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安仪表的结构设计

文档作者：徐建平文档来源：上海仪器仪表自控系统检验测试所		点击数：	更新时间： 2022年10月18日
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“防爆安全技术”讲座l第9讲本安仪表的结构设计) 徐建平
‘‘ 防爆安全技术"讲座
第9讲本安仪表的结构设计
1与本安有关的元件
1．1元件额定值
任何与本安性能有关的元件，在正常工作和防爆
等级相对应的规定的故障条件下(变压器、熔断器、热
熔断器、继电器和开关等器件除外)，不得在超过元件
安装条件和温度范围规定的最大电流、电压和功率额
定值的三分之二的情况下工作。
1．2熔断器
熔断器应符合1EC60127标准或其他等效标准。用
熔断器保护其他元件时，熔断器应能连续通过1．7 In电
流。熔断器的时间一电流特性应保证不超过元件瞬态
值。当熔断器的时间一电流特性与制造厂提供的现有
数据不适用时，型式试验应规定抽取10个样品进行试
验。
在危险场所设置熔断器应当浇封，并且熔断器在
浇封之前应是密封的。熔断器和熔断器夹持器的安装
方式应不降低其所具有的电气间隙和爬电距离的要
求。
对于用限流器件把预期电流限制到不大于熔断器
额定分断能力时，其额定值须符合上述规定的要求。且
其额定参数不小于以下数据：即电流额定值，1．5×1．7
In；电压额定值，以；功率额定值，1．5 X(1．7 In)2×限
流器件的电阻值。
1．3单体电池(原电池和蓄电池l和电池组
为了评定和试验，电池的电压应考虑其刚完成充
电瞬间所达到的最高开路电压。表1给出了部分电池
的相关电压值。对于具有不同于表列电池的情况，可
按GB 3836．4—2000标准规定的试验来测定最高开路
电压。
对于电池短路或反向充电可能引起爆炸的电池，
应确认其在实际使用中不会产生爆炸，并由制造厂出
示它用于本安型电气设备或关联设备中是不会引起爆
炸的证明。
《自动化仪表》第汐卷第11期2008年11月
徐建平
(上海仪器仪表自控系统检验测试所．上海200233)
表l电池电压
1．4半导体器件
在关联设备内，半导体器件应能承受由可靠串联
电阻值除峰值交流电压值的电流。但在本安设备内，
由设备及其电源产生的瞬态效应可以忽略。
半导体器件可以用作并联限压器，但它应能承受
在其安装处处于短路时的电流的1．5倍电流，且不发
生开路。齐纳二极管以外的半导体器件的正向额定电
流应不低于1．5倍可能的短路电流；对于齐纳二极管，
其额定值应为齐纳状态下耗散功率的1。5倍；正向电
流应为最大可能短路电流的1．5倍。
半导体用作串联限流器时，对于“ia”等级电路应
使用三只串联阻塞二极管。对于“ib”等级电路允许使
用其他半导体元件，但必须双重化。
1．5压电晶体
设备内部含有压电晶体时，一般应采取适当的保护
措施，以确保其在受到外部冲击时可能产生的能量不会
点燃相应等级的爆炸性气体。但符合GB 3836．4—2000
标准中规定的试验要求的情况例外。
73
万方数据
“防爆安全技术”讲座(第9讲本安仪表的结构设计) 徐建平
2仪表结构要求
鬟籀卜母搬路
铁心—-Ⅱ2222矿
骨架量
图2绕组重叠型结构
变压器的接地应符合：铜箔屏蔽层必须设置两根
机械上分开的接地导线；保护绕组至少由电气上分开
的两层组成，且每一层都必须接地；铁心必须有一处接
地。此外，变压器还应满足如下要求：
①变压器本安供电绕组的出线端子与其他端子
分两侧布置，它们的电气间隙和爬电距离应满足表2
规定的要求。
②变压器应做浸渍处理；变压器绕组温度应不超
过在IEC60085中给出的绝缘等级允许值。绕组温度
应按GB 3836．4—2000标准要求进行测定。
③直接向安全栅或本安电路供电的变压器输入
绕组应用熔断器或断路器保护。
④电源变压器绕组须能承受输出绕组短路(包
括所有输出绕组同时短路，或经限流电阻短路)电流
的作用，在热保护器动作之前，不应产生超过绝缘等级
的允许温度，且不损坏。
表2 电气间隙、爬电间隙和胶封剂及绝缘材料中的电气间隙
注：1)除间隔距离以外，目前没有提出高于l 575 V电压的规定值；
2)在电压低于10 V时，绝缘材料的相对泄痕指数不需要规定。
74 豫oCESS AUToMATIoN矾嘞UM[ENTATIoN V01．29 No．11 November 2008
万方数据
。防爆安全技术”讲座f第9讲本安仪表的结构设计) 徐建平
⑤对于向本安电路供电的绕组与其他绕组问采取
加强绝缘的变压器，当一对或几对输出端子(经限流电
阻短路)短路后，输入绕组在额定电压作用下经6 h发热
试验，其绕组绝缘不应损坏，并按GB 3836．4—2000标准
要求进行绝缘介电强度试验，不应击穿或闪烁。
⑥对于各绕组间用铜质接地屏蔽隔离的变压器，
铜质屏蔽应能承受熔断器或热保护器动作之前流过的
最大持续电流(对于熔断器为1．7 h)，且不应损坏。铜
箔厚度或导线屏蔽应符合表3的规定值。
表3铜箔厚度、最小导线直径与熔断器额定电流的关系
参数规定值
熔断器额定电渺A 0．10 0．50 1．00 2．00 3．00 5．00
屏蔽铜箔厚度／mm O．05 0．05 0．075 0．15 0．25 0．30
屏蔽绕组最小导线直径／him 0．20 0．45 0．630 0．90 1．12 1．40
对耦合变压器之类的其他变压器的绝缘试验电压
应为2玑+1 000 V有效值，但不低于l 500 V有效值。
其他相关要求参照电源变压器执行。
2．1．2阻尼绕组
为了减小电感影响，用短路环的阻尼绕组，如果它
们有可靠的机械结构，应认为是不易发生开路故障的。
例如，无缝金属管或用焊接方法连接的短路裸露线圈
等阻尼绕组视为可靠元件。
2．1．3限流电阻
限流电阻常用作电源或电容性电路的保护性元
件，以限制放电电流。它是本安设计中常用的一种简
单而又有效的方法。必须注意的是，作为可靠元件的
限流电阻应选用金属膜电阻或无感线绕被覆层电阻。
注意：碳膜电阻不宜采用，并要求电阻精度不低于
-1-5％。限流电阻使用功率在正常工作状态下和规定
的故障情况下，应不大于其额定值的三分之二。限流
电阻的装配应确保电阻两端不会短路。
2．1．4隔离电容
两个具有高度可靠性的电容器串联可构成可靠组
件，它可作为本安电路与本安电路或本安电路与非本
安电路之间的耦合元件。可靠隔离元件的功能是传送
本安信号，隔离两侧电路的直流危险电压。但在分析
时应认为其中之一会发生短路或开路故障。这里电解
电容和钽电容不宜采用。
用在两个独立本安电路之间或同一本安电路两部
分之间的隔离电容器，并且电路之间的最高电运不大
于90 V时，每个电容器应能承受500 V的耐压试验。
此外，按照最新的IEC60079—11标准(第5版)规定．
用于隔离本质安全与非本质安全电路的电容应满足：元
<自动化仪表》第凹卷第1l期加憾年11月><自动化仪表》第拶卷第ll期2008年11月77>

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