电气防爆知识

1、电气防爆知识危险区域分类危险区域分类世界各国对危险场所区域划分不同，但大致分为两大派系： 中国和大多数欧洲国家采用国际电工委员会（IEC）的划分方法，而以美国和加拿大为主要代表的其他国家采用北美划分方法。中国标准GB3836.142000爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类的规定如下：防爆电气设备分类 1.防爆电气设备分为两类： 类：煤矿用电设备类：煤矿用电设备 类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气电气设备设备 2.类电气设备，按其场所适用的爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比，分为A、B、C三类；并按其最高表面温度分为T1T6六

2、组。 术语 最大试验安全间隙（MESG）指在规定的试验条件下，一个壳体充有一定浓度的被试验气体与空气的混合物，点燃后，通过25mm长的接合面均不能引燃壳体爆炸性气体混合物的外壳接合面之间的最大间隙。 最小点燃电流（MIC）在规定的试验装置上，用直流24V、95mH电感的火花进行3000次点燃试验时，能够点燃可燃性气体混合物的最小电流。此电流降低5%即不能点燃。 最小点燃电流比（MICR）各种可燃性气体（或蒸气）与空气的混合物的最小点燃电流对甲烷与空气混合物的最小点燃电流的比值。MSG实验II类电气设备分类按其场所适用的爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比，分为A、B、C三类；并按

3、其最高表面温度分为T1T6六组。iiC:CS2,H 2 CH4除了隔爆型、正压通风型、本质安全型有IIA、IIB、IIC分组外其余防爆类型无此分类 防防 爆爆 原原 理理 隔爆型d 将设备在正常运行时，能产生火花电 弧的部件置于隔 爆 外壳内，隔爆外壳能承受内部的爆炸压力而不致损失，并能保证内部的火焰气体通过间隙传播时，降低能量，不足以引爆壳外的气体。 增安型e 在正常运行时不会产生电弧，火花和危险高温，在结构上再进一步采取保护措施，提高设备的安全性和可靠性。 正压型 p 保持内部保护气体的压力高于周围以免爆炸性混合物进入外壳或足量的保护气体通过外壳，使内部的爆炸性混合物的浓度降至爆炸下限以下

4、。 本安型I 设备内部的电路在规定的条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物。 浇封型 m 其将能产生点燃爆炸性混合物的电弧，火花或高温的部分浇封，使它不能点燃周围的爆炸性混合物。 常见的防爆型式 为防止电气设备引起周围爆炸性气体环境引燃而采取的特定措施。 本质安全电路：在正常工作和规定的故障条件下产生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。 本质安全设备：在其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备。 隔爆外壳：电气设备的一种防爆型式，其外壳能够承受通过外壳任何结合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起

5、外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境点燃。 隔爆外壳的防爆型式通常称为隔爆型，用字母“d”表示。符号Ex表明电气设备符合某一种或几种防爆型式的规定。防爆措施 1、采取有效的措施将电气产品可能产生的电火花、电弧和危险高温与爆炸性混合物隔离或相对隔离，避免使用环境中的点燃爆炸；例如：隔爆外壳型式和浇封型式等。 2、通过限制电路中的点燃能量来达到防止点燃的目的；例如：本质安全型式。 3、采取一系列措施避免电气设备或电路产生电火花、电弧和危险高温；例如：增安型式等。防爆电气产品的外观判定 1、防爆电气产品壳体容积要相对较大，保证一定的散热能力，这一点对灯具来讲尤为重要。隔爆型产品的铸造铝合金外壳

6、要具有一定的厚度，一是能够承受内部爆炸压力，使壳体不会变形或破碎；二是保证在使用中和维修后，能够继续保证其隔爆性能。 2、隔爆型外壳结构的电气设备观察窗的透明件与壳体之间的密封，一定要采用胶粘处理，而不许采用橡胶衬垫密封。 3、一定要保证防爆电气产品引入装置中的橡胶密封圈内径与工程设计所配电缆外径相一致。防爆标识 Ex d I Ex d IIC T6 | | | |- 温度组别 | | | | | |- II类防爆类别 | | | |- 隔爆型 | |- 防爆标识 防爆标识2Ex ia I | | |- I类煤矿用电气设备 | | | |- 本质安全型ia等级 | | 防爆标识 Ex ia I

7、IC T4 | | | |- 温度组别温度组别 | | | | | | II类防爆类别类防爆类别 | | | |- 本质安全型本质安全型ia等级等级 | | 防爆标识防爆标识本质安全防爆技术 本质安全是指通过控制设备本身能量水平，使其在正常工作或故障条件下均低于点燃爆炸性气体的临界条件，不至产生火花或低于点燃爆炸性气体的温度，而不是通过其他方式屏蔽或阻拦。 通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。本质性安全结构仅适用于弱电流回路，如测试仪表、控制装置等小型电气设备上。无论是正常情况下，还是非正常情况下产生的电火花或危险温度，都不会使

8、爆炸物质引爆，因此使安全性较高的防爆结构，其中电路或设备上的所有元件表面温度必须小于规定，以防止热效应引起的点燃。 本质安全型防爆结构的电气回路必须于其它电路隔离，以防混线电磁或静电感应，特别使结构外部的配线，要采取周密的措施，才能确保电气设备和配线的防爆性能。 本质安全防爆技术的原理与特点本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。例如对于氢气(C)环境，必须将电路功率限制在1.3W左右。由此可见，本安技术能很好的适用于工业自动化仪表。针对电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要引爆源，本质安全技术通过限制电火花和热效应这两个可能的引爆源来实现防爆。在正常工作和故障状态下，当仪表产生的电火花

9、或热效应的能量小于一定程度时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。它实际上是一种低功率设计技术。原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。通常对于氢气环境，也就是危险程度最高、最易爆的环境，必须将功率限制在1.3W以下。国际电工委员会(IEC)规定，在危险程度最高的危险场所0区，只能采用Exia等级的本安防爆技术。因此，本质安全防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术。本质安全型仪表设备按安全程度和使用场所不同，可分为Exia和Ex

10、ib。Exia的防爆级别高于Exib。Exia级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在两起故障时，电路元件不会发生燃爆。在ia型电路中，工作电流被限制在100mA以下，适用于0区、1区和2区。Exib级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在一起故障时，电路元件不发生燃爆炸。在ib型电路中，工作电流被限制在150mA以下，适用于1区和2区。本质安全防爆技术的特点 (1)不需要设计制造工艺复杂、体积庞大且又笨重的隔爆外壳，因此，本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价低等特点。据资料，建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为1:4。(2)可在带电情况下进行维护、标定和更换仪表的部

11、分零件等。(3)安全可靠性高。本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳结合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的安全可靠性。(4)由于本安防爆技术是一种“弱电”技术，因此，本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故的发生。(5)适用范围广。本安技术是唯一可适用于0区危险场所的防爆系统。(6)对于像热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统。ia型仪表适用于0区和1区， ib型仪表仅适用于1区。或者说，从本质安全角度讲，ib型仪表适用于煤矿井下，ia型仪表适用于工厂。 本安防爆技术在的应用本质安全防爆系统由三部分组成:现场本质安全仪表、本质安全电缆及本质安全关联设备。现场仪表包括各种安

12、装在危险场所的一次检测仪表，以两线制变送器为代表的本质安全点电缆带有专用接地线，以耐久性的纯蓝色与其它电缆相区别;关联设备包括齐纳式安全栅、隔离式安全栅、其他形式的具有限流、限压功能的保护装置。能将窜入到现场本安设备的能量限制在安全值内，从而确保现场设备、人员和生产的安全。系统回路以安全栅为界分为本质安全电路和非本质安全电路。从安全栅通过本质安全电缆连接到现场仪表所构成的电路为本质安全电路;从安全栅到DCS以及到供电电源的电路为非本质安全电路。本安电缆 在特定测试条件（包括正常操作与特定故障状况）中不会产生火花或热效应的电路就是本质安全的。在这种条件下使用的连接电气设备的电缆即为本安电缆。 因

13、为连接电缆存在分布电容和分布电感，这都是储能的。在距离较远或仪表的设计参数接近本质安全所允许的最大值情况下，就需要考虑电缆的分布参数和限制最大长度。因为在电缆发生故障时，将发出能量，不同程度上有增加点燃的危险性，影响系统的本安性能。设计一种分布参数小、抗外界干扰和抗线间串扰的本安电缆是相关领域有待解决和提高的问题。 本质安全电缆,低电感.低电容一般在普通电缆的基础上按照阻燃A类的做就可以了 阻燃电缆指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。它的根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，

14、电缆万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。 根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。 其中含卤阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全部或部分采用含卤的聚乙烯（PVC）阻燃材料，因而具有良好的阻燃特性。但是在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和卤酸气体，卤酸气体对周围的电气设备有腐蚀性危害，救援人员需要带上防毒面具才能接近现场进行灭火。电缆燃烧时给周围电气设备以及救援人员造成危害，不利于灭火救援工作，从而导致严重的“二次危害”。而无卤低烟阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全部或

15、部分采用的是不含卤的交联聚乙烯（XLPE）阻燃材料，不仅具有更好的阻燃特性，而且在电缆燃烧时没有卤酸气体放出，电缆的发烟量也小，发烟量也接近于公认的“低烟”水平。 按国家标准GB12666.590成束电线电缆燃烧试验方法中规定从成品电线电缆上截取试样，每根试样的长度为3.5m，试样的根数按成束电线电缆每米长度所含非金属材料的不同体积分为三种类别： A类：试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为7L(升)。 B类：试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为3.5L。 C类：试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为1.5L。 用喷灯火焰燃烧试样，A类和B类试样供火时间40min(分)，C类试样

16、供火时间20min，如试样炭化部分所达到的高度不超过2.5m，则判定试验结果为合格。 A类阻燃最为严格，B类阻燃要求较高，均适用于对阻燃要求较为严格的场合，C类阻燃为一般阻燃，适用于大多数要求阻燃的场合。用户在订购阻燃电缆时应根据需要在7.2条规定的型号“ZR”后注明类别代号“（A）”或“（B）”。未注代号者将视为C类阻燃电缆。隔爆型仪表隔爆型仪表 隔爆又称耐压防爆，它把能点燃爆炸混合物的仪表部件封闭在一个外壳内，该外壳特别牢固，能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力，并阻止向壳外的爆炸性混合物传爆。这就是说，隔爆型仪表的壳体内部是可能发生爆炸的，但不会传到壳体外面来，因此这种仪表的各部件的接合面，

17、如仪表盖的螺纹圈数，螺纹精度，零点，量程调整螺钉和表壳之间，变送器的检测部件和转换部件之间的间隙，以及导线口等，都有严格的防爆要求。隔爆型仪表除了较笨重外，其他比较简单，不需要如安全栅之类的关联设备。但是在打开表盖前，必须先把电源关掉，否则万一产生火花，便会暴露在大气之中，从而出现危险。 本质安全型（本质安全型（intrinsic safety）仪表）仪表本质安全型仪表又叫安全火花型仪表。它的特点是仪表在正常状态下和故障状态下，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施来实现：采用新型集成电路元件等组成仪表电路，在较低的工作电压和较小的工作电流下工作；用安全

18、栅把危险场所和非危险场所的电路分隔开，限制由非危险场所传递到危险场所去的能量；仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和分布电容，以减少电路中的储能。本制安全型仪表的防爆性能，不是采用通风、充气、充油、隔爆等外部措施实现的，而是由电路本身实现的，因而是本质安全的。它能适用于一切危险场所和一切爆炸性气体、蒸气混合物，并可以在通电的情况下进行维修和调整。但是，它不能单独使用必须和本安关联设备（安全栅）、外部配线一起组成本安电路，才能发挥防爆功能 防爆栅 安全火花防爆系统的概念安全火花防爆系统的概念 防爆栅的设计思路：防爆栅的设计思路： 传统传统-包括充油型、充气型、隔爆型等，将可能产生包括充油型、充气

19、型、隔爆型等，将可能产生火花的电路从结构上与爆炸性气体隔开；火花的电路从结构上与爆炸性气体隔开； 新型新型-（安全火花型）电路设计上考虑防爆，将电路（安全火花型）电路设计上考虑防爆，将电路在短路、开断及误操作下产生的火花限制在爆炸性气在短路、开断及误操作下产生的火花限制在爆炸性气体的点燃能量之下。体的点燃能量之下。 归类：属于本质安全防爆仪表，比结构防爆仪表高一归类：属于本质安全防爆仪表，比结构防爆仪表高一等级。等级。 防爆仪表与防爆系统 性质性质-安全火花防爆仪表安全火花防爆仪表和和安全火花防爆系统安全火花防爆系统属于两个不同的概念；属于两个不同的概念；内容内容-防爆仪表只保证仪表内部不产生危险火花，不包括外部引线（电源线、信号线等防爆仪表只保证仪表内部不产生危险火花，不包括外部引线（电源线、信号线等-注：系统与注：系统与仪表的区别仪表的区别）。定义定义-由安全火花仪表和经过防爆栅连接组成的工业控制系统。由安全火花仪表和经过防爆栅