本安型設備的安全參數的確定

丁娜，黃大鵬

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧 沈陽 110041)

本安型設備的安全參數的確定

丁娜，黃大鵬

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧 沈陽 110041)

通過對標準的解讀，從實際出發，分別介紹了關聯設備及本安設備的安全參數確定的方法及原則，并對安全參數在本安系統中的應用進行了闡述。

安全參數;關聯設備;本安設備

1 引言

由于本安型電氣設備是通過合理地選用電氣參數，限制電路的使用功率，從而達到限制火花點燃能量之目的。安全參數則是表征本安設備或和關聯設備本安防爆性能的一組安全特性參數。其作為防爆認證中的關鍵參數起著至關重要的作用。

2 安全參數的基本概念

根據GB3836.4－2010中的要求檢驗單位應給出設備的安全參數，安全參數一般分為關聯設備的安全參數和本安設備的安全參數。關聯設備的本安輸出參數一般包括Um、Uo、Io、Po、Lo、Co或者允許的Lo/Ro，本安設備的本安輸入參數一般包括Ui、Ii、Pi、Li、Ci。下面詳細說明了各個參數的具體含義。

(1)最高電壓(交流有效值或直流值)Um

可施加到關聯設備的非限能連接裝置上，不會使防爆型式失效的最高電壓。

(2)最高輸出電壓Uo

施加電壓達到最高電壓時，可能出現在設備連接裝置上的最高輸出電壓(交流峰值或直流)。

(3)最大輸出電流Io

可從電氣設備連接裝置上獲得的電氣設備的最大電流(交流峰值或直流)。

(4)最大輸出功率Po

可從電氣設備獲得的最大功率。

(5)最大外部電感Lo

可連接到電氣設備連接裝置上，而不會使防爆型式失效的最大電感。

(6)最大外部電容Co

可連接到電氣設備連接裝置上，而不會使防爆型式失效的最大電容。

(7)最大外部電感與電阻比Lo/Ro

可以連接到電氣設備外部的連接裝置上，不會使本質安全性能失效的電感與電阻的最大比值。

(8)最高輸入電壓Ui

可施加到電氣設備連接裝置上，而不會使防爆型式失效的最高電壓(交流峰值或直流)。

(9)最大輸入電流Ii

可施加到電氣設備連接裝置上，而不會使防爆型式失效的最大電流(交流峰值或直流)。

(10)最大輸入功率Pi

可施加到電氣設備連接裝置上，而不會使防爆型式失效的最大功率。

(11)最大內部電感Li

呈現在電氣設備連接裝置的電氣設備最大等效內部電感。

(12)最大內部電容Ci

呈現在電氣設備連接裝置上的電氣設備最大等效內部電容。

2 安全參數的確定原則和方法

根據對標準的理解和檢驗實踐，現分別對本安系統中關聯設備(如電源)和本安設備(如本安設備)的安全參數的確定進行總結。

(1)對于關聯設備如本安電源的安全參數確定方法如下:

①首先從標準的輸入電壓的波動范圍中確定電源的最高輸入電壓(Um)，然后在輸入電源的波動范圍內，考慮標準規定的故障狀態下，用儀表測量出關聯設備的最大輸出電壓Uo和最大輸出電流Io。

②按照GB3836.4－2010中10.1條規定的方法，在保證Uo、Io輸出的條件下，關聯設備進行火花點燃試驗，通過理論分析和試驗驗證的手段來確定本安電源的最高輸出電壓(Uo)和最大輸出電流(Io)是否滿足標準要求。

③同樣按照GB3836.4－2010中10.1條規定的方法，在保證Uo、Io輸出的條件下，通過外串電感和外并電容的方式進行火花點燃試驗，從而確定關聯設備的最大輸出電感(Lo)和最大輸出電容(Co)。

④對于線性電路Po應為Uo·Io/4，對于矩形電路Po應為Uo·Io。

⑤可以連接到電阻性限制電源的最大外部電感與電阻比(Lo/Ro)應用下列公式計算。該公式已考慮到了1.5倍的電流安全系數。當設備輸出端電容Cs超過1%Co時，該公式不適用。

式中:e—火花試驗裝置最小點燃能量，J，對于:

Ⅰ類設備:525μJ;

ⅡA類設備:320μJ;

ⅡB類設備:160μJ;

ⅡC類設備:40μJ;

Rs—電源的最小輸出電阻，Ω;

Uo—最高開路電壓，V;

在要求的安全系數為1.0時，Lo/Ro值應乘以2.25。

(2)對于本安設備的安全參數制定方法如下:

①一般Ui和Ii應由制造廠根據可能的本安系統的配套要求提出。首先確定該本安設備的關聯設備，分別選出關聯設備中的最高輸出電壓(Uo)和最大輸出電流(Io)作為本安設備的最高輸入電壓(Ui)和最大輸入電流(Ii)，根據本安設備電源輸入端線路板的導線條可能最大承受的電流能力再行判斷最大輸入電流(Ii)是否滿足要求，從而確定Ui和Ii。

②按照公式計算出本安設備的各個關聯設備的最大輸出功率，選取其中最大輸出功率(Po)來作為本安設備的最大輸入功率(Pi)，起到同時限制Ui和Ii的效果。

③從本安設備電氣原理圖上分析，考慮標準規定的故障狀態下，本安電源輸入端的最大內部的等效電容和等效電感，作為本安設備安全參數中的最大輸入電容(Ci)和最大輸入電感(Li)。

Ls—呈現在電源端的最大電感，H;

Cs—呈現在電源端的最大電容，F。

如果Ls=0，則:

3 安全參數在本安系統中的應用

目前本安系統的認證采用“參量認證”的方式，即對關聯設備與現場設備分別給出一組安全參數，并可由用戶將不同生產廠商的電氣設備進行組合，從本安防爆安全性角度出發須滿足如下關系:

式中:Uo—輸出最高電壓;

Io—輸出最大電流;Po—最大輸出功率;Lo—允許外部最大電感;Co—允許外部最大電容;Ui—現場設備允許輸入最高電壓;Ii—現場設備允許輸入最大電流;Li—現場設備內部最大等效電感;Ci—現場設備內部最大等效電容;La和Ca—連接電纜的分布參數。

4 結束語

綜上所述，本安參數確定的準確性對于整個本安系統的安全性有著至關重要的作用。設計者也應了解及掌握安全參數確定的原則及方法，以指導其在設計中元件的選型。

［1］ 薛丁法，徐剛，趙玉琪，等．工廠防爆電氣設備應用技術［M］．中國科學技術出版社出版．1990(10)．

［2］ GB3836．1－2010爆炸性環境第 1部分:設備通用要求(IEC60079 －11:2007，MOD)［S］．

［3］ GB3836．4－2010爆炸性環境第4部分:由本質安全型“i”保護的設備(IEC60079－11:2006，MOD)［S］．

［4］ 徐建平．儀表本安防爆技術［M］．機械工業出版社．2012年4月．

The Determ ination of the Safe Parameters for Intrinsically Safe Electrical Apparatus

DINGNa，HUANGDa-peng
(Shenyang Electrical Driving Research Institute，Shenyang 110141，China)

Reading through the standards，the paper presents the safe parameter determinationmethods and principles of the associated electrical apparatjrus and intrinsically safe electrical apparatus and states application of the safe parameters in the intrinsically safe system．

safe parameter;associated electrical apparatus;intrinsically safe electrical apparatus

TM93

B

1004－289X(2013)03－0102－03

2013－05－10

丁娜(1985－)，女，電氣助理工程師，主要從事防爆電氣檢驗方面工作