防爆电气技术.doc

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1、经典语录有一个姑娘，他爸他妈养了她二十多年，她没吃你家一口饭，没喝你家一口水，就因为她爱你，就得离开父母，把你爸妈当亲爸亲妈，把你兄弟姐妹当亲兄弟姐妹，照顾你大半辈子，从一个如花似玉的姑娘变成一个只知油盐酱醋的妇人，十月怀胎生下的孩子还得跟你姓，如果你还负她，你就该下地狱！ 防爆电气应用技术第一章 爆炸性气体/粉尘环境的基本知识一、爆炸性物质及环境的解释1. 气体/蒸气类1.1 可燃性物质 物质（这包括气体、液体和固体）本身是可燃性的，并能够产生可燃性气体、蒸气或薄雾。可燃性液体又包括：可燃性液体和易燃性液体。爆炸性物质是指可燃性物质与空气的混合物。1.2 爆炸性环境 爆炸性环境：可能发生爆炸

2、的环境。爆炸性气体环境：气体或蒸气可燃物质与空气的混合物被点燃后燃烧将传至全部未燃混合物的环境。可燃性粉尘环境：粉尘或纤维状的可燃物质与空气的混合物点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。1.3 爆炸危险场所爆炸性气体/粉尘环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。二 爆炸的基本观点燃烧必须具备的三个条件：可燃物质、助燃物质和点燃源，三者缺一不可。三 爆炸性气体（蒸气）混合物的几个主要参数1. 闪点在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。闪点越低，引燃的危险程度越大。闪点高于45的称可燃性液体；闪点低于45的称

3、易燃性液体。2. 爆炸极限与范围爆炸极限是指可燃性气体（蒸气）与空气形成的混合物，能引起爆炸的最低浓度（爆炸下限）或最高浓度（爆炸上限），爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。爆炸范围越大，则形成爆炸性混合物的机会越多；爆炸下限越低，则形成爆炸的条件越易。3. 相对密度 相对密度是指可燃性气体（蒸气）与空气密度的比值（空气为1）。 相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。4. 点燃温度点燃爆炸性混合物所需的热表面最低温度。5. 爆炸性气体的级别爆炸性气体的级别是便于类隔爆型电气设备和本质安全型电气设备的制造，根据气体/蒸气的最大试验安全间隙MESG和最小点燃电流比 MIC划分为A、B、

4、C三个等级。最大试验安全间隙是在8升球形容积内测试的间隙。最小点燃电流比是气体/蒸气的最小点燃电流（MIC）与甲烷的最小点燃电流之比。（我国国家标准GB3836.1、国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等） 表1分级最大试验安全间隙MESG（mm）最小点燃电流比 MICAMESG0.9MIC0.8B0.5MESG0.90.45MIC0.8CMESG0.5MIC0.45由于MESC和MIC之间在点燃能量上存在着对数关系，所以，大多数气体/蒸气在判定级别的时候，只需上述一种方法即可。6. 爆炸性气体（蒸气）的分组为便于非煤矿（类）防爆电气设备的设计和制造。根据各种气体/蒸气的点燃温度不同，划分为

5、T1、T2、T3、T4、T5、T6 6个组别。我国国家标准GB3836.1、国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等均采用上述的分组方法。 表3四、可燃性粉尘的几个主要参数1. 粉尘：在大气中可沉淀下来，也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微小颗粒，包括纤维和飞絮。2. 可燃性粉尘：在空气中能够燃烧或无焰燃烧，并在常温常压下与空气形成爆炸性混合物的粉尘。3. 导电性粉尘：电阻系数等于或小于1Km的粉尘、纤维或飞扬物。4. 粉尘层的最低点燃温度：规定厚度的粉尘层在热表面上发生点燃的热表面的最低温度。5. 粉尘云的最低点燃温度：炉内空气中所含粉尘云出现点燃时，炉子内壁的最低点燃温度。可燃性粉尘的温度

6、组别采用爆炸性气体（蒸气）的分组：T1-T6组别。五爆炸性气体/蒸气危险区域的划分1. 爆炸性气体/蒸气危险场所的分区：根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间，把危险场所分为三个区域：0区、1区和2区。0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。 2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。按英国专家R.H卡恩迪的概念： 0区：每年至少出现1000h； 1区：每年在101000h；2区：每年在10h以下。2. 释放源释放源是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部

7、位或某个点。2.1 连续级释放源连续释放或预计长期释放的释放源。如：处理容器的内部，与大气相通的储罐等。2.2 第一级释放源正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。2.3 第二级释放源在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短时释放的释放源。3. 通风 通风主要形式：A）自然通风；B）人工通风，整体或局部通风A. 自然通风 B. 人工通风 场所中的人工通风可以是整体通风，也可以是局部通风。 4. 爆炸性气体/蒸气危险场所的划分影响区域范围的因素有：可燃性气体释放量、释放速度、释放浓度、通风、障碍物、爆炸下限、闪点、相对密度、液体浓度等。一般应通过计算来确定。六可燃性粉尘危险区域

8、的划分根据可燃性粉尘环境出现的频率和持续时间，把危险场所分为三个区域，它们是：20区、21区和22区。 20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的场所及容器内部。 21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区。22区：在异常条件下,可燃性粉尘云偶而出现并且只是短时存在、或可燃性粉尘偶而出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。 第二篇 防爆电气设备的基本原理爆炸性气体环境中安装的电气设备主要有隔爆型电气设备、增安型电气设备、本质安全型电气设备、正压型电气设备

9、、浇封型电气设备、充油型电气设备、充沙型电气设备、“n”型电气设备和粉尘防爆电气设备等。它们执行的现行国家标准为：GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”（对应于IEC600791或EN60079-1）GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”(对应于IEC600797 或EN600797)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”（对应于IEC60079-11 或EN6007911）GB3836.5-2004 爆炸

10、性气体环境用电气设备 第5部分：正压外壳型“p”（对应于IEC600792或EN600792）GB3836.6-2004 爆炸性气体环境用电气设备 第6部分：油浸型“O”（对应于IEC600796或EN600796）GB3836.7-2004 爆炸性气体环境用电气设备 第7部分：充砂型“p”（对应于IEC60079-5或EN600795）GB3836.8-2003 爆炸性气体环境用电气设备 第8部分：“n”型电气设备（对应于IEC6007915或EN6007915）GB3836.9-2006 爆炸性气体环境用电气设备 第9部分：浇封型“m”（对应于IEC6007918或EN6007918）GB

11、12476.1-2000 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护电气设备 第1节：电气设备的技术要求一、防爆电气设备的通用技术要求（气体类）1、 电气设备的分类和温度组别爆炸性气体环境用电气设备可分为：类：煤矿用电气设备；类：工厂用电气设备。类隔爆型及本质安全型电气设备按爆炸性气体特性分为：A、B、C类。类防爆电气设备按其工作时发热的最高表面温度可分为T1-T6六个温度组别（环境温度-2040）。 表8温度组别最高表面温度 T1450T2300T3200T4135T5100T6852、 非金属外壳和外壳的非金属部件2.1 制造厂用塑料材料成型防爆外壳或部件时，应进行热稳定

12、试验。2.2 塑料外壳或部件的防静电电荷要求 用铸铝合金制造防爆外壳，其材料的含镁量对于类电气设备应不大于6%。3、 紧固件防爆外壳上用的紧固件只能用工具开启的结构。4、 粘接材料粘接材料应保证产品运行过程中的热稳定性，即材料的极限温度值应超过电气设备最高表面温度至少20K。8. Ex元件 Ex元件是空外壳，或是与设备一起使用的一个或多个防爆型式的元件和组件。如防爆按钮、防爆指示灯、防爆转换开关、防爆接线端子等。它可以和增安型外壳组成复合型防爆电气产品。在防爆合格证编号后加“U”，就是此类产品。9. 接地连接件防爆电气设备的接线腔内应设内接地连接件；防爆电气设备的金属外壳上应设外接地连接件；有

13、双重绝缘的电气设备可不必设内、外接地连接件，用金属管配线的电气设备可不必附加接地。接地连接件的尺寸至少能保证与4mm2导线可靠压紧。10.开关的补充规定触头式开关不允许浸在可燃性绝缘油中。隔离开关不允许带负载操作（应与负荷断路器实现电的或机械的联锁）。11、 灯具的补充规定灯具的光源应有透明保护罩，保护罩应用网孔面积小于50mm50mm的保护网保护，如果超过此网孔面积，保护罩则认为无保护。除本质安全灯外，灯具可打开的盖子应有联锁机构，或设置“严禁带电开盖”的警告牌。18. 标志防爆电气设备应在主体部分的明显处设置标志“Ex”或“Ex+防爆型式+类别+温度组别”。标志应清晰和耐久。 防爆电气设备

14、铭牌应采用黄铜、青铜或不锈钢材料制成。应有以下内容：制造厂名称或注册商标；产品的名称及型号；防爆标志；防爆合格证编号（防爆检验单位代号+年代号+编号）； GB3836标准制造的防爆电气设备：Ex dCT4 其含义：此产品属B类T4温度组别的隔爆型防爆电气设备。Ex mT4 其含义：此产品属类T4温度组别的浇封型防爆电气设备。Ex iaCT5其含义：此产品属C类T5温度组别的本质安全型ia等级防爆电气设备。二. 隔爆型电气设备隔爆型电气设备是指具有能承受内部的爆炸压力，并能阻止爆炸火焰向周围环境传播的隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种性能。1. 隔爆外壳的耐爆性

15、 隔爆外壳中产生的爆炸压力受爆炸性气体混合物的浓度、外壳的容积及形状、点火源的位置、接合面间隙、爆炸性气体混合物的初始压力及温度等的影响。爆炸压力与混合物的浓度成正比；外壳的容积增大时，爆炸压力相对增高；非球型容器比球型容器的爆炸压力要低；点火位置偏离中心，其爆炸压力会下降；接合面间隙增大，爆炸压力将下降；爆炸性气体混合物的初始压力及温度提高，爆炸压力将增大。 隔爆型电气设备的外壳材料均用金属材质制成。当外壳容积不大于0.01升时，可采用陶瓷材料制造；当外壳容积不大于0.2升时，可采用塑料材料制造。 铸铝隔爆外壳，容积不大于2.0升，壳壁厚度应在4.0-8.0mm之间，法兰厚度应在8.0-12

16、.0mm之间；当容积大于4.0升时，宜采用铸钢或钢板等黑色金属材料。 压力重叠现象：在包含两个或多个空腔以小孔形式连通的外壳内，当一个空腔引爆后，其火焰将向另一空腔传播，由于火焰的前沿面比气体传播速度要慢，另一空腔首先进行气体预压，再进行点燃爆炸，产生的爆压比前一个空腔高数倍，在同一空腔中，当电气部件安装不合理时也会产生压力重叠现象。 外壳不宜制成以小孔连通的多空腔形式，壳内电器元件的安装也应避免将整腔分割成几个小空腔。另外，外壳三维尺寸之比不宜过大。否则壳内会产生压力重叠现象。2. 隔爆外壳的隔爆性隔爆外壳部件的配合部分称隔爆接合面，其接合缝隙称隔爆接合面间隙。隔爆外壳的隔爆性是隔爆接合面对

17、内部的爆炸火焰有冷却作用。能保证熄灭间隙中的火焰，损失至少20%的热量。隔爆接合面的宽度L、间隙（或直径差）i、法兰至壳体内缘的距离l及螺纹隔爆接合面应符合GB3836.2的规定。隔爆面的表面粗糙度Ra应不低于6.3微米，隔爆螺纹的精度应不低于6H/6g。为了防锈防腐，隔爆面的表面应涂204-1油脂。隔爆接合面的结构形式取决于隔爆的级别（A、B、C），有：平面式、圆筒式、止口式、螺纹式、曲路式以及胶粘密封等型式。i外壳内部外壳内部i0.2 (A)i0.15 (B)i0.1 (C) 平面隔爆接合面外壳内部外壳内部外壳内部外壳内部圆筒部分和平面部分 仅仅圆筒部分L = c + d ( IIA, I

18、IB, IIC)c 6.0 mm (IIC) 3.0 mm (I, IIA, IIB) 止口接合面d 0.50 L (IIC)f 1.0 mm (I, IIA, IIB, IICi0.2 (A)i0.15 (B)i0.1 (C) 螺纹隔爆接合面螺距螺纹形状和配合等级啮合螺纹啮合深度容积 100 cm3容积 100 cm3 0.7 mm a按照ISO965-1和ISO965-3中级或精密公差级b55 mm8 mma 如果螺距大于2 mm，可以要求特殊的制造措施（例如更多的啮合螺纹），用于保证设备可以通过规定的内部点燃不传爆试验。胶粘接合面：隔爆外壳的部件可以直接粘合在外壳壁上，与后者构成不可分的

19、组件，或者粘合到金属框架内，使组件能作为一个整体更换，不损坏粘合。 胶粘材料应采用热稳定性能好、的不燃材料。 粘接接合面用于保证由它们组成的隔爆外壳的密封。从容积V的隔爆外壳内侧到外侧穿越粘接接合面的最短路径应该是： 如果V10cm3 时，不小于3 mm; 如果10cm3V100cm3 时，不小于6 mm; 如果V100cm3 时，不小于10 mm。3. 隔爆外壳上的几个主要零部件3.1 紧固件 紧固件应有足够的机械强度，紧固件应有防锈、防松措施，以保证平面式隔爆接合面的间隙。用螺栓紧固时，只需将弹簧垫圈压平即可，不宜拧得太紧。 不透螺孔的深度应保证螺栓和螺孔紧固后，须留有大于2倍防松垫圈厚度

20、的螺纹余量。不透螺孔的周围及底部厚度须不小于螺栓直径的三分之一，但至少有3.0mm的裕度。3.3 透明件 透明件主要用于照明灯具的透明罩、仪表窗口、指示灯罩等部位。照明灯具的透明罩用钢化玻璃、高硼玻璃制成；仪表窗口用的透明件采用钢化玻璃和高强度聚碳酸酯塑料制成。能承受规定的冲击试验及外壳耐压试验。 隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式、衬垫式两种。衬垫式结构只能用于A、B级，而胶粘结构可用于A、B和C级。3.4 引入装置 引入装置是电缆或导线进出电气设备的防爆部件。按其结构分有橡胶密封圈式、填料密封式、带螺纹的电缆引入方式之分。 密封圈的压紧件有压紧螺母式及压盘式两种结构，均用金属材料制成。 填

21、料密封式引入装置是在引入装置内充填热固性混合填料，其最小轴向长度应为20mm。 带螺纹的电缆引入装置的隔爆螺纹至少有6扣螺纹，并至少有8mm长度。3.5 衬垫隔爆外壳上的衬垫有两种形式：防爆用的衬垫，应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料；防护用的衬垫，应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料，且不能计算在隔爆接合面内。3.6 接线盒 有电火花及危险高温的电气设备应设置接线盒，构成间接引入方式。3.7 接地连接件隔爆外壳上应有内、外接地，连接件的尺寸应压紧4.0mm2铜芯线，并有防松、防腐措施。4. 隔爆型电气设备的评估 隔爆型电气设备的外壳能保证内部引燃爆炸后不会点燃周围的爆炸性气体混合物，其安全程度

22、较高，可用于1区、2区爆炸性气体危险环境。但内部爆炸会损坏电气部件，造成工艺装置的停产，所以对重要的工艺装置所配置的电气设备尽量避免采用隔爆型电气设备。三. 增安型电气设备 增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备，进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。防爆标志为“e”。1. 增安型电气设备采取的防爆措施有：1.1 有效的外壳防护 增安型电气设备是依靠外壳的防护措施来保护内部的电气部件的。 增安型电气设备的外壳防护等级应符合以下规定：内装裸露带电零件的外壳（如接线连接件），至少应有IP54的外壳防护等级；内装绝缘带电零件的外壳（如

23、电磁阀线圈），至少应有IP44的外壳防护等级。1.2 电路的可靠连接 外部电缆进入电气设备后，电气连接件应有足够尺寸，保证与电气设备额定电流相适应的导线可靠连接。连接件应有一定的接触压力，不能在固定位置上自动滑出；连接件不应通过绝缘材料传递接触压力；用作多股导线的连接件须有弹性零件，保证4.0mm2及以下的芯线都有可靠连接。 铝导线不能直接和连接件连接，应采用铜铝过渡接头。连接方法有：a）能防止松动的螺栓及螺钉连接；b）挤压连接； c）导线用机械方法连接后，再用锡焊连接；d）硬焊连接；e）溶焊连接。1.3. 增大电气间隙及爬电距离电气间隙是指两个导电部分之间的最短空间距离；爬电距离是指两个导电

24、部分之间沿绝缘材料表面的最短距离。前者与空气的击穿电压有关，后者与绝缘材料表面闪络电压有关。3.1 电气间隙 电气间隙与导电零件所施加的工作电压有关，电压为AC220V时，最小电气间隙为5.0mm，工作电压为AC380V时，最小电气间隙为6.0mm，工作电压为DC60V时，最小电气间隙为2.1mm。以上的最小电气间隙均比低压电气设备提高1-3mm。1.3.2 爬电距离 电气设备电气部件的绝缘材料如选择不恰当，或导电零件之间的距离设计得过小，当绝缘材料表面存有灰尘、导电介质时，在电场的作用下，会产生漏电、局部热分解、绝缘材料表面碳化现象。严重时将形成放电通道，产生电火花、电弧及局部发热。 爬电距

25、离的计算应根据工作电压、绝缘材料的耐泄痕性和绝缘材料的表面形状有关。 耐泄痕性是指在固体有机绝缘材料表面施加可电离分解污染液或污染杂质时对电场的作用力。电压为AC220V时，最小爬电距离为6.3mm（级材料）；工作电压为AC380V时，最小爬电距离为10.0mm（级材料），工作电压为DC60V时，最小爬电距离为2.6mm（级材料）。电气设备内的电路板，如工作电压低于60V时，与外部导线连接的接点其最小值应为3.0mm。1.4. 选用优质的绝缘材料 防爆电气设备的绝缘材料要求：固体绝缘材料应有不燃、难燃性能；吸潮性要小；有耐电弧性能；有耐热性能；耐泄痕性能。绝缘材料耐泄痕性能是指：绝缘材料表面受

26、到污染液或污垢杂质附着后，在两个电极电场的作用下，其表面产生微小火花放电，使得绝缘材料局部受到破坏，绝缘材料抵抗这种破坏的能力。耐泄痕指数直接影响爬电距离的规定值。 1.5. 限制设备的表面温度 限制设备的表面温度是增安型电气设备主要的防爆措施。极限温度是指电气设备或其部件的最高允许温度。 增安型电气设备在运行时，还会产生过载、短路现象。还应加电气保护装置。 保护装置一般有两种形式： a）电流保护方式 由熔断器、断路器、热保护元件组成控制电路。 b）温度保护方式将热敏元件埋入绕组内部进行控制的温度保护方式。2.2 馈电网络供电的灯具 在GB3836.3-2000中规定了增安型允许使用的光源种类

27、：1）符合国家相应标准规定的单插脚冷起动荧光灯（Fa6）；2）符合国家相应标准规定的管式双插脚荧光灯。插脚由黄铜制造。灯头和灯座符合具体规定。这样的灯应接成起动和运行无预热阴极的电路；3）符合符合国家相应标准规定的的通用照明钨丝白炽灯；4）不存在灯泡破裂后光源部分仍有高于界限温度的危险的其他灯。馈电网络供电的增安型灯具目前我国主要应用以下光源：白炽灯、自镇流高压汞灯、单双插脚荧光灯、节能灯和无极光源等。（光源温度的限制增安型灯具发热温度主要取决于光源表面，大功率光源无法实现增安型结构的设计）取而代之的是“n”型灯具。增安型灯具目前在国际上主要是小功率的荧光灯、节能灯和无极光源， 对于增安型灯具

28、的特殊要求： 1）灯管（泡）插头的插座应有隔爆小室，避免灯管（泡）带电更换时，产生的电火花引燃爆炸性气体混合物。 2）灯头边缘及灯泡焊接部分的温度不应超过195。 3）灯管（泡）与透明罩之间应有一定距离，以便降低灯具的温升及热破损。4）如果灯具透明罩冲击试验能量小于4焦耳，应设有保护网，其网孔面积最大为5050mm。2.4 测量仪表及仪表用电流互感器 测量仪表及仪表用电流互感器的线圈、连接件等应符合增安型结构的要求。测量仪表应采用经得起过载的电磁式仪表。并应经得起短路电流的试验不损坏。3. 增安型电气设备的评估 增安型结构只能适用在正常运行时无电火花及危险高温的电气设备上，与隔爆型相比，具有防

29、护能力较高、结构轻巧，安装维护方便、价格便宜的特点。增安型电气设备的外壳不能起到防爆作用，具有增安型外壳的接线箱或复合型电器、荧光灯具、配合有合适的热保护装置的SI连续运行的电动机等可在爆炸危险场所1区、2区使用，其他光源灯具只能在2区使用。四、 本质安全型电气设备1 本质安全防爆基本知识电气设备的防爆技术措施都是基于设法排除三要素中的一个或多个要素，使爆炸危险程度降到最低。例如：隔爆型-控制爆炸范围； 正压型、充油型-排除爆炸性物质； 本质安全型-控制点燃源，限制火花能量；本质安全防爆手段：通过合理的选择电气参数，削弱电火花的能量，保证本质安全型设备在正常工作和故障状态下产生的电火花和热效应

30、，都不会点燃爆炸性气体混合物。1.2 本质安全型设备的防爆标志：Ex 等级 类别 级别 温度组别 T1-T6 (根据引燃温度) A、B、C（根据最小点燃电流比） （矿用）、（厂用） ia、ib（根据危险场所和安全程度）ia、ib关联设备 防爆标记 Ex ：符合中国标准 1)本质安全电路: 在规定的条件 (包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。2)本质安全设备：内部为本安电路的电气设备。3)关联设备：装有本质安全电路和非本质安全电路，而且结构使非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备。4)最小点燃电流：在电阻电路或电感电路

31、中引起爆炸性混合物点燃的最小电流。5)最低点燃电压:在电容电路中引起爆炸性混合物点燃的最低电压。6)电气间隙：两导电部件在空气中的最短距离。7）爬电距离：两导电部件之间沿绝缘材料与空气的接触表面的最短距离。1.6 本质安全型设备的特点1）安全程度高，ia等级可用于0区，其他防爆型式均不能用于0区；2）体积小，重量轻，造价低；3）结构简单，易操作、维护。2本质安全型电路的参数设计一个电路不管多么复杂，都是由电阻、电容、电感等元器件组成的，当我们能把它简化成仅含有一个等效参数的简单电路时，就可以分别考虑其正常工作和故障状态下的电压、电流对点燃情况的影响，应用最小点燃曲线来计算电路的本质安全性能。2

32、.2 查最小点燃曲线的方法1) 确定电路类型（R、C、L）,并考虑最不利的因素(电源的波动、元件的容差)，确定电气参数（U、I、R、C、L）值；2) 将相应的安全系数加在电压或电流上：ia等级:正常工作和一个故障，安全系数K1.5；二个故障，安全系数K1.0；ib等级:正常工作和一个故障，安全系数K1.5；3）对应不同的电路类型，根据防爆级别不同，查相应的最小的点燃曲线，使考虑安全系数后的电压(Uk)或电流值（Ik）小于最小点燃电压(Umin)或最小点燃电流(Imin)值。2.3.1简单的电阻电路一个20V的直流电源,选多大的限流电阻,才能适用于氢气危险场所? UR（1）首先确认电路类型为电阻

33、电路, 防爆级别为C,考虑电源波动10%的因素，电源U20V1.122V 查GB3836.4附录 图A1（C），22V对应的最小点燃电流为337mA,(2) 将安全系数K1.5加在电流上，即Uk337mA/1.5224mA(3) 20V的直流电源串联的限流电阻R22V/224mA98.2 考虑电阻允许误差5%，限流电阻最小阻值至少为103.1. 当该电源(电池组)直接用于危险场所时,电池与限流电阻必须整体封装为一体,防止电池直接短路。电阻电路的本安措施：是通过限制电压和电流来控制火花能量的。 2.3.2简单的电容电路 U RC评价一个用于类场所本质电路的安全性能。电路由一个30V电池组与可靠元

34、件10K电阻、10uf电容器连接组成的。（在该示例中，30V和10uf值取最大值, 10K 电阻值取最小值）电源电路:(1)电池最高电压Uo30V, 电池最大短路电流IoUo/R30V/10K 3mA取安全系数K1.5, Ik1.53mA4.5mA查A1曲线（I）, 30V对应最小点燃电流Imain700mA评定：因为Ik(4.5mA)远小于Imain(700mA), 安全系数超过了100倍,所以,该电源是本质安全的.电容器:C10uf, , U30V取安全系数K1.5, Uk1.530V45V(3)查A2曲线（I）, 10uf 对应最小点燃电压Vmain26V(4)评定：因为Uk(45V)大

35、于Umain(26V), 所以,该电路不是本质安全的.(5)修改方案方案1:电容值不变，降低电压:因为C10uf， 对应最小点燃电压Vmain26V所以电压应降低为UkVmain(26V)/1.526V/1.5 17.3V方案2:电压值不变，减小电容值: 因为U30V ，取安全系数K1.5, Uk1.530V45V 查A2曲线（I）, 45V最小点燃电压对应的最小电容值为3uf方案3: 电容、电压值不变，电容串联可靠电阻（取R5.6）: 因为U30V，取安全系数K1.5, Uk1.530V45V 查A2曲线（I）, 根据10uf5.6 这条曲线，得到最小点燃电压（Umain）为48V,因为Uk

36、(45V)小于Umain(48V), 所以,该电路是本质安全的. (C+0) (C+5.6)C(uf) 10 Umin (V)U30V C10uf 26 48 R10K R5.6 图A2 I类电容电路 电容电路的本安措施：尽可能降低电源电压或电容值，当仍达不到要求时，可将电容串接可靠电阻并浇封为一体。2.3.3简单的电感电路假定由一个C电路，是由一个20V电池组与可靠元件300限流电阻组成的电源，并向一个1100、100mH的电感器馈电，评价该电路的本安性能。该示例中，300和1100取为最小值，100mH取为最大值，电池组的最高电压假定为22V。电源电路:(1) 电池最高电压Uo22V, 电

37、池最大短路电流IoUo/R22V/30073.3mA(忽略电池内组)(2)取安全系数K1.5, Ik1.573.3mA110mA(3)查A1曲线（C ）, 22V对应最小点燃电流Imain337mA(4)评定：因为Ik(110mA)小于Imain(337mA),所以,该电源是本质安全的.电感器:(1) 电感中的最大电流IUo/R22V/3001100 15.7mA(2)取安全系数K1.5, Ik1.515.7mA23.6mA(3)查A4曲线（C ）, 100mH 对应最小点燃电流Imain28mA(4)评定：因为Ik(23.6mA)小于Imain(28V), 所以,该电路是本质安全的.电感电路

38、的本安措施：尽量减小电路的电感量或电流值，当仍达不到要求时，电感两端可并接分流保护性元件，而且要双(三)重化,并与电感浇封为一体.例如，涉及IIC类气体(如氢气)时，对标准24VDC供电的回路(如变送气，电气转换器，电磁阀等)通常设定限压值为28V。依此限压值查电压电流引爆曲线，并考虑1.5倍的保险系数，可确定此时的限流值，可确定此时的限流值应为119mA。依28V限压值并考虑1.5倍的保险系数后查电压电容引爆曲线，可确定回路电容值应限制在0.13F。依119mA限流值并考虑1.5倍的保险系数后查电流电感引爆曲线，可确定回路电感值应限制在2.55mH。电感两端可并接续流二极管保护性元件,ib等

39、级需双重化，ia等级需三重化。 3 结构要求3.1 外壳一般类外壳不低于IP54,类不低于IP20，但也应与环境条件相适应，对于恶劣环境，应适当提高防护等级。例如户外，一般不低于IP54。3.1.1防护等级依据标准:GB4208-1993 外壳防护等级（IP代码）3.1.2 外壳材质a 塑料外壳：1） 热稳定性：塑料外壳允许的工作温度高于设备外壳最高表面温度。2） 表面绝缘电阻：1G3) 不燃型或难燃型材料b 轻金属外壳： 类：含镁量（质量百分比）6%。3.2 设备的外部连接3.2.1 接线端子1） 同一接线盒内，本安与非本安接线端子的间距不小于50mm，否则应加绝缘板或接地金属板进行隔离。而

40、且本安接线端子应为浅蓝色或有本安标记。2） 各本安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GB3836.4表4给出值。另外，接线端子之间的电气间隙在按GB3836.4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。连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其它导体部件之间的最小电气间隙应不小于3mm。3）接线端子应具有放松措施（加弹垫），确保连接可靠。3.2.2 插接件1）用于连接外部本安与非本安电路的插头和插座应是分开的，而且不能互换。2）外部连接配备有一个以上的插头和插座时，应有防互换、防互插、防拔脱措施。3.2.3内部导线（由制造厂完成的内部布线的电气

41、连接）1） 本安与非本安导线尽量分开布置。2） 本安导线应至少能承受500V绝缘介电强度试验，非本安导线至少能承受1500V绝缘介电强度试验。3） 同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。4） 导线的截面积可根据实际电流合理选用。5） 同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。6） 导线的截面积可根据实际电流合理选用。3.2.4防止极性接反保护电源端加防止反接的二极管保护措施。充电电池的接口，为防止电池对外短路放电，也应加阻塞二极管保护，（ib等级加二个，ia等级加三个）3.3 浇封 浇封是防止爆炸性气体侵入的安全措施，同时也加强了电气绝缘，避免了电路火花。3.3.1浇封常用于以

42、下情况：1） 当电路中某一元件或参数过大，达不到本安性能时，可接入保护性元件，并用环氧树脂或硅胶等浇粘剂浇注为一体，组成本安组件。2） 当电路中裸露导体之间电气间隙和爬电距离过小，可用浇封使电气间隙减小到规定值的1/3。3） 防止人为更换元件，保证电路工作的可靠性。4） 降低元件或导线的表面温度。3.3.2浇封要求1）浇封材料应具有足够的热稳定性，即浇封材料允许的工作温度应高于元器件的最高表面温度。2）浇封电路的电气间隙和爬电距离应满足GB3836.4表中4的规定值。3） 浇封表面与被浇封元件、导线的浇封厚度应1mm，保证有足够的机械强度。3.4 印刷线路板 印刷线路板表面应有绝缘涂层，当涂层的涂覆不少于二次时，其爬电距离不小于BG3836.4表4中第六行的规定。假如小于表4相应规定值的1/3时，则视为短路。3.5 绝缘介电强度试验 本安电路和电气设备机架或可能接地部件之间的绝缘应能承受500V交流有效值试验电压。 本安电路与