本安型防爆技术

1.本质安全防爆基本知识

电气设备的防爆技术措施都是基于设法排除三要素中的一个或多个要素，使爆炸危险程降到最低。

例如:隔爆型--控制爆炸范围；

正压型、充油型--排除爆炸性物质；

本质安全型--控制点燃源，限制火花能量:

本质安全防爆原理:对于弱电设备，如仪器仪表、通讯、报警装置等这类设备，把它们处于爆炸危险场所中的即部分电所释放的能量限制到一定的数值内，当电路发生故障，如断路、短路时产生的火花不能引燃爆炸性混合物，从而达到防爆目的，用“i”表示。

2.本质安全型设备的防爆标志:

本安防爆标志由以下几部分组成:

3. 本安多数

1)本质安全电路:在规定的条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。

2)本质安全设备:其内部所有的电路都是本安电路的电气设备。

3)关联设备:装有本质安全电路和非本质安全电路，而且结构使非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备。

4)最小点燃电流:用火花试验装置，在电阻电路或电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。

5)最低点燃电压:用火花试验装置，在电容电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最低电压。

6)电气间隙: 两导电部件在空气中的最短距离。

7)空气中的爬电距离:两导电部件之间沿绝缘材料与空气的接触表面的最短距离。

4.本质安全型设备的特点

1)安全程度高，ia 等级可用于0区；

2)体积小，重量轻，造价低；

3)结构简单，易操作、维护；

所以，在防爆产品选型上，应尽可能选择本质安全型。

5.结构要求

5.1外壳

一般I类外壳不低于IP54,II类不低于IP20, 但也应与环境条件相适应，对于恶劣环境，应适当提高防护等级。例如户 外，一般不低于IP54。

外壳材质

a 塑料外壳：

1)热稳定性：塑料外壳允许的工作温度高于设备外壳最高表面温度。

2)表面绝缘电阻：<1GO 3)不燃型或难燃型材料

b 轻金属外壳：

Ⅱ类：含镁和锆量(质量百分比)<7.5%。

5.2设备的外部连接

接线端子

1)同一接线盒内，本安与非本安接线端子的间距不小于50mm,  否则应加绝缘板或接地金属板进行隔离。而且本安接 线端子应为浅蓝色或有本安标记。

2)各本安电路接线端子的裸露导体部件之间的电气间隙应等于或大于IEC60079-11:2011  表4给出值。

另外，接线端子之间的电气间隙在按IEC 60079-11:2011图1测量时，连接外部导体的裸露导电部件之间的电气间隙应不小 于6mm。 连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其它导体部件之间的最小电气间隙应不小于3mm。

3) 接线端子应具有防松措施(加弹垫),确保连接可靠。

插接件

1)用于连接外部本安与非本安电路的插头和插座应是分开的，而且不能互换。

2)外部连接配备有一个以上的插头和插座时，应有防互换、防互插、防拔脱措施。

内部导线(由制造厂完成的内部布线的电气连接)

1)本安与非本安导线尽量分开布置。

2)本安导线应至少能承受500V 绝缘介电强度试验，非本安导线至少能承受1500V绝缘介电强度试验。

3)同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。

4)导线的截面积可根据实际电流合理选用。

5)同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。

6)导线的截面积可根据实际电流合理选用。

防止极性接反保护

电源端加防止反接的二极管保护措施。充电电池的接口，为防止电池对外短路放电，也应加阻塞二极管保护，(ib 等级加 二个，ia等级加三个)。

5.3浇封

浇封是防止爆炸性气体侵入的安全措施，同时也加强了电气绝缘，避免了电路火花。浇封常用于以下情况：

1)当电路中某一元件或参数过大，达不到本安性能时，可接入保护性元件，并用环氧树脂或硅胶等浇粘剂浇注为一体， 组成本安组件。

2)当电路中裸露导体之间电气间隙和爬电距离过小，可用浇封使电气间隙减小到规定值的1/3。

3)防止人为更换元件，保证电路工作的可靠性。

4)降低元件或导线的表面温度。

浇封要求

1)浇封材料应具有足够的热稳定性，即浇封材料允许的工作温度应高于元器件的最高表面温度。

2)浇封电路的电气间隙和爬电距离应满足IEC 60079-11:2011表中4的规定值。

3)浇封表面与被浇封元件、导线的浇封厚度应>1mm,  保证有足够的机械强度。

5.4印刷线路板

印刷线路板表面应有绝缘涂层，当涂层的涂覆不少于二次时，其爬电距离不小于IEC 60079-11:2011表4中第六行的规 定。假如小于表4相应规定值的1/3时，则视为短路。

5.5绝缘介电强度试验

本安电路和电气设备机架或可能接地部件之间的绝缘应能承受500V 交流有效值试验电压。 本安电路与非本安电路之间的绝缘应能承受不小于1500V交流有效值试验电压。

5.6电源变压器

保护措施

向本安电路供电的变压器的输入电路应有熔断器或断路器保护。

变压器结构

结构1:本安绕组与其它绕组分开布置；

结构2:本安绕组与其它绕组内外重叠布置；

要求向本安电路供电的绕组应与其它所有绕组隔离。

特别对于结构2的变压器，本安绕组与其它绕组应设加强绝缘或用铜质接地屏蔽隔离。电源变压器铁芯必须接地。

5.7安全栅

爆炸性危险场所使用的本安设备(除独立电源外),都必须外接关联设备—安全栅。

安全栅是一种限能装置，是一种安全保护性组件，接在本安与非本安电路之间，防止非本安电路产生的危险能量串入本 安电路，确保本安电路的安全。

安全栅一般放置在安全区，若安装在危险区，必须置于另一种防爆型式之中。

目前采用最多的是隔爆外壳，即隔爆本安复合型。

5.7.1齐纳式安全栅

特点：线路简单，使用的元器件少，成本低，体积小，性能可靠，所以被广泛使用。

F快:速熔断器 

R2:限流电阻

      D1 、D2:齐纳二极管，交流电路可选用双向稳压管。

限压作用：

正常工作时，非本安端所加电压低于齐纳二极管的齐纳电压，所以D1、D2处于不导通状态，不影响系统的正常工作。

当非本安端发生故障，所加电压高于齐纳二极管的齐纳电压时，D1、D2 处于导通状态，输出电压被限制在齐纳电压上， 当输入电压过高，其电流急剧上升，雪崩过程把熔断器瞬时熔断，保护了齐纳二极管，同时切断了电源，防止高电压串入爆  炸性危险场所。 

5.7.2隔离式安全栅

隔离式安全栅是将电源、输入和输出信号完全隔离，再经限能装置与危险场所的设备相连，保证了系统的本安防爆性能， 增强了信号抗干扰能力，使现场设备工作更安全可靠。