本质安全型防爆技术

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1、第一章 爆炸性气体环境的根本知识一 引言 随着石油、化工、煤矿等工业的开展，防止爆炸性事故的发生，越来越引起人们的重视，但是在生产过程中又难免会产生爆炸性物质的泄漏，形成爆炸性气体危险场所。 据资料介绍，煤矿井下约有2/3场所，石油开采和精炼厂约有60%-80%场所为爆炸性危险场所，所以使用在这些场所的电气设备都必须采取防爆措施，才能防止成为危险点燃源。二 爆炸的根本观念 要了解爆炸就要熟悉燃烧现象。燃烧现象的出现同时具备以下三个条件：即要有可燃物质、助燃物质和点燃源，三者缺一不可。 燃烧是一种化学反响。它是可燃物质在点燃源能量的作用下，在空气或氧气中，进行化学反响，引起温度的升高，释放出热辐

2、射及光辐射的现象。如果燃烧速度急剧加快，温度猛烈上升，导致燃烧生成物和周围空气剧烈膨胀，形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声响，这就是爆炸。 爆炸分凝聚相爆炸和分散相爆炸两类。凝聚相爆炸指炸药类的爆炸，分散相爆炸指爆炸性气体环境中形成的爆炸。三 爆炸性气体蒸气混合物的几个主要参数1. 闪点 闪点是指在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。液体的闪点越低，引燃的危险程度越大。如环氧丙烷的闪点为-37.2，不仅在冬天户外场所蒸发蒸气，而且在常温时会快速蒸发蒸气。 液体周围环境温度是影响液体蒸发的主要依据。我国规定了最高环境温度为45作为分界线，闪点高于45

3、的称可燃性液体；闪点低于45的称易燃性液体。 可燃性液体在常温储存没有爆炸危险性。但当可燃性液体呈雾状颗粒状态及操作温度高于液体闪点时同样有爆炸危险性。2.爆炸极限与范围爆炸极限是指可燃性气体蒸气与空气形成的混合物，能引起爆炸的最低浓度爆炸下限或最高浓度爆炸上限，介与爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。爆炸范围越大，那么形成爆炸性混合物的时机越多；爆炸下限越低，那么形成爆炸的条件越易。3.相对密度 密度是指单位体积的物质质量。相对密度是指可燃性气体蒸气与空气密度的比值空气为1。 相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。比空气轻的可燃性气体蒸气会扩散至周围空间的上部区域，比空气重的可燃

4、性气体蒸气停留在周围的空间下部区域。四 爆炸性气体蒸气混合物的分类、分组1. 爆炸性气体蒸气混合物分类:中国: 类煤矿井下甲烷气、类工厂内的爆炸性气体混合物、类(爆炸性粉尘和纤维)北美: Class(爆炸性气体)；Class(爆炸性粉尘)；Class(纤维)为适合隔爆型及本质平安型电气设备设计选型要求又将气体分成A、B、C类三种。分 类ABC最大试验平安间隙MESGmmMESG0.90.9MESG0.50.5MESG最小点燃电流比MICRMICR0.80.8MICR0.450.45MICR2. 爆炸性气体蒸气混合物分级的比拟 爆炸性气体蒸气混合物分级我国和IEC一样，与北美不同，见下表：典型典

5、型气体 中国、IEC、欧洲标准 北美标准(NEC)点燃特性甲烷Group D难易 丙烷A乙烯BGroup C氢气CGroup B乙炔Group A3. 爆炸性气体蒸气分组我国和IEC一样，北美与IEC根本相同，只是更细而已，对应关系见下表：中国、IEC欧洲标准北美标准(NEC)最高外表温度点燃特性T1T1450难易T2T2300T2A280T2B260T2C230T2D215T3T3200T3A180T3B165T3C160T4T4135T4A120T5T5100T6T6854.防爆标志举例Ex d B T4 温度组别 类别 防爆型式隔爆型 防爆总标志Ex e T3 温度组别 类别 防爆型式增

6、安型 防爆总标志 Ex ia A T6 温度组别 类别 防爆型式本安型 防爆总标志五 爆炸性气体蒸气环境的划分1. 爆炸性气体蒸气环境的分区 世界各国对危险场所区域划分不同，但大致分为两大派系：我国和大多数欧洲国家采用国际电工委员会IEC的划分方法，而以美国和加拿大为主要代表的其他国家那么采用北美划分方法。1我国对爆炸性危险场所划分的依据： GB3836.14-2000?爆炸性气体环境用电气设备 第14局部 危险场所分类? GB50058-1992 ?爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准? 根据爆炸性气体蒸气环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域。 0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存

7、在的场所。 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。 2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。 另外，按英国专家R.H卡恩迪根据持续时间的概念论述： 0区：每年至少出现1000h； 1区：每年在101000h； 2区：每年在10h以下。2北美国家将爆炸性危险场所划分两个区域：(1) Division 1(1区)：在正常工作条件下，可能存在爆炸性或可燃性混合物的场所包括气体、粉尘和纤维场所。(2) Division 2(2区)：仅仅在故障条件下或其他异常情况下，偶尔地或短时间地存在爆炸性或可燃性混合物的场所包括气体、粉尘和纤维场所。

8、从定义可以看出两个区域Zone和Division划分的方法存在很大的差异，它们之间的近似对应关系见下表：中国、IEC、欧洲标准北美标准危险程度0区(Zone0)Division 1 (1区) 高 低1区(Zone1)2区(Zone2)Division 2 (2区)2. 释放源 释放源是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部位或某个点。每一台加工设备：如罐、泵、管道、容器等都应视作潜在的可燃性物质的释放源。如果这类设备不再盛装可燃性物质，很明显它的周围就不会形成爆炸区域。如果这类设备盛装可燃性物质，但不向大气层释放，同样是潜在的释放源，如果设备向大气中释放可燃物质，

9、首先要确定大概的释放频率和持续时间，来确定释放源的级别。1连续级释放源连续释放或预计长期释放的释放源。如：处理容器的内部，与大气相通的储罐，在储油液槽中油(液)上方的蒸气空间和低于水平面的空间等。2第一级释放源 正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。如：设备正常运行时，会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封件处；正常操作时会向大气释放物质的取样点3第二级释放源 在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短时释放的释放源。如：法兰、管接头、连接件；在正常运行时不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封件处、平安阀、排气孔。4多级释放源 由上述两种或多种级别组成的释放源。按连续级或第一

10、级释放源来划分。3.通风 由于风力、温度梯度或人工通风如风扇或排气扇作用可造成的空气流通和新鲜空气与原来空气置换。通风可以促进消散，加强通风效果，可以降低危险区域的等级和缩小危险区域的范围。通风有自然通风、一般机械通风、局部机械通风、无通风区分。 自然通风和一般机械通风：连续级释放源可导致0区，第一级释放源可导致1区，第二级释放源可导致2区。设备工艺装置应尽量在露天、敞开式布局到达良好的通风效果；局部机械通风比上述通风更有效。无通风：连续级释放源、第一级释放源可导致0区，第二级释放源可导致1区。4.爆炸性气体蒸气环境的范围影响区域范围的因素有：可燃性气体释放量、释放速度、释放浓度、通风、障碍物

11、、易燃液体的沸点、爆炸下限、闪点、相对密度、液体浓度等。一般应通过计算来确定。安装单位在工程施工中首先要研究防爆电气工程的危险环境区域划分图，以利防爆电气设备的正确安装。第二章 防爆电气设备的根本原理爆炸性气体环境中安装的电气设备主要有隔爆型电气设备、增安型电气设备、本质平安型电气设备、正压型电气设备、浇封型电气设备、充油型电气设备、充沙型电气设备、“n型电气设备等。现对几种主要的防爆电气设备进行介绍。一 隔爆型电气设备隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d。其制造检验标准应符合GB3836.1-2000及GB3836.2-2000标准的要求。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力

12、，并能阻止爆炸火焰向周围环境传播的防爆外壳。 电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物，当设备产生电火花及危险高温时，将引燃壳内的爆炸性气体混合物，形成巨大的爆破力及冲击波。一方面隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损；另一方面隔爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围的爆炸性气体混合物。因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种性能。1. 隔爆外壳的耐爆性 隔爆外壳中产生的爆炸压力受爆炸性气体混合物的浓度、外壳的容积及形状、点火源的位置、接合面间隙、爆炸性气体混合物的初始压力及温度等的影响。在低于最大爆压浓度时，爆炸压力与混合物的浓度成正比；当外壳的容积增大时，其热损失相对

13、减小，爆炸压力相对增高；就外壳的形状而言，非球型容器比球型容器的爆炸压力要低；点火位置偏离中心，其爆炸压力会下降；接合面间隙增大，爆炸压力将下降；爆炸性气体混合物的初始压力及温度提高，爆炸压力将增大。 隔爆型电气设备爆炸时其内部会产生0.5MPa-2.0MPa的爆压，将对壳壁产生冲击力。当外壳材质的强度不能满足要求时，造成破损，所以外壳的抗拉强度及壁厚应到达要求。 隔爆型电气设备的外壳材料均用金属材质制成。常用的有钢板、铸钢、铸铝合金、铸铁等材料。当采用铸铁时，其牌号应不低于HT250；当采用铸铝时，应用抗拉强度不低于120Mpa，含镁量不低于6%的铜铝合金。当外壳容积不大于0.01升时，可采

14、用陶瓷材料制造；当外壳容积不大于2.0升时，可采用塑料材料制造，但塑料外壳的结构强度受成型工艺及易自然老化的影响，一般用于外壳容积小于0.1升的隔爆部件。 隔爆外壳由于要承受爆压的冲击力，因此其壁厚值相对其它防爆型式的外壳要大。以铸铝壳体为例，容积不大于2.0升的外壳，壳壁厚度应在4.0-8.0mm之间，法兰厚度应在8.0-12.0mm之间；压铸铝外壳的壁厚由于致密度相对较高，其壁厚可设计得小一点。当容积大于4.0升时，须采用铸钢等黑色金属材料。 隔爆型电气设备在结构设计时，要尽量防止压力重叠现象。压力重叠现象一般产生在包含两个或多个空腔以小孔形式连通的外壳内，当一个空腔引爆后，其火焰将向另一

15、空腔传播，由于火焰的前沿面比气体传播速度要慢，另一空腔首先进行气体预压，再进行点燃爆炸，这样产生的爆压比前一个空腔高数倍，将造成壳体的严重损坏。事实上，在同一空腔中，当电气部件安装不合理时也会产生压力重叠现象。 综上所述，外壳不宜制成以小孔连通的多空腔形式，壳内电器元件的安装也应防止将整腔分割成几个小空腔。另外，外壳三维尺寸之比不宜过大。否那么壳内会产生压力重叠现象。2. 隔爆外壳的隔爆性 由于制造、安装、维护等原因，隔爆外壳不可能是天衣无缝的整体，而是由许多个零部件组成。零件间的连接缝隙会成为壳内的爆炸产物所通过的路径，引燃周围的爆炸性气体混合物。这些零部件的配合局部称隔爆接合面，其接合缝隙

16、称隔爆接合面间隙。隔爆外壳的隔爆性是建立在隔爆接合面对内部的爆炸火焰有冷却作用为理论根底的。隔爆接合面的结构应能保证熄灭间隙中的火焰，损失至少20%的热量。为此隔爆接合面的宽度L、间隙或直径差i、法兰至壳体内缘的距离l应符合GB3836.2 表1-表4的规定，对于C外壳的螺纹隔爆接合面应符合表5的规定。隔爆面的外表粗糙度Ra应不低于6.3微米，隔爆螺纹的精度应不低于6H/6g。为了防锈防腐，隔爆面的外表应涂204-1油脂。 隔爆接合面的结构形式有平面式、止口式、螺纹式。操纵杆和轴的配合属于圆筒式结构，它们分别应用于壳体与壳盖的接合处；壳体与操纵杆的接合处；电机轴伸与端盖的接合处；电缆或导线的引

17、入装置与壳体的接合处；仪表及显示器窗与壳体的接合处等。对维修中不经常翻开的透明件衬垫应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料制成，其厚度不小于2.0mm。接合面的宽度：外壳容积小于100cm2时，不小于6.0mm；外壳容积大于100cm2时，不小于9.5mm。还有一种胶粘接合面结构。其胶粘材料应采用热稳定性能好的不燃材料。胶粘接合面的宽度：当外壳容积小于10cm2时，不小于3.0mm；当外壳容积小于100cm2时，不小于6.0mm；当外壳容积大于100cm2时，不小于10.0mm。3. 隔爆外壳上的几个主要零部件1紧固件 紧固件应有足够的机械强度，当壳体爆炸时，不会引起螺栓断裂。紧固件应有防锈、防

18、松措施，以保证平面式隔爆接合面的间隙。用螺栓紧固时，假设用弹簧垫圈防松，只需将弹簧垫圈压平即可，不宜拧得太紧。为了防止外力对紧固螺栓的剪切，盖和壳体接合处的外型尺寸必须一致。 为了紧固牢靠，不允许用塑料或轻合金制造螺栓和螺母，也不允许在塑料外壳上直接攻螺孔。 不透螺孔的深度应保证螺栓和螺孔紧固后，须留有大于2倍防松垫圈厚度的螺纹余量。不透螺孔的周围及底部厚度须不小于螺栓直径的三分之一，但至少有3.0mm的裕度。 工艺用透孔或结构上必须穿透外壳的螺孔，应采用圆筒式或螺纹式隔爆型结构将其堵住，外露的端头须永久性固定。2） 联锁装置及警告牌 正常运行时会产生火花和电弧的电气设备，须设置联锁装置。联锁

19、装置的机构应保证电源接通时壳盖不能翻开；壳盖翻开后，电源不能接通。 用螺栓紧固的外壳允许用警告牌代替联锁装置。警告牌内容：严禁带电开盖！3透明件 透明件主要用于照明灯具的透明罩、仪表窗口、指示灯罩等部位。照明灯具的透明罩用钢化玻璃、高硼玻璃制成；仪表窗口用的透明件采用光学玻璃、钢化玻璃制成，前者透明性好，但应增加厚度；指示灯罩用的透明件采用钢化玻璃、聚碳酸酯塑料制成。以上均应能承受规定的冲击试验及耐压试验。 隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式、衬垫式两种。胶粘或衬垫的宽度应符合2条有关规定的要求。4引入装置 引入装置是电缆或导线进出电气设备的防爆部件。按其结构分有橡胶密封圈式、填料密封式、带螺

20、纹的电缆引入方式之分。 橡胶密封圈式引入装置是用压紧螺母将橡胶密封圈抱紧电缆或导线，同时挤实引入装置的内孔，到达致密效果。为了到达防爆要求，规定了密封圈的非压缩轴向长度：对同一外径，多层内孔的密封圈，当圆形电缆直径不大于20mm，非圆形电缆截面周长不大于60mm时，最小为20mm；当圆形电缆直径大于20mm，非圆型电缆截面周长大于60mm时，最小为25mm；对同一外径，只有一个内孔的密封圈，其密封圈的非压缩轴向长度：当外壳容积小于0.1升时，最小为10mm；当外壳容积大于0.1升时，最小为16mm；对C类容积大于2.0升的隔爆外壳，密封圈的非压缩轴向长度应符合多层内孔密封圈的有关规定。 密封圈

21、的压紧件有压紧螺母式及压盘式两种结构，均用金属材料制成。当圆形电缆直径大于20mm时，压紧件应有防拔脱机构。 填料密封式引入装置是在引入装置内充填热固性混合填料，其最小轴向长度应为20mm。填料密封盒内贯穿的电缆芯线数应符合说明书要求，并保证沿密封长度20mm各点上至少有20%的横截面积有填料填充。 带螺纹的电缆引入装置的隔爆螺纹至少有6扣螺纹，并至少有8mm长度。5衬垫隔爆外壳上的衬垫有两种形式：防爆用的衬垫，应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料；防护用的衬垫，应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料，且不能计算在隔爆接合面内。6接线盒 有电火花及危险高温的电气设备应设置接线盒，构成间接引入方式。接

22、线盒应有足够的尺寸便于设备的连线，电气连接件的电气间隙及爬电距离应符合增安型的要求。 如果电缆封入主外壳内，那么外壳外部的电缆长度至少应为1.0m。7接地连接件为安装方便，隔爆外壳上的接地连接件有内、外之分，连接件的尺寸应压紧4.0mm2铜芯线，并有防松、防腐措施。金属管布线及双重绝缘的电气设备可不设接地连接件。8铭牌铭牌是隔爆型电气设备标志及电气参数的承诺。其内容有额定电压、额定电流或功率、防爆标志、防爆合格证号、出厂日期或编号、制造厂名等。4.隔爆型电气设备的评估 隔爆型电气设备的外壳能保证内部引燃爆炸后不会点燃周围的爆炸性气体混合物，其平安程度较高，可用于1区、2区爆炸性气体危险环境。但

23、内部爆炸会损坏电气部件，造成工艺装置的停产，所以对重要的工艺装置所配置的电气设备不能采用隔爆型电气设备。 此外，在设计隔爆外壳时因考虑其耐爆性及隔爆性，所以会造成隔爆外壳的结构尺寸大、重量重。用户安装时要注意机架的固定。二 增安型电气设备 增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备，进一步采取措施，提高其平安程度，防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志为“e。 增安型电气设备的制造及检验应执行GB3836.1-2000，GB3836.3-2000标准。 增安型电气设备是采取了以下结构措施来提高电气设备平安性的。1.有效的外壳防护 增安型电气设备是依靠外壳

24、的防护措施来保护内部的电气部件的。外壳防护措施不好，粉尘及水分会侵入壳体内的电气绝缘构件上，造成电气设备的过载或短路，产生电火花或电弧，引燃周围的爆炸性气体混合物。 外壳防护等级的代码为IP，后加防外物侵入及防水侵入数字代号，如IP54表示防外物侵入5级，防水侵入4级，意义为壳体内有少量粉尘侵入，但不影响电气设备的正常运行，并任何方向的溅水对电气设备的正常运行无影响。关于外壳防护等级的划分及试验见GB4208-1993标准。 增安型电气设备的外壳防护等级应符合以下规定：内装裸露带电零件的外壳如接线连接件，至少应有IP54的外壳防护等级；内装绝缘带电零件的外壳如电磁阀线圈，至少应有IP44的外壳

25、防护等级。2.电路的可靠连接1外部电缆的连接 外部电缆进入电气设备后，一般都在接线端子处接线。如果连接件尺寸过小，连接件上的电流密度过高将造成接点过热，如果连接松动接触不良将产生电火花，都有可能引燃周围的爆炸性气体混合物。为此，电气连接件应有足够尺寸，保证与电气设备额定电流相适应的导线可靠连接。无论连接件的结构如何，均应有可靠固定和防松措施，制造厂在说明书中应规定连接导线的规格及数量。 连接件在规定的扭转力距下不应转动及损坏；连接件应有一定的接触压力，并应在温度变化时也不会削弱其接触压力；连接件不应在固定位置上自动滑出；连接件不应通过绝缘材料传递接触压力；用作多股导线的连接件须有弹性零件，保证

26、4.0mm2及以下的芯线都有可靠连接。 铝导线不能直接和连接件连接，应采用铜铝过渡接头。2内部导线的连接增安型电气设备内部导线的连接同样应连接可靠，并应消除不适当的机械应力。因此只允许采用以下导线的连接方法：a能防止松动的螺栓及螺钉连接；b挤压连接； c导线用机械方法连接后，再用锡焊连接；d硬焊连接；e溶焊连接。 增安型电气设备的内部配线大多采用a，b，c之一连接方式；当连接要求足够的机械强度及耐热性时，应采用d，e之一连接方式，如鼠笼式三相异步电动机导条和端环的焊接。3.增大电气间隙及爬电距离电气间隙是指两个导电局部之间的最短空间距离；爬电距离是指两个导电局部之间沿绝缘材料外表的最短距离。前

27、者与空气的击穿电压有关，后者与绝缘材料外表闪络电压有关。1电气间隙计算电气间隙应按零件的作用及所处的位置来考虑，并有以下两种形式：a带电零件之间及带电零件与接地零件之间；b 带电零件与易碰零件之间。 所谓易碰零件是指易被操作者触及的金属零件，如电气设备的外壳、操作手把、框架或底板等。这类零件虽然正常时不带电，但如果不接地又发生电气零件绝缘损坏就有可能带电，对其碰触就会引起火花。 电气间隙与导电零件所施加的工作电压有关，如果施加的工作电压有一定的范围，那么应按最高工作电压来确定。如变送器的工作电压为DC12V-36V，那么连接接线端子应按DC36V计算。 电气间隙应按GB3836.3-2000标

28、准图2中例1-11的指导方法来计算，并应符合表1的要求。如工作电压为AC220V时，最小电气间隙为5.0mm；如工作电压为AC380V时，最小电气间隙为6.0mm，如工作电压为DC60V时，最小电气间隙为2.1mm。以上的最小电气间隙均比低压电气设备提高1-3mm。2爬电距离 电气设备电气部件的绝缘材料如选择不恰当，或导电零件之间的距离设计得过小，当绝缘材料外表存有灰尘、导电介质时，在电场的作用下，会产生漏电、局部热分解、绝缘材料外表碳化现象。严重时将形成放电通道，产生电火花、电弧及局部发热。 爬电距离的计算应根据工作电压、绝缘材料的耐泄痕性和绝缘材料的外表形状有关。 耐泄痕性是指在固体有机绝

29、缘材料外表施加可电离分解污染液或污染杂质时对电场的作用力。它是以确定相比漏电起痕指数来划分为、a三个等级的。类绝缘材料为上釉的陶瓷、云母、玻璃等无机材料等；类绝缘材料为三聚腈胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐弧塑料、不饱和聚脂团料等；a类绝缘材料为聚四氟已稀、三聚腈胺玻璃纤维塑料、外表用耐弧漆处理的环氧玻璃布板等。 爬电距离应按GB3836.3-2000标准图2中例1-11的指导方法来计算，并应符合表1的要求。如工作电压为AC220V时，最小爬电距离为6.3mm级材料；如工作电压为AC380V时，最小爬电距离为10.0mm级材料，如工作电压为DC60V时，最小爬电距离为2.6mm级材料。电气设备内的

30、电路板，如工作电压低于60V时，与外部导线连接的接点其最小值应为3.0mm。4.选用优质的绝缘材料 通常，从绝缘材料产品的形态可分为三大类：气体、液体、固体绝缘材料。气体绝缘材料在高压开关中应用较广，液体绝缘材料以矿物油为主用作低压变压器的绝缘油；固体绝缘材料大量用作电气设备的绝缘构件。防爆电气设备的绝缘材料有以下要求：1固体绝缘材料应有不燃、难燃性能；2固体绝缘材料吸潮性要小；3固体绝缘材料应有耐电弧性能；4固体绝缘材料应有耐热性能。 所谓耐热性是指固体绝缘材料在某一温度下能长期运行而不会损坏的工作温度值。固体绝缘材料应能保证工作在高于设备连续运行温度至少20.0，但不低于80.0时，仍有良

31、好的机械性能。 电气设备的工作温度不同，要求选用的耐热等级也不同。固体绝缘材料的耐热等级分为Y、A、E、B、F、H、C八个等级。B、F绝缘材料用得较多，如三聚腈胺石棉耐弧塑料，DMC塑料，其极限温度在130-155之间。 增安型电气设备还对电动机、变压器、电磁铁的绕组用线做了以下规定：至少应包覆两层绝缘材料的裸线；至少应包覆一层绝缘材料的薄型漆包线；QZ-2型牌号的厚漆包线。同时，绕组应采用以下浸漆方法之一：沉浸法；滴注法；真空浸渍法。不能采用涂刷及喷洒方法作为浸渍处理。如果使用有机溶剂作为浸渍剂时，浸渍及枯燥过程必须进行二次。 增安型电气设备的绕组不允许采用公称直径小于0.25mm的导线绕制

32、，如有特殊原因，可将绕组制本钱质平安型或胶封型结构。5.限制设备的外表温度 限制设备的外表温度是增安型电气设备主要的防爆措施。因为，增安型电气设备的外壳只有防护功能，设备的外表温度不能考虑外壳的外表，而应考虑壳内的电气部件外表温度。这样，很难提高设备的温度组别，因此，须从限止极限温度及进行电气保护两个方面着手解决。1极限温度 所谓极限温度是指电气设备或其部件的最高允许温度。在确定极限温度时，应考虑两个因素：爆炸性气体混合物被点燃的危险温度；结构材料的极限温度。对于绕组还应符合GB3836.3-2000标准 第4.7.3条表3的规定；对于电动机应在启动、额定运行或规定的过载状态tE时间结束时，其

33、任何部位的最高外表温度均不允许超过规定的温度组别；单插头荧光灯的镇流器应考虑灯管老化后产生的整流效应。 对于导线及所有安装的金属部件，还应符合以下规定：不允许降低材料的机械强度；不允许因热膨胀而超过材料的许用应力；不允许损坏邻近的绝缘材料。2电气保护装置 增安型电气设备在运行时，还会产生过载、短路现象。将使电气部件局部造成过热及电火花，引燃周围的爆炸性气体混合物。所以，增安型电气设备还应加电气保护装置。 保护装置一般有两种形式： a电流保护方式 由熔断器、断路器、热保护元件组成控制电路。当电气设备过载时，热元件自动脱开，供电电源切断。也称间接控制方式。 b温度保护方式 将热敏元件埋入绕组内部进

34、行控制的温度保护方式。由于热敏元件直接反映温度的变化，也称直接控制方式。3增安型电气设备还对旋转电机、馈电网络供电的灯具、自带电源的手灯和头灯、测量仪表及仪表用电流互感器、蓄电池、通用接线盒及分线盒、电阻加热元件及加热器作了专用规定如下：a） 旋转电机外壳防护的专用规定：装有冷却空气进出口管道的封闭式风冷电动机，其管道接头进出口处的防护等级应不低于IP20要求；电动机的防护等级应不低于IP44要求；安装在清洁室内并有专人管理的电动机，其电动机的防护等级应不低于IP44要求；垂直安装的电动机，其通风孔上应设置挡板，防止外物垂直进入壳内。 内风扇的专用规定：内风扇的材料当采用铸铝合金时，其含镁量应

35、小于6%；当采用塑料时，其外表电阻值应不超过1.0G，但风扇旋转线速度小于50m/s除外。风扇与风扇罩、通风孔档板、紧固件之间的最小间隙应大于风扇直径的1/100，其不小于1.0mm，不必超过5.0mm。 最小径向单边间隙：增安型电动机的转子与定子之间不应在旋转时产生扫膛摩擦，引起高温及摩擦火花。为此，应规定最小径向单边间隙。其数值应符合GB3836.3-2000标准第5.1.3条的规定。 鼠笼转子电动机的专用规定：除应符合上述规定外，还要求鼠笼转子的端环与导条压铸一体或采用硬钎焊或熔焊连接一体。导条与铁芯槽应压紧在一起，以防止电动机旋转时产生火花。在起动时转子的极限温度不应超过300。电动机

36、应确定堵转时间tE及起动电流比IA/IN 并在铭牌上标出，以便用户选用温度控制器。b馈电网络供电的灯具馈电网络供电的灯具仅允许使用以下灯具：白炽灯、单插脚荧光灯、自镇流高压汞灯，灯管泡破裂后，其温度不高于极限温度的其它类型的灯具。高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯当灯泡破裂后，其引燃极仍在点燃，极温可达一千多度，无论何种爆炸气体都会引燃。单插脚荧光灯管在安装及更换时，注意本能碰碎，因为，灯管破碎瞬间将产生绝热压缩效应，即使灯管不点亮，也会引起爆炸。 灯管泡插头的插座应有隔爆小室，防止灯管泡带电更换时，产生的电火花引燃爆炸性气体混合物。 灯头边缘及灯泡焊接局部的温度不应超过195。 灯管泡与透明罩

37、之间应有一定距离，以便降低灯具的温升及热破损。 透明罩应有保护网，并且网孔面积最小为5050mm2。c自带电源的手灯和头灯 灯泡应用透明罩防护，其间距应不小于1.0mm。透明罩应有保护网：当外露面积不超过50mm2时，可以用10.0mm凸台保护；当外露面积超过50mm2时，如无保护，应承受4.0J冲击能量的试验。 如果灯泡装在弹簧灯座中并与透明罩接触，其接触时弹簧行程至少为3.0mm。 灯具内装开关类部件，应采用隔爆型等防爆结构。d测量仪表及仪表用电流互感器 测量仪表及仪表用电流互感器的线圈、连接件等应符合增安型结构的要求。测量仪表应采用经得起过载的电磁式仪表。并应经得起短路电流的试验不损坏。

38、e） 蓄电池 但凡铅酸型、铁镍型、镍镉型蓄电池均可制成增安型蓄电池。其箱体应由钢板及相当强度的材料制成，内衬绝缘防腐材料，以抵抗电解液的腐蚀。电池箱通风孔的防护等级不低于IP23。单体蓄电池的极柱应采用溶焊及钎焊等方式连接，连接的导线应有足够的载流量。 严禁在危险环境中进行蓄电池充电！f） 通用分线盒及接线盒通用接线盒及分线盒应有足够的尺寸，以便于外部电缆的可靠连接。接线连接件的规格满足使用的额定电流及功率，并有防松防腐措施。g） 电阻加热元件及电阻加热器 电阻加热元件有管式和绕式之分。前者为恒电阻加热元件，如空间加热器；后者为自限温半导体元件，如加热电缆。恒电阻加热元件的恒温依靠外部配置的温

39、度控制系统来实现，自限温半导体元件的温度到达设计温度值后将维持不变。 用恒电阻加热元件组成的加热器，应有超限温控制开关，并在温度设定后加以锁定。加热器的控温系统和超限温控制开关应串接控制。 电阻加热器应设置漏电保护器。如安装在TT或TN电源接地系统，应采用漏电动作电流不超过30mA的保护器；如安装在IT电源接地系统，应采用绝缘电阻小于50/V切断的绝缘继电器。6.增安型电气设备的评估 增安型结构只能适用在正常运行时无电火花及危险高温的电气设备上，应用是有局限性的。与隔爆型相比结构轻巧，安装维护方便的特点，大量使用在隔爆增安复合型产品中的接线盒箱或隔爆部件的增安外壳结构上。 增安型电气设备的外壳

40、不能起到防爆作用，平安程度决定于安装的可靠及维护的好坏，可在1区局部产品、2区爆炸性气体环境使用。三 本安型电气设备1名词术语最常用的1)本质平安电路: 在规定的条件下(包括正常工作和规定的故障条件下)，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。2)本质平安设备：其内部所有的电路都是本安电路的电气设备。3)关联设备：装有本质平安电路和非本质平安电路，而且结构使非本质平安电路不能对本质平安电路产生不利影响的电气设备。4)最小点燃电流：用火花试验装置，在电阻电路或电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。5)最低点燃电压： 用火花试验装置，在电容电路中引起爆炸性试验混合

41、物点燃的最低电压。6)电气间隙：两导电部件在空气中的最短距离。7空气中的爬电距离：两导电部件之间沿绝缘材料与空气的接触外表的最短距离。1.6 本质平安型设备的特点1平安程度高，ia等级可用于0区，其他防爆型式均不能用于0区；2体积小，重量轻，造价低；3结构简单，易操作、维护。所以，在防爆产品选型上，应尽可能选择本质平安型。2本质平安型电路的参数设计2.1 设计依据:GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1局部：通用要求GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4局部：本质平安型“i特别是GB3836.4中的附录A最小点燃曲线，这些曲线是在专门的火花试验装置上进行

42、大量的火花试验，确定了点燃爆炸性气体的临界参数，有了这些曲线，既方便了设计者和使用者，也为检验单位审查其本质平安性能提供了依据。一个电路不管多么复杂，都是由电阻、电容、电感等元器件组成的，当我们能把它简化成仅含有一个等效参数的简单电路时，就可以分别考虑其正常工作和故障状态下的电压、电流对点燃情况的影响，应用最小点燃曲线来计算电路的本质平安性能。2.2 查最小点燃曲线的方法1) 确定电路类型R、C、L,并考虑最不利的因素(电源的波动、元件的容差)，确定电气参数U、I、R、C、L值；2) 将相应的平安系数加在电压或电流上：ia等级:正常工作和一个故障，平安系数K1.5；二个故障，平安系数K1.0；

43、ib等级:正常工作和一个故障，平安系数K1.5；3对应不同的电路类型，根据防爆级别不同，查相应的最小的点燃曲线，使考虑平安系数后的电压(Uk)或电流值Ik小于最小点燃电压(Umin)或最小点燃电流(Imin)值。否那么应修改电路参数，使之满足本质平安要求。2.3 设计例如2.3.1简单的电阻电路一个20V的直流电源,选多大的限流电阻,才能适用于氢气危险场所? U R (1) 首先确认电路类型为电阻电路, 防爆级别为C,考虑电源波动10%的因素，电源U20V1.122V 查GB3836.4附录 图A1C，22V对应的最小点燃电流为337mA。(2) 将平安系数K1.5加在电流上，即Ik337mA

44、/1.5224mA(3) 20V的直流电源串联的限流电阻R22V/224mA98.2 考虑电阻允许误差5%，限流电阻最小阻值至少为103.1。 当该电源(电池组)直接用于危险场所时,电池与限流电阻必须整体封装为一体,防止电池直接短路。电阻电路的本安措施：是通过限制电压和电流来控制火花能量的。 2.3.2简单的电容电路 U R 评价一个用于类场所本质电路的平安性能。电路由一个30V电池组与可靠元件10K电阻、10uf电容器连接组成的。在该例如中，30V和10uf值取最大值, 10K 电阻值取最小值1电源电路(1)电池最高电压Uo30V, 电池最大短路电流IoUo/R30V/10K 3mA(1)

45、取平安系数K1.5, Ik1.53mA4.5mA(2) 查A1曲线I, 30V对应最小点燃电流Imain700mA(3) 评定：因为Ik(4.5mA)远小于Imain(700mA), 平安系数超过了100倍,所以,该电源是本质平安的.2 电容器(1) C10uf, , U30V(2) 取平安系数K1.5, Uk1.530V45V(3)查A2曲线I, 10uf 对应最小点燃电压Vmain26V(4)评定：因为Uk(45V)大于Umain(26V), 所以,该电路不是本质平安的.(5)修改方案方案1:电容值不变，降低电压:因为C10uf， 对应最小点燃电压Vmain26V所以电压应降低为UkVma

46、in(26V)/1.526V/1.5 17.3V方案2:电压值不变，减小电容值: 因为U30V ，取平安系数K1.5, Uk1.530V45V 查A2曲线I, 45V最小点燃电压对应的最小电容值为3uf方案3: 电容、电压值不变，电容串联可靠电阻取R5.6: 因为U30V，取平安系数K1.5, Uk1.530V45V 查A2曲线I, 根据10uf5.6 这条曲线，得到最小点燃电压Umain为48V,因为Uk(45V)小于Umain(48V), 所以,该电路是本质平安的。 C(uf) (C+0) (C+5.6)R U30V C10uf 26 48 Umin(V)R10K R5.6 图A2 I类电

47、容电路 电容电路的本安措施：尽可能降低电源电压或电容值，当仍达不到要求时，可将电容串接可靠电阻并浇封为一体。2.3.3简单的电感电路 U20V L100mH R300 R1100如上图所示，假定由一个C电路，是由一个20V电池组与可靠元件300限流电阻组成的电源，并向一个1100、100mH的电感器馈电，评价该电路的本安性能。该例如中，300和1100取为最小值，100mH取为最大值，电池组的最高电压假定为22V。 1电源电路(1) 电池最高电压Uo22V, 电池最大短路电流IoUo/R22V/30073.3mA(忽略电池内组)(2)取平安系数K1.5, Ik1.573.3mA110mA(3)

48、查A1曲线C , 22V对应最小点燃电流Imain337mA(4)评定：因为Ik(110mA)小于Imain(337mA),所以,该电源是本质平安的.2 电感器(1) 电感中的最大电流IUo/R22V/3001100 15.7mA(2)取平安系数K1.5, Ik1.515.7mA23.6mA(3)查A4曲线C , 100mH 对应最小点燃电流Imain28mA(4)评定：因为Ik(23.6mA)小于Imain(28mA), 所以,该电路是本质平安的.电感电路的本安措施：尽量减小电路的电感量或电流值，当仍达不到要求时，电感两端可并接分流保护性元件，而且要双(三)重化,并与电感浇封为一体.例如:

49、电感两端可并接续流二极管保护性元件,ib等级需双重化，ia等级需三重化。 + L 3 结构要求3.1 外壳一般类外壳不低于IP54,类不低于IP20，但也应与环境条件相适应，对于恶劣环境，应适当提高防护等级。例如户外，一般不低于IP54。3.1.1防护等级依据标准:GB4208-1993 外壳防护等级IP代码3.1.2 外壳材质a 塑料外壳：热稳定性：塑料外壳允许的工作温度高于设备外壳最高外表温度。外表绝缘电阻：1G不燃型或难燃型材料b 轻金属外壳：类：含镁量质量百分比6%。3.2 设备的外部连接3.2.1 接线端子同一接线盒内，本安与非本安接线端子的间距不小于50mm，否那么应加绝缘板或接地

50、金属板进行隔离。而且本安接线端子应为浅蓝色或有本安标记。各本安电路接线端子的裸露导体部件之间的电气间隙应等于或大于GB3836.4表4给出值。另外，接线端子之间的电气间隙在按GB3836.4图1测量时，连接外部导体的裸露导电部件之间的电气间隙应不小于6mm。连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其它导体部件之间的最小电气间隙应不小于3mm。3接线端子应具有放松措施加弹垫，确保连接可靠。3.2.2 插接件1用于连接外部本安与非本安电路的插头和插座应是分开的，而且不能互换。2外部连接配备有一个以上的插头和插座时，应有防互换、防误插、防拔脱措施。3.2.3内部导线由制造厂完成的内部布线的电气

51、连接本安与非本安导线尽量分开布置。本安导线应至少能承受500V绝缘介电强度试验，非本安导线至少能承受1500V绝缘介电强度试验。同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。导线的截面积可根据实际电流合理选用。3.2.4防止极性接反保护电源端加防止反接的二极管保护措施。充电电池的接口，为防止电池对外短路放电，也应加阻塞二极管保护，ib等级加二个，ia等级加三个3.3 浇封浇封是防止爆炸性气体侵入的平安措施，同时也加强了电气绝缘，防止了电路火花。3.3.1浇封常用于以下情况：当电路中某一元件或参数过大，达不到本安性能时，可接入保护性元件，并用环氧树脂或硅胶等浇粘剂浇注为一体，组本钱安组件。当电

52、路中裸露导体之间电气间隙和爬电距离过小，可用浇封使电气间隙减小到规定值的1/3。防止人为更换元件，保证电路工作的可靠性。降低元件或导线的外表温度。3.3.2浇封要求1浇封材料应具有足够的热稳定性，即浇封材料允许的工作温度应高于元器件的最高外表温度。2浇封电路的电气间隙和爬电距离应满足GB3836.4表中4的规定值。3浇封外表与被浇封元件、导线的浇封厚度应1mm，保证有足够的机械强度。3.4 印刷线路板印刷线路板外表应有绝缘涂层，当涂层的涂覆不少于二次时，其爬电距离不小于GB3836.4表4中第六行的规定。3.5 绝缘介电强度试验本安电路和电气设备机架或可能接地部件之间的绝缘应能承受500V交流

53、有效值试验电压。本安电路与非本安电路之间的绝缘应能承受不小于1500V交流有效值试验电压。3.6 电源变压器3.6.1保护措施向本安电路供电的变压器的输入电路应有熔断器或断路器保护。3.6.2变压器结构结构1：本安绕组与其它绕组分开布置；结构2：本安绕组与其它绕组内外重叠布置；要求向本安电路供电的绕组应与其它所有绕组隔离。特别对于结构2的变压器，本安绕组与其它绕组应设加强绝缘或用铜质接地屏蔽隔离。3.6.3电源变压器铁芯必须接地。3.6.4绝缘介电强度试验电压1) 输入与输出绕组之间：2500V2) 全部绕组与铁心或屏蔽之间：1000V3) 向本安电路供电绕组与其它绕组之间：1500V在试验期

54、间，绕组之间的绝缘或任一绕组与铁心或屏蔽之间的绝缘应不发生击穿。3.6.5变压器本安供电绕组的出线端子与其他端子分两侧布置，电气间隙和爬电距离应满足GB3836.4表4中规定的要求。3.6.6其它电压器例如耦合变压器之类的其它电压器，绝缘介电强度试验电压不低于1500V,其它相关要求参照电源变压器执行。3.7 额定值任何与本安性能有关的元件，在正常工作和故障状态下，电压、电流、功率不得超过其额定值得2/3。3.8 电池在危险场所使用的电池应符合以下要求：3.8.1在结构上应满足电解液不溢出的密封式、阀控式等密封结构。3.8.2电池短路和反向充电，应不会爆炸、燃烧。3.8.3电池应有平安保护措施

55、，使电池的最高电压和最大短路电流应满足本安要求。电池需要串联限流电阻时，对于关联设备，不要求整体部件；对于在危险场所使用时，电池与限流电阻应封装为一体，构成成套替换单元；3.8.4可充电电池的外部触电充电电池的外部接口，为防止充电触点短路或电池对外放电，应加阻塞二极管保护，ib等级加二个，ia等级加三个3.8.5加警告牌：在爆炸性气体环境中不许充电；不得拆卸电池。3.8.6跌落试验便携式设备应做跌落试验，电池不能抛出或别离，不能使本安性能实效。4平安栅爆炸性危险场所使用的本安设备除独立电源外，都必须外接关联设备平安栅。平安栅是一种限能装置，是一种平安保护性组件，接在本安与非本安电路之间，防止非

56、本安电路产生的危险能量串入本安电路，确保本安电路的平安。平安栅一般放置在平安区，假设安装在危险区，必须置于另一种防爆型式之中。目前采用最多的是隔爆外壳，即隔爆本安复合型。4.1齐纳式平安栅4.1.1特点：线路简单，使用的元器件少，本钱低，体积小，性能可靠，所以被广泛使用。4.1.2电路工作原理 F R1 R2非本安端本安端Vi D1、D2F:快速熔断器R2:限流电阻D1、D2:齐纳二极管，交流电路可选用双向稳压管。限压作用：正常工作时，非本安端所加电压低于齐纳二极管的齐纳电压，所以D1、D2处于不导通状态，不影响系统的正常工作。当非本安端发生故障，所加电压高于齐纳二极管的齐纳电压时，D1、D2

57、处于导通状态，输出电压被限制在齐纳电压上，当输入电压过高，其电流急剧上升，雪崩过程把熔断器瞬时熔断，保护了齐纳二极管，同时切断了电源，防止高电压串入爆炸性危险场所。限流作用： 当输出端短路时，限流电组将短路电流限制在平安范围内。4.1.3主要参数1)最高电压(Um)：施加到非本安连接装置上，而不会使本安性能失效的最高电压。2)最高输出电压(Uo)：在开路条件下，非本安端施加最高电压，本安端可能出现的最高输出电压。3)最大输出电流(Io)：来自电气设备连接装置的本安电路的最大电流。4)最大外部电容(Co)：可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本安性能失效的本安电路的最大电容。5)最大外部电感(Lo): 可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本安性能失效的本安电路的最大电感。4.1.4性能要求1快速熔断器F:特殊保护性元件 应具有快速熔断特性，在同一电流作用下，熔断器的熔时间必须小于齐纳管的击穿时间短路时间1/10。 2齐纳二极管D1、D2:应选择特性曲线陡峭、漏电流小、先短路后断路的型号，而且功率、频率特性等也应满足要求。每只齐纳二极管应能承受2小时，150度的温度试验。