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增安型燈具的安全要求

文檔作者：於立成文檔來源：國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年07月28日
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《電氣防爆》2008，2 增安型燈具的安全要求
增安型燈具的安全要求
於立成
(國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，上海200233)
[關(guān)鍵詞】增安型燈具；光源；異常工作狀態(tài)；安全要求
[摘要]根據(jù)照明電器技術(shù)和防爆原理，分析了增安型燈具允許使用、以及不允許使用
的光源及其工作原理，闡述了增安型防爆燈具的關(guān)鍵技術(shù)及安全要求。
[中圖分類號】TM923．46 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A [文章編號】1004—9118(2008)02—0001—04
Requirements Oil Increased safety Lightir~
YU U —cheng
(Ch／na￡姍 加 Tea Center， 聊 200233)
Key words：increased safety luminaire；illuminant；abnormity operation；safety requirements
Abstract：Based on the illuminate electric appliance technology and explosion protection principle，it
is analyzed the utilized illuminants adopted in increased safety luminaries and those not allowable．Mean ．
while，the author presents the critical techn ology and safety requirements of increased safety lightings．
0 引言
常見的防爆燈具主體結(jié)構(gòu)通常有兩種防爆型
式：隔爆型“d”和增安型“e”，增安型燈具具有與隔
爆型燈具相同的安全裕度，且符合其照明燈具的
產(chǎn)品特性，具有較高的性價比。但相對隔爆型燈
具而言，增安型燈具允許采用的光源種類比較少，
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難度比較高，需要綜合運(yùn)用照明電器
技術(shù)和防爆原理，這影響了增安型燈具產(chǎn)品的開
發(fā)和運(yùn)用，也造成了目前增安型燈具品種數(shù)量較
少的現(xiàn)狀。
1 定義
首先，讓我們從相關(guān)的術(shù)語和定義中來理解
增安型燈具。
防爆電氣設(shè)備：在規(guī)定條件下不會引起周圍
爆炸性環(huán)境點(diǎn)燃的電氣設(shè)備。
增安型“e”：對在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生電
弧或火花的電氣設(shè)備進(jìn)一步采取措施，提高其安
全程度，防止電氣設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電弧和火花
的可能性的防爆型式。
燈具：能分配、透出或轉(zhuǎn)變一個或多個光源發(fā)
出光線的一種器具，并包括支承、固定和保護(hù)光源
必需的所有部件(但不包括光源本身)，以及必需
的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置。
防爆燈具：為防止點(diǎn)燃周圍爆炸性混合物而
采取了各種特定措施的燈具。
從上述術(shù)語和定義來看，增安型燈具的技術(shù)
關(guān)鍵在于防止燈具產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電弧和火花的
可能性。那么，普通照明燈具中有哪些環(huán)節(jié)可能
會產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電弧和火花呢?首先光源泡殼
碎裂或漏氣，可能會使可燃性氣體混合物進(jìn)入到
泡殼內(nèi)，直接與熾熱的電極或放電管接觸，引起爆
炸；燈具的電氣連接松動，接觸不良，可能產(chǎn)生危
險(xiǎn)溫度、電弧和火花；燈具的絕緣承受不了過高的
電壓，產(chǎn)生電??；光源壽命終止時可能出現(xiàn)的燈具
異常工作狀態(tài)(如整流效應(yīng))，可能會導(dǎo)致燈具控
制裝置產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度；光源控制裝置可能會產(chǎn)生
危險(xiǎn)溫度、電弧和火花等等。
只有從技術(shù)上解決上述種種難題，才能設(shè)計(jì)
出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的增安型燈具。
[收稿日期】2008—04—28
[作者簡介】於立成，男，1960年生，1981年畢業(yè)于上海市輕工業(yè)?？茖W(xué)校，高級工程師，主要從事照明燈具檢測工作。
維普資訊 http://www.cqvip.com
2 增安型燈具的安全要求 《電氣防爆》2OO8，2
2 允許采用的光源及原理分析
GB 3836．3-2000／eqv IEC 60079—7：1990／(爆
炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第3部分：增安型“e”》
第5．2．1條已對增安型燈具允許采用的光源作出
了明確的規(guī)定，IEC 60079—7：2001第5．3．1條又
對該條款進(jìn)行了完善。
目前增安型燈具允許采用的光源有：Fa6單
插腳無啟動器的熒光燈管、無預(yù)熱陰極啟動和運(yùn)
行電路的G5或G13雙插腳熒光燈管、普通白熾
燈、自鎮(zhèn)流高壓汞燈，以及燈泡破裂后，光源部分
溫度迅速降低至極限溫度以下的其他光源。
Fa6單插腳無啟動器的熒光燈管的工作原理
是燈管啟動時通過燈管壁上的導(dǎo)電膜導(dǎo)電預(yù)熱陰
極，幫助燈管啟動。一旦燈管碎裂或漏氣，燈管壁
上的導(dǎo)電膜會隨即斷裂或氧化，使燈管斷路，停止
工作。
無預(yù)熱陰極啟動和運(yùn)行電路的G5或G13雙
插腳熒光燈管的工作原理是將燈管的雙插腳通過
燈座連接短路，使燈管陰極的燈絲不通過電流，燈
管啟動時依靠配套的非預(yù)熱啟動型電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)
生的高頻脈沖電壓擊穿燈管內(nèi)電場開始工作。如
果燈管碎裂或漏氣，燈管停止工作。普通白熾燈
的工作原理是鎢絲通過電流會發(fā)光和發(fā)熱，一旦
燈泡碎裂或漏氣，導(dǎo)電鎢絲會瞬間氧化斷裂。
自鎮(zhèn)流高壓汞燈實(shí)際是在一個高壓汞燈泡中
串入一個鎢絲，在啟動初期，鎢絲通電發(fā)光和發(fā)
熱，同時，對高壓汞燈相當(dāng)于起到了預(yù)熱和鎮(zhèn)流器
的作用。一旦燈泡碎裂或漏氣，導(dǎo)電鎢絲也會瞬
間氧化斷裂，使燈管斷路，停止工作。
其他可用于增安型燈具的光源還有鹵鎢燈，
一種泡殼內(nèi)充有鹵族氣體的鎢絲燈，其工作原理
與白熾燈相同。
LED發(fā)光二極管，其工作原理是通過施加電
場，使半導(dǎo)體材料中的電子、空穴發(fā)生注入、復(fù)合
發(fā)光，半導(dǎo)體材料是用塑料灌封在發(fā)光二極管內(nèi)
的。
根據(jù)工作原理分析上述這些光源，即使光源
碎裂或漏氣，可燃性氣體混合物可能進(jìn)入到泡殼
內(nèi)，也不可能與熾熱的鎢絲、電極或放電管接觸而
引起爆炸。
普通白熾燈、自鎮(zhèn)流高壓汞燈、鹵鎢燈的發(fā)光
效率均不高，光源表面的溫度通常都超過200℃，
因此用作增安型燈具的光源時，增安型燈具的溫
度組別只能定為 或T1組，適用的爆炸性氣體
環(huán)境就比較少。
LED發(fā)光二極管目前尚處于研發(fā)階段，目前
能形成生產(chǎn)的單顆LED，最大功率為5 w，而且經(jīng)
濟(jì)成本很高。目前LED運(yùn)用在燈具中絕大部分
是用作指示、裝飾，用作照明的很少。
最適合用作增安型燈具的光源是上述兩款熒
光燈，F(xiàn)a6單插腳無啟動器的熒光燈管和無預(yù)熱
陰極啟動和運(yùn)行電路的G5或G13雙插腳熒光燈
管是專為增安型燈具的使用而研發(fā)的，具有發(fā)光
效率高、光源表面溫度低、安全性高的特點(diǎn)，使用
該兩款熒光燈的增安型燈具的溫度組別至少能定
為T4或 組，適用的爆炸性氣體環(huán)境非常廣泛。
3 不允許采用的光源及原理分析
目前增安型燈具不允許采用的光源有：普通
的熒光燈管(包括雙端和單端熒光燈管)、高強(qiáng)度
氣體放電燈(高壓鈉燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈
等)、低壓鈉燈。
普通熒光燈管的工作原理是燈管陰極燈絲通
電預(yù)熱后，由配套的鎮(zhèn)流器產(chǎn)生高壓，使陰極電子
在燈管電場中激發(fā)擊穿，使熒光燈管啟動正常工
作。燈絲預(yù)熱后再由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生高壓使陰極電子
激發(fā)，這樣能減緩陰極老化，延長燈管壽命。但用
作增安型燈具光源時，一旦燈管泡殼碎裂或漏氣，
可燃性氣體混合物就可能會進(jìn)入到泡殼內(nèi)，直接
與熾熱的燈絲或電極接觸，引起爆炸。
高強(qiáng)度氣體放電燈在泡殼完全碎裂后，放電
管仍能保持電氣連接，熾熱的放電管一旦與可燃
性氣體混合物直接接觸即可點(diǎn)燃，引起爆炸。
任何光源當(dāng)其泡殼碎裂或漏氣時，光源內(nèi)部
不能瞬時斷開電氣連接，迅速降低光源內(nèi)部溫度，
可燃性氣體混合物就有可能會進(jìn)入到泡殼內(nèi)，引
起爆炸。增安型燈具不能采用具有類似危險(xiǎn)的光
源。
低壓鈉燈與高壓鈉燈不同，高壓鈉燈放電管
中主要含有以鈉汞臍形式存在的鈉分子，比較穩(wěn)
定，而低壓鈉燈的放電管中由于含有較多的游離
鈉，游離鈉化學(xué)分子形式不穩(wěn)定，非?；顫?，一旦
與水或蒸氣接觸，游離鈉與水分子就會發(fā)生劇烈
的化學(xué)反應(yīng)，同時會產(chǎn)生大量熱量，可能會引燃環(huán)
境中的可燃性氣體混合物，發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。因此，
低壓鈉燈不但在增安型燈具中不能使用，所有的
防爆燈具都不能使用低壓鈉燈，低壓鈉燈不能進(jìn)
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《電氣防爆》2008，2 增安型燈具的安全要求 3
入有爆炸性危險(xiǎn)的場所，一旦有人將低壓鈉燈帶
入有爆炸性危險(xiǎn)的場所而不小心摔落打碎，游離
鈉與地面的水分子接觸就會發(fā)生劇烈的化學(xué)反
應(yīng)，就有可能發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。
4 電氣連接
燈具的電氣連接松動，接觸不良，可能產(chǎn)生危
險(xiǎn)溫度、電弧和火花。增安型燈具的電氣連接應(yīng)
牢固可靠，不會自行松動，應(yīng)對燈具所有的電氣連
接點(diǎn)采取附加措施，提高其可靠連接程度。
電氣連接的附加措施有很多，如螺釘連接增
加彈簧墊圈、具有防止導(dǎo)體滑出的結(jié)構(gòu)、機(jī)械方式
連接后再焊接等等。
5 燈座
由于光源屬于易耗件，使用壽命遠(yuǎn)低于燈具，
在整個燈具使用壽命周期中需要多次更換光源，
為方便使用者更換光源，專門設(shè)計(jì)了燈座，為光源
的安裝提供便捷的機(jī)械固定和電氣連接，對于燈
座這個環(huán)節(jié)如何采取附加措施來確保燈頭燈座的
電觸點(diǎn)連接既安全可靠又方便快捷，GB 3836．3—
2000／eqv IEC 60079—7：1990第6．3．1條和附錄A
對燈座提出了相關(guān)的要求。
(1)燈座須采取防止燈泡在燈座中自行松脫
的措施。
(2)螺口燈座和Fa6單插腳熒光燈座的電觸
點(diǎn)須包覆在隔爆小室內(nèi)，將燈頭與燈座的電觸點(diǎn)
可能產(chǎn)生松動而引發(fā)的電弧和火花控制在隔爆小
室內(nèi)，以防止在增安型燈具內(nèi)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。
(3)IEC 60079—7：2001第5．3．7條提出了安
裝無預(yù)熱陰極啟動和運(yùn)行電路的G5或G13雙插
腳熒光燈管的燈座的要求，燈座將燈管的雙插腳
電路合并連接，同時分別對每一個插腳保持足夠
可靠的彈簧夾緊力，使插腳接觸松動的概率降低
了一倍，符合增安型的附加措施的要求。
6 絕緣
燈具的絕緣如果承受不了過高的電壓，就會
產(chǎn)生擊穿電弧。增安型燈具為增加絕緣性能而采
取了提高電氣間隙和爬電距離要求的附加措施，
使得絕緣性能顯著提高。GB 3836．3—20o0／eqv
IEC 60079—7：1990第4．3和4．4條對提高電氣間
隙和爬電距離要求作出了明確的規(guī)定。
7 光源壽命終止時可能出現(xiàn)的燈具
異常工作狀態(tài)
從增安型燈具所允許采用的光源來看，僅有
兩種熒光燈在壽命終止時可能對燈具工作狀態(tài)產(chǎn)
生影響。
對使用Fa6單插腳無啟動器熒光燈管的增安
型燈具來講，其配套的電感鎮(zhèn)流器可能受到燈管
老化后產(chǎn)生的整流效應(yīng)的影響。當(dāng)單插腳無啟動
器熒光燈管陰極老化接近壽命終止時，燈管兩端
的陰極損壞總有先后，當(dāng)燈管的一端陰極損壞而
另一端陰極尚正常時，通過燈具電氣回路的交流
電就會產(chǎn)生一端陰極導(dǎo)通、一端陰極斷路的現(xiàn)象，
流經(jīng)電感鎮(zhèn)流器的電流就從原來的交流正弦波變
為單向半波了，此時，電感鎮(zhèn)流器的矽鋼片中由于
磁滯會使單向半波電壓逐漸趨于直流平鋪，使矽
鋼片中的v0偏離0位，產(chǎn)生磁通飽和，使電感量
下降、阻抗下降、電流大增，也會進(jìn)一步使磁滯、渦
流加劇，從而使溫度大幅度上升，產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度。
GB 3836．3-2000／eqv IEC 60079—7：1990第
5．2．6條規(guī)定，熒光燈的鎮(zhèn)流器應(yīng)能承受燈管老
化后產(chǎn)生的整流效應(yīng)，其溫度不允許超過極限溫
度。
另一種雙插腳熒光燈管配套使用的無預(yù)熱陰
極啟動和運(yùn)行電路的(瞬時啟動)電子鎮(zhèn)流器，由
于燈管陰極未經(jīng)預(yù)熱而直接高頻脈沖激發(fā)，將會
影響燈管的使用壽命，除非燈管是專為瞬時啟動
特制加工的燈管。
雙插腳熒光燈管壽命終止時會對燈具工作狀
態(tài)產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為電子鎮(zhèn)流器損壞，如果電
子鎮(zhèn)流器具有異常保護(hù)功能，則會使異常保護(hù)功
能啟動，使電子鎮(zhèn)流器得到保護(hù)而避免損壞。
8 光源控制裝置故障
增安型燈具中的控制裝置(鎮(zhèn)流器)在其壽命
終止時，會出現(xiàn)故障狀態(tài)，此時的鎮(zhèn)流器溫度會大
幅度提高直至燒壞，會產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電弧和火花
等等。因此設(shè)計(jì)增安型燈具時一定要關(guān)注燈具控
制裝置(鎮(zhèn)流器)防爆結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)，并且要
兼顧考慮正常工作狀態(tài)、光源異常工作狀態(tài)和控
制裝置故障狀態(tài)時燈具是否會產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、電
弧和火花。
首先從電子鎮(zhèn)流器來講，在其壽命終止時，經(jīng)
常會出現(xiàn)故障狀態(tài)就是電子元器件被擊穿、燒壞，
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4 增安型燈具的安全要求 《電氣防爆》2O08，2
由于其電子線路較為復(fù)雜、元器件較多，事先很難
判斷出是什么部位的元器件燒壞，因此較難估計(jì)
故障發(fā)生時確切的溫度，只能從故障發(fā)生后的焦
痕來判斷。由于電子鎮(zhèn)流器總是以元器件燒壞的
故障狀態(tài)而告終，其內(nèi)部總有可能產(chǎn)生危險(xiǎn)溫度、
電弧和火花，因此，增安型燈具中使用的電子鎮(zhèn)流
器的防爆措施不應(yīng)采用增安型“e”，而應(yīng)采用隔爆
型“d”或澆封型“m”、充沙型“q”等其他防爆型式。
電感鎮(zhèn)流器的理論壽命是十年，在其整個工
作壽命期間，所配用的燈管由于是易耗件，使用壽
命短，需要及時更換，因此，在鎮(zhèn)流器整個工作壽
命期間，出現(xiàn)幾次異常工作是必然的，有些維護(hù)較
差的大型場所中，經(jīng)?？梢钥吹接捎谖醇皶r更換
燈管，使燈具鎮(zhèn)流器長期處于異常工作狀態(tài)。電
感鎮(zhèn)流器繞組的異常工作溫度大大高于正常工作
溫度，以一個twl30普通電感鎮(zhèn)流器為例，正常工
作時繞組溫度低于130 qC，異常工作時繞組溫度
將接近232 oC。
當(dāng)電感式鎮(zhèn)流器壽命將要終止時產(chǎn)生故障狀
態(tài)，鎮(zhèn)流器線圈的絕緣漆開始老化，匝間絕緣逐步
被擊穿，在匝間絕緣擊穿的初期，鎮(zhèn)流器內(nèi)阻減
少，流經(jīng)線圈的電流增大，線圈發(fā)熱增加，繼而進(jìn)
一步加速線圈匝間絕緣老化擊穿的過程，直至線
圈發(fā)熱溫度達(dá)到350 oC時，線圈漆包線熔化燒斷，
電氣線路斷路，這個過程才算終止。如果將電感
式鎮(zhèn)流器的防爆措施設(shè)計(jì)為增安型“e”，那么其溫
度組別僅能定為T1，適用范圍過小，不經(jīng)濟(jì)。通
常會將電感式鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)成隔爆型“d”或澆封型
“ m ”
、充沙型“q”等其他防爆型式。
即使電感式鎮(zhèn)流器在采取了上述防爆措施
后，還應(yīng)加強(qiáng)對電感式鎮(zhèn)流器線圈溫度和表面溫
度進(jìn)行監(jiān)控，通過線圈溫度和表面溫度的測量來
推算出當(dāng)鎮(zhèn)流器故障狀態(tài)線圈溫度達(dá)到350 oC時
產(chǎn)生的最高表面溫度，從而來確定燈具的溫度組
別。
9 防爆燈具安全要求的完整性
防爆燈具完整的安全要求不但應(yīng)包括GB
3836／eqv IEC 60079的防爆安全要求，還應(yīng)包括GB
7000／IEC 60598族標(biāo)準(zhǔn)的一般安全要求，兩個標(biāo)準(zhǔn)
族之間的相應(yīng)關(guān)系已分別在IEC 60079和IEC
60598標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍中進(jìn)行了說明。
IEC 60079僅包括了防爆安全要求，不包括其
他的一般安全要求。防爆燈具的安全要求不但應(yīng)
包括IEC 60079的防爆安全要求，而且還符合IEC
60598標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的一般安全要求，當(dāng)GB 3836／
eqvIEC 60079與GB 7000／IEC 60598的內(nèi)容有沖
突時，應(yīng)優(yōu)選采用GB 3836／eqv IEC 60079標(biāo)準(zhǔn)的
要求。
由于IEC 60079族標(biāo)準(zhǔn)是針對各類防爆電器
的防爆安全要求的，因此，不可能對各類防爆電器
各自相關(guān)的一般安全要求都予以說明，而各類防
爆電器的一般安全要求均應(yīng)符合各自相關(guān)的IEC
一般安全要求標(biāo)準(zhǔn)。
防爆燈具是一種特殊的燈具，其安全性能不
僅必須符合GB 3836／eqv IEC 60079族標(biāo)準(zhǔn)的防
爆安全要求，還應(yīng)符合GB 7000／IEC 60598族標(biāo)準(zhǔn)
的一般安全要求。如果僅僅按GB 3836／eqv IEC
60079標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，只能證明其防爆安全性能，
而不能說明其一般安全性能是否可靠，一旦一般
安全性能發(fā)生電器部件燒壞、接地不連續(xù)、外殼防
護(hù)和絕緣失效等嚴(yán)重故障，同樣可能會引起爆炸
事故的發(fā)生。如溫度試驗(yàn)(熱試驗(yàn))。
GB 3836／eqv IEC 60079標(biāo)準(zhǔn)對防爆燈具僅提
出了表面溫度和電纜引入口溫度的控制要求和基
本試驗(yàn)方法，而GB 7000／IEC 60598標(biāo)準(zhǔn)對防爆燈
具的熱性能提出了全面的考核要求。
GB 3836／eqv IEC 60079標(biāo)準(zhǔn)僅對防爆燈具提
出了接地連接件及接地線最小截面積的要求，而
GB 7000／IEC 60598標(biāo)準(zhǔn)對防爆燈具的接地連接
件、接地連續(xù)性、接地電阻、接地導(dǎo)線等提出了系
統(tǒng)的要求。
1O 結(jié)束語
綜上所述，防爆燈具安全認(rèn)證檢測如果僅僅
依據(jù)GB 3836標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)是不夠全面的，而且
可操作性也不強(qiáng)。我們認(rèn)為，防爆燈具安全認(rèn)證
的檢測應(yīng)依據(jù)GB 3836和GB 7000標(biāo)準(zhǔn)中相適用
的條款進(jìn)行全面的安全檢驗(yàn)，既檢驗(yàn)防爆燈具的
防爆安全性能，也要檢驗(yàn)防爆燈具的一般安全性
能，只有這樣，才能全面、完整地評價防爆燈具的
安全性。
參考文獻(xiàn)
[1]GB 7000．1w2~／／IEC 60598—1：2OO3，燈具一般安全要
求與試驗(yàn)[s]．
[2]IEC 6(X)79—7：2001，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第3
部分：增安型“e”[S]．

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