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安儀表的結構設計

文檔作者：徐建平文檔來源：上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗測試所		點擊數：	更新時間： 2022年10月18日
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“防爆安全技術”講座l第9講本安儀表的結構設計) 徐建平
‘‘ 防爆安全技術"講座
第9講本安儀表的結構設計
1與本安有關的元件
1．1元件額定值
任何與本安性能有關的元件，在正常工作和防爆
等級相對應的規(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
熔斷器應符合1EC60127標準或其他等效標準。用
熔斷器保護其他元件時，熔斷器應能連續(xù)通過1．7 In電
流。熔斷器的時間一電流特性應保證不超過元件瞬態(tài)
值。當熔斷器的時間一電流特性與制造廠提供的現有
數據不適用時，型式試驗應規(guī)定抽取10個樣品進行試
驗。
在危險場所設置熔斷器應當澆封，并且熔斷器在
澆封之前應是密封的。熔斷器和熔斷器夾持器的安裝
方式應不降低其所具有的電氣間隙和爬電距離的要
求。
對于用限流器件把預期電流限制到不大于熔斷器
額定分斷能力時，其額定值須符合上述規(guī)定的要求。且
其額定參數不小于以下數據：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
為了評定和試驗，電池的電壓應考慮其剛完成充
電瞬間所達到的最高開路電壓。表1給出了部分電池
的相關電壓值。對于具有不同于表列電池的情況，可
按GB 3836．4—2000標準規(guī)定的試驗來測定最高開路
電壓。
對于電池短路或反向充電可能引起爆炸的電池，
應確認其在實際使用中不會產生爆炸，并由制造廠出
示它用于本安型電氣設備或關聯(lián)設備中是不會引起爆
炸的證明。
《自動化儀表》第汐卷第11期2008年11月
徐建平
(上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗測試所．上海200233)
表l電池電壓
1．4半導體器件
在關聯(lián)設備內，半導體器件應能承受由可靠串聯(lián)
電阻值除峰值交流電壓值的電流。但在本安設備內，
由設備及其電源產生的瞬態(tài)效應可以忽略。
半導體器件可以用作并聯(lián)限壓器，但它應能承受
在其安裝處處于短路時的電流的1．5倍電流，且不發(fā)
生開路。齊納二極管以外的半導體器件的正向額定電
流應不低于1．5倍可能的短路電流；對于齊納二極管，
其額定值應為齊納狀態(tài)下耗散功率的1。5倍；正向電
流應為最大可能短路電流的1．5倍。
半導體用作串聯(lián)限流器時，對于“ia”等級電路應
使用三只串聯(lián)阻塞二極管。對于“ib”等級電路允許使
用其他半導體元件，但必須雙重化。
1．5壓電晶體
設備內部含有壓電晶體時，一般應采取適當的保護
措施，以確保其在受到外部沖擊時可能產生的能量不會
點燃相應等級的爆炸性氣體。但符合GB 3836．4—2000
標準中規(guī)定的試驗要求的情況例外。
73
萬方數據
“防爆安全技術”講座(第9講本安儀表的結構設計) 徐建平
2儀表結構要求
鬟籀卜母搬路
鐵心—-Ⅱ2222礦
骨架量
圖2繞組重疊型結構
變壓器的接地應符合：銅箔屏蔽層必須設置兩根
機械上分開的接地導線；保護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
分兩側布置，它們的電氣間隙和爬電距離應滿足表2
規(guī)定的要求。
②變壓器應做浸漬處理；變壓器繞組溫度應不超
過在IEC60085中給出的絕緣等級允許值。繞組溫度
應按GB 3836．4—2000標準要求進行測定。
③直接向安全柵或本安電路供電的變壓器輸入
繞組應用熔斷器或斷路器保護。
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短路，或經限流電阻短路)電流
的作用，在熱保護器動作之前，不應產生超過絕緣等級
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，絕緣材料的相對泄痕指數不需要規(guī)定。
74 豫oCESS AUToMATIoN礬嘞UM[ENTATIoN V01．29 No．11 November 2008
萬方數據
。防爆安全技術”講座f第9講本安儀表的結構設計) 徐建平
⑤對于向本安電路供電的繞組與其他繞組問采取
加強絕緣的變壓器，當一對或幾對輸出端子(經限流電
阻短路)短路后，輸入繞組在額定電壓作用下經6 h發(fā)熱
試驗，其繞組絕緣不應損壞，并按GB 3836．4—2000標準
要求進行絕緣介電強度試驗，不應擊穿或閃爍。
⑥對于各繞組間用銅質接地屏蔽隔離的變壓器，
銅質屏蔽應能承受熔斷器或熱保護器動作之前流過的
最大持續(xù)電流(對于熔斷器為1．7 h)，且不應損壞。銅
箔厚度或導線屏蔽應符合表3的規(guī)定值。
表3銅箔厚度、最小導線直徑與熔斷器額定電流的關系
參數規(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
屏蔽繞組最小導線直徑／him 0．20 0．45 0．630 0．90 1．12 1．40
對耦合變壓器之類的其他變壓器的絕緣試驗電壓
應為2璣+1 000 V有效值，但不低于l 500 V有效值。
其他相關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
們有可靠的機械結構，應認為是不易發(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性元
件，以限制放電電流。它是本安設計中常用的一種簡
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，應不大于其額定值的三分之二。限流
電阻的裝配應確保電阻兩端不會短路。
2．1．4隔離電容
兩個具有高度可靠性的電容器串聯(lián)可構成可靠組
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，隔離兩側電路的直流危險電壓。但在分析
時應認為其中之一會發(fā)生短路或開路故障。這里電解
電容和鉭電容不宜采用。
用在兩個獨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不大
于90 V時，每個電容器應能承受500 V的耐壓試驗。
此外，按照最新的IEC60079—11標準(第5版)規(guī)定．
用于隔離本質安全與非本質安全電路的電容應滿足：元
<自動化儀表》第凹卷第1l期加憾年11月><自動化儀表》第拶卷第ll期2008年11月77>

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