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防爆电器的防爆原理本质安全型防爆电器是指在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能引起可燃性混合物燃烧或爆炸的电气设备。这种设备的防爆原理不是如隔爆型那样把电气设备装入特制的隔爆外壳中，也不是染用如充油型或充砂型采用隔离火源的方法来防爆，而是将电路参数设计成本安电路，使电路所产生的火花或热效应在正常工作或规定的故障状态均不能点燃可燃性混合物。
规定的故障状态是指在分析电路时，除可靠元件和组件外，任何其他元件、组件都可能损坏，而使电路参数改变的状态。

(1)本质安全电路等级
本安型电气设备及其关联设备按本安电路使用场所和安全程度分为ia和ib 两个等级。
①ia等级在正常工作时，一个故障和两个故障时均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为2.0; —个故障时安全系数为1.5;两个故障时，安全系数为1.0。
正常工作有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。
②ib等级在正常工知和一个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为2.0；—个故障时安全系数为1.5。
正常工作有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施。

(2)本质安全型防爆电器结构要求
①导线允许电流本安型电气设备对元器件的选择、绝缘、结构、安装、 工艺以及保护装置等都有严格的规定和要求。本安型电气设备的防爆原理是限制电路中出现危险的电能，以及电路元件发热产生危险的温度。电能的限制是从工作电压、电流及储能元件电容、电感的数值来考虑的，设计中有明确规定。温度限制时选择容量较大的器件和导线。
②导线布置本安电路导线的布置应尽量减小分布电感和分布电容的影响。当外部连接导线或电缆的长度对本安性能有影响时，应规定其分布电容、电感或电感与电阻的比值L/R
③元件的安装元件和导线连接应牢固安装，不得由于运输、工作振动等造成元件损坏，不得减小电气间隙和爬电距离。采用树脂胶封时，不得损坏元件和导线。
④外壳本安型电气设备及其关联设备一般应具有IP20的防护外壳。特殊环境用电气设备的外壳须具符与环境相适应的防护等级。
特殊电路允许不设外壳。煤矿井下采掘工作面用本安型电气设备的外壳等级应为IP54。
⑤外部连接本安型电气设备和关联设备，如果需要与外部电路连接时，
则应设有接线装置。
a.接线盒与接线端子煤矿井下用电气设备的本安电路接线端子应设在单 独的接线盒内。不能满足上述要求的本安电路接线端子与非本安电路接线端子及其引线，可以设在同一接线盒内，但它们之间至少须有50mm的距离。或者用绝缘板或接地金属板把两者隔开，隔板应安装牢固，如嵌入接线盒内壁，则嵌入深度至少有1.5mm,并且隔板高于接线端子，由隔板边缘到两侧接线端子的距 离之和须不小于50mm。
本安电路接线端子与接地端子及与外壳之间的距离，对于ia等级不小于6mm;对于ib等级须不小于3mm。接线端子应有防松措施。
b.插接件本安电路可用单独的插接件进行连接。本安电路与非本安电路 用同一插接件时，电气间隙和爬电距离须不小于规定值。
插接件应有防止误插接和互换的结构，并设防止拔脱的措施。
⑥电气间隙和爬电距离本安电路与非本安电路裸露导体之间的电气间隙 和爬电距离须不小于规定值。在导体或元件容易发生移位的部位，其电气间隙和爬电距离应适当加大。
⑦胶封裸露导体用绝缘材料胶封后，其间距须不小于规定值。
⑧电路接地煤矿井下用电路一般不允许利用地线作为回路，但为了接地保护的需要可例外。
 工厂用电气设备本安电路因功能需要可以接地，接地方法应避免对本安性能的影响。
⑨绝缘 本安电路与设备机架之间的绝缘或接地部分之间的绝缘，应能承受2倍本安电路电压，但不低于500V的耐压实验。
⑩内部导线
a.本安电路用导线的绝缘应能承受2倍本安电路电压但不低于500V的耐压试验。同一外壳中的非本安电路的导线绝缘应能承受（2U+1000)V(U为两电路电压之和），但不低于1500V的耐压试验。
b.本安电路与非本安电路的绝缘导线应分开布置。

(3)元件
①元件额定值与本安性能有关的元件（变压器除外）在正常工作状态时，电流、电压或功率不得大于其额定值的2/3。
②电池和蓄电池在危险场所的电池和蓄电池，为了安全需要而串联限流
电阻时，须具有以下措施之一：
a.电池或蓄电池与限流电阻胶封为一体；
b.具有防止电池和蓄电池直接短路的措施，并置于正54防护外壳中；
c.电池或蓄电池须具有防止限流电阻短路的措施，并置于隔爆外壳中
采用后两种措施时还须加“危险场所不许开盖，，字样的警告牌。
电池或蓄电神联限流电阻后的输出端子，经连续短路试验，外壳不应明显变形。
 
(4)可靠元件和组件
①电源变压器直接向安全栅或本安型电气设备供电的电源变压器输入绕组应用熔断器或断路器保护。本安电路端子与其他端子分两侧布置，端子间的电气间隙、爬电距离不小于规定值。变压器铁芯应接地。
a.电源变压器绕组须能承受输出绕组短路电流的作用，在热保护器动作前，不应产生超过绝缘等级的允许温度，且不应损坏。
b.向本安电路供电的绕组与其他绕组间有加强绝缘或用铜质接地屏蔽隔离，这样向本安电路供电的绕组与其他绕组可内外分布。
c.对于用铜质接地屏蔽隔离的绕组，铜质屏蔽应能承受任何绕组与屏蔽短 路时的电流，在热保护器动作前不应损坏。当屏蔽厚度大于规定值时，可不对屏蔽进行短路电流试验。
d.变压器绕组的绝缘介电强度耐压试验，不应击穿或闪络。
②耦合变压器耦合变压器、电流变换器等的绝缘按规定进行介电强度试验。
③阻尼绕组无缝钢管、焊接的短路裸线圈等阻尼绕组可视为可靠性元件。
④限流电阻金属薄膜电阻、绕线被覆层电阻等可作为限流电阻。不宜釆用碳膜电阻。限流电阻装配应能防止电阻两端短路。
⑤隔离电容两个具有高度可靠性的电容器串联可作为隔离电容，不宜采用电解电容和钽电容。
⑥分流元件电感线圈两端并接二极管、齐纳二极管等保护性元件，分流元件与被保护元件应连接可靠，当其处于危险场所时，应胶封为一体。特殊情况可以采用相应措施。
桥式连接的二极管组件可作为双重化分流元件。
⑦保护性晶体管组件双重化的保护性晶体管组件被认为是可靠组件。
⑧元件额定值保护性元件和可靠元件额定值须符合下列规定。
a.限流电阻使用功率在正常工作状态下不大于其额定值的2/3，故障状态下不大于其额定值。
b.每个晶体管元件在正常工作和故障状态下的电流、电压或功率不大于其额定值的2/3,晶体管元件应老化筛选。
c.分流电容器可能承受到的最高电压应不大于其额定值的1/3。
d.用在本安电路与非本安电路之间的隔离电容器，每个均应承受（2U+1000) V （U为电容器两端可能承受的最高电压）耐压试验而不击穿。
 
(5)二极管安全栅
①二极管安全栅的组成二极管安全栅足一种可靠组件，是关联设备之一，由限流元件（金属膜电阻、非线性组件等h限压元件（二极管、齐纳二极管等）和特殊保护元件（快速熔断器等）组成。晶体管元件均须双重化。
② 熔断器熔断器的过载能力在1.1倍额定电流时，历时4h不熔断。熔断器的熔断时间应不大于规定值，熔断器熔丝熔断后，熔断器管应能承受（2L/+1000) V (U为安全栅最高允许电压）耐压试验。
③限流元件每个限流元件应逐件在150℃的常压空气中放置2小时后冷却到室温，测量其稳定电压值的变化，不应大于士5%或0.5V。
④电阻器电阻器精度应不低于士5%。
⑤安全栅元件额定值电阻保护式安全栅在非本安端为最高允许电压。在本安端短路或开路时，各元件承受的电流、电压或功率不大于其额定值。熔断器的保护式安全栅的限压元件，在熔断器1.1倍额定电流时功率消耗不大于其额定值的2/3,限流元件不大于其额定值。
⑥安全栅结构本安电路端子与非本安电路端子的距离应不小于50mm。应设有两个接地端子（煤矿井下用电设备允许设一个），非接地的本安电路端子应有保护罩保护。电路元件应依次排列，并用树脂胶封在外壳中。电阻保护式安全栅可装在IP54保护外壳中。
⑦安全栅试验
a.在熔断器和限压元件上分别通以不同数值的电流，测出各自的******熔断 时间和最小熔断时间曲线，曲线的******电流应达到最高允许电压除以被试电路的冷态电阻的商值。要求在同一电流下，限压元件短路时间应是溶断器溶断时间的10倍以上。
b.在非本安端加电压，使熔断器流过的电流为其额定电流的1.1倍时，本安端的幵路电压和短路电流不得大于设计规定值。
c.在非本安端加最高允许电压，本安端瞬时开路电压和短路电流不得大于 设计规定值，本安端发生的电火花（包括相应等级规定的安全系数）不得点燃规 定的类、级别的爆炸性气体混合物。
 
(6)本质安全型防爆电器的试验
①火花试验装置采用标准的火花试验装置，也可使用具有同等灵敏度的 其他结构型式的火花试验装置。
②试验气体试验用气体与常压下空气混合的浓度如下。
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)%氢气。
特定爆炸性气体混合物环境用电气设备，細该种混合物最易点燃的浓度进行实验。
③火花试验装置的标定，每组试验前后均应对火花实验装置标定灵敏度。
a.电感电路是由开路电压24V和95mH空心电感组成的直流电路。
b.电阻电路是由开路电压24V和小于lOpH电感组成的直流电路。
试验装置充人上述②规定的试验气体，主电极在400转内（约3200次火花）点燃，则认为火花试验装置合格。
④火花试验把火花试验装置的电极接入被认为是可能发生短路、开路或接地的危险点上，并考虑正常工作和故障状态，按规定取安全系数，包括外部连 接导线或电缆的分布电容和电感进行试验，每个试验点的一组试验，对于直流电路，主电极（钨丝电极）在每一极性下各经200转、交流电路经1000转不点燃，试验气体为合格。
a.用电感电路采用提高电流，电容电路提高电压，电阻电路提高电流和电 压的方法达到规定的安全系数。试验须考虑电源电压波动（一般为和设备使用温度的影响）。
b.对于简单电路，可与通过爆炸性点燃试验得出的参数曲线相比较，经计算能达到规定的安全系数要求时，可不进行火花试验即认为合格。
⑤温度试验本安电路和设备在正常工作和故障状态下，元件和导线等的 最高表面温度须不高于规定的最高表面温度。
⑥绝缘介电强度试验试验用变压器的容量至少为500V.A。试验电压的频率可以是48〜62Hz。绝缘介电强度按规定电压经lmin耐压试验不得击穿闪络。