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防爆電器的防爆原理本質(zhì)安全型防爆電器是指在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)均不能引起可燃性混合物燃燒或爆炸的電氣設(shè)備。這種設(shè)備的防爆原理不是如隔爆型那樣把電氣設(shè)備裝入特制的隔爆外殼中，也不是染用如充油型或充砂型采用隔離火源的方法來(lái)防爆，而是將電路參數(shù)設(shè)計(jì)成本安電路，使電路所產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)均不能點(diǎn)燃可燃性混合物。
規(guī)定的故障狀態(tài)是指在分析電路時(shí)，除可靠元件和組件外，任何其他元件、組件都可能損壞，而使電路參數(shù)改變的狀態(tài)。

(1)本質(zhì)安全電路等級(jí)
本安型電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備按本安電路使用場(chǎng)所和安全程度分為ia和ib 兩個(gè)等級(jí)。
①ia等級(jí)在正常工作時(shí)，一個(gè)故障和兩個(gè)故障時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。
正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0; —個(gè)故障時(shí)安全系數(shù)為1.5;兩個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.0。
正常工作有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼、氣密外殼或加倍提高安全系數(shù)。
②ib等級(jí)在正常工知和一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。
正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0；—個(gè)故障時(shí)安全系數(shù)為1.5。
正常工作有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼或氣密外殼保護(hù)，并且有故障自顯示的措施。

(2)本質(zhì)安全型防爆電器結(jié)構(gòu)要求
①導(dǎo)線允許電流本安型電氣設(shè)備對(duì)元器件的選擇、絕緣、結(jié)構(gòu)、安裝、 工藝以及保護(hù)裝置等都有嚴(yán)格的規(guī)定和要求。本安型電氣設(shè)備的防爆原理是限制電路中出現(xiàn)危險(xiǎn)的電能，以及電路元件發(fā)熱產(chǎn)生危險(xiǎn)的溫度。電能的限制是從工作電壓、電流及儲(chǔ)能元件電容、電感的數(shù)值來(lái)考慮的，設(shè)計(jì)中有明確規(guī)定。溫度限制時(shí)選擇容量較大的器件和導(dǎo)線。
②導(dǎo)線布置本安電路導(dǎo)線的布置應(yīng)盡量減小分布電感和分布電容的影響。當(dāng)外部連接導(dǎo)線或電纜的長(zhǎng)度對(duì)本安性能有影響時(shí)，應(yīng)規(guī)定其分布電容、電感或電感與電阻的比值L/R
③元件的安裝元件和導(dǎo)線連接應(yīng)牢固安裝，不得由于運(yùn)輸、工作振動(dòng)等造成元件損壞，不得減小電氣間隙和爬電距離。采用樹(shù)脂膠封時(shí)，不得損壞元件和導(dǎo)線。
④外殼本安型電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備一般應(yīng)具有IP20的防護(hù)外殼。特殊環(huán)境用電氣設(shè)備的外殼須具符與環(huán)境相適應(yīng)的防護(hù)等級(jí)。
特殊電路允許不設(shè)外殼。煤礦井下采掘工作面用本安型電氣設(shè)備的外殼等級(jí)應(yīng)為IP54。
⑤外部連接本安型電氣設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備，如果需要與外部電路連接時(shí)，
則應(yīng)設(shè)有接線裝置。
a.接線盒與接線端子煤礦井下用電氣設(shè)備的本安電路接線端子應(yīng)設(shè)在單 獨(dú)的接線盒內(nèi)。不能滿足上述要求的本安電路接線端子與非本安電路接線端子及其引線，可以設(shè)在同一接線盒內(nèi)，但它們之間至少須有50mm的距離。或者用絕緣板或接地金屬板把兩者隔開(kāi)，隔板應(yīng)安裝牢固，如嵌入接線盒內(nèi)壁，則嵌入深度至少有1.5mm,并且隔板高于接線端子，由隔板邊緣到兩側(cè)接線端子的距 離之和須不小于50mm。
本安電路接線端子與接地端子及與外殼之間的距離，對(duì)于ia等級(jí)不小于6mm;對(duì)于ib等級(jí)須不小于3mm。接線端子應(yīng)有防松措施。
b.插接件本安電路可用單獨(dú)的插接件進(jìn)行連接。本安電路與非本安電路 用同一插接件時(shí)，電氣間隙和爬電距離須不小于規(guī)定值。
插接件應(yīng)有防止誤插接和互換的結(jié)構(gòu)，并設(shè)防止拔脫的措施。
⑥電氣間隙和爬電距離本安電路與非本安電路裸露導(dǎo)體之間的電氣間隙 和爬電距離須不小于規(guī)定值。在導(dǎo)體或元件容易發(fā)生移位的部位，其電氣間隙和爬電距離應(yīng)適當(dāng)加大。
⑦膠封裸露導(dǎo)體用絕緣材料膠封后，其間距須不小于規(guī)定值。
⑧電路接地煤礦井下用電路一般不允許利用地線作為回路，但為了接地保護(hù)的需要可例外。
 工廠用電氣設(shè)備本安電路因功能需要可以接地，接地方法應(yīng)避免對(duì)本安性能的影響。
⑨絕緣 本安電路與設(shè)備機(jī)架之間的絕緣或接地部分之間的絕緣，應(yīng)能承受2倍本安電路電壓，但不低于500V的耐壓實(shí)驗(yàn)。
⑩內(nèi)部導(dǎo)線
a.本安電路用導(dǎo)線的絕緣應(yīng)能承受2倍本安電路電壓但不低于500V的耐壓試驗(yàn)。同一外殼中的非本安電路的導(dǎo)線絕緣應(yīng)能承受（2U+1000)V(U為兩電路電壓之和），但不低于1500V的耐壓試驗(yàn)。
b.本安電路與非本安電路的絕緣導(dǎo)線應(yīng)分開(kāi)布置。

(3)元件
①元件額定值與本安性能有關(guān)的元件（變壓器除外）在正常工作狀態(tài)時(shí)，電流、電壓或功率不得大于其額定值的2/3。
②電池和蓄電池在危險(xiǎn)場(chǎng)所的電池和蓄電池，為了安全需要而串聯(lián)限流
電阻時(shí)，須具有以下措施之一：
a.電池或蓄電池與限流電阻膠封為一體；
b.具有防止電池和蓄電池直接短路的措施，并置于正54防護(hù)外殼中；
c.電池或蓄電池須具有防止限流電阻短路的措施，并置于隔爆外殼中
采用后兩種措施時(shí)還須加“危險(xiǎn)場(chǎng)所不許開(kāi)蓋，，字樣的警告牌。
電池或蓄電神聯(lián)限流電阻后的輸出端子，經(jīng)連續(xù)短路試驗(yàn)，外殼不應(yīng)明顯變形。
 
(4)可靠元件和組件
①電源變壓器直接向安全柵或本安型電氣設(shè)備供電的電源變壓器輸入繞組應(yīng)用熔斷器或斷路器保護(hù)。本安電路端子與其他端子分兩側(cè)布置，端子間的電氣間隙、爬電距離不小于規(guī)定值。變壓器鐵芯應(yīng)接地。
a.電源變壓器繞組須能承受輸出繞組短路電流的作用，在熱保護(hù)器動(dòng)作前，不應(yīng)產(chǎn)生超過(guò)絕緣等級(jí)的允許溫度，且不應(yīng)損壞。
b.向本安電路供電的繞組與其他繞組間有加強(qiáng)絕緣或用銅質(zhì)接地屏蔽隔離，這樣向本安電路供電的繞組與其他繞組可內(nèi)外分布。
c.對(duì)于用銅質(zhì)接地屏蔽隔離的繞組，銅質(zhì)屏蔽應(yīng)能承受任何繞組與屏蔽短 路時(shí)的電流，在熱保護(hù)器動(dòng)作前不應(yīng)損壞。當(dāng)屏蔽厚度大于規(guī)定值時(shí)，可不對(duì)屏蔽進(jìn)行短路電流試驗(yàn)。
d.變壓器繞組的絕緣介電強(qiáng)度耐壓試驗(yàn)，不應(yīng)擊穿或閃絡(luò)。
②耦合變壓器耦合變壓器、電流變換器等的絕緣按規(guī)定進(jìn)行介電強(qiáng)度試驗(yàn)。
③阻尼繞組無(wú)縫鋼管、焊接的短路裸線圈等阻尼繞組可視為可靠性元件。
④限流電阻金屬薄膜電阻、繞線被覆層電阻等可作為限流電阻。不宜釆用碳膜電阻。限流電阻裝配應(yīng)能防止電阻兩端短路。
⑤隔離電容兩個(gè)具有高度可靠性的電容器串聯(lián)可作為隔離電容，不宜采用電解電容和鉭電容。
⑥分流元件電感線圈兩端并接二極管、齊納二極管等保護(hù)性元件，分流元件與被保護(hù)元件應(yīng)連接可靠，當(dāng)其處于危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，應(yīng)膠封為一體。特殊情況可以采用相應(yīng)措施。
橋式連接的二極管組件可作為雙重化分流元件。
⑦保護(hù)性晶體管組件雙重化的保護(hù)性晶體管組件被認(rèn)為是可靠組件。
⑧元件額定值保護(hù)性元件和可靠元件額定值須符合下列規(guī)定。
a.限流電阻使用功率在正常工作狀態(tài)下不大于其額定值的2/3，故障狀態(tài)下不大于其額定值。
b.每個(gè)晶體管元件在正常工作和故障狀態(tài)下的電流、電壓或功率不大于其額定值的2/3,晶體管元件應(yīng)老化篩選。
c.分流電容器可能承受到的最高電壓應(yīng)不大于其額定值的1/3。
d.用在本安電路與非本安電路之間的隔離電容器，每個(gè)均應(yīng)承受（2U+1000) V （U為電容器兩端可能承受的最高電壓）耐壓試驗(yàn)而不擊穿。
 
(5)二極管安全柵
①二極管安全柵的組成二極管安全柵足一種可靠組件，是關(guān)聯(lián)設(shè)備之一，由限流元件（金屬膜電阻、非線性組件等h限壓元件（二極管、齊納二極管等）和特殊保護(hù)元件（快速熔斷器等）組成。晶體管元件均須雙重化。
② 熔斷器熔斷器的過(guò)載能力在1.1倍額定電流時(shí)，歷時(shí)4h不熔斷。熔斷器的熔斷時(shí)間應(yīng)不大于規(guī)定值，熔斷器熔絲熔斷后，熔斷器管應(yīng)能承受（2L/+1000) V (U為安全柵最高允許電壓）耐壓試驗(yàn)。
③限流元件每個(gè)限流元件應(yīng)逐件在150℃的常壓空氣中放置2小時(shí)后冷卻到室溫，測(cè)量其穩(wěn)定電壓值的變化，不應(yīng)大于士5%或0.5V。
④電阻器電阻器精度應(yīng)不低于士5%。
⑤安全柵元件額定值電阻保護(hù)式安全柵在非本安端為最高允許電壓。在本安端短路或開(kāi)路時(shí)，各元件承受的電流、電壓或功率不大于其額定值。熔斷器的保護(hù)式安全柵的限壓元件，在熔斷器1.1倍額定電流時(shí)功率消耗不大于其額定值的2/3,限流元件不大于其額定值。
⑥安全柵結(jié)構(gòu)本安電路端子與非本安電路端子的距離應(yīng)不小于50mm。應(yīng)設(shè)有兩個(gè)接地端子（煤礦井下用電設(shè)備允許設(shè)一個(gè)），非接地的本安電路端子應(yīng)有保護(hù)罩保護(hù)。電路元件應(yīng)依次排列，并用樹(shù)脂膠封在外殼中。電阻保護(hù)式安全柵可裝在IP54保護(hù)外殼中。
⑦安全柵試驗(yàn)
a.在熔斷器和限壓元件上分別通以不同數(shù)值的電流，測(cè)出各自的******熔斷 時(shí)間和最小熔斷時(shí)間曲線，曲線的******電流應(yīng)達(dá)到最高允許電壓除以被試電路的冷態(tài)電阻的商值。要求在同一電流下，限壓元件短路時(shí)間應(yīng)是溶斷器溶斷時(shí)間的10倍以上。
b.在非本安端加電壓，使熔斷器流過(guò)的電流為其額定電流的1.1倍時(shí)，本安端的幵路電壓和短路電流不得大于設(shè)計(jì)規(guī)定值。
c.在非本安端加最高允許電壓，本安端瞬時(shí)開(kāi)路電壓和短路電流不得大于 設(shè)計(jì)規(guī)定值，本安端發(fā)生的電火花（包括相應(yīng)等級(jí)規(guī)定的安全系數(shù)）不得點(diǎn)燃規(guī) 定的類、級(jí)別的爆炸性氣體混合物。
 
(6)本質(zhì)安全型防爆電器的試驗(yàn)
①火花試驗(yàn)裝置采用標(biāo)準(zhǔn)的火花試驗(yàn)裝置，也可使用具有同等靈敏度的 其他結(jié)構(gòu)型式的火花試驗(yàn)裝置。
②試驗(yàn)氣體試驗(yàn)用氣體與常壓下空氣混合的濃度如下。
I：(8. 3土0.3)% 甲烷。
IIA: (5. 3士0.2)% 丙烷。
IIB: (7. 8土0.5)% 乙烯。
HC: (21 士2)%氫氣。
特定爆炸性氣體混合物環(huán)境用電氣設(shè)備，細(xì)該種混合物最易點(diǎn)燃的濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
③火花試驗(yàn)裝置的標(biāo)定，每組試驗(yàn)前后均應(yīng)對(duì)火花實(shí)驗(yàn)裝置標(biāo)定靈敏度。
a.電感電路是由開(kāi)路電壓24V和95mH空心電感組成的直流電路。
b.電阻電路是由開(kāi)路電壓24V和小于lOpH電感組成的直流電路。
試驗(yàn)裝置充人上述②規(guī)定的試驗(yàn)氣體，主電極在400轉(zhuǎn)內(nèi)（約3200次火花）點(diǎn)燃，則認(rèn)為火花試驗(yàn)裝置合格。
④火花試驗(yàn)把火花試驗(yàn)裝置的電極接入被認(rèn)為是可能發(fā)生短路、開(kāi)路或接地的危險(xiǎn)點(diǎn)上，并考慮正常工作和故障狀態(tài)，按規(guī)定取安全系數(shù)，包括外部連 接導(dǎo)線或電纜的分布電容和電感進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的一組試驗(yàn)，對(duì)于直流電路，主電極（鎢絲電極）在每一極性下各經(jīng)200轉(zhuǎn)、交流電路經(jīng)1000轉(zhuǎn)不點(diǎn)燃，試驗(yàn)氣體為合格。
a.用電感電路采用提高電流，電容電路提高電壓，電阻電路提高電流和電 壓的方法達(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)。試驗(yàn)須考慮電源電壓波動(dòng)（一般為和設(shè)備使用溫度的影響）。
b.對(duì)于簡(jiǎn)單電路，可與通過(guò)爆炸性點(diǎn)燃試驗(yàn)得出的參數(shù)曲線相比較，經(jīng)計(jì)算能達(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)要求時(shí)，可不進(jìn)行火花試驗(yàn)即認(rèn)為合格。
⑤溫度試驗(yàn)本安電路和設(shè)備在正常工作和故障狀態(tài)下，元件和導(dǎo)線等的 最高表面溫度須不高于規(guī)定的最高表面溫度。
⑥絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)試驗(yàn)用變壓器的容量至少為500V.A。試驗(yàn)電壓的頻率可以是48?62Hz。絕緣介電強(qiáng)度按規(guī)定電壓經(jīng)lmin耐壓試驗(yàn)不得擊穿閃絡(luò)。