防爆電器功耗法的計算及測試方法

(合隆防爆電氣有限公司,浙江 樂清 325600)

1 防爆電器功耗法的應用背景

國家安全是國家發展的重要基石、人民福祉的根本保障，隨著國家對安全生產、安全應用的越加重視，石油、化工、冶金、電力、醫藥等存在乙炔、氫氣、二硫化碳、二甲醛等爆炸性環境、可燃性粉塵環境的場所對防爆電器的規范性要求越加嚴格，使用方在采購時對產品與防爆合格證、ATEX、IECEx等資質證書的涵蓋性要求越加細致。

電氣設備熱點燃源是引起爆炸的重要因素，其可能點燃的發熱部件或設備表面溫度應低于相應環境中可燃介質的點燃溫度，標準將產品的發熱溫度劃分為T1～T6組別，并體現在防爆標志中。

爆炸性環境或可燃性粉塵環境常用防爆電器有：防爆照明(動力)配電箱、控制箱、操作柱、接線箱等，這些電器往往是根據客戶現場的具體使用要求來確定內裝元件型號、規格及數量，各種元件組合不同導致產品溫度組別不同；溫度組別的認定目前國內取防爆合格證對防爆照明(動力)配電箱、接線箱采用電流范圍選較大樣品確定，如：100A≤I≤250A為T4/T95℃、 63A≤I≤80A為T5/T80℃、≤63A：T6/T80℃；對防爆控制箱、操作柱采用常用元件組合選復雜性代表樣品確定，證書體現型號如：BZC53-A2、BZC53-A2D2、BZC53-A2B1、BZC53-A8D8、BZC53-A6B3D6K3……現實中即使在證書上羅列了幾十種常用型號，往往還是不能滿足使用中的多變性，很難完全涵蓋實際所需。

針對防爆電器應用時元件組合的難控性，在國際ATEX、IECEx認證過程中，普遍采用功耗法。

2 防爆電器功耗的定義及計算方法

(1)最大耗散功率法：俗稱功耗法，在標準GB3836.3-2010附錄E.2中：采用“最不利狀態”端子確定額定最大耗散功率。對于規定的溫度組別，外殼可設置任何允許的端子數量，可包括或不包括最不利狀態端子，直至外殼空間限制最大允許數量，只要不超過額定最大耗散功率即可。以上描述是對防爆接線箱、接線盒產品確定溫度組別，防爆照明(動力)配電箱、控制箱、操作柱同樣也可按此原則進行認定。

(2)如何確定最不利狀態端子？ 外殼內裝各種規格端子最大數量時，計算出來的最大功耗值測定其溫度組別，該最大功耗值為外殼出廠時內裝元件組合不超出此，否則溫度組別會超出范圍。

計算公式以P=R×I2延伸推算如下：

功耗總值W= (端子電阻值Ω×端子最大數量+ 1m導線電阻值Ω×外殼三維對角線長m×導線數)×最大額定電流2

注：殼體的三維對角線長度見下圖；對于接線箱計算值包含導線和端子，對于配電箱、控制箱、操作柱等計算值包含導線、電器元件和端子。圖1

(3)常用電器元件的電阻值(供參考)：

表1

3 防爆電器功耗的測試方法

(1)測試地點：因前期溫度組別根據經驗估算，測出的溫升值可能不符合要求，在測試過程中需根據實際情況調整電流、導線、內裝元件數量等，一般都在廠家進行測試；為保證測試數據的穩定性，測試場所需有一定的密閉性，不可存在明顯通風或空氣流動現象；

測試設備一般用：電流發生器、鉗流表、紅外線測溫儀、熱電偶測溫儀等，設備均需計量合格；

(2)測試方法：根據GB3836.1-2010第26.5.1.3條規定，當輸入電壓不直接影響設備溫升時，需將試驗電流提高到額定電流的110%；

接線方式為串聯如圖2所示，每根導線長度為殼體三維對角線長；

樣品輸入1.1倍額定電流后穩定約半小時，用鉗形表確認輸入電流是否符合要求，一般≤200A用小電流發生器，>200A電阻過大帶動不起來的用大電流發生器，測試時產品均為零電壓狀態；

(3)測試部位：①電纜與密封圈間，②電纜分支點腔體內/外均設置，③接線端子最高點幾處，④外殼最高點幾處，⑤蓋與殼體間O型圈，⑥室溫；

通電約半小時穩定后，用紅外線測溫儀確定接線端子和外殼的最高點再固定熱電偶，見圖1～4，其它測試點可提前固定熱電偶；

圖1

圖2

圖3

圖4

(4)測試周期：固定好熱電偶和殼蓋后穩定半小時，再每隔半小時記錄一次，以最終2次前后溫差不超過1K為止；

(5)溫度組別換算：根據末次的測溫值與環境溫度換算成對應溫度組別，公式如表2。

表2

4 防爆電器功耗的應用

防爆電器在以功耗形式取得證書后，證書會體現每種外殼可裝元件的最大功耗值，即出廠時該外殼內裝各種元件組合、接線后的功耗只要不超出證書規定最高值，均可自由靈活組合使用。

功耗法在實際應用中存在一定缺點，如：第三方監管較困難，只能由生產廠家自行把握；國內客戶對功耗的應用特性不熟知，前期應用中可能也會有很多質疑或求證；元件品牌不同、接線方式有差異均可導致產品功耗有差異等。

5 結束語

本文分析了最大功耗法的應用、計算及測試，隨著防爆電器產品對設計要求越來越嚴謹，最大功耗法會更完善的運用，更靈活、更全面的滿足現場各種使用需求。