本质安全型电气设备技术要求

本质安全型电气设备技术要求本质安全型电气设备技术要求 本安型电气设备分单一式和复合式两种 单一式本质安全型电气设备的外壳可 采用金属 塑料及合金制成 外壳必须具有一定的强度 并具备一定的防尘 防水 防外物能力 对一般环境使用的设备 其防护等级不低于 ip20 对用于 有腐蚀性气体的环境的外壳 应具有防化学腐蚀能力 对用于采掘面工作的电 气设备 其外壳防护等级应达到 ip54 使用塑料外壳时要防止产生静电 且塑 料外壳的材质要采用不燃性或难燃性材料制成 采用合金外壳的材质中的含镁 量不超过 0 5 以防止由于摩擦产生危险火花 本安型电气设备的电源有两种 独立电源和外接电源 独立电源是指干电池 蓄电池 光电池 化学电池等 外接电源是指经动力电阿引入 经电源变压器 供电的电源 常用的独立电源是干电池和蓄电池 这是电阻性电路的电源 如 果电池的实际最大短路电流不超过最大安全电流 那么 电池可作为本质安全电源直接使用 如果最大短路电流超过了设计允许值 则 应串联限流电阻后方能使用 煤矿井下使用的本安型电气设备的电源大多数是从动力电网引入经电源变压器 变压整流后的电源 一般为隔爆兼本质安全型 对于电源变压器的输入绕组应 设有熔断器或断路保护装置 变压器铁芯要接地 变压器的本安电路接线端与 非本安端子应分两侧布置 以防碰触和击穿 其电气间隙和爬电距离应符合表 1 的规定 电源变压器绕组的分布可采用不同的方式 向本安电路供电的绕 组与其他绕组分开布置 向本安电路供电的绕组与其他绕组内外分布 但在 两种绕组间要采取加强绝缘的措施 并按表 2 的规定进行变压器的绝缘耐压 试验 向本安电路供电的绕组与其他绕组内外分布 但在两绕组间要用铜质 接地屏蔽层隔离 屏蔽层可用铜导线绕组或铜箔 且屏蔽层要一端接地 屏蔽 层厚度应符合表 3 的规定 表 1 本安电路与非本安电路裸露导体之间的电气间隙与爬电距离 额定电压数值 v60901903755507601000130015513 爬电距离 mm348101518253640 绝缘涂层下的爬电距离 mm1 1 32 63 3 56 8 3 12 13 3 iav300 相对泄痕指数 ibv 90 175 电气间隙 mm346668101416 胶封中的间距 mml 1 3 222 2 63 34 65 3 表 2 变压器绝缘耐压试验 v 部位额定电压 u试验电压 原绕组 向非本安电路供电的副绕组与接地屏蔽 铁芯之间 及其相互之间 u 36 36220 p 220 u 1000 1500 4u 最低为 1500 向本安电路供电的副绕组与接地屏蔽 铁芯之间及其相互之 间 u 36 36 span 1000 2u 1000 最低为 1500 表 3 不进行试验的屏蔽层厚度 熔断器额定电流 a 0 10 5 1235 屏蔽绕组的导线直径 mm 0 20 450 630 91 121 4 屏蔽铜箔最小厚度 mm 0 050 050 0750 150 250 3 本安型电气设备 无论是单一式还是复合式 一般都使用了印制电路板 印制 电路板中本安电路与非本安电路印刷线间的爬电距离要符合表 1 的规定 同时 印制电路板表面必须涂不少于 2 遍的三防绝缘漆 本安型电气设备使用了数量较多的继电器和插接件 当继电器同时接入本安与 非本安电路时 对于接入的非本安电路触点的回路电压 电流和容量应不大于 250v 5a 和 100va 其中 若有一项超过规定数值时 要设置接地金属板或绝 缘隔板 为防止影响本安性能 继电器的出线脚 本安电路端子与非本安端子 的电气间隙和爬电距离应符合表 1 的规定 本安电气设备的电路使用的插接件一般应单独使用 如果 设备中本安电路与非本安电路使用同一插接件 应注意其电气 间隙和爬电距离必须符合表 1 的规定 插接件要有防止拔脱 误插和互换的结构 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 0170 030 090 190 280 44 允许最大电流 a 1 01 653 35 06 68 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