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“防爆安全技術(shù)”講座——第9講本安儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文檔作者：徐建平文檔來源：上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月15日
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“防爆安全技術(shù)”講座l第9講本安儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)) 徐建平
‘‘ 防爆安全技術(shù)"講座
第9講本安儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1與本安有關(guān)的元件
1．1元件額定值
任何與本安性能有關(guān)的元件，在正常工作和防爆
等級(jí)相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的故障條件下(變壓器、熔斷器、熱
熔斷器、繼電器和開關(guān)等器件除外)，不得在超過元件
安裝條件和溫度范圍規(guī)定的最大電流、電壓和功率額
定值的三分之二的情況下工作。
1．2熔斷器
熔斷器應(yīng)符合1EC60127標(biāo)準(zhǔn)或其他等效標(biāo)準(zhǔn)。用
熔斷器保護(hù)其他元件時(shí)，熔斷器應(yīng)能連續(xù)通過1．7 In電
流。熔斷器的時(shí)間一電流特性應(yīng)保證不超過元件瞬態(tài)
值。當(dāng)熔斷器的時(shí)間一電流特性與制造廠提供的現(xiàn)有
數(shù)據(jù)不適用時(shí)，型式試驗(yàn)應(yīng)規(guī)定抽取10個(gè)樣品進(jìn)行試
驗(yàn)。
在危險(xiǎn)場(chǎng)所設(shè)置熔斷器應(yīng)當(dāng)澆封，并且熔斷器在
澆封之前應(yīng)是密封的。熔斷器和熔斷器夾持器的安裝
方式應(yīng)不降低其所具有的電氣間隙和爬電距離的要
求。
對(duì)于用限流器件把預(yù)期電流限制到不大于熔斷器
額定分?jǐn)嗄芰r(shí)，其額定值須符合上述規(guī)定的要求。且
其額定參數(shù)不小于以下數(shù)據(jù)：即電流額定值，1．5×1．7
In；電壓額定值，以；功率額定值，1．5 X(1．7 In)2×限
流器件的電阻值。
1．3單體電池(原電池和蓄電池l和電池組
為了評(píng)定和試驗(yàn)，電池的電壓應(yīng)考慮其剛完成充
電瞬間所達(dá)到的最高開路電壓。表1給出了部分電池
的相關(guān)電壓值。對(duì)于具有不同于表列電池的情況，可
按GB 3836．4—2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)來測(cè)定最高開路
電壓。
對(duì)于電池短路或反向充電可能引起爆炸的電池，
應(yīng)確認(rèn)其在實(shí)際使用中不會(huì)產(chǎn)生爆炸，并由制造廠出
示它用于本安型電氣設(shè)備或關(guān)聯(lián)設(shè)備中是不會(huì)引起爆
炸的證明。
《自動(dòng)化儀表》第汐卷第11期2008年11月
徐建平
(上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所．上海200233)
表l電池電壓
1．4半導(dǎo)體器件
在關(guān)聯(lián)設(shè)備內(nèi)，半導(dǎo)體器件應(yīng)能承受由可靠串聯(lián)
電阻值除峰值交流電壓值的電流。但在本安設(shè)備內(nèi)，
由設(shè)備及其電源產(chǎn)生的瞬態(tài)效應(yīng)可以忽略。
半導(dǎo)體器件可以用作并聯(lián)限壓器，但它應(yīng)能承受
在其安裝處處于短路時(shí)的電流的1．5倍電流，且不發(fā)
生開路。齊納二極管以外的半導(dǎo)體器件的正向額定電
流應(yīng)不低于1．5倍可能的短路電流；對(duì)于齊納二極管，
其額定值應(yīng)為齊納狀態(tài)下耗散功率的1。5倍；正向電
流應(yīng)為最大可能短路電流的1．5倍。
半導(dǎo)體用作串聯(lián)限流器時(shí)，對(duì)于“ia”等級(jí)電路應(yīng)
使用三只串聯(lián)阻塞二極管。對(duì)于“ib”等級(jí)電路允許使
用其他半導(dǎo)體元件，但必須雙重化。
1．5壓電晶體
設(shè)備內(nèi)部含有壓電晶體時(shí)，一般應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)
措施，以確保其在受到外部沖擊時(shí)可能產(chǎn)生的能量不會(huì)
點(diǎn)燃相應(yīng)等級(jí)的爆炸性氣體。但符合GB 3836．4—2000
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)要求的情況例外。
73
萬方數(shù)據(jù)
“防爆安全技術(shù)”講座(第9講本安儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)) 徐建平
2儀表結(jié)構(gòu)要求
鬟籀卜母搬路
鐵心—-Ⅱ2222礦
骨架量
圖2繞組重疊型結(jié)構(gòu)
變壓器的接地應(yīng)符合：銅箔屏蔽層必須設(shè)置兩根
機(jī)械上分開的接地導(dǎo)線；保護(hù)繞組至少由電氣上分開
的兩層組成，且每一層都必須接地；鐵心必須有一處接
地。此外，變壓器還應(yīng)滿足如下要求：
①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，它們的電氣間隙和爬電距離應(yīng)滿足表2
規(guī)定的要求。
②變壓器應(yīng)做浸漬處理；變壓器繞組溫度應(yīng)不超
過在IEC60085中給出的絕緣等級(jí)允許值。繞組溫度
應(yīng)按GB 3836．4—2000標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)定。
③直接向安全柵或本安電路供電的變壓器輸入
繞組應(yīng)用熔斷器或斷路器保護(hù)。
④電源變壓器繞組須能承受輸出繞組短路(包
括所有輸出繞組同時(shí)短路，或經(jīng)限流電阻短路)電流
的作用，在熱保護(hù)器動(dòng)作之前，不應(yīng)產(chǎn)生超過絕緣等級(jí)
的允許溫度，且不損壞。
表2 電氣間隙、爬電間隙和膠封劑及絕緣材料中的電氣間隙
注：1)除間隔距離以外，目前沒有提出高于l 575 V電壓的規(guī)定值；
2)在電壓低于10 V時(shí)，絕緣材料的相對(duì)泄痕指數(shù)不需要規(guī)定。
74 豫oCESS AUToMATIoN礬嘞UM[ENTATIoN V01．29 No．11 November 2008
萬方數(shù)據(jù)
。防爆安全技術(shù)”講座f第9講本安儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)) 徐建平
⑤對(duì)于向本安電路供電的繞組與其他繞組問采取
加強(qiáng)絕緣的變壓器，當(dāng)一對(duì)或幾對(duì)輸出端子(經(jīng)限流電
阻短路)短路后，輸入繞組在額定電壓作用下經(jīng)6 h發(fā)熱
試驗(yàn)，其繞組絕緣不應(yīng)損壞，并按GB 3836．4—2000標(biāo)準(zhǔn)
要求進(jìn)行絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)，不應(yīng)擊穿或閃爍。
⑥對(duì)于各繞組間用銅質(zhì)接地屏蔽隔離的變壓器，
銅質(zhì)屏蔽應(yīng)能承受熔斷器或熱保護(hù)器動(dòng)作之前流過的
最大持續(xù)電流(對(duì)于熔斷器為1．7 h)，且不應(yīng)損壞。銅
箔厚度或?qū)Ь€屏蔽應(yīng)符合表3的規(guī)定值。
表3銅箔厚度、最小導(dǎo)線直徑與熔斷器額定電流的關(guān)系
參數(shù)規(guī)定值
熔斷器額定電渺A 0．10 0．50 1．00 2．00 3．00 5．00
屏蔽銅箔厚度／mm O．05 0．05 0．075 0．15 0．25 0．30
屏蔽繞組最小導(dǎo)線直徑／him 0．20 0．45 0．630 0．90 1．12 1．40
對(duì)耦合變壓器之類的其他變壓器的絕緣試驗(yàn)電壓
應(yīng)為2璣+1 000 V有效值，但不低于l 500 V有效值。
其他相關(guān)要求參照電源變壓器執(zhí)行。
2．1．2阻尼繞組
為了減小電感影響，用短路環(huán)的阻尼繞組，如果它
們有可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)認(rèn)為是不易發(fā)生開路故障的。
例如，無縫金屬管或用焊接方法連接的短路裸露線圈
等阻尼繞組視為可靠元件。
2．1．3限流電阻
限流電阻常用作電源或電容性電路的保護(hù)性元
件，以限制放電電流。它是本安設(shè)計(jì)中常用的一種簡(jiǎn)
單而又有效的方法。必須注意的是，作為可靠元件的
限流電阻應(yīng)選用金屬膜電阻或無感線繞被覆層電阻。
注意：碳膜電阻不宜采用，并要求電阻精度不低于
-1-5％。限流電阻使用功率在正常工作狀態(tài)下和規(guī)定
的故障情況下，應(yīng)不大于其額定值的三分之二。限流
電阻的裝配應(yīng)確保電阻兩端不會(huì)短路。
2．1．4隔離電容
兩個(gè)具有高度可靠性的電容器串聯(lián)可構(gòu)成可靠組
件，它可作為本安電路與本安電路或本安電路與非本
安電路之間的耦合元件?？煽扛綦x元件的功能是傳送
本安信號(hào)，隔離兩側(cè)電路的直流危險(xiǎn)電壓。但在分析
時(shí)應(yīng)認(rèn)為其中之一會(huì)發(fā)生短路或開路故障。這里電解
電容和鉭電容不宜采用。
用在兩個(gè)獨(dú)立本安電路之間或同一本安電路兩部
分之間的隔離電容器，并且電路之間的最高電運(yùn)不大
于90 V時(shí)，每個(gè)電容器應(yīng)能承受500 V的耐壓試驗(yàn)。
此外，按照最新的IEC60079—11標(biāo)準(zhǔn)(第5版)規(guī)定．
用于隔離本質(zhì)安全與非本質(zhì)安全電路的電容應(yīng)滿足：元
<自動(dòng)化儀表》第凹卷第1l期加憾年11月>

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