本質(zhì)安全型產(chǎn)品培訓(xùn)講座-課件

本質(zhì)安全型防爆技術(shù)石油和化學(xué)工業(yè)電氣產(chǎn)品防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心1本質(zhì)安全型防爆技術(shù)1目錄防爆基礎(chǔ)知識(shí)本質(zhì)安全防爆技術(shù)的發(fā)展歷程本質(zhì)安全型設(shè)備的基本要求本質(zhì)安全型電路的設(shè)計(jì)要求典型關(guān)聯(lián)設(shè)備—安全柵本質(zhì)安全型設(shè)備的型式試驗(yàn)本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝和使用2目錄防爆基礎(chǔ)知識(shí)2防爆基礎(chǔ)知識(shí)防爆基礎(chǔ)知識(shí)引言凡涉及爆炸性物質(zhì)的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)所都可能形成爆炸性環(huán)境。所以使用在這些場(chǎng)所的電氣設(shè)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(xiǎn)點(diǎn)燃源，防止爆炸事故的發(fā)生。4引言凡涉及爆炸性物質(zhì)的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)所爆炸基本原理產(chǎn)生爆炸的基本條件

爆炸性物質(zhì)爆炸性物質(zhì)（可燃性氣體或粉塵）

助燃劑（空氣中氧氣） 爆炸性物質(zhì)助燃劑點(diǎn)燃源（如電火花、熱表面）點(diǎn)燃源

這三個(gè)條件（稱為爆炸三要素）必須同時(shí)存在，缺一不可。而且爆炸性物質(zhì)與空氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)。例如氫氣，4%-75%濃度范圍內(nèi)均可爆炸。防止爆炸發(fā)生的基本方法

設(shè)法排除三要素中的一個(gè)或多個(gè)要素，排除可能的點(diǎn)火源或避免形成爆炸性環(huán)境，使爆炸危險(xiǎn)程度降到最低。5爆炸基本原理產(chǎn)生爆炸的基本條件 5防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組電氣設(shè)備的主要點(diǎn)燃源是電火花和溫度產(chǎn)生的。不同爆炸性物質(zhì)的電火花和溫度點(diǎn)燃特性各不相同。舉例：為了使采取的防爆措施更有針對(duì)性，有必要對(duì)爆炸性物質(zhì)進(jìn)行分類、分級(jí)、分組，以及對(duì)爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)。

6防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組電氣設(shè)備的主要點(diǎn)燃源是電火花和溫防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組分類設(shè)備分級(jí)（同爆炸性氣體分級(jí)）注：Ⅰ類不分級(jí)，只有甲烷氣體。7防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組分類注：Ⅰ類不分級(jí)，只有甲烷氣體防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組電氣設(shè)備分組（同爆炸性氣體分組）

難注：Ⅰ電氣設(shè)備最高表面溫度不應(yīng)超過150℃。8防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組電氣設(shè)備分組（同爆炸性氣體分組）大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)9大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)9爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域主要以爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)的程度和持續(xù)時(shí)間為劃分依據(jù)的。對(duì)于粉塵場(chǎng)所，還應(yīng)考慮粉塵的厚度。主要標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB50058-1992爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB3836.14-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第14部分危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分GB12476.3-2007可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備第3部分存在或可能存在可燃性粉塵的場(chǎng)所分類10爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域主要以爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分對(duì)照安全區(qū)：小于1h/y。11爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分對(duì)照安全區(qū)：小于1h/y設(shè)備保護(hù)等級(jí)（EPL）依據(jù)設(shè)備成為點(diǎn)燃源的可能性及爆炸性環(huán)境不同而規(guī)定的保護(hù)等級(jí)。EPL概念的引入能夠使現(xiàn)有的防爆設(shè)備選型有了替代方法。12設(shè)備保護(hù)等級(jí)（EPL）依據(jù)設(shè)備成為點(diǎn)燃源的可能性及爆炸性環(huán)電氣設(shè)備主要防爆型式注：GB3836.1-2010規(guī)定了各防爆型式的通用要求。13電氣設(shè)備主要防爆型式注：GB3836.1-2010規(guī)定了各本質(zhì)安全防爆技術(shù)的發(fā)展歷程本質(zhì)安全防爆技術(shù)的發(fā)展歷程本質(zhì)安全技術(shù)的起源本質(zhì)安全技術(shù)起源于英國的一場(chǎng)煤礦爆炸事故。調(diào)查結(jié)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(nèi)政部根據(jù)調(diào)查結(jié)果作出了相應(yīng)的規(guī)定，一些類似設(shè)備也采用了同樣的措施，實(shí)踐證明這些規(guī)定確實(shí)是安全的。因此這些規(guī)定逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和承認(rèn)，并把這一技術(shù)叫做“本質(zhì)安全”。15本質(zhì)安全技術(shù)的起源本質(zhì)安全技術(shù)起源于英國的一場(chǎng)煤礦爆炸事故本質(zhì)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1977年《安全火花型防爆電氣設(shè)備制造檢驗(yàn)暫行規(guī)定》（由一機(jī)部、煤炭部和石化部編制。）GB3836.4-1983《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本安型電路和電氣設(shè)備“i”》GB3836.4-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分:本質(zhì)安全型“i”》（IEC60079-11:1999）GB3836.4-2010《爆炸性環(huán)境第4部分:由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備》（IEC60079-11:2006）16本質(zhì)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1977年《安全火花型防爆電氣設(shè)備制造檢本質(zhì)安全型設(shè)備的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、造價(jià)低；安全程度高，ia等級(jí)可用于0區(qū)；可帶電操作與維護(hù)，可有效避免人員觸電傷亡事故發(fā)生；本安設(shè)備一般為低電壓小電流，對(duì)于高電壓大電流有局限性。17本質(zhì)安全型設(shè)備的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、造價(jià)低；17本質(zhì)安全型設(shè)備的基本要求本質(zhì)安全型設(shè)備的基本要求GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款

19GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款19GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款

20GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款20本質(zhì)安全型設(shè)備種類、等級(jí)本安設(shè)備種類本安設(shè)備：所有內(nèi)部電路均為本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備。關(guān)聯(lián)設(shè)備：裝有限能電路和非限能電路，且結(jié)構(gòu)使非限能電路不能對(duì)限能電路產(chǎn)生不利影響的電氣設(shè)備。本安設(shè)備等級(jí)ia等級(jí)：正常工作、施加一個(gè)和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障再加上最不利條件下的非計(jì)數(shù)故障情況下，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。ib等級(jí)：正常工作、施加一個(gè)計(jì)數(shù)故障加上最不利條件下的非計(jì)數(shù)故障情況下，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。ic等級(jí)：正常工作情況下應(yīng)不能引起點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。21本質(zhì)安全型設(shè)備種類、等級(jí)本安設(shè)備種類21環(huán)境溫度使用的環(huán)境溫度和附加標(biāo)志22環(huán)境溫度使用的環(huán)境溫度和附加標(biāo)志22電磁能和超聲波能輻射的設(shè)備GB3836.1-2010對(duì)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EPLMa、Mb、Ga、Gb、Gc、Da、Db、Dc級(jí)電氣設(shè)備超聲波源的輸出參數(shù)應(yīng)不超過下列值：

—連續(xù)源0.1W/cm2和10MHz， —脈沖源0.1W/cm2和2mJ/cm223電磁能和超聲波能輻射的設(shè)備GB3836.1-2010對(duì)電外殼材料非金屬材料金屬材料24外殼材料非金屬材料金屬材料24外殼材料–非金屬材料非金屬材料主要應(yīng)滿足以下條件之一合理選材，表面絕緣電阻不超過1GΩ（1×109Ω）限定非金屬部件的表面積，如下表所示

長(zhǎng)形狀部件的直徑或?qū)挾热缦卤硭?/p>

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。25外殼材料–非金屬材料非金屬材料主要應(yīng)滿足以下條件之一2外殼材料–非金屬材料采用導(dǎo)電涂層的措施。表面絕緣電阻不超過109Ω。限制導(dǎo)電表面的非金屬層厚度，應(yīng)不超過下表的值。按“起電試驗(yàn)”(見GB3836.1-2010第26.14)試驗(yàn)方法，限制移動(dòng)電荷。非導(dǎo)電外殼材料的轉(zhuǎn)移電荷應(yīng)低于下列數(shù)值：26外殼材料–非金屬材料采用導(dǎo)電涂層的措施。表面絕緣電阻不外殼材料–非金屬材料按“電容測(cè)量”（見GB3836.1-2010第26.15）試驗(yàn)方法，使其不能存貯危險(xiǎn)電荷。最大電容應(yīng)為下列數(shù)值：對(duì)于固定安裝設(shè)備，為避免靜電放電危險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)置靜電電荷警告牌，并在相關(guān)文件中提供必要預(yù)防措施。以確保設(shè)備的靜電放電危險(xiǎn)降至最小。合格證號(hào)加“X”，指出特殊使用條件。警告牌內(nèi)容如：“警告：潛在性靜電電荷危險(xiǎn)-見使用說明書?！闭f明書中的警告內(nèi)容如：“警告：產(chǎn)品的塑料外殼（或部件）有潛在靜電電荷危險(xiǎn)！使用中應(yīng)避免摩擦！清潔時(shí)請(qǐng)用濕布！禁止在有流動(dòng)性的非導(dǎo)電介質(zhì)環(huán)境中安裝！”27外殼材料–非金屬材料按“電容測(cè)量”（見GB3836.1外殼材料–金屬材料I類電氣設(shè)備外殼用材料（見GB3836.1-2010第8.1.1）II類電氣設(shè)備外殼用材料III類電氣設(shè)備外殼用材料（見GB3836.1-2010第8.1.3）

28外殼材料–金屬材料I類電氣設(shè)備外殼用材料（見GB38防爆標(biāo)志Ex

等級(jí)類別級(jí)別溫度組別

EPLEx：（防爆標(biāo)識(shí)）

等級(jí)：ia、ib、ic（根據(jù)危險(xiǎn)場(chǎng)所和安全程度）

[ia]、[ib]、[ic]（關(guān)聯(lián)設(shè)備）類別：Ⅰ（礦用）、Ⅱ（廠用）級(jí)別：A、B、C（根據(jù)最小點(diǎn)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(shè)備保護(hù)等級(jí)）29防爆標(biāo)志Ex等級(jí)類別級(jí)別溫度組別EPL防爆標(biāo)志舉例30防爆標(biāo)志舉例30本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求外殼防護(hù)等級(jí)：IP20

設(shè)備的外部連接接線端子同一接線盒內(nèi)，本安與非本安接線端子的間距不小于50mm，否則應(yīng)加絕緣板或接地金屬板進(jìn)行隔離。而且本安接線端子應(yīng)為淺藍(lán)色或有本安標(biāo)記。各本安電路接線端子的裸露導(dǎo)體部件之間的電氣間隙應(yīng)等于或大于GB3836.4表5給出值。 外部連接裝置不同裸露導(dǎo)電部件的電氣間隙：本質(zhì)安全電路之間至少6mm；距接地部件至少3mm。接線端子應(yīng)具有防松措施（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(yīng)是分開的，而且不能互換。外部連接配備有一個(gè)以上的插頭和插座時(shí)，應(yīng)有防互換、防互插、防拔脫措施。內(nèi)部導(dǎo)線本安與非本安導(dǎo)線盡量分開布置。本安導(dǎo)線應(yīng)至少能承受500V絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)，非本安導(dǎo)線至少能承受1500V絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)。同一外殼中的本安導(dǎo)線應(yīng)為淺藍(lán)色或加藍(lán)色套管標(biāo)記。導(dǎo)線的截面積可根據(jù)實(shí)際電流合理選用。31本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求外殼防護(hù)等級(jí)：IP2031本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求防止極性接反保護(hù)：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(qiáng)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施。

澆封常用于以下情況：當(dāng)電路中某一元件或參數(shù)值過大而達(dá)不到本安性能時(shí)，可接入保護(hù)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(dāng)電路中裸露導(dǎo)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?qū)Ь€的表面溫度。

澆封要求澆封材料應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性，即澆封材料允許的工作溫度應(yīng)高于元器件的最高表面溫度。被澆封電路的間距應(yīng)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(dǎo)線之間的澆封厚度應(yīng)＞1mm，以保證具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。印刷線路板：印刷線路板表面應(yīng)有絕緣涂層。若采用噴涂法應(yīng)二次，若采用刷、浸法可一次，其爬電距離不小于BG3836.4表5的規(guī)定。

32本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求防止極性接反保護(hù)：為防止電源或電池本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)要求本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)要求基本準(zhǔn)則本質(zhì)安全電路應(yīng)滿足下列三個(gè)基本準(zhǔn)則限制電路能量

當(dāng)電路根據(jù)電氣設(shè)備規(guī)定的保護(hù)等級(jí)和級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)或評(píng)定時(shí)，不得發(fā)生火花點(diǎn)燃。控制溫度本安電路中所有元器件和導(dǎo)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(diǎn)燃?？煽扛綦x本質(zhì)安全電路應(yīng)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。34基本準(zhǔn)則本質(zhì)安全電路應(yīng)滿足下列三個(gè)基本準(zhǔn)則34參考曲線和數(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(jí)別的最小點(diǎn)燃曲線，是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)本安電路的重要工具。最小點(diǎn)燃曲線包括最小點(diǎn)燃電流曲線和最小點(diǎn)燃電壓曲線。它是通過大量的火花點(diǎn)燃試驗(yàn)確定的點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的臨界值曲線。最小點(diǎn)燃電流曲線用標(biāo)準(zhǔn)火花試驗(yàn)裝置，在電阻電路和電感電路中引起爆炸性氣體混合物點(diǎn)燃的最小電流。最小點(diǎn)燃電壓曲線用標(biāo)準(zhǔn)火花試驗(yàn)裝置，在電容電路中引起爆炸性氣體混合物點(diǎn)燃的最低電壓。35參考曲線和數(shù)據(jù)表GB3836.4-2010中圖A安全系數(shù)由于點(diǎn)燃曲線中給出的最小點(diǎn)燃電流（或電壓）只是點(diǎn)燃的臨界值，不能直接使用，使用時(shí)應(yīng)考慮安全系數(shù)。所謂安全系數(shù)是指最小點(diǎn)燃電流（或電壓）與本安電路設(shè)計(jì)的電流（或電壓）相比的倍數(shù)。

通常情況下，對(duì)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(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)。36安全系數(shù)由于點(diǎn)燃曲線中給出的最小點(diǎn)燃電流（或電壓）只是點(diǎn)燃本安電路設(shè)計(jì)程序通常情況下，本安電路設(shè)計(jì)或分析應(yīng)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(dòng)、元件的容差等)，確定電路參數(shù)。評(píng)定和修改電路根據(jù)設(shè)備的防爆等級(jí)和電路的型式（電阻電路、電容電路、電感電路），考慮相應(yīng)的安全系數(shù)，對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃曲線，進(jìn)行評(píng)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(diǎn)燃電壓或最小點(diǎn)燃電流值。如果需要可用火花點(diǎn)燃試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。重點(diǎn)：正確分析電路，找到故障點(diǎn)，會(huì)利用最小點(diǎn)燃曲線，確定符合本安要求的電氣參數(shù)。37本安電路設(shè)計(jì)程序通常情況下，本安電路設(shè)計(jì)或分析應(yīng)遵守下列程電路分析的要點(diǎn)正常工作電路分析的要點(diǎn)正常工作：設(shè)備符合電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)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(nèi)供電電壓的變化?？紤]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(diǎn)燃試驗(yàn)接通和斷開被檢的本安電路。38電路分析的要點(diǎn)正常工作電路分析的要點(diǎn)38電路分析的要點(diǎn)故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)故障：未被標(biāo)準(zhǔn)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(jì)數(shù)故障：符合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障。非計(jì)數(shù)故障：不符合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障。例如：印刷線路板的間距當(dāng)小于下表的規(guī)定，但大于1/3,則應(yīng)認(rèn)為是計(jì)數(shù)短路故障；當(dāng)小于下表的規(guī)定，又小于1/3,則應(yīng)認(rèn)為是非計(jì)數(shù)短路故障。電氣間隙、爬電距離和間距39電路分析的要點(diǎn)故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)電氣間隙、爬電距離和間電路分析的要點(diǎn)故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)電路分析應(yīng)分別考慮一個(gè)計(jì)數(shù)故障(ib)和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障(ia)的情況，并考慮相應(yīng)安全系數(shù)。由一個(gè)故障引起的一系列故障只能算做一個(gè)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(hù)性元件，分析故障時(shí)可不考慮。額定值不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的元件故障，是非計(jì)數(shù)故障，否則為計(jì)數(shù)故障。應(yīng)考慮連接線和印制線開路故障或有可能移動(dòng)引起的短路故障。對(duì)于僅有一個(gè)計(jì)數(shù)故障或無計(jì)數(shù)故障的設(shè)備，可認(rèn)為滿足ia等級(jí)。ic等級(jí)不考慮故障狀態(tài)。40電路分析的要點(diǎn)故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)40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(dǎo)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(yīng)用其他電流保護(hù)，例如晶體管限流（ib等級(jí)需雙重化）。注：對(duì)于”ia”等級(jí)設(shè)備，使用半導(dǎo)體和可控半導(dǎo)體器件作為限流器限制火花點(diǎn)燃是不允許的。限制能量對(duì)于不符合本安要求的電路，必須采取下列措施進(jìn)行限制。41本安電路的防爆措施控制溫度41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(yīng)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(duì)于ib等級(jí)并聯(lián)雙重化穩(wěn)壓二極管，對(duì)于ia等級(jí)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(dá)到抑制電容器釋放能量的目的。串聯(lián)電阻保護(hù)時(shí)有效電容允許降低。等效電容如下圖所示：42本安電路的防爆措施–限制能量電阻性電路：是通過限制電路串聯(lián)電阻保護(hù)時(shí)有效電容的允許降低系數(shù)電阻，R降低系數(shù)本安電路的防爆措施–限制能量43串聯(lián)電阻保護(hù)時(shí)有效電容的允許降低系數(shù)本安電路的防爆措施–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(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，電感兩端可并接分流保護(hù)性元件，并與電感元件澆封為一體。

例如：對(duì)于直流的電感線圈，ib等級(jí)并聯(lián)雙重化二極管，ia等級(jí)并聯(lián)三重化二極管。44本安電路的防爆措施–限制能量電感性電路：盡量減小電路的電本安電路的防爆措施–限制能量電池和電池組：結(jié)構(gòu)要求：電解液不能夠溢出的結(jié)構(gòu)型式。電池短路不會(huì)引起爆炸。電池組件的電池與限流器件應(yīng)封裝為一體；但電池組若安裝在關(guān)聯(lián)設(shè)備中，可不要求限流器件作為電池組的整體部件。電對(duì)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(biāo)志：例如：“在爆炸性環(huán)境中不得拆卸電池或電池組！”便攜式產(chǎn)品的跌落試驗(yàn)，應(yīng)防止電池和電池組從電氣設(shè)備中拋出或分離。外部充電觸點(diǎn)應(yīng)防止短路或?qū)ν夥烹姟?5本安電路的防爆措施–限制能量45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(píng)定和試驗(yàn)，新的原電池和可充電電池組充電后，電池最高開路電壓應(yīng)達(dá)到下表的規(guī)定值：（原電池）46本安電路的防爆措施–限制能量46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）47本安電路的防爆措施–限制能量47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(yīng)依據(jù)GB383.4標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的表A.1。對(duì)于ia等級(jí)，限流器件必須是可靠限流電阻。對(duì)于ib等級(jí)，限流器件除選用限流電阻外，也可選用帶有雙重化的保護(hù)電路。如果設(shè)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(jìn)行火花點(diǎn)燃放電試驗(yàn)：?jiǎn)误w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33W。48本安電路的防爆措施–限制能量48簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電阻性電路:一個(gè)20V的直流電源,選多大的限流電阻,才能適用于氫氣危險(xiǎn)場(chǎng)所?首先確認(rèn)電路類型為電阻電路,防爆級(jí)別為ⅡC,考慮電源波動(dòng)10%的因素，電源U＝20V×1.1＝22V，查GB3836.4附錄圖A.1(ⅡC)，22V對(duì)應(yīng)的最小點(diǎn)燃電流為337mA將安全系數(shù)K＝1.5加在電流上 即Ik＝337mA/1.5＝224mA20V的直流電源串聯(lián)的限流電阻R＝22V/224mA＝98.2Ω，考慮電阻允許誤差±5%，限流電阻最小阻值至少為103.1Ω，當(dāng)該電源為電池組，直接用于危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，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(duì)于電阻電路：通過限制電壓和電流控制火花能量。49簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電阻性電路:一個(gè)20V的直流電源,選多大簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電容性電路:Ⅰ類場(chǎng)所用，電路由30V電池組與可靠元件10KΩ電阻、10uF電容器連接而成。假定30V和10uF值為最大值,10KΩ電阻值為最小值。評(píng)定此電路的本安性能。

電源電路電池最高電壓Uo＝30V,電池最大短路電流Io＝Uo/R＝30V/10KΩ＝3mA取安全系數(shù)K＝1.5,Ik＝1.5×3mA＝4.5mA查GB3836.4圖A.1電阻電路(I),30V對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imin＝700mA評(píng)定：因?yàn)镮k(4.5mA)遠(yuǎn)小于Imin(700mA),安全系數(shù)超過了100倍,所以該電源是本質(zhì)安全的。電容器C＝10uf,U＝30V取安全系數(shù)K＝1.5,Uk＝1.5×30V＝45V查GB3836.4圖A.2I類電容電路，10uF對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電壓Vmin=26V評(píng)定：因?yàn)閁k(45V)大于Umin(26V),所以,該電路不是本質(zhì)安全的。50簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電容性電路:Ⅰ類場(chǎng)所用，電路由30V電池簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電容性電路:修改方案1：電容值不變，降低電壓。因?yàn)镃＝10uF，查GB3836.4圖A.2(I)，對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電壓Vmin＝26V所以電壓應(yīng)降低為Uk＝Vmin(26V)/1.5＝17.3V修改方案2：電壓值不變，減小電容值。因?yàn)閁＝30V，取安全系數(shù)K＝1.5，Uk＝1.5×30V＝45V查GB3836.4圖A.2(I)，45V最小點(diǎn)燃電壓對(duì)應(yīng)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R＝5.6Ω)U＝30V，取安全系數(shù)K＝1.5，Uk＝1.5×30V＝45V查GB3836.4圖A.2(I)，對(duì)應(yīng)10uf＋5.6Ω這條曲線，最小點(diǎn)燃電壓Umin=48V因?yàn)閁k(45V)小于Umin(48V),所以該電路是本質(zhì)安全的。

對(duì)于電容性電路，應(yīng)盡可能降低電源電壓或電容值，當(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，可將電容串接可靠電阻并澆封為一體。51簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電容性電路:對(duì)于電容性電路，應(yīng)盡可能降低簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電感性電路:如圖所示，假定有一個(gè)ⅡC電路，電源由20V電池組與300Ω可靠限流電阻組成，向一個(gè)1100Ω和100mH的電感器供電，評(píng)價(jià)該電路的本安性能。 假定：300Ω和1100Ω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Uo＝22V電池最大短路電流Io＝Uo/R＝22V/300Ω＝73.3mA(忽略電池內(nèi)組)取安全系數(shù)K＝1.5，Ik＝1.5×73.3mA＝110mA查GB3836.4圖A.1(ⅡC),22V對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imin＝337mA評(píng)定：因Ik(110mA)小于Imin(337mA)，所以電源是本質(zhì)安全的 電感器電感中的最大電流I＝Uo/R＝22V/(300Ω＋1100Ω)＝15.7mA取安全系數(shù)K＝1.5，Ik＝1.5×15.7mA＝23.6mA查GB3836.4圖A.4Ⅱ類電感電路(ⅡC)，100mH對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imain＝28mA評(píng)定：因Ik(23.6mA)小于Imin(28V)，所以電路是本質(zhì)安全的。

對(duì)于電感性電路，應(yīng)盡量減小電路的電感量或電流值，當(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，電感兩端可并接分流保護(hù)性元件，而且要雙(三)重化，并與電感澆封為一體。52簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電感性電路:如圖所示，假定有一個(gè)ⅡC電與本安性能有關(guān)的元件元件額定值：任何與本質(zhì)安全性能有關(guān)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(yīng)能連續(xù)通過1.7Iｎ電流。對(duì)于“ia”和“ib”保護(hù)等級(jí)，在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中應(yīng)是密封的并澆封處理。對(duì)于250V的電網(wǎng)應(yīng)滿足分?jǐn)嗄芰?500A。對(duì)于用限流器件限制預(yù)期短路電流的，限流器件額定值應(yīng)不小于：電流額定值：1.5×1.7×In電壓額定值：Um或Ui功率額定值：1.5×(1.7×In)2×限流器件的最大電阻53與本安性能有關(guān)的元件元件額定值：任何與本質(zhì)安全性能有關(guān)的元與本安性能有關(guān)的元件可靠元件和組件：認(rèn)為不會(huì)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的故障的元件或組件，在使用或儲(chǔ)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(hù)措施：向本安電路供電的變壓器的輸入電路應(yīng)有熔斷器或斷路器保護(hù)。變壓器結(jié)構(gòu)：要求向本安電路供電的繞組應(yīng)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(cè)布置，電氣間隙和爬電距離應(yīng)滿足要求。變壓器繞組應(yīng)用澆封等方法加以固定。變壓器絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，不應(yīng)擊穿。變壓器繞組溫度應(yīng)不超過GB/T11021中給出的絕緣等級(jí)允許值。54與本安性能有關(guān)的元件可靠元件和組件：認(rèn)為不會(huì)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與本安性能有關(guān)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(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。可靠限流電阻應(yīng)認(rèn)為僅出現(xiàn)開路故障，這時(shí)應(yīng)認(rèn)為是一個(gè)計(jì)數(shù)故障。分流安全器主要用于保護(hù)電感電路。例如電感兩端并聯(lián)雙重化（ib等級(jí)）或三重化(ia等級(jí))的續(xù)流保護(hù)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(jí)）或三重化(ia等級(jí))的穩(wěn)壓管。55與本安性能有關(guān)的元件可靠元件和組件 55典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-----安全柵典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-----安全柵典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-----安全柵關(guān)聯(lián)設(shè)備是設(shè)置在本安電路與非本安電路之間的限壓、限流裝置，可起到防止非本安電路產(chǎn)生的危險(xiǎn)能量串入本安電路的保護(hù)作用。關(guān)聯(lián)設(shè)備一般安裝在安全區(qū)，若安裝在危險(xiǎn)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(guān)聯(lián)設(shè)備。如：齊納式安全柵、隔離式安全柵。57典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-----安全柵關(guān)聯(lián)設(shè)備是設(shè)置在本安電路與非本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。基本原理

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(yīng)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×(1.7×In)2×限流器件的最大電阻+FR1R2D1、D2Vi非本安端本安端58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)齊納式安全柵齊納式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ia等級(jí)并聯(lián)3個(gè)穩(wěn)壓管；ib等級(jí)并聯(lián)2個(gè)穩(wěn)壓管；ic等級(jí)并聯(lián)1個(gè)穩(wěn)壓管。安全柵本安與非本安端子的距離應(yīng)不小于50mm。二極管安全柵應(yīng)設(shè)有兩個(gè)接地端子，接地線截面積不小于4mm2。采取不對(duì)稱的安裝設(shè)計(jì)或使用顏色區(qū)分，防止安裝錯(cuò)誤。安全柵電路整體澆封或用一個(gè)拆卸后不可復(fù)原的外殼來保護(hù)。59齊納式安全柵齊納式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)59隔離式安全柵隔離式安全柵一般由熔斷器以及保護(hù)元件或電路、可靠隔離元件以及一個(gè)相當(dāng)于具有限壓、限流功能的二極管安全柵所組成。基本原理

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(hào)完全隔離，再經(jīng)限能裝置與危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備相連。不但保證了系統(tǒng)的本安防爆性能，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。60隔離式安全柵隔離式安全柵一般由熔斷器以及保護(hù)元件隔離式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有齊納式安全柵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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61隔離式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)隔離式安全柵61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(huì)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(shè)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(shè)備連接裝置上，而不會(huì)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(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使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(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路的最大功率。安全參數(shù)應(yīng)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(nèi)部電容)＋Cc(導(dǎo)線最大分布電容)Lo(最大外部電感)≥Li(最大內(nèi)部電感)＋Lc(導(dǎo)線最大分布電感)62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(huì)使本質(zhì)安全型設(shè)備的型式試驗(yàn)本質(zhì)安全型設(shè)備的型式試驗(yàn)主要型式試驗(yàn)項(xiàng)目火花點(diǎn)燃試驗(yàn)溫度試驗(yàn)介電強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)定不嚴(yán)密的元件參數(shù)的測(cè)定電池和電池組試驗(yàn)裝有壓電器件的電氣設(shè)備試驗(yàn)二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)其它試驗(yàn)跌落試驗(yàn)外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)非金屬材料外殼部件的表面電阻測(cè)定等64主要型式試驗(yàn)項(xiàng)目火花點(diǎn)燃試驗(yàn)64火花點(diǎn)燃試驗(yàn) 所有無法通過最小點(diǎn)燃曲線確認(rèn)的本安電路，在與設(shè)備防爆標(biāo)志相適應(yīng)的試驗(yàn)條件下，通過進(jìn)行火花點(diǎn)燃試驗(yàn)進(jìn)行考核驗(yàn)證，其結(jié)果不能引起點(diǎn)燃。試驗(yàn)要求首先分析電路，找到試驗(yàn)點(diǎn)。火花試驗(yàn)裝置接入被試電路中認(rèn)為可能出現(xiàn)開路、短路或接地故障的每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)應(yīng)模擬正常工作和故障條件，并考慮安全系數(shù)。試驗(yàn)前后應(yīng)標(biāo)定火花試驗(yàn)裝置的靈敏度。試驗(yàn)是在容器中充滿最易點(diǎn)燃的試驗(yàn)氣體與空氣的混合物的情況下進(jìn)行。65火花點(diǎn)燃試驗(yàn) 所有無法通過最小點(diǎn)燃曲線確認(rèn)的本安電路，在與火花點(diǎn)燃試驗(yàn)安全系數(shù)

應(yīng)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(diǎn)燃的電路進(jìn)行型式試驗(yàn)和評(píng)定，或者采用更易點(diǎn)燃的氣體混合物對(duì)原電路進(jìn)行試驗(yàn)。1.5倍安全系數(shù)應(yīng)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(diào)整到最高值。對(duì)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(dá)不到1.5倍安全系數(shù)，可進(jìn)一步提高電源電壓。對(duì)于電容電路，把電壓提高到1.5倍故障電壓?；蛘撸?dāng)一只可靠限流電阻與電容器一起使用時(shí)，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(diǎn)燃爆炸性試驗(yàn)混合物。66火花點(diǎn)燃試驗(yàn)安全系數(shù)66火花點(diǎn)燃試驗(yàn)1.5倍安全系數(shù)應(yīng)按下列方法之一獲得方法2：（1.5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(yàn)混合物。67火花點(diǎn)燃試驗(yàn)1.5倍安全系數(shù)應(yīng)按下列方法之一獲得如果要求 火花試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)裝置由至少250立方厘米的爆炸容器內(nèi)布置一組電極組成，電極用于在規(guī)定的爆炸性試驗(yàn)混合物內(nèi)產(chǎn)生閉合火花和開路火花。

火花點(diǎn)燃試驗(yàn)68 火花試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)裝置由至少250立方厘米的爆炸容器內(nèi)布置 火花試驗(yàn)裝置：

火花點(diǎn)燃試驗(yàn)主電極（極握）

（爆炸性氣體混合物）隔盤

鎢絲

氣體入口

試驗(yàn)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(gè)夾具，固定4根鎢絲，夾具距隔盤10mm，鎢絲自由長(zhǎng)度11mm，直徑0.2mm。隔盤(另一個(gè)電極)：直徑30mm，上面有兩個(gè)寬度與深度均2mm的槽，槽距中心6.5mm。主電極以80轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，而隔盤則以轉(zhuǎn)速比50：12向相反方向旋轉(zhuǎn)，以便鎢絲能劃過隔盤上的兩個(gè)槽?；鸹ㄔ囼?yàn)轉(zhuǎn)數(shù)，對(duì)于直流400轉(zhuǎn)，對(duì)于交流1000轉(zhuǎn)，以不點(diǎn)燃試驗(yàn)氣體為合格。69 火花試驗(yàn)裝置：火花點(diǎn)燃試驗(yàn)主電極（極握）（爆炸性氣 火花試驗(yàn)裝置適用范圍試驗(yàn)電流不大與3A對(duì)于電阻性和電容性的電路開路電壓不大于300V對(duì)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(yàn)結(jié)果任一選定試驗(yàn)點(diǎn)的每一次試驗(yàn)均不應(yīng)出現(xiàn)點(diǎn)燃?；鸹c(diǎn)燃試驗(yàn)70 火花試驗(yàn)裝置適用范圍火花點(diǎn)燃試驗(yàn)70電池的溫度試驗(yàn)電池或電池組外部的所有限流器件試驗(yàn)時(shí)應(yīng)短路。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)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(yīng)在每只電池或電池組的外殼表面獲得，并取最大值。試驗(yàn)應(yīng)在每種情況下同限流器件一起，即10只電池短路時(shí)進(jìn)行。

電池的溫度試驗(yàn)實(shí)際上是模擬電池內(nèi)部短路狀態(tài)下，檢測(cè)電池發(fā)熱的最高表面溫度。對(duì)于較大功率的電池，例如鋰電池、鎳氫電池等一般只滿足T3溫度組別。其他型式試驗(yàn)詳見GB3836.1和GB3836.4標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)內(nèi)容。71電池的溫度試驗(yàn)電池或電池組外部的所有限流器件試驗(yàn)時(shí)應(yīng)短路。本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝和使用本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝和使用安裝原則 按照GB3836．15—2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第15部分：危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)和使用說明書的相關(guān)要求進(jìn)行安裝，保護(hù)本質(zhì)安全電路的整體性能，即使發(fā)生電路的斷路、短路或接地時(shí)，也不會(huì)超過電路安全能量極限值，不會(huì)引起危