【文章內(nèi)容簡介】 35 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 安全系數(shù) 由于點燃曲線中給出的最小點燃電流（或電壓）只是點燃的臨界值，不能直接使用，使用時應考慮安全系數(shù)。 所謂安全系數(shù)是指最小點燃電流（或電壓）與本安電路設計的電流（或電壓）相比的倍數(shù)。 通常情況下，對于電感電路降低電流，電容電路降低電壓，電阻電路降低電壓或電流的方法達到規(guī)定的安全系數(shù)。 設備狀態(tài) 安全系數(shù) ia ib ic 正常工作 +非計數(shù)故障 一個計數(shù)故障 +非計數(shù)故障 / 兩個計數(shù)故障 +非計數(shù)故障 / / 36 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路設計程序 通常情況下，本安電路設計或分析應遵守下列程序： 分析電路 考慮正常工作和故障狀態(tài)下的最不利因素 (電源波動、元件的容差等 )，確定電路參數(shù)。 評定和修改電路 根據(jù)設備的防爆等級和電路的型式（電阻電路、電容電路、電感電路），考慮相應的安全系數(shù)，對應最小點燃曲線，進行評定和修改電路。 檢查電路參數(shù)是否符合本安要求 使考慮安全系數(shù)后的電壓或電流值小于最小點燃電壓或最小點燃電流值。如果需要可用火花點燃試驗進行驗證。 重點： 正確分析電路，找到故障點，會利用最小點燃曲線，確定符合本安要求的電氣參數(shù)。 37 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 電路分析的要點 正常工作電路分析的要點 正常工作： 設備符合電氣和機械設計技術規(guī)范，并在制造商限定的條件下工作。 以下情況均為正常工作： 規(guī)定限制內(nèi)供電電壓的變化。 考慮在最不利條件下所有元件的容差。 外部連接電纜的斷路、短路和接地。 用火花點燃試驗接通和斷開被檢的本安電路。 38 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 電路分析的要點 故障狀態(tài)電路分析的要點 故障：未被標準定義為可靠的，而且影響本安性能的任何元件、元件之間的間距、絕緣和連接的任何失效。 計數(shù)故障：符合標準結構要求的電氣設備的部件上出現(xiàn)的故障。 非計數(shù)故障：不符合標準結構要求的電氣設備的部件上出現(xiàn)的故障。 例如：印刷線路板的間距 當小于下表的規(guī)定，但大于 1/3, 則應認為是計數(shù)短路故障； 當小于下表的規(guī)定，又小于 1/3, 則應認為是非計數(shù)短路故障。 1 2 3 4 5 6 7 電壓 V 電氣間隙 mm 通過澆封化合物的間距mm 通過固體絕緣的間距 mm 爬電距離 mm 涂層下的 爬電距離 mm 相比漏電 起痕指數(shù) CTI 防護等級 ia,ib ic ia,ib ic ia,ib ic ia,ib ic ia,ib ic ia ib,ic 10 30 100 100 電氣間隙、爬電距離和間距 39 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 電路分析的要點 故障狀態(tài)電路分析的要點 電路分析應分別考慮一個計數(shù)故障 (ib)和兩個計數(shù)故障 (ia)的情況，并考慮相應安全系數(shù)。 由一個故障引起的一系列故障只能算做一個故障。 符合可靠元件或組件和具有規(guī)定的電氣間隙和爬電距離的保護性元件，分析故障時可不考慮。 額定值不符合標準規(guī)定的元件故障，是非計數(shù)故障，否則為計數(shù)故障。 應考慮連接線和印制線開路故障或有可能移動引起的短路故障。 對于僅有一個計數(shù)故障或無計數(shù)故障的設備，可認為滿足 ia等級。 ic等級不考慮故障狀態(tài)。 40 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 控制溫度 可通過合理選擇元器件額定值。 合理選擇導線、印制線的截面。 采取有效散熱措施（散熱器）。 限制最高環(huán)境溫度。 采用澆封措施，使表面溫度下降。 限制電壓 使用安全柵。 使用穩(wěn)壓器件可靠穩(wěn)壓（雙重或三重化）。 限制電流 串聯(lián)可靠限流電阻。 應用其他電流保護，例如晶體管限流（ ib等級需雙重化）。 注：對于” ia”等級設備，使用半導體和可控半導體器件作為限流器限制火花點燃是不允許的。 限制能量 對于不符合本安要求的電路，必須采取下列措施進行限制。 41 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電阻性電路 ： 是通過限制電路中的電壓和電流來限制火花能量的。 電容性電路：電路中應盡量避免采用大電容。限制電容器放電火花能量的方法： 在電容器兩端并聯(lián)限壓元件。限制電容器上的電壓。 對于 ib等級并聯(lián)雙重化穩(wěn)壓二極管，對于 ia等級并聯(lián)三重化穩(wěn)壓二極管。 將電容器和電阻串接并澆封為一體。限制電容器放電的速率，達到抑制電容器釋放能量的目的。串聯(lián)電阻保護時有效電容允許降低。等效電容如下圖所示： 42 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 串聯(lián)電阻保護時有效電容的允許降低系數(shù) 電阻， R 降低系數(shù) 本安電路的防爆措施 – 限制能量 43 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電感性電路 ： 盡量減小電路的電感量或電流值，當仍達不到要求時，電感兩端可并接分流保護性元件，并與電感元件澆封為一體。 例如：對于直流的電感線圈， ib等級并聯(lián)雙重化二極管， ia等級并聯(lián)三重化二極管。 44 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電池和電池組 ： 結構要求 ： 電解液不能夠溢出的結構型式。 電池短路不會引起爆炸。 電池組件的電池與限流器件應封裝為一體；但電池組若安裝在關聯(lián)設備中，可不要求限流器件作為電池組的整體部件。 電 對于不可更換到電池組件，可將電池與限流器件的外殼配有特殊緊固件，并加警告標志：例如： “在爆炸性環(huán)境中不得拆卸電池或電池組！” 便攜式產(chǎn)品的跌落試驗，應防止電池和電池組從電氣設備中拋出或分離。 外部充電觸點應防止短路或對外放電。 45 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電池和電池組 ： 限制電池能量 ： 為了評定和試驗，新的原電池和可充電電池組充電后，電池最高開路電壓應達到下表的規(guī)定值： （原電池） GB/T 正極 電解質 負極 標稱電壓 V 最高開路電壓 V 二氧化錳 氯化銨 ,氯化鋅 鋅 A 氧氣 氯化銨 ,氯化鋅 鋅 B 氟化碳 有機電解質 鋰 3 C 二氧化錳 有機電解質 鋰 3 E 亞硫酰氯 (SOCI2) 無水無機化合物 鋰 F 二硫化鐵 (FeS2) 有機電解質 鋰 G 氧化銅 (II)(CuO) 有機電解質 鋰 L 二氧化錳 堿性金屬氫氧化物 鋅 P 氧氣 堿性金屬氫氧化物 鋅 S 氧化銀 (Ag2O) 堿性金屬氫氧化物 鋅 T 氧化銀 (AgO， Ag2O) 堿性金屬氫氧化物 鋅 a 二氧化硫 無水有機鹽 鋰 a 水銀 堿性金屬氫氧化物 鋅 數(shù)據(jù)待定 數(shù)據(jù)待定 注： GB/T /二氧化錳電池，但是沒有類型字母分類。 a 有電池標準時才可使用。 46 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電池和電池組 ： 限制電池能量 ： （蓄電池） 有關標準類型 類型 電解質 標稱電壓 V 最高開路電壓 V K類 GB/T GB/T 鉛 酸 (濕式 ) 鉛 酸 (干式 ) 硫酸 (SG 1,25) K類 GB/T 151422023 GB/T 132592023 GB/T 鎳 鎘 氫氧化鉀 (SG 1,3) a 鎳 鐵 氫氧化鉀 (SG1,3) 數(shù)據(jù)待定 a 鋰 無水有機鹽 數(shù)據(jù)待定 數(shù)據(jù)待定 GB/T 氫化鎳金屬 氫氧化鉀 a有電池標準時才可使用。 47 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 本安電路的防爆措施 – 限制能量 電池和電池組 ： 限制電池能量 ： 限制電池及電池組的能量（ U、 I）應依據(jù) A中的表。 對于 ia等級，限流器件必須是可靠限流電阻。 對于 ib等級，限流器件除選用限流電阻外，也可選用帶有雙重化的保護電路。 如果設備所含的蓄電池不允許在爆炸性氣體環(huán)境中更換，那么在下列情況下不要求在單體蓄電池的端子處進行火花點燃放電試驗： 單體蓄電池的峰值開路電壓小于 單體蓄電池端子處的最大電壓和瞬態(tài)電流的乘積不超過 33 W。 48 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 簡單電路設計 簡單電阻性電路 : 一個 20V的直流電源 ,選多大的限流電阻 ,才能適用于氫氣危險場所 ? 首先確認電路類型為電阻電路 , 防爆級別為 Ⅱ C,考慮電源波動 10%的因素，電源 U＝ 20V ＝ 22V，查 圖 (Ⅱ C)， 22V對應的最小點燃電流為 337mA 將安全系數(shù) K＝ 即 Ik＝ 337mA/＝ 224mA 20V的直流電源串聯(lián)的限流電阻 R＝ 22V/224mA＝，考慮電阻允許誤差 177。 5%，限流電阻最小阻值至少為 ，當該電源為電池組，直接用于危險場所時，電池與限流電阻必須整體封裝為一體，防止電池直接短路。 U U R？ 對于電阻電路：通過限制電壓和電流控制火花能量 。 49 國家安全生產(chǎn)天津防爆電氣檢測檢驗中心 簡單電路設計 簡單電容性電路 : Ⅰ 類場所用，電路由 30V電池組與可靠元件 10KΩ電阻、 10uF電容器連接而成。假定30V和 10uF值為最大值 , 10KΩ 電阻值為最小值。評定此電路的本安性能。 電源電路 電池最高電壓 Uo＝ 30V, 電池最大短路電流 Io＝ Uo/R＝ 30V/10KΩ ＝ 3mA 取安全系數(shù) K＝ , Ik＝