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本質(zhì)安全型電氣設(shè)備技術(shù)要求

  
評(píng)論: 更新日期:2014年04月18日
在本安型電氣設(shè)備中使用了為數(shù)較多的保護(hù)性元件或組件,自的是為了解決電路中的電流過(guò)大或電容,電感元件儲(chǔ)能過(guò)大,使放電火花能量過(guò)大而影響電路的本安性的問(wèn)題。保護(hù)性元件和組件的使用既可減小電路火花放電能量,又能提高本安電氣設(shè)備的輸出功率。保護(hù)性元件或組件一般用于電源輸出或有電容、電感的電路中。保護(hù)性元件和組件主要包括:限流元件、分流元件、限壓元件、隔離元件及安全柵。限流元件主要有限流電阻和恒流管,用來(lái)限制電源短路電流和電容放電電流,通過(guò)限制電路中的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)本安電路的要求。分流元件主要有二極管、穩(wěn)壓管、電容器和壓敏電阻,用來(lái)吸收電感的儲(chǔ)能,減弱電感電路火花放電能量。限壓元件一般采用穩(wěn)壓二極管和集成電路,用來(lái)限制電路中兩點(diǎn)間最高電壓,確保電路妁本安性能。隔離元件常用的有光電耦合器、隔離變壓器和隔離電容,是本安電路與非本安電路之間的隔離元件,用來(lái)傳遞本安信號(hào),隔離非本安的能量。安全柵是一種保護(hù)性組件,常用的有穩(wěn)壓管式安全柵和三極管式安全柵,是設(shè)置在本安電路與非本安電路之間的限壓限流裝置,防止非本安電路的能量對(duì)本安電路的影響。
本安型電氣設(shè)備的接線盒和接線端子不同于其他類型的礦用電氣設(shè)備的接線端子和接線盒。對(duì)于單一式本安電氣設(shè)備,其接線端子應(yīng)與本安電路設(shè)置在同一外殼內(nèi)。而礦用復(fù)合式本安型電氣設(shè)備的本安電路接線端子一般應(yīng)單獨(dú)放置在接線盒內(nèi)。若將本安電氣設(shè)備的非本安電路和本安電路接線端子及引線放置在同一接線盒內(nèi),其端子間距離不能少于50mm,或用絕緣板或接地金屬板進(jìn)行隔離,且本安電路接線端子與接地端子及外殼間的距離應(yīng)符合下面的規(guī)定:ia等級(jí)不小于6 mm,ib等級(jí)不小于3 mm,爬電距離應(yīng)符合表1規(guī)定,所有接線端子必須有防松措施。
為了確保本安電氣設(shè)備的本質(zhì)安全性能,除了合理選擇電氣參數(shù)、設(shè)計(jì)理想的本安電路外,還應(yīng)制定嚴(yán)格的技術(shù)要求,防止本安電路與非本安電路的碰觸、漏電、擊穿現(xiàn)象的發(fā)生,使設(shè)備在結(jié)構(gòu)上能實(shí)現(xiàn)電路的本安性能。因此,在制造和維護(hù)本安型電氣設(shè)備時(shí),設(shè)備最高表面溫度,導(dǎo)線的選擇及布置,外部電纜的分布參數(shù)的選擇,本安電路與非本安電路裸露導(dǎo)體之間的電氣間隙和爬電距離的選擇都顯得非常重要。本安型電氣設(shè)備最高表面溫度應(yīng)符合規(guī)定值,電氣間隙與爬電距離見(jiàn)表1的規(guī)定。本安型電氣設(shè)備中電路導(dǎo)線一般選用銅導(dǎo)線,其截面積選擇應(yīng)符合表4規(guī)定值,導(dǎo)線電流密度不宜過(guò)大,導(dǎo)線截面積應(yīng)留有余量,以防止出現(xiàn)溫升過(guò)高產(chǎn)生危險(xiǎn)的表面溫度。電氣設(shè)備內(nèi)的元件安裝和導(dǎo)線的連接要牢固,不能由于運(yùn)輸、振動(dòng)而發(fā)生元器件損壞或減小電氣間隙與爬電距離。本安電路的內(nèi)部導(dǎo)線絕緣強(qiáng)度為本安電路電壓的2倍,但不得低于500V。本安電路與設(shè)備的機(jī)架間的絕緣或與接地部分絕緣強(qiáng)度也為本安電路電壓的2倍,但不低于500V。同一外殼中非本安電路的導(dǎo)線絕緣強(qiáng)度為2U+1000V(U為二電路電壓之和)。布置設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)線時(shí),應(yīng)將本安電路與非本安電路的絕緣導(dǎo)線分開(kāi)布置。對(duì)與非本安電路在同一外殼或接線盒中的本安電路導(dǎo)線或接線端子均用藍(lán)色導(dǎo)線、或藍(lán)色套管、或藍(lán)色端子板標(biāo)記。本安型電氣設(shè)備多用于遙控、遙測(cè)及通訊系統(tǒng)中,需要使用長(zhǎng)距離電纜。而外部連接電纜存在一定數(shù)量的分布電感和電容,其儲(chǔ)能將在電路中放電,釋放能量,這就大大影響本安電氣設(shè)備的安全性能。因此,對(duì)外接電纜的分布電感和電容必須加以限制。
表4? 銅導(dǎo)線截面積與允許最大電流
導(dǎo)線截面積(mm2)
0.017
0.03
0.09
0.19
0.28
0.44
允許最大電流(A)
1.0
1.65
3.3
5.0
6.6
8.3
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帶本質(zhì)安全型設(shè)備是為了防止在礦井中運(yùn)行產(chǎn)生電火花 而點(diǎn)燃空間中易爆氣體的。
跟電流基本上沒(méi)什么關(guān)系。主要是看電壓等級(jí)的,帶本安電路的設(shè)備不能超過(guò)直流24V,交流18V。如果超過(guò)了這個(gè)數(shù)值。在電路板上當(dāng)不導(dǎo)通的時(shí)候,電源兩端依然有電壓,可能會(huì)產(chǎn)生爬電,從而產(chǎn)生火花而點(diǎn)燃易爆氣體。(所以超過(guò)這兩數(shù)值的都要做成隔爆的 形式)
如果存在電流,那么不會(huì)再空氣中產(chǎn)生火花,而就不會(huì)引起爆炸

本安型電路無(wú)論是在正常工作狀態(tài)下,還是在規(guī)定的故障狀態(tài)下,所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)都不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物。這里所指的電火花是廣義的,它包括電路中兩個(gè)電極間的放電火花,也包括電路切換時(shí)產(chǎn)生的電弧,以下統(tǒng)稱電路的放電火花。

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電路的放電火花,是電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中由于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的開(kāi)閉和電路絕緣損壞形成短路而產(chǎn)生的。而電路絕緣損壞形成短路所產(chǎn)生的電火花相當(dāng)于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合時(shí)所產(chǎn)生的電火花。所以在研究本安電路的電火花時(shí),只需研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)開(kāi)閉時(shí)的放電火花就行了。放電火花的能量大小是研究本安型電路的核心。放電火花是電源能量和電路中儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)存能量向通斷的電極間隙放電的現(xiàn)象(釋放能量),是電路的電子流和電極間氣體電離的離子流形成的導(dǎo)電帶。放電火花含有熔融的金屬粒子和蒸氣(即液態(tài)金屬橋),在極高的電流密度作用下產(chǎn)生高溫和大量的熱能。當(dāng)這種能量超過(guò)了周圍爆炸性混合物的最小點(diǎn)燃能量時(shí)就會(huì)引起爆炸。通常認(rèn)為電路放電有三種形式:火花放電、弧光放電和輝光放電?;鸹ǚ烹姷奶攸c(diǎn)是低電壓大電流放電,如本安電路中的電容放電、化學(xué)電源放電均屬于火花放電。弧光放電為高壓擊穿時(shí)產(chǎn)生的放電,它可以產(chǎn)生持續(xù)電弧,電流密度大、能量集中、點(diǎn)燃周圍環(huán)境中爆炸性混合物的能力強(qiáng),電感電路能產(chǎn)生弧光放電。輝光放電是在高電壓小電流的條件下發(fā)生的,通常認(rèn)為電壓在200~300V以上才能發(fā)生輝光放電。輝光放電的特點(diǎn)是能量不集中,散失大,點(diǎn)燃周圉環(huán)境中爆炸性混合物的能力差。
不同性質(zhì)的電路(電阻性、電感性、電容性)及電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)(接通、斷開(kāi)、通斷速度)。將對(duì)電火花的形成和特點(diǎn)產(chǎn)生不同的影響。

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