本安型设备的安全参数的确定

丁娜，黄大鹏

(沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁 沈阳 110041)

本安型设备的安全参数的确定

丁娜，黄大鹏

(沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁 沈阳 110041)

通过对标准的解读，从实际出发，分别介绍了关联设备及本安设备的安全参数确定的方法及原则，并对安全参数在本安系统中的应用进行了阐述。

安全参数;关联设备;本安设备

1 引言

由于本安型电气设备是通过合理地选用电气参数，限制电路的使用功率，从而达到限制火花点燃能量之目的。安全参数则是表征本安设备或和关联设备本安防爆性能的一组安全特性参数。其作为防爆认证中的关键参数起着至关重要的作用。

2 安全参数的基本概念

根据GB3836.4－2010中的要求检验单位应给出设备的安全参数，安全参数一般分为关联设备的安全参数和本安设备的安全参数。关联设备的本安输出参数一般包括Um、Uo、Io、Po、Lo、Co或者允许的Lo/Ro，本安设备的本安输入参数一般包括Ui、Ii、Pi、Li、Ci。下面详细说明了各个参数的具体含义。

(1)最高电压(交流有效值或直流值)Um

可施加到关联设备的非限能连接装置上，不会使防爆型式失效的最高电压。

(2)最高输出电压Uo

施加电压达到最高电压时，可能出现在设备连接装置上的最高输出电压(交流峰值或直流)。

(3)最大输出电流Io

可从电气设备连接装置上获得的电气设备的最大电流(交流峰值或直流)。

(4)最大输出功率Po

可从电气设备获得的最大功率。

(5)最大外部电感Lo

可连接到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大电感。

(6)最大外部电容Co

可连接到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大电容。

(7)最大外部电感与电阻比Lo/Ro

可以连接到电气设备外部的连接装置上，不会使本质安全性能失效的电感与电阻的最大比值。

(8)最高输入电压Ui

可施加到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最高电压(交流峰值或直流)。

(9)最大输入电流Ii

可施加到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大电流(交流峰值或直流)。

(10)最大输入功率Pi

可施加到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大功率。

(11)最大内部电感Li

呈现在电气设备连接装置的电气设备最大等效内部电感。

(12)最大内部电容Ci

呈现在电气设备连接装置上的电气设备最大等效内部电容。

2 安全参数的确定原则和方法

根据对标准的理解和检验实践，现分别对本安系统中关联设备(如电源)和本安设备(如本安设备)的安全参数的确定进行总结。

(1)对于关联设备如本安电源的安全参数确定方法如下:

①首先从标准的输入电压的波动范围中确定电源的最高输入电压(Um)，然后在输入电源的波动范围内，考虑标准规定的故障状态下，用仪表测量出关联设备的最大输出电压Uo和最大输出电流Io。

②按照GB3836.4－2010中10.1条规定的方法，在保证Uo、Io输出的条件下，关联设备进行火花点燃试验，通过理论分析和试验验证的手段来确定本安电源的最高输出电压(Uo)和最大输出电流(Io)是否满足标准要求。

③同样按照GB3836.4－2010中10.1条规定的方法，在保证Uo、Io输出的条件下，通过外串电感和外并电容的方式进行火花点燃试验，从而确定关联设备的最大输出电感(Lo)和最大输出电容(Co)。

④对于线性电路Po应为Uo·Io/4，对于矩形电路Po应为Uo·Io。

⑤可以连接到电阻性限制电源的最大外部电感与电阻比(Lo/Ro)应用下列公式计算。该公式已考虑到了1.5倍的电流安全系数。当设备输出端电容Cs超过1%Co时，该公式不适用。

式中:e—火花试验装置最小点燃能量，J，对于:

Ⅰ类设备:525μJ;

ⅡA类设备:320μJ;

ⅡB类设备:160μJ;

ⅡC类设备:40μJ;

Rs—电源的最小输出电阻，Ω;

Uo—最高开路电压，V;

在要求的安全系数为1.0时，Lo/Ro值应乘以2.25。

(2)对于本安设备的安全参数制定方法如下:

①一般Ui和Ii应由制造厂根据可能的本安系统的配套要求提出。首先确定该本安设备的关联设备，分别选出关联设备中的最高输出电压(Uo)和最大输出电流(Io)作为本安设备的最高输入电压(Ui)和最大输入电流(Ii)，根据本安设备电源输入端线路板的导线条可能最大承受的电流能力再行判断最大输入电流(Ii)是否满足要求，从而确定Ui和Ii。

②按照公式计算出本安设备的各个关联设备的最大输出功率，选取其中最大输出功率(Po)来作为本安设备的最大输入功率(Pi)，起到同时限制Ui和Ii的效果。

③从本安设备电气原理图上分析，考虑标准规定的故障状态下，本安电源输入端的最大内部的等效电容和等效电感，作为本安设备安全参数中的最大输入电容(Ci)和最大输入电感(Li)。

Ls—呈现在电源端的最大电感，H;

Cs—呈现在电源端的最大电容，F。

如果Ls=0，则:

3 安全参数在本安系统中的应用

目前本安系统的认证采用“参量认证”的方式，即对关联设备与现场设备分别给出一组安全参数，并可由用户将不同生产厂商的电气设备进行组合，从本安防爆安全性角度出发须满足如下关系:

式中:Uo—输出最高电压;

Io—输出最大电流;Po—最大输出功率;Lo—允许外部最大电感;Co—允许外部最大电容;Ui—现场设备允许输入最高电压;Ii—现场设备允许输入最大电流;Li—现场设备内部最大等效电感;Ci—现场设备内部最大等效电容;La和Ca—连接电缆的分布参数。

4 结束语

综上所述，本安参数确定的准确性对于整个本安系统的安全性有着至关重要的作用。设计者也应了解及掌握安全参数确定的原则及方法，以指导其在设计中元件的选型。

［1］ 薛丁法，徐刚，赵玉琪，等．工厂防爆电气设备应用技术［M］．中国科学技术出版社出版．1990(10)．

［2］ GB3836．1－2010爆炸性环境第 1部分:设备通用要求(IEC60079 －11:2007，MOD)［S］．

［3］ GB3836．4－2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备(IEC60079－11:2006，MOD)［S］．

［4］ 徐建平．仪表本安防爆技术［M］．机械工业出版社．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，电气助理工程师，主要从事防爆电气检验方面工作