电气防爆处理Word文档格式.docx

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针对发生高温、弧光及电火花的可能性,提高防爆电气设备的安全度。

本安防爆结构

在正常状态及特定故障状态,电路上产生的弧光及电火花不能引燃规定条件下的试验气体,另外,不会发生由于高温引燃爆炸性混合气体。

2.本安型防爆结构

除本安型外,其他型式都是采取机械手段的防爆措施,只有本安型是采取限制电路的能量达到防爆的目的。

电路防爆措施

本安电路中储能元件的能量,对于简单电路可依据GB3836.4）2000标准附录A中的图A1~A6最小的点燃曲线或表A1~A2进行评价。

对应电路中的储能元件,应查相应防爆等级所对应的最小的点燃曲线,使考虑安全系数后的电压或电流值小于最小点燃电压或最小点燃电流值。

对于电路中不符合要求的储能元件,必须采取措施进行限制。

电阻电路:

是通过限制电路中的电压和电流来限制火花能量的。

电容电路:

电路中应尽量避免采用大电容。

限制电容器放电火花能量的方法:

a）在电容器两端并联限压元件,限制电容器上的电压。

例如:

对于ib等级并联双重化稳压二极管,对于ia等级并联三重化稳压二极管。

b）将电容器和电阻串接并浇封为一体,限制电容器放电的速率,达到抑制电容器释放能量的目的。

当用电阻和电容串联来限制两者组合（图3中节点A和节点B）后的放电能量时,该两节点间有效电容的评定可用表2简化。

反之,如果该表不适用,可对电路进行试验。

电阻必须具有标准中规定的额定值,节点X必须符合标准中与其他所有导电部件之间的隔离间距的要求。

表2串联电阻保护时有效电容的允许降低系数

电阻,R降低系数

01.00

10.97

20.94

30.91

40.87

50.85

60.83

70.80

80.79

90.77

100.74

120.70

140.66

160.63

180.61

200.57

250.54

300.49

400.41

电感电路:

电路中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,并与电感元件浇封为一体。

对于直流的电感线圈,ib等级并联双重化二极管,ia等级（防爆要求高，用于0类区域）并联三重化二极管,如图3所示。

图3电感电路

对于有射频辐射的电池供电设备,其射频辐射功率限制值:

射频能量普遍被视为一种潜在点燃源。

用于爆炸性环境用射频设备的评估和认证中,根据IEC60079-0:

2007标准规定,连续发射和脉冲时间超过热点燃时间的脉冲发射的射频（9kHz~60GHz）极限功率,应不超过表3的值。

不允许用户提供程序或软件控制进行设定。

表3射频功率限值

设备类别功率限值PW热点燃时间（平均时间）PLs

I类6200

IIA类6100

IIB类3.580

IIC类220

III类6200

连接导线的设计

连接导线的设计以一端电缆芯线与铅锑合金接头之间的电阻不大于12L8（20e）为原则,连接导线中心距不宜太长。

具体设计时可依据下面的公式:

式中

Re铸接电阻,单位为微欧姆Rz测得的连接导线总电阻,单位为微欧姆

L0连接导线的电缆计算长度,L0=LZ-0.02,单位为米（m）

LZ连接导线中心距,单位为米（m）

S连接导线的电缆芯线截面积,单位为平方毫米

Q铜的电阻系数,取0.0169,单位为欧姆.平方毫米每米

电池

（1）电池的结构要求

电池或电池组应具有电解液不能够溢出的结构型式。

密封式的或阀控式。

对于某些电池和电池组,例如锂电池,如果短路或反向充电时就可能引起爆炸。

这种爆炸可能对本质安全性能有不利影响时,必须由制造厂出示证明,表明所使用的这种电池和电池组,用于本质安全型电气设备或关联设备中是不会引起爆炸的。

电池组件由电池与限流器件构成一个可以成套替换的单元,该单元应封装为一体。

对于在爆炸性环境使用并不可更换的电池组件,也可按上述方法保护。

或者将电池与限流器件的外壳配有符合GB3836.1）2000规定的特殊紧固件,并加防止更换电池组件的警告标志。

在爆炸性环境中不得拆卸电池或电池组0。

注:

电池组件若安装在关联设备中,可不要求限流器件作为电池组的整体部件。

便携式电气设备,按其使用状态应承受GB3836.1）2000第23.4.3.2规定的跌落试验,若试验结果未发生影响防爆性能的变形和损坏,能防止电池和电池组从电气设备中抛出或分离,则认为设备结构合格。

电池或电池组组件的外部充电触点,应采取措施防止短路或防止电池和电池组向触点释放能点燃的能量。

可在充电电路中设置阻塞用二极管或串联可靠电阻。

对于/ib0等级应使用两只二极管,对于/ia0等级应使用三只二极管。

（2）限制电池及电池组的能量

为了评定和试验,新的原电池和可充电电池组充电后,电池最高开路电压应达到表1的规定值。

限制电池及电池组的能量,应依据GB3836.4）2000标准附录A中的表A1。

在电路参数设计时,电池电压可取表1中/对火花点燃危险评定的峰值开路电压0值。

如果电池及电池组的最大短路电流,小于GB3836.4）2000中表A1中相应防爆等级1.5倍安全系数栏中所对应的最小点燃电流值,可直接作为电路供电电源使用。

如果电池及电池组的最大短路电流大于最小点燃电流值,应在电池中串联限流器件。

（3）电池中的限流器件

本安型设备分为ia和ib两个等级。

a）对于ia等级,限流器件必须是限流电阻。

限流电阻可选用金属膜或线绕电阻,碳膜电阻不宜选用。

限流电阻的功率P应满足:

P>

1.5IO2R（IO:

电池及电池组的最大短路电流;

R:

限流电阻阻值）

b）对于ib等级,限流器件除选用限流电阻外,也可选用带有双重化的保护电路。

（4）电池及电池组的相关试验

a）电池的温度试验

电池或电池组外部的所有限流器件试验时应短路。

试验时应除去电池或电池组上不是外壳本身的任何外层覆盖物（纸或金属等）。

温度应在每只电池或电池组的外壳表面获得,并取最大值。

试验应在每种情况下同限流器件一起,即10只电池短路时进行。

电池的温度试验实际上是在模拟电池内部短路状态下,检测电池发热的最高表面温度,所以较大容量的锂电池、镍氢电池等温度组别很难达到T4以上,一般只满足T3。

b）电池的火花点燃试验

火花点燃试验应在电池和电池组的外部端子上进行,若含有限流器件,试验应包含该限流器件。

根据IEC60079-11:

2006标准规定,如果设备所含的蓄电池不允许在爆炸性气体环境中更换,那么在下列情况下不要求在单体蓄电池的端子处进行火花点燃放电试验:

--单体蓄电池的峰值开路电压小于4.5V

--单体蓄电池端子处的最大电压和瞬态电流的乘积不超过33W。

注:

上述放宽条件的理由是,4.5V的电压太低,在缺乏电感的情况下不能触发电弧,并且在考虑1.5倍安全系数时,附录AÒ

C组电阻电路曲线允许的电压和电流的乘积达33W。

增安型电气设备防爆措施

对于那些可以制成增安型电气设备的普通电气设备需要采取一些增安措施，才能达到增安型电气设备的性能要求。

这些措施是：

①制成有效的防护外壳；

②选择合适的爬电距离和电气间隙；

③提高绝缘材料的绝缘等级；

④限制设备的温度；

⑤电路和导线要可靠连接。

增安型电气设备的外壳应具备较好的防水、防外物能力，以确保增安型电气设备安全可靠运行。

为此，增安型电气设备的外壳应采用耐机械作用和热作用的金属制成。

对有绝缘带电部件的外壳，其防护等级应达到IP44，对于有裸露带电部件的外壳，其防护等级应达到IP54。

为了保证电气设备正常运行，增大电气间隙与爬电距离是制造增安型电气设备采取的重要措施之一。

电气设备中有一些零部件在正常工作情况下是不带电的，但当带电零部件的绝缘发生损坏而又未接地时，那些不带电的零部件就有可能带电，这时一旦发生碰撞就会产生电火花，有引爆周围爆炸性混合物的危险。

因此，带电零部件之间及带电零件与接地零件之间或带电零件与不带电零件之间都应保持一定距离，即一定的电气间隙。

如果电气间隙过小就容易发生击穿放电现象，因此增大电气间隙在一定程度上能够提高增安型电气设备的安全性。

煤矿井下的电气设备处在空气潮湿，粉尘散落的环境中工作，这种环境会降低电气设备的绝缘性能，绝缘表面易发生碳化，导致短路击穿现象发生。

为提高增安型电气设备的绝缘性能和安全性能，就需要增大其爬电距离。

因此，增安型电气的电气间隙和爬电距离均应高于一般电气设备，其标准见表1-4规定的数值。

绝缘材料是保证电气设备正常运行的重要条件，为了提高增安型电气设备的安全性能，在制造设备时要尽量提高绝缘等级。

煤矿井下的电气设备是在潮气大、粉尘多、机械振动严重等环境条件下运行，同时设备在运行时还会发生过载、堵转、频繁起动等现象，这些情况必然会使设备内部的绝缘材料性能下降，加速老化，影响其使用寿命。

因此，制造增安型电气设备必须采取吸潮性小、耐热性好、耐电弧性能好的，具有良好的电气性能和机械性能，绝缘等级较高的固体绝缘材料。

为了提高电气设备的绝缘性能，对于有绕组的电气设备，如电动机、变压器的绕组还要进行特殊的绝缘处理：

①要选用适用于煤矿井下恶劣环境下长期工作的带绝缘层的绕组导线（包括导线的绝缘类型和绝缘层的厚度），一般选用有一层绝缘层的漆包线或有两层绝缘层的裸导线；

②当绕组制成后要进行干燥和浸渍绝缘漆的处理，这样既可以提高绕组的机械强度，还可以提高绕组的耐潮、耐热和耐电孤能力，大大提高增安型电气设备的安全性。

任何绝缘材料的绝缘性能都是相对的，只有在一定的使用条件下才能存在，如果超过了它的使用条件（主要是指绝缘材料的耐热等级所规定的极限温度，见表1，绝缘性能就会被破坏，电气设备就会发生短路、击穿、火花放电等危险现象，甚至会点燃周围爆炸性混合物。

因此使用温度的高低是关系电气设备的绝缘性能好坏和整个设备能否安全运行的关键。

严格控制电气设备的最高温度（也就是它的极限温度）是提高增安型电气设备安全性能的重要措施。

在确定增安型电气设备的极限温度时主要考虑以下两个因素：

①设备使用环境中爆炸性混合物被点燃的危险温度；

②结构材料的热稳定温度。

在这两者中选较低的温度作为增安型电气设备的极限温度。