GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备 本质安全型“i”--(五)

8  可靠元件、可靠组件和可靠连接

 

8.1  电源变压器

 

8.1.l  绕组故障

可靠电源变压器应认为是向本质安全电路供电的绕组和任何其它绕组之间不可能发生短路故障的。应对那些可能导致增大输出电压的故障的组合一般不应考虑。

 

8.1.2  保护措施

 

向本质安全电路供电的变压器的输入电路应用符合7.3规定的熔断器或用适当规定值的断路器来保护。

如果输入和输出绕组用接地金属屏蔽隔离(见8.1.3型式2b)结构，则每个不接地的输入电路应使用熔断器或断路器来保护。

当用埋入式熔断器或其它热保护器对变压器过热进行附加保护时，则可采用一个器件。

熔断器，熔断器夹持器、断路器和热继电器应符合国家标准。在符合国家标准情况下，检验机关可不检验。

 

8.1.3  变压器结构

 

向本质安全电路供电的所有绕组用下列结构型式之一与所有绕组隔离：

型式1结构：绕组应按下列两者之一排列：

a)并列在铁芯的一个柱上；

b)铁芯不同柱上。

绕组应按表4进行分离。

型式2结构：绕组应用下列两种方法重迭：

a)绕组之间按表4固体绝缘；

b)绕组之间加接地屏蔽(铜箔制成的)或等效导线绕组(导线屏蔽)。铜箔厚度或导线屏蔽应符合表6规定。

注：当任一绕组和屏蔽之间短路时，屏蔽应能承受直到熔断器或断路器起作用时流过的电流而不损坏。

制造公差应在表6规定值的10%范围内或0.1mm，取较小值。

金属箔屏蔽应设置两根结构上分开的接地导线，其中每一根导线应能承受熔断器和断路器动作之前流过的最大持续电流，例如，对于熔断器为1.7In。

表6  屏蔽的最小金属箔厚度或最小导线直径与熔断器额定电流的关系

导线屏蔽由至少两个电气上分开的导线层组成，其中每一层都接地，而且能承受熔断器和断路器动作之前流过的最大持续电流。导线层之间的绝缘，仅要求按10.6承受500V电压试验。

所有电源变压器铁芯必须备有接地，除非该防爆型式不要求接地，例如，当使刚绝缘磁芯变压器时。

变压器绕组应用浸渍或浇封加以固定。

 

8.1.4  变压器型式试验

 

变压器连同所属的关联器件，例如，熔断器、断路器、热继电器和与绕组端子连接的电阻器，必须保证电源和本质安全电路之间有可靠的安全电气绝缘，即使在任何一个输出绕组发生短路而所有其它输出绕组承受最大额定电气负载时也应保持绝缘。

当任何一个串联电阻器嵌入变压器内，或与变压器一起浇封时，变压器和电阻器之间没有裸露的带电部件，或装配时保持爬电距离和电气间隙符合表4规定，以及应用第5章之后保留电阻器在电路之内时，则输出绕组可不考虑易发生的短路故障，除非经过电阻器发生故障。

如果变压器通过下述型式试验，并且用于向本质安全电路供电的任一绕组与所有其它绕组之间应能承受2U_n+1000V或1500V，取较大值(见10.6)，则满足了电气绝缘安全要求，U_n是任一绕组试验中的最高额定电压。

输入电路应调整到1.7I_n或调整到断路器不动作的最大持续电流，试验期间该电流应维持在该值±10%以内。用改变输入电压达到变压器额定输入电压方法来调整该电流。当达到极限时，应使用规定的输入电压进行试验。

试验应连续进行不小于6h，或直到无复位热断路器动作。当使用自动复位热断路器时，则试验周期应至少延长到12h。

对于型式1和型式2a)变压器，其绕组温度应不超过在GB/T11021—1989中给出的绝缘等级允许值。绕组温度应按10.5进行测定。

对于型式2b)变压器，其本质安全电路使用的绕组应按上述要求与地绝缘。但是，如果变压器不要求与地绝缘且它不能形成燃烧火焰，则该变压器被认可。

 

8.1.5  变压器例行试验

 

每只电源变压器应按11.2进行试验。

 

8.2  除电源变压器以外的变压器

这些变压器可靠性和故障方式应按8.1规定。

注：这些变压器可以是诸如使用在信号电路的耦合变压器或其它目的的变压器，例如，用于变换器馈电装置的变压器。

这些变压器的结构和试验，除它们的最大负载试验外，应符合8.1规定。

当变压器在交流条件下调整不到规定值时，则每个绕组应承受在8.1.4型式试验规定的直流1.7I_n。但是，例行试验应按11.2降低试验电压，即输入绕组和输出绕组之间为2U_n+1000V有效值或1500V有效值，取较大值。

当上述变压器接入电源供电的非本质安全电路时，那么，或者是8.1.2的保护措施，或者是熔断器和齐纳二级管，都应按8.8电源连接考虑，使得未规定的电源不会损坏变压器爬电距离和电气间隙的可靠性。8.1.4的额定输入电压应是齐纳二极管电压。

 

8.3  阻尼绕组

为减小电感影响用作短路环的阻尼绕组，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使裸露导线能连续短路的绕组。

 

8.4  限流电阻

限流电阻应是下列型式之一：

a)薄膜型；

b)线绕型，在断线时防止绕线松脱；

c)用6.4.8涂覆的或6.4.4浇封的混合电路以及类似电路内的印制电阻器。

可靠限流电阻只考虑开路状态故障，这时应认为是一个计数故障。

限流电阻额定值按7.1规定，在正常工作时和第5章规定故障条件下，承受可能出现的不小于1.5倍最高电压或不小于1.5倍最大功率。工作在额定值以内的有覆盖绕组层的线绕电阻的匝间故障应不再考虑。绕组涂层，在其制造厂规定电压额定值下，应按表4中CTI值进行评定并符合规定要求。

 

8.5  隔离电容器

在隔离电容器可靠布置时，两串联电容器之一应认为可能发生短路或开路故障。组件的电容量应考虑两电容器这一最不利的数值，并且在应用组件时，应使用1.5倍安全系数。

隔离电容器应是一个高度可靠固体介质类型，电解电容或钽电容不能使用，组件的外部连接应符合6.4，但该隔离要求不适用于隔离电容器内部。

每个电容器的绝缘应符合6.4.12介电强度试验要求。当隔离电容器在本质安全电路和非本质安全电路之间使用时，应考虑所有电容器可能产生的瞬态过程。

当上述组件符合8.8时，对直流电路应认为提供了可靠电气隔离。

连接设备机架和本质安全电路之间的电容器应符合6.4.12规定，当电容器失效将引起决定电路本质安全性能的元件旁路时，它们也应符合隔离电容器的要求。

注：这些电容器通常是用来滤除高频的。

 

8.6  分流安全组件

 

8.6.1  一般要求

当利用分流元件组合来保证电路的本质安全性能时，则元件的组件视为分流安全组件。

当二极管、齐纳二极管在可靠分流安全组件中作为分流元件时，它们应至少为二个并联二极管组成。应将二极管承受在短路状态失效时在其安装处流过的电流作为额定值。

分流元件连接应按8.7或布置成如果两个分流通路中任何一个发生断路时，被保护电路或元件能在同一时间变成断路。

注1：为防止连接断开时产生火花点燃，浇封应按6.4.4规定。

注2：在正常工作时，组件内使用的分流元件可以导电。

在分流安全组件受到仅由U _m规定的电源故障时，构成分流安全组件的元件应符合7.1额定值。在元件用熔断器保护时，熔断器应按7.3规定，并且元件应能承受熔断器1.7I_n持续电流。分流元件承受瞬态性能应按10.12试验或由熔断器电流—时间特性曲线和器件性能特性曲线来确定。

在分流安全组件制成单个设备而不是大设备的部件时，其组件结构应按9.2规定。

当考虑应用分流安全组件和可靠组件时，应考虑下列规定：

a)  组件两个分流支路的任一个支路应按一个开路故障来考虑。

b)  组件的电压是分流支路中的最高电压。

c)  两个分流支路的一个支路短路，应认为是一个计数故障。

d)  在应用5.2和5.3计算所有故障时，应施加1.5倍安全系数。

e)  采用可控硅分流的电路应按10.4.3.3进行试验。

 

8.6.2  安全分流器

 

当安全分流组件保证规定的本质安全设备的元件或部件的电气参数控制到不使本质安全性能失效的数值时，则安全分流组件视为安全分流器。

当安全分流器连接到按8.6.1用U_m规定的电源时，它应承受到所要求的瞬态分析，但在下列情况下使用时除外：

a)用于限制贮能器件(例如，电感器或压电器件)放电，

b)用于限制贮能器件(例如，电容器)电压。

适当额定值的桥路连接二极管组件应认为是安全分流器。

 

8.6.3  并联限压器

 

当安全分流组件能保证规定电压施加到本质安全电路时，则安全分流组件视为并联限压器。

当并联限压器连接到按8.6.1用U_m规定电源时，它应承受所要求的瞬态分析，但该组件是通过下列之一馈电型式供电时除外：

a)按8.1要求的可靠变压器；

b)按第9章要求的二极管安全栅；

c)按7.4要求的电池组；

d)按8.6要求的安全分流组件。

 

8.7  导线和连接

 

导线包括它的连接在符合下列情况时应认为不会发生开路故障：

a)导线；

1)在两导线并联时；

2)在单根导线直径至少为0.5mm和无固定长度小于50mm或在连接点附近可靠地机械固定时。

3)在带状结构柔软绞合导线其截面积至少为0.125mm²(直径为0.4mm)工作时不弯曲，而且长度不超过50mm或在连接点附近可靠地机械固定时。

b)印制电路板印制线：

1)在最小宽度为lmm的两条印制线并联时；

2)在单根印制线宽度至少为2mm或宽度大于印制线长度的1%，取较大者时；

3)每根印制线应具有公称厚度不小于35μm铜覆盖层构成。

a)        连接(插头、插座和端子除外)：

1)有两个并联连接点时；

2)当有一个焊接点时；在该焊接点处连接导线穿过电路板(包括穿过电路板上的孔)，并且在焊接前连线弯过去，或者如果连线不弯过去则采用机器焊接；或者连线用压接法，或者连线用铜焊或熔焊；

3)有一个用螺钉或螺栓连接并符合6.6规定的连接点时。

 

8.8  电隔离元件

 

可靠隔离元件符合下列要求时，应认为是不可能跨接可靠隔离而发生短路故障的。

隔离元件与变压器和继电器不同，例如：光电耦合器件，如果满足下列条件，则认为它对本质安全提供了可靠隔离。

a)器件额定值应符合7.1规定。

b)对器件施加U_m或U_i之前，应承受6.4.12规定的介电强度试验。

在试验中，制造厂规定的可靠隔离元件的最高额定绝缘电压，应不小于6.4.12要求的试验电压。

在本质安全电路和非本质安全电路之间隔离时，表4要求也适用于隔离元件，但内部密封部件，例如：光电耦合器，表4第5.6和7行不适用。非本质安全电路终端应备有保护措施以确保不超过按7.1规定的器件额定值，除非它能表明电路连接到该终端时不可能使器件的本质安全性能失效。用适当的额定值熔断器保护单独的分流齐纳二极管，且熔断器能够遮断电源的峰值预期电流应认为是有效保护。为此，表4不适用于熔断器和齐纳二极管，齐纳二极管功率额定值应至少是1.7I_n乘以二极管最高齐纳电压。对于熔断器和安装方式，有关结构的一般工业标准应认为是适当的，例如，在熔断器夹持器中，熔断器本身不应减小电气间隙和爬电距离。

当光电耦合器作为外部保护器件符合本标准5.6和7章规定时，只要光电耦合器内部元件在正常工作时或本质安全电路和非本质安全电路施加故障时，处在不大于制造厂规定的最大耗散功率三分之二的状态下工作，则对光电耦合器的发射极和接收极的导电部件之间的内部距离没有要求。

电隔离继电器应符合6.4.13规定，并且任何绕组应承受在它的连接处的最大耗散功率。

注：不需要按7.1规定降低继电器绕组额定参数。