礦用本質安全型塑料外殼接線盒安全防護要求解析

張吉坪，別明智，杜 靖，付莉紅，徐 旭

(1.中煤科工集團重慶研究院科聚孚工程塑料有限責任公司,重慶 400037;2.重慶市高性能工程塑料工程技術研究中心,重慶 400037)

本安電路用接線盒(以下簡稱接線盒)屬于本質安全型固定式電纜多通接、分線盒。是本質安全型電路的電纜電線的接線和分線裝置，主要用于含有甲烷和煤塵的I類及ⅡB類以下爆炸性混合物的環境中。現一般采用塑料外殼結構，其具有防塵、防潮、結構緊湊、接線牢靠、電線電纜不易撥脫等優點。對于爆炸性環境，接線盒應具有一定的安全防護要求，具體要求及對材料的選擇如下分析。

1 接線盒相關安全防護標準

根據爆炸性環境的標準、規范要求，塑料外殼接線盒需要滿足的標準有GB3836.1-2010《爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求》、GB3836.4-2010《爆炸性環境 第4部分：由本質安全型"i"保護的設備》、MT166-1987《礦用本質安全型壓接式電纜接、分線盒通用技術條件》這三個強制性標準要求，其中MT166-1987標準為煤礦行業的標準。

2 主要檢驗項目

表1 本安電路用接線盒檢驗項目

2.1 外觀及結構檢查

根據MT166-1987標準，對于接線盒的外觀要求為：a，外殼為藍色，殼體不得有銹蝕、毛刺、裂紋、氣泡、針孔等機械損傷，塑料件不得有影響產品性能的變形；b，接線盒上的標志、銘牌及接觸件對數編號應清晰、端正、設置牢固；c,零部件應緊固無松動，表面應光華無毛刺，不得有銹蝕痕跡；d，插件鍍層應結晶細致，光亮均勻，不應有燒焦、起泡、脫皮、暗斑、麻點及深色條紋等缺陷，不允許有缺鍍現象。

根據MT166-1987標準，接線盒的結構要求為：a，緊固用螺栓(釘)、螺母應有防松裝置。b，應設有內外接地螺栓，并標志接地符號“。”。接地螺栓應進行電鍍等防銹處理。內接地螺栓的直徑應與接線螺栓直徑相同，外接地螺栓的規格應不小于 M 6。c，結構尺寸便于接線，并留有適合于導線彎曲半徑的空間，引入裝置采用壓入式結構，前后蓋采用活頁連接。

2.2 技術要求

主要技術指標：額定電壓：60V.DC，額定電流：1A；每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω。

低溫貯存試驗(-40℃，16h)：每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω，試驗后外觀應符合要求。

高溫貯存試驗(70℃，16h)：每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω，試驗后外觀應符合要求。

振動試驗(掃描頻率范圍10～150Hz，加速度幅值為100m/s2,X、Y、Z三個方向依次振動45min)：每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω，試驗后外觀應符合要求。

沖擊試驗(300m/s2,18ms,3個軸線每個方向連續沖擊3次，共18次)：每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω，試驗后外觀應符合要求。

交變濕熱試驗(40℃，93%RH,12天)：每對接線端子的接觸電阻：≤0.01Ω，試驗后外觀應符合要求。

絕緣電阻試驗：常態下相鄰接觸對：≥3000MΩ，任一接觸對與外殼：≥3000MΩ；交變濕熱試驗后相鄰接觸對：≥100MΩ，任一接觸對與外殼：≥100MΩ。

介電強度試驗：常態下相鄰接觸對：能承受2000V、50Hz,歷時1min的介電強度試驗而無擊穿和閃絡現象，任一相鄰接觸對與外殼：能承受2000V、50Hz,歷時1min的介電強度試驗而無擊穿和閃絡現象；交變濕熱試驗后相鄰接觸對：能承受2000V、50Hz,歷時1min的介電強度試驗而無擊穿和閃絡現象，任一相鄰接觸對與外殼：能承受2000V、50Hz,歷時1min的介電強度試驗而無擊穿和閃絡現象。

最高表面溫度試驗：≤150℃。

防護性能試驗：IP54，耐壓:0.5kV、1min應無擊穿和閃絡現象，漏電流≤5mA。介電強度試驗：本質安全電路與外殼之間0.5kV、1min應無擊穿和閃絡現象，漏電流≤5mA。

表面絕緣電阻試驗：≤1GΩ。

GB3836.1-2010標準第7.5條：I類電氣設備塑料外殼應具有阻燃性能，MT166-1987標準第1.6.2.1條：塑料外殼應用不燃性或難燃性材料制成。接線盒塑料外殼接線盒應具有阻燃性。

3 檢驗項目解析

材料外殼為藍色，選用的塑料材料配方中應添加相應的酞青藍等易染色顏料。外殼一般采用注塑成型加工，加工后的殼體應無毛刺、裂紋、氣泡、針孔，不得有影響產品性能的變形，這在注塑加工后的修件時應予以注意，并作為產品外觀檢查的重點項目。

一般的塑料材料如PP、ABS，能承受2000V、50Hz歷時1min的介電強度試驗而無擊穿和閃絡現象，其最高表面溫度試驗也能滿足≤150℃，因此材料配方中可不予以重點關注。

根據主要技術指標要求，接線盒連接插件采用普通冷軋鋼材即能滿足要求，連接插件、彈性壓線片的電阻率均應≤0.01Ω。為了防止有銹蝕現象產生，材料應進行除銹處理。結構設計上應滿足IP54的防護要求。

根據GB3836.1-2010標準第26.13條的規定，如果零件尺寸允許，則表面電阻測定應在外殼上進行。試件應用蒸餾水擦凈，然后用異丙基乙醇(或其它任何能與水混合且不影響試樣或電極材料性能的溶劑)清洗，在干燥前再用蒸餾水清洗。不得用手觸摸，置于溫度(23±2)℃和濕度(50±5)%條件下24h。試驗應在同樣的環境條件下進行。在兩極間應施加(500±10)V的直流電壓，歷時(65±5)s。測試方式如圖1所示。

圖1 涂導電漆電極的試件

因此，要達到表面電阻≤1GΩ的要求，塑料材料配方中因添加抗靜電劑，根據塑料抗靜電劑種類，一般的低分子抗靜電劑可以達到107Ω數量級的表面電阻值，即能滿足要求，添加量一般應<1%。

塑料外殼接線盒應具有阻燃性，因此材料配方應考慮阻燃性要求。其阻燃等級應按照GB3836.1-2010標準中引用的GB/T 11020-2005標準中規定的火焰垂直試樣法中不低于FV2級的要求。

4 結論

塑料外殼接線盒作為I類和ⅡB類以下爆炸性混合物的環境使用的電纜多通接、分線裝置，技術工程師在原材料配方選擇時，應根據相應的國家強制技術標準和行業標準進行合理的配方設計，以對安全負責。同時，也是指導生產檢驗時的重要標準技術來源。