浅谈本质安全型电气设备中的电池或电池组

2013-07-25丁娜于帆

电气开关 2013年2期

丁娜，于帆

（沈阳电气传动研究所（有限公司），辽宁沈阳 110041）

1 引言

现在越来越多的防爆电气产品设计成本质安全型，主要是由于其安全程度高，结构简单，体积小、重量轻，并且造价远低于其他型式的防爆产品。但是由于本安型电气设备的电气参数和使用功率受到限制。因而，应用范围还有一定的局限性。

本质安全型电气设备是所有电路为本质安全电路的电气设备。本质安全型电气设备由设备供电分为两种情况:一种是由电网供电的设备，它和关联设备及连接的导线或电缆三部分构成本质安防爆系统。也就是说这种电气设备不是独立的，必须要三者组合在一起才可以使用。另一种是由电池或电池组供电的本质安全型电气设备。这种设备具有独立性，可单独使用。

随着便携式本质安全电气设备的广泛应用，且其中大部分供电方式为电池或电池组供电，则其在本安领域作用越来越重要。本文主要介绍电池或电池组在本安产品设计中的要求和建议。

2 本安电器中电池或电池组的结构要求

电池或电池组结构应为下列型式之一:

（1）密封式（气密）电池或电池组；

（2）阀控式密封电池或电池组；

（3）带有压力释放装置，且采用与（1）项和（2）项同样的方式密封的电池或电池组。

这些电池或电池组在整个使用期限内应不需要补充电解液，并且具有符合下列要求的金属或塑料密封外壳:

①没有接缝或接口，例如采用整体拉伸法、离心铸造法、模压法、熔接法、钎焊、熔焊法或具有由外壳结构保持永久压紧的弹性或塑料密封器件（例如垫圈和“O”型圈）粘接密封法。

②不符合上述要求的挤压、压接、热缩合或折合的外壳部件结构，或采用透气材料（例如，以纸为基础的材料）的部件结构，均不认为是密封式结构。

③端子周围的密封应是上述结构，或者是采用热固或热塑化合物浇注的密封结构。

（4）浇封式电池或电池组。制造商用于浇封的化合物应与规定的电解液相适应，并符合相关的规定。

3 本安电路中电池或电池组的防止电解液泄漏及排气要求

电池、电池组应具有电解液不能够溢出的结构型式，或者电池、电池组应密封起来防止电解液泄露损坏与本质安全性能有关的元件。电池或电池组应进行电池或电池组电解液泄漏试验，或者制造商提供电池或电池组产品符合电池或电池组电解液泄漏试验规定的书面证明。

如果设备使用在其内部充电的电池或电池组，电池组制造商应说明，氢气的含量不会超过电池盒净容积的2%，或者所有电池的透气孔结构应能使排出的气体不会排放到含有电气或电子元件或线路的设备外壳内。

对于电池组盒内部的压力应不高于大气压力30kPa，可用一个透气孔实现这项要求。在“密封”的电池内允许有较高的压力，但是每个电池需配备有泄压装置，或采用泄压方法把压力限制在制造商规定的、电池能承受的压力值以内。

4 本安电路中电池或电池组的设计要求

设计者在设计时应清楚电池的标称电压和最高开路电压，对于考虑电池或电池组的温度和能量有着至关重要的作用。标称电压为制造商规定的（电池）电压，最高开路电压为在正常条件下，新的原电池或刚充满电的蓄电池可达到的最高电压，标称电压和最高开路电压的确定依据表1和表2。

表1 原电池

表2 蓄电池

确定电池或电池组供电的本安设备的温升时，电压采用标称电压。如果GB3836.4－2010附录A中的表A.1中的最大开路电压的1.5安全系数对应的电流值大于电池或电池组的最大短路电流，则此电池或电池组可以直接应用，反之，需对电池或电池组进行限流以达到保护作用，一般措施是串联限流电阻，值得注意的是在串联限流电阻时，应将电池与限流电阻胶封为一体。

如果设备所含的电池不允许在爆炸性环境中更换，在下列情况下不要求在单体电池的端子处进行火花点燃放电试验:

（1）单体电池的峰值开路电压小于4.5V；

（2）单体电池端子处的最大电压和瞬态电流的乘积不超过33W。