GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备 本质安全型“i”--(四)

7  与本质安全性能有关的元件

 

7.1  额定值

 

任何与本质安全性能有关的元件，在正常工作和第5章规定故障条件下(变压器、熔断器、热断路器、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。上述最大额定值应是元件制造厂规定的能批量生产的正常额定值。

注：变压器、熔断器、热断路器、继电器和开关，允许工作在正常额定值以正确地调整功能。

对于确定已经有了安全系数的元件及其组件的参数(例如，电压和电流)不再进行详细试验和分析，因为5.2和5.3规定的安全系数排除了详细试验和分析的必要性。例如，由其制造厂规定为10V（1±10%）V，40℃的齐纳二极管，则应认为最大值为11V，这时不需要考虑诸如温度升高，电压提高之类的影响。

另外，还应考虑电气设备制造厂规定的安装条件和环境温度范围以及GB3836.1—2000中的5.2规定的影响。例如，半导体的耗散功率应不超过在特殊安装条件下能达到的结点最高温度时的耗散功率的三分之二。

 

7.2  内部连接用连接装置，插接板和元件

 

连接装置应能防止错接并且在同一设备内不能与其它连接装置互换，连接装置互换不影响安全性能或有明显标记并能识别错接者除外。

当该防爆型式与连接有关时，电阻故障或连接处开路，应认为是第5章规定的计数故障。

如果连接装置具有接地回路以及该防爆型式与接地连接有关时，则连接装置结构应符合6.6规定。

 

7.3  熔断器

 

用熔断器保护其它元件时，熔断器应能连续通过1.7I_n电流。熔断器的时间-电流特性应保证不超过元件瞬态值。当熔断器的时间—电流特性与制造厂提供的现有数据不适用时，则型式试验应按10.12规定抽10个样品进行。

该试验证明样品能够承受1.5倍熔断器施加U_m时通过的瞬态电流。在爆炸性环境设置的熔断器应按6.7进行保护。

浇封熔断器时，浇封化合物不应进入熔断器内部，试验样品或熔断器制造厂说明熔断器允许浇封的说明书应满足这一要求。

换言之，熔断器在浇封之前应是密封的。

用于保护元件的熔断器，只允许打开设备外壳进行更换。型号、I_n或对本质安全性能起重要作用的特作指标应标志在熔断器附近。

熔断器应具有不小于U_m的电压额定值(在本质安全设备和电路内为U_i)，这时，熔断器不按表4规定。熔断器和熔断器夹持器的通用工业标准应是适用的，并且熔断器和熔断器夹持器的安装方式应不降低它们所具有的电气间隙、爬电距离和间距。

注1：小型熔断器按GB9346规定是允许的。

用在设备上的熔断器应能分断电路中的最大预期电流。对于不大于交流250V电网供电系统，通常预期电流应认为是交流1500A。熔断器的分断能力按GB9346或用等效标准确定。

注2：较大预期电流可以在较高电压下的某些装置内出现。

如果需要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，则该器件按第7章规定值应是可靠的，并且额定值应不小于：

电流额定值：1.5×1.7×I_n

电压额定值：U_m，或U_i；

功率额定值：1.5×(1.7×I_n)²×限流器件的电阻。

 

7.4  电池(原电池和蓄电池)和电池组

 

7.4.1  概述

某些型式电池和电池组，例如锂型电池，如果短路或反向充电时就可能引起爆炸。这种爆炸可能对本质安全性能有不利影响时，所使用的这种电池和电池组必须由制造厂出示证明，表明它用于本质安全型电气设备或关联设备中是不会引起爆炸的，同时应用5.2和5.3也是适当的。对于设备文件和标志应把重点放在须遵守的安全措施上。

注：应注意电池或电池组制造厂规定的人身安全措施。

 

7.4.2  电解液漏泄

 

电池、电池组应具有电解液不能够溢出的结构型式，或者把电池、电池组密封起来以防止电解液损坏与本质安全性能有关的元件。由制造厂声明是密封式的或阀控式的电池和电池组(见7.4.9)，应认为满足上述要求。其它电池和电池组应按10.9.2进行试验，或从制造厂得到的电池和电池组产品符合10.9.2规定的书面证明。如果那些漏泄电解液电池和电池组是按6.7浇封的，那么，在电池和电池组浇封之后应按10.9.2进行试验。在其内部充电的电池或电池组盒应向设备外部直接排气。

 

7.4.3  电池和电池组电压

 

为了评定和试验，电池、电池组电压应是按表5规定完全充电后(即新的原电池和可充电电池组)所达到的最高开路电压。当电池和电池组不适用表5时，则应按10.9进行试验来测定最高开路电压，对于正常电压应按电池或电池组制造厂的规定。

 

7.4.4  电池和电池组的内阻

 

电池和电池组的内阻应按10.9.3确定。

 

7.4.5  在关联设备内电池组的限流器件

 

电池组外壳或关联设备的连接方式应设计成，在安装和更换电池组时，不能直接影响设备本质安全性能的结构。

注：当需要用限流器件保护电池组输出安全时，可不要求限流器件作为电池组的整体部件。

表5电池电压

7.4.6  在爆炸性环境使用并可更换的电池组限流器件

 

在电池组要求限流器件保护电池组本身安全和拟在危险环境使用和替换时，电池组应与限流器件构成一个可以成套替换的单元。该单元应是封装成包封的，这时，只有本质安全输出端子和适当保护的充电用本质安全端子(如果提供)暴露出来。

 

7.4.7  在爆炸性环境使用并不可更换的电池组限流器件

 

如果电池和电池组要求限流器件保护其本身安全和拟不在危险场所更换时，电池，电池组应按7.4.6保护或另外在它的外壳接线盒内配有符合GB3836.1规定的那些特殊紧固件，电池、电池组还应符合下列规定：

a)有外壳的电池和电池组连接方式在安装和替换电池和电池组时应不能降低电气设备的本质安全性能。

b)对于便携式电气设备，例如，无线电接收机和无线电发报机按其使用状态应承受GB3836.1第23.4.3.2规定的跌落试验，前面的冲击试验可免去。若试验能防止电池和电池组从电气设备中抛出或分离，并不能使电气设备本质安全性能失效，则认为设备结构合格。

c)电气设备应具有在爆炸性环境中防止更换电池或电池组的警告标志，例如“在爆炸性环境中不得拆卸电池或电池组”

 

7.4.8  可充电式电池的外部触点

 

电池或电池组组件的外部充电触点，当任何一对触点可能偶然短路时，应采取措施防止短路或防止单体电池和电池组向触点释放能点燃的能量。这时可应用下列的一种方法来完成：

a)在充电电路中设置阻塞用二极管或串联可靠电阻。对于“ib”等级应使用二只二极管。对于“ia”等级应使用三只二极管。或者电池组充电器是关联设备，或者二极管、电阻用适当额定值的熔断器来保护，当熔断器安装在爆炸性环境中且按第5章评定电路时，熔断器应是密封的，或是不通过电流的。

b)对于Ⅱ类电气设备，充电电路的外壳防护等级应不低于IP20并且在爆炸性环境应设置警告标记以防止充电。

可能施加到这些连接件上而不使设备本质安全性能失效的最高输入电压U_m应标注在设备上，并在鉴定文件中说明。

 

7.4.9  电池结构

 

电池和电池组的火花点燃能力和表面温度应按10.9.3规定试验和评定。

电池和电池组结构为下列型式之一：

a)密封式电池和电池组：

b)阀控式密封电池和电池组：

c)拟用a)项和b)项同样方式密封的电池和电池组，除压力释放装置以外，上述的电池或电池组在它的寿命期内应不需要补充电解液，并且密封金属外壳或塑料外壳必须符合下列规定：

1)没有接缝或接口，例如整体拉伸法、离心铸造法、模压法、熔接法、钎焊、熔焊法或具有由外壳结构保持永久压紧的弹性或塑料密封器件(例如垫圈和“O”形圈)粘接密封法。

2)不符合上述要求的挤压、压接、热装压或拆合的外壳部件的结构，或采用透气材料(例如，以纸为基础的材料)的部件的结构，均不认为是密封式结构。

3)在端子周围密封应是上述结构或者是热固的或热塑的浇注密封综合体结构。

d)电池和电池组应是用浇封化合物制造厂规定的适用于所涉及的电解液，并且用符合6.7规定的浇封化合物浇封成的。

适应a)和b)项的说明应从电池或电池组制造厂获得，而不是由试验机关检验。适应c)和d)项应由电池或电池组的物理试验确定，并且需要电池或电池组结构图。

 

7.5  半导体

 

7.5.1  瞬态效应

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或最高直流电压值的电流。

在本质安全设备内，由设备及其电源产生的瞬态效应可以忽略。

 

7.5.2并联限压器

 

半导体可以用作并联限压器件，这时，它应符合下列要求并且考虑相关瞬态条件。

半导体器件应能承受其短路故障状态下在其安装处可能通过的1.5倍的电流，且不发生开路。下列情况，应由元件制造厂数据证实：

a)二极管、连接成二极管的三极管、可控硅和等效半导体器件的正向额定电流应不低于1.5倍最大可能的短路电流。

b)齐纳二极管额定值是：

1)在齐纳状态，1.5倍齐纳耗散功率。

2)在正向导通状态，1.5倍最大可能的短路电流。

如果输入和输出电路是本质安全电路或可以证明它不可能受电源发生瞬态过程影响，对于“ia”等级，可以使用半导体元件作为并联限压器，例如，晶体管、可控硅、稳压器、稳流器等。在电路遵守上述条件时，两只器件认为是可靠的组件。对于“ia”等级，三只可控硅可以用于关联设备，如果它满足7.5.1规定的瞬态条件。使用分流可控硅的电路也应按10.4.3.3进行试验。

 

7.5.3  串联限流器

 

在“ia”等级电路使用三只串联阻塞二极管是允许的，但是，仅在“ib”等级设备内，才允许使用其它半导体和可控半导体器件作为串联限流器。

注：对于“ia”等级使用半导体和可控半导体器件作为限流器是不允许的，因为它们或许使用在爆炸性气体环境持续或频繁存在，又同时发生可能引起点燃的短暂瞬态过程的场所。

 

7.6  元件和连接的故障

 

应用5.2和5.3时，还应包括下列规定：

a)在元件不符合7.1额定值时，元件故障应认为是非计数故障。在元件符合7.1额定值时，元件故障应认为是计数故障。

b)在一个故障可能引起接着发生的故障时，则最初和接着发生的故障应认为是一个单独故障。

c)任何阻值的电阻器的开路故障和短路故障应加以考虑(见8.4)。

d)半导体器件应考虑到短路和开路故障以及可能由其它元件故障引起的状态。对于表面温度分组来说，应考虑可能出现最大耗散功率条件下的半导体器件的故障。集成电路可能失效以致使在其外部连接之间存在短路和开路的组合。虽然可以假设组合，但是，在施加故障之后，则它不会因施加第二个故障而改变。在该故障情况下，连接到器件上的电容和电感认为是在最不利连接中施加故障的结果。

e)应考虑连接线开路故障，以及由移动引起的脱落，考虑连接线在移动范围内可能碰到任何电路部件的故障，初始开路认为是一个计数故障，以及后来的连接故障认为是第二个计数故障(见8.7)。

f)电气间隙、爬电距离、间距应按6.4规定。

g)电容器开路、短路和小于最大规定值的任一值的故障均应考虑(见8.5)。

h)应考虑电感开路故障，并考虑其电阻从标称值到短路的变化。但是，这仅适用于电感与电阻比值低于电感说明书中的数值的情况。

i)任何导线或印制电路导线，包括它的连接的开路故障应认为是一个单独计数故障。

接入火花试验装置引起电极短路或开路不认为是计数故障，而认为是正常操作试验。符合第8章的可靠连接和隔离不考虑产生故障，并且火花试验装置不能串连上述连接和跨接上述隔离。在可靠连接和隔离不是浇封或用符合第6章涂层覆盖时，或不能保持不低于IP20等级外壳完整性时，同时连接件暴露的，则火花试验装置应串联接入这些连接和这些隔离。

 

7.7  压电器件

压电器件应按10.11规定进行试验。