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本质安全型电气设备技术要求

  
评论: 更新日期:2014年04月18日
在本安型电气设备中使用了为数较多的保护性元件或组件,自的是为了解决电路中的电流过大或电容,电感元件储能过大,使放电火花能量过大而影响电路的本安性的问题。保护性元件和组件的使用既可减小电路火花放电能量,又能提高本安电气设备的输出功率。保护性元件或组件一般用于电源输出或有电容、电感的电路中。保护性元件和组件主要包括:限流元件、分流元件、限压元件、隔离元件及安全栅。限流元件主要有限流电阻和恒流管,用来限制电源短路电流和电容放电电流,通过限制电路中的电流来实现本安电路的要求。分流元件主要有二极管、稳压管、电容器和压敏电阻,用来吸收电感的储能,减弱电感电路火花放电能量。限压元件一般采用稳压二极管和集成电路,用来限制电路中两点间最高电压,确保电路妁本安性能。隔离元件常用的有光电耦合器、隔离变压器和隔离电容,是本安电路与非本安电路之间的隔离元件,用来传递本安信号,隔离非本安的能量。安全栅是一种保护性组件,常用的有稳压管式安全栅和三极管式安全栅,是设置在本安电路与非本安电路之间的限压限流装置,防止非本安电路的能量对本安电路的影响。
本安型电气设备的接线盒和接线端子不同于其他类型的矿用电气设备的接线端子和接线盒。对于单一式本安电气设备,其接线端子应与本安电路设置在同一外壳内。而矿用复合式本安型电气设备的本安电路接线端子一般应单独放置在接线盒内。若将本安电气设备的非本安电路和本安电路接线端子及引线放置在同一接线盒内,其端子间距离不能少于50mm,或用绝缘板或接地金属板进行隔离,且本安电路接线端子与接地端子及外壳间的距离应符合下面的规定:ia等级不小于6 mm,ib等级不小于3 mm,爬电距离应符合表1规定,所有接线端子必须有防松措施。
为了确保本安电气设备的本质安全性能,除了合理选择电气参数、设计理想的本安电路外,还应制定严格的技术要求,防止本安电路与非本安电路的碰触、漏电、击穿现象的发生,使设备在结构上能实现电路的本安性能。因此,在制造和维护本安型电气设备时,设备最高表面温度,导线的选择及布置,外部电缆的分布参数的选择,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的选择都显得非常重要。本安型电气设备最高表面温度应符合规定值,电气间隙与爬电距离见表1的规定。本安型电气设备中电路导线一般选用铜导线,其截面积选择应符合表4规定值,导线电流密度不宜过大,导线截面积应留有余量,以防止出现温升过高产生危险的表面温度。电气设备内的元件安装和导线的连接要牢固,不能由于运输、振动而发生元器件损坏或减小电气间隙与爬电距离。本安电路的内部导线绝缘强度为本安电路电压的2倍,但不得低于500V。本安电路与设备的机架间的绝缘或与接地部分绝缘强度也为本安电路电压的2倍,但不低于500V。同一外壳中非本安电路的导线绝缘强度为2U+1000V(U为二电路电压之和)。布置设备内部导线时,应将本安电路与非本安电路的绝缘导线分开布置。对与非本安电路在同一外壳或接线盒中的本安电路导线或接线端子均用蓝色导线、或蓝色套管、或蓝色端子板标记。本安型电气设备多用于遥控、遥测及通讯系统中,需要使用长距离电缆。而外部连接电缆存在一定数量的分布电感和电容,其储能将在电路中放电,释放能量,这就大大影响本安电气设备的安全性能。因此,对外接电缆的分布电感和电容必须加以限制。
表4  铜导线截面积与允许最大电流
导线截面积(mm2)
0.017
0.03
0.09
0.19
0.28
0.44
允许最大电流(A)
1.0
1.65
3.3
5.0
6.6
8.3
 

带本质安全型设备是为了防止在矿井中运行产生电火花 而点燃空间中易爆气体的。
跟电流基本上没什么关系。主要是看电压等级的,带本安电路的设备不能超过直流24V,交流18V。如果超过了这个数值。在电路板上当不导通的时候,电源两端依然有电压,可能会产生爬电,从而产生火花而点燃易爆气体。(所以超过这两数值的都要做成隔爆的 形式)
如果存在电流,那么不会再空气中产生火花,而就不会引起爆炸

本安型电路无论是在正常工作状态下,还是在规定的故障状态下,所产生的电火花和热效应都不能点燃规定的爆炸性混合物。这里所指的电火花是广义的,它包括电路中两个电极间的放电火花,也包括电路切换时产生的电弧,以下统称电路的放电火花。

 
电路的放电火花,是电气设备在实际运行中由于开关触点的开闭和电路绝缘损坏形成短路而产生的。而电路绝缘损坏形成短路所产生的电火花相当于开关触点闭合时所产生的电火花。所以在研究本安电路的电火花时,只需研究开关触点开闭时的放电火花就行了。放电火花的能量大小是研究本安型电路的核心。放电火花是电源能量和电路中储能元件的储存能量向通断的电极间隙放电的现象(释放能量),是电路的电子流和电极间气体电离的离子流形成的导电带。放电火花含有熔融的金属粒子和蒸气(即液态金属桥),在极高的电流密度作用下产生高温和大量的热能。当这种能量超过了周围爆炸性混合物的最小点燃能量时就会引起爆炸。通常认为电路放电有三种形式:火花放电、弧光放电和辉光放电。火花放电的特点是低电压大电流放电,如本安电路中的电容放电、化学电源放电均属于火花放电。弧光放电为高压击穿时产生的放电,它可以产生持续电弧,电流密度大、能量集中、点燃周围环境中爆炸性混合物的能力强,电感电路能产生弧光放电。辉光放电是在高电压小电流的条件下发生的,通常认为电压在200~300V以上才能发生辉光放电。辉光放电的特点是能量不集中,散失大,点燃周圉环境中爆炸性混合物的能力差。
不同性质的电路(电阻性、电感性、电容性)及电路的开关状态(接通、断开、通断速度)。将对电火花的形成和特点产生不同的影响。

 

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