本安型“i”防爆设备讲解

一、定义：

电气设备的一种防爆型式,它将设备内部和暴露于爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平。

1、保护等级分类：

1) ia：保护等级“Ma”或“Ga”，用于0区、1区、2区；  

2) ib：保护等级“Mb”或“Gb”，用于1区、2区；

3) ic：保护等级“Gc”，用2区。

严酷等级：ia＞ib＞ic。

2、适用范围：

1) ia保护等级：

a) 施加最高电压（Um交流有效值或直流值）或最高输入电压（Ui）后,在下列每一种情况下，”ia”保护等级电气设备中的本质安全电路应不能引起点燃：

b) 正常工作和施加最不利条件下的非计数故障;

c) 正常工作和施加一个计数故障加上最不利条件下的非计数故障;

d) 正常工作和施加二个计数故障加上最不利条件下的非计数故障。

注：在上述各种情况下,所施加的非计数故障可以不同。

2） ib保护等级：

a) 施加最高电压（Um交流有效值或直流值）或最高输入电压（Ui）后,在下列每一种情况下，”ib”保护等级电气设备中的本质安全电路应不能引起点燃：

b) 正常工作和施加最不利条件下的非计数故障;

c) 正常工作和施加一个计数故障加上最不利条件下的非计数故障;

注：在上述各种情况下,所施加的非计数故障可以不同。

3） ic保护等级：

施加U或U1后,在正常工作和本文件规定的情况下,“ "i”等级电气设备中的本质安全电路应不能引起点燃。

3、保护原理：

1) 设备本身：

爆炸危险场所的电气设备本身不会产生点燃火花。

2) 输入保护：

非本安电路传送到危险场所的本安电气设备的能量小于规定值。

3) 传输保护：

关联电缆不会受到外界电磁场的干扰产生非本安能量。

二、遵循标准：

1) 国内：GB/T 3836.4-2021  爆炸性环境  第4部分:由本质安全型“i”保护的设备

2) 国际：IEC60079-11:2023  Explosive atmospheres –Part 11: Equipment protection by intrinsic safety "i"

三、标准要求：

1、结构要求（IP）：

外壳防护等级应根据使用场所而定，但对于Ⅰ类或Ⅱ类设备至少为IP20，对于Ⅲ类设备至少为IP5X。

2、电气间隙、爬电距离和间距：

按GB/T 3836.4-2021中表5的要求执行。

3、电路要求：

1) 电阻性电路：通过限制电路中的电压和电流来限制火花能量；

2) 电感性电路：尽量减小电路的电感量或电流值，当仍达不到要求时，电感两端可并接分流保护性元件，并与电感元件浇封为一体；

3) 电容性电路：电路中避免采用大电容，限制电容器放电火花能量的方法。

注：本安简单电路知识，可参看本质安全简单电路简介。

4、元器件要求：

任何与本质安全性能有关的元件，在正常工作和故障条件下最大电流、电压和功率不得超过其额定值的2/3。

5、熔断器：

1) 熔断器应能连续通过1.7In电流；

2) 对于250V的电网应满足分断能力1500A；

3) 对于“ia”和“ib”保护等级，在爆炸危险环境中应是密封的并浇封处理。

注：熔断器的常用参数知识介绍，参看本安电路中熔断器的常用参数简介。

6、电池和电池组：

6.1、结构要求：

电池和电池组结构应为下列型式之一：

A. 气密式密封电池和电池组；

B. 阀控式密封电池或电池组；

C. 带有压力释放装置，且采用与a和b类似的方式密封的电池和电池组。

四、设计要点：

1、温度控制措施：

1) 限制最高环境温度；

2) 合理选择元器件额定值；

3) 采取有效散热措施（散热器）；

4) 合理选择导线、印制线的截面；

5) 采用浇封措施，使表面温度下降。

2、可靠的隔离：

1) 本安电路内部：有效的电气间隙和爬电距离。

2) 本安与非本安设备之间：齐纳式二极管安全栅、隔离式安全栅。

3) 传输和结构：本安与非本安的电缆应分开布线、本安端子与非本安端子之间、电路与外壳之间隔离。

五、主要测试项目：

1. 温度试验

2. 跌落试验

3. 机械试验

4. 变压器试验

5. 火花点燃试验

6. 介电强度试验

7. 电缆拔脱试验

8. 光隔离器试验

9. 外壳防护等级试验

10. 电池和电池组试验

11. 规定不严密的元件参数的测定

12. 可靠印制电路板连接件的载流能力

13. 装有压电器件的本质安全装置试验

14. 二极管安全栅和安全分流器的型式试验