安全系数；当设备输出端电容Ci超过1Co时，该公式不适用。式中：e火花试验装置最小点燃能量，J，对于：类设备：525JA类设备：320JB类设备：160JC类设备：40JRi电源的最小输出电阻，；Uo最高开路电压,V；Li呈现在电源端的最大电感,H。如果Li=0则：在要求的安全系数为1.0时，Lo/Ro值应乘以2.25。注：通常Lo/Ro是用于分布参数的，例如，电缆。对于电感和电阻的集总值，在使用该公式时，需要特殊考虑。6.3.4 永久性连接电缆设备上带有永久性连接电缆的结构，应按10.13进行试验。6.4
15、间距6.4.1 导电部件的间距导电部件间的间距为：a)本质安全电路与非本质安全电路之间；表4 爬电距离、电气间隙和间隙尺寸：mm导电罩；T按表4电气间隙和爬电距离；d按6.3.1电气间隙和爬电距离注：所示尺寸为通过上列电所间隙和爬电距离，而不是绝缘厚度。图1 隔离本质安全电路用接线端的电气间隙和爬电距离a）三个完全独立的连接元件举例b）三个非独立的连接元件举例图2 独立和非独立的连接元件举例b)不同本质安全电路之间；c)电路与接地或绝缘的金属件之间。如果该防爆型式与间距有关时，则导电部件间的间距应符合下列规定：在测量和评定间距时，应考虑导体或导电部件可能发生的任意移动。制造公差不应减小到间距的
16、10%或lmm，两者中取较小值。如果间距符合表4规定，则不应考虑绝缘电阻降低导致的故障。大于表4规定1/3的较小间距，应认为是易发生短路的计数故障。如果间距小于表4规定值1/3，它发生的短路故障将损害本质安全性能时，则应认为是非计数故障。假如，电路对地击穿对防爆型式不会产生不利影响以及接地导电部件能承受故障条件下流过的电流，则在用接地金属件(例如，印制导线或隔板)把本质安全电路与其它电路隔开的地方，间距要求不适用。注1：例如，如果限流电阻有可能通过电路与接地的或隔离的金属件之间的短路所旁路，则防爆型式与接地成隔离的金属件的隔离有关。接地金属隔板应有一定的强度和刚度，不易损坏，并应有足够的厚度和
17、足够的载流能力以防止在故障条件下使接地烧穿或损坏，隔板或者是厚度应不小于0.45mm，并且固定在设备的坚硬接地部件上，或者是隔板厚度小于0.45mm，但是符合10.10.2的规定。具有适当相比漏电起痕指数(CTI)的非金属隔板，设置在导电部件之间时，如果其厚度不小于0.9mm或厚度小于0.9mm，但是符合10.10.2规定；则电气间隙、爬电距离和其它间距在隔板周围测量。注2：评定方法在附录C给出。1-底盘；2-负载；3-Um定义的非本质安全电路4-本身不是本质安全的本质安全电路；5-本质安全电路图3 导电部件的间距6.4.2导电部件之间的电压在使用表4时，所考虑的电压应是任何两导电部件间距之间
18、的，并且对电路防爆型式能产生影响的电压，图3实例为本质安全电路与下列部分电路之间的电压：a)同一电路部分，但不是本质安全的；b)非本质安全电路；c)其它本质安全电路。所考虑的电压值，对于下列两者是适用的；a) 对于分离电路：峰值电压的最高值总和，取自：b) 电路的额定电压；由制造厂规定的，可安全施加在电路上的最高电压；在同一设备内产生的任一个电压。当一个电压低于另一个电压的20%时，该电压可忽略不计。电源供电电压应认为是没有附加标称电源容差的。对于正弦波电压，峰值电压应认为是：2 标称电压有效值(r.m.s)。b)一个电路的部件之间：在电路之间的任何一个部件上都可能出现最高峰值电压。它可能是连
19、接到另一个不同电源电压的总和。当一个电压低于另一个电压的20%时，该电压可以忽略不计。在所有情况下，可应用由第5章规定的故障条件下产生的电压，以得出使用的电压最高值。任何外部电压都应假设具有连接装置上标明的Um或Ui值。在评定爬电距离时，不考虑保护器件(例如，熔断器)断开电路之前可能存在的瞬变电压，但在评定电气间隙时，应加以考虑。6.4.3 电气间隙在测量和评定导电部件之间的电气间隙时，厚度小于0.9mm或不符合10.10.2规定的绝缘隔板，应忽略不计。其它绝缘部件应符合表4第4行规定。当峰值电压大于1575V时，应插入绝缘隔板或接地金属隔板。绝缘隔板和接地金属隔板应符合6.4规定。6.4.4
20、 浇封化合物要求和间距浇封化合物应符合下列规定：a)具有由浇封化合物制造厂或设备制造厂规定的温度额定值，该温度额定值应不小于任一元件在浇封状态下所达到的最高温度；另外，如果比浇封化合物额定温度高的温度不损坏浇封化合物，并且不直接影响该防爆型式，那么，该温度是允许的。b)如果任一裸露导电部件从浇封化合物凸出，则在它的自由表面应有不小于表4规定的相比漏电起痕指数值；例如，环氧树脂之类的硬性材料应具有裸露和未加保护的自由表面，因此就成为外壳的一个部件(见图D1)。它应符合10.10.1规定。c)能粘附在所有导电部件、元件和基片上，否则应用浇封化合物全部密封；d)由浇封化合物制造厂给出，规定名称和型式
21、牌号。对于本质安全设备，所有连接到浇封导电部件、元件和从浇封化合物凸出的裸露部分的电路应是本质安全的。对浇封化合物内部的故障条件应进行评定，除非对火花点燃的可能性不再考虑。如果连接到浇封导电部件、元件和浇封化合物凸出的裸露部分的电路不是本质安全的，则应采用GB3836.1中列出的其它防爆型式。浇封导电部件和元件之间的最小间距和浇封化合物的自由表面之间的最小间距，应不小于表4第3行规定值的1/2或最小间距1mm。当浇封化合物按表4第4行规定直接与绝缘材料外壳接触时，不要求其它隔离(见图D1)。浇封电路的绝缘应符合6.4.12规定。浇封的或气密的元件损坏(例如，按7.1使用的半导体且其内部电气间隙
22、和通过浇封化合物的间距不符合要求)，应认为是一个单独计数故障。其它要求在附录D中给出。6.4.5 通过固体绝缘的间距固体绝缘是挤压或模压的绝缘，而不是浇注的绝缘.当间距符合表4规定时，绝缘应具有6.4.12规定的介电强度。注1：如果绝缘件是由两个或多个电气绝缘材料零件组成，并且牢固粘接在一起，该组合件可认为是一个固体。注2：本标准规定的固体绝缘视为是工厂预制的，例如：板材、套材、在导线上的合成橡胶绝缘。注3：清漆和类似涂层不视为是固体。6.4.6复合间距当间距是复合形式时，例如，通过空气和绝缘的组合，总间距应以表4一行所有间距为基础进行计算。例如：在60V电压时：电气间隙(第2行)=6通过固体
23、绝缘的间距(第4行)：电气间隙(第2行)=3通过浇封化合物的间距(第3行)：等效电气间隙=实际电气间隙+(3通过浇封的任一附加间距)+(6通过固体绝缘的任一附加间距)。为了可靠，上述结果应不小于表4规定的电气间隙值。任何电气间隙或间距，在小于表4相应规定值的1/3时，可以忽略不计。6.4.7 在空气中的爬电距离对于表4第5行规定的爬电距离，其绝缘材料应符合表4第7行规定的最小相比漏电起痕指数(CTI)，测定按GB 4207。该距离的测量和评定方法应按图4进行。在粘接结合面时，胶粘剂应具有与粘接材料等效的绝缘性。当爬电距离是由较短距离相加组成时，例如：插入了导电部件。小于表4第5行相应值的1/3
24、的距离不计算。峰值电压大于1575V，应插入绝缘板或接地金属隔板。在上述两种情况下隔板应符合6.4.1的规定。f-爬电距离； M-金属 ；I-绝缘材料；-浇封结合点； -中心金属不带电连接；-未浇封结合点、隔板露出的高度D图4 爬电距离的评定（在空气中）6.4.8涂层下的爬电距离敷形涂层应该密封那些导体之间的爬电通路以防潮气和脏物浸入，并且这种密封应是有效、耐久和不易损坏的。涂层应附着在导电部件上和绝缘材料上。若用喷涂办法涂覆，应单独喷涂两次。若用其它方法，例如，用浸渍、刷、真空浸渍进行涂覆时，可只涂一次。假若焊料涂层在焊接时不被损坏，则可认为是两层涂层的一层。涂覆电路板所使用的方法应在鉴定文
25、件中作规定。当认为该方法能够防止导电部件(例如焊接点和元件端)伸出涂覆层时，则这一点应在文件中说明，并用检验证明。当裸露导体从涂层露出时，表4第7行的相比漏电起痕指数(CTI)适用于绝缘和涂层。注：涂层下的爬电距离概念是对平直表面提出的(例如，不易弯曲的印制电路板)。与这种形式根本不同需要特殊考虑。6.4.9 组装印制电路板的要求当爬电距离和电气间隙的距离影响设备本质安全性能时，印制电路应符合下列规定(见图5)：a)当印制电路按6.4.8用涂层覆盖时，6.4.3和6.4.7要求仅适用于露出涂层的部分，例如：1)从涂层凸出的印制线；2)仅涂覆一个侧面的印制电路空白表面；3)通过涂层可能露出的元件
26、裸露部分。b) 当涂层覆盖连接线头、焊接点和任何元件的导电部件时，6.4.8要求适用于电路或电路部件和它们的固定元件。a）局部涂覆的电路涂层内的电阻引线未密封，因此6.4.3和6.4.7适用于全部标注有尺寸的部位.b）焊接线头伸出的电路板c）焊接线头修剪过的电路板注：涂层厚度未按比例画。图5 印制电路板的爬电距离和电气间隙6.4.10 接地屏蔽隔离在用金属屏蔽提供电路和电路部件之间隔离的场合，屏蔽和任意连接处应能承受按第5章规定条件下可能连续出现的最大允许电流。在用连接装置进行连接时，连接装置应按6.6规定进行结构设计。6.4.1l 内部导线除涂漆和类似涂层外，覆盖内部导线的导体绝缘应认为是固
27、体绝缘(见6.4.5)。导体之间的间距应由并排敷设在一起的单根导线或多根电缆芯线或单根电缆芯线的绝缘径向厚度加起来确定的。本质安全电路的任一芯线的导体与非本质安全电路的任一芯线的导体之间的间距应按表4第4行规定，并把第6.4.6要求考虑在内，具有下列情况之一时除外：本质安全电路或非本质安全电路用接地屏蔽包封；在“ib”等级电气设备中，本质安全电路的芯线的绝缘能承受2000V交流有效值电压试验。注1：能够承受该试验电压且能达到绝缘的方法之一是在芯线上附加绝缘套管。注2：本安导线和非本安导线应尽量分开布置(说明：在IEC60079-11中没有此注释)。6.4.12 介电强度试验本质安全电路和电气设
28、备机架或可能接地的部件之间的绝缘应能承受两倍本质安全电路电压或500V交流有效值试验电压，两者取较大值。试验期间电流不应增加到预期的电路设计值以上，并且在任何时间应不超过5mA有效值；若电路不满足该要求时，则该设备应标上符号“X”。本质安全电路和非本质安全电路之间的绝缘应能承受2U+1000V交流有效值试验电压，但不小于l500V。U指本质安全电路和非本质安全电路的电压有效值之和。在各自独立的本质安全电路之间击穿可能引起危险情况时，则电路之间的绝缘应承受2U，但不小于500V交流有效值电压试验，U指所考虑的电路的电压有效值之和。在上述试验中使用的试验方法应按10.6规定。6.4.13 继电器继
29、电器的线圈连接到本质安全电路时，正常工作时的触头应不超过它的制造厂规定值，并且开闭不超过5A有效值或250V有效值或100VA。在触头开闭值不超过10A或500VA时，表4相关电压的爬电距离和电气间隙值应加倍。在超过10A或500VA，如果本质安全电路和非本质安全电路用符合6.4.1规定的接地金属隔板或绝缘隔板隔离，本质安全电路和非本质安全电路才能连接到同一个继电器上。上述绝缘隔板大小应考虑到继电器工作时所产生的触头电离作用，因此，通常要求爬电距离和电气间隙大于表4规定值。在一个继电器含有本质安全电路触头和非本质安全电路其它触头时，本质安全与非本质安全触头应用符合6.4.1和表4规定的绝缘隔板
30、或接地金属隔板隔离。继电器应设计成其损坏的触头不会脱落，并且也不能损害本质安全电路和非本质安全电路之间隔离的可靠性。6.5 防止极性接反保护为了防止设备电源或电池和电池组之间连接极性接反使该防爆型式失效，则应在本质安全设备内装有防止极性接反的保护措施。为此，使用一只二极管是允许的。6.6 接地导体、连接和端子在需要用接地(外壳、导体、金属屏蔽、印制电路板导线、插接件的隔离触头和二极管安全栅等)来保持防爆型式时，任何导体和端子的横截面应能承受第5章规定条件流过的最大允许电流。该元件还应符合第7章规定。注：类电气设备的本质安全电路一般不允许利用地线作为回路，但因需要接地保护的除外(说明：在IEC6
31、0079-11中没有此注释)。在连接装置带有接地电路并且接地电路与该防爆型式有关时，对于“ia”等级电路，连接装置应由三个完全独立的连接元件组成；对于“ib”等级电路，连接装置应由两个完全独立的连接元件组成(见图2)。该连接元件应是并联连接的。当连接装置可能转动一个角度时，则在连接装置各端的正中或边缘处存在一个连接。端子应固定在本身不可能松动的支架上，并且在安装时导体不能从它的规定位置滑脱。正常的接触，应保证不损坏导体，即使多股绞合芯线使用在直接夹紧芯线的端子上也是如此。与端子形成的触点，在正常工作时，不应由于温度变化有明显的损坏。能预先夹紧绞合芯线的端子应装有弹性垫圈等零件。横截面积等于4mm2的导线端子也适用于横截面积较小的导线连接。符合GB3836.3名称和规定的端子可认为符合上述要求。以下情况不适用：a)带有可能损坏导体的锐利棱角的端子。b)在正常压紧可能发生转动扭曲或永久变形的端子。c)在端子上绝缘材料承受接触压力。6.7 用于隔离爆炸性环境的浇封当采用浇封化合物把元件和本质安全电路(例如，熔断器、带抑制元件压电器件和带抑制元件贮能器件)与爆炸性环境隔离时，则应符合6.4.4规定。另外，当采用浇封化合物降低热元件(例如，浇封二极管和电阻器)点燃能力时，则浇封化合物的体积和厚度应能将浇封元件的最高表面温度降到所要求的程度。
