1、2022-11-3安全栅基础知识1安全栅基础知识安全栅基础知识安全栅基础知识1安全栅基础知识1点燃源点燃源(点燃能量）点燃能量）-电火花、热表面等；电火花、热表面等；爆炸性物质爆炸性物质 -可燃性物质或粉尘等；可燃性物质或粉尘等；助燃剂助燃剂 -空气（氧气）空气（氧气）具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件：爆炸三角形原理爆炸三角形原理安全栅基础知识1物质物质 爆炸下限爆炸下限LEL LEL 爆炸上限爆炸上限UEL UEL 最小点燃能量最小点燃能量 uJ uJ 点燃特性点燃特性可燃性气体可燃性气体/空气混合物的整个可点燃的浓度范围称
2、为空气混合物的整个可点燃的浓度范围称为 “可燃范围可燃范围”丙烷丙烷 2%9.5%180uJ 2%9.5%180uJ 难难乙烯乙烯 2.7%34%60uJ2.7%34%60uJ 氢气氢气 4%76%20uJ 4%76%20uJ 易易可燃物质的爆炸极限可燃物质的爆炸极限安全栅基础知识1火花点燃特性火花点燃特性爆炸下限爆炸下限 LELLELUEL UEL 爆炸上限爆炸上限最小点燃能量最小点燃能量MIEMIE点燃能量点燃能量体积浓度体积浓度%1.00.10.01 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100氢气氢气-空气空气(1(1 个大气压个大气压)丙烷丙烷-空气空气 (1(1
3、 个大气压个大气压)乙烯乙烯-空气空气(1(1 个大气压个大气压)可燃范围可燃范围安全栅基础知识1在中国和在中国和IECIEC国家国家,爆炸性物质分为三类爆炸性物质分为三类:I I 类类:矿井甲烷矿井甲烷II II 类类:爆炸性气体混合物爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾）含蒸气、薄雾）III III 类类:爆炸性粉尘和纤维爆炸性粉尘和纤维在北美在北美(美国及加拿大美国及加拿大),),爆炸性物质分为三类爆炸性物质分为三类(称为称为Class)Class)Class I:Class I:爆炸性气体爆炸性气体Class II:Class II:爆炸性粉尘爆炸性粉尘Class III:Class III
4、:纤维纤维爆炸性物质的分类爆炸性物质的分类安全栅基础知识1爆炸性物质的分组体系爆炸性物质的分组体系代表性气体代表性气体物物 质质 分分 组组 体体 系系点燃特性点燃特性中国中国/IEC/IEC国家国家美国及加拿大美国及加拿大乙乙 炔炔氢氢 气气乙乙 烯烯丙丙 烷烷甲甲 烷烷金属粉尘金属粉尘煤煤 尘尘农业粉尘农业粉尘纤维纤维(毛毛,棉屑棉屑)Group IICGroup IICGroup IICGroup IICGroup IIBGroup IIBGroup IIAGroup IIAGroup I(Group I(煤矿煤矿)(待定待定)Class I,Group AClass I,Group A
5、Class I,Group BClass I,Group BClass I,Group CClass I,Group CClass I,Group DClass I,Group D (无分组无分组)Class II,Group EClass II,Group EClass II,Group FClass II,Group FClass II,Group GClass II,Group GClass IIIClass III易易难难安全栅基础知识1中国中国/IEC/IEC国家国家:0 0区区(Zone 0):(Zone 0):在正常情况下在正常情况下,爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合爆炸
6、性气体混合物连续地或长期地存在的场合1 1区区(Zone 1):(Zone 1):在正常情况下在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场合爆炸性气体混合物有可能出现的场合2 2区区(Zone 2):(Zone 2):在正常情况下在正常情况下,爆炸性气体混合物不可能出现爆炸性气体混合物不可能出现,仅仅在不正常情仅仅在不正常情 况下况下,短时间存在的场所短时间存在的场所北美北美(美国及加拿大美国及加拿大):):1 1区区(Division 1):(Division 1):在正常情况下在正常情况下,可能出现危险环境的场所可能出现危险环境的场所2 2区区(Division 2):(Division
7、2):在正常情况下在正常情况下,不可能出现危险环境的场所不可能出现危险环境的场所危险场所的定义危险场所的定义安全栅基础知识1常用数据常用数据事故状态下存在事故状态下存在,危危险性险性0.1100.110小时小时/年年连续存在连续存在,危险性危险性大于大于10001000小时小时/年年 0 0区区(气体气体)2020区区(粉尘粉尘)1 1区区(气体气体)2121区区(粉尘粉尘)地区地区IEC/CENELECIEC/CENELEC北美北美(美国及加拿大美国及加拿大)中中 国国断续地存在断续地存在,危险性危险性10 100010 1000小时小时/年年 2 2区区(气体气体)2222区区(粉尘粉尘)
8、1 1区区(气体气体,粉尘粉尘)2 2区区(气体气体,粉尘粉尘)0 0区区(气体气体)2020区区(粉尘粉尘)1 1区区(气体气体)2121区区(粉尘粉尘)2 2区区(气体气体)2222区区(粉尘粉尘)危险场所的区域划分危险场所的区域划分安全栅基础知识1爆炸性气体的温度组别爆炸性气体的温度组别(中国中国/IEC)/IEC)T1 450T1 450T2 300T2 300T3 200T3 200T4 135T4 135T5 100T5 100T6 85T6 85安全性更安全性更好的设备好的设备温度组别温度组别最高表面温度最高表面温度环境温度环境温度 =40=40除非不同的状态除非不同的状态在高于
9、此环境温在高于此环境温度下运行度下运行,会降低会降低其温度组别其温度组别安全栅基础知识1爆炸性气体的温度组别爆炸性气体的温度组别(北美北美)T1 450T1 450T2 300T2 300T2A 280T2A 280T2B 260T2B 260T2C 230T2C 230T2D 215T2D 215T3 200 T3 200 T3A 180T3A 180T3B 165T3B 165T3C 160T3C 160T4 135T4 135T4A 120T4A 120T5 100T5 100T6 85T6 85温度组别温度组别设备应标记有温度级别设备应标记有温度级别 或者最高表面温度或者最高表面温度用
10、户有责任确保电气用户有责任确保电气设备的温度组别值低设备的温度组别值低于引燃温度值于引燃温度值环境温度环境温度 =40=40安全栅基础知识1气体气体/设备相容性设备相容性 氨氨 气气 630 630 甲甲 烷烷 595 595 氢氢 气气 560 560 丙丙 烷烷 470 470 乙乙 烯烯 425425 丁丁 烷烷 365 365 气体点气体点燃温度燃温度700700600600500500400400300300200200100100T1T1T2T2T3 T3 T6 T6 T4 T4 T5 T5 电气设备电气设备温度组别温度组别 环环 己己 烷烷 259259 乙乙 醚醚 170170
11、 二二 硫硫 化化 碳碳 95 95 安全栅基础知识1区域分类示例区域分类示例隔离墙隔离墙罐通气孔罐通气孔液体表面液体表面对于固定罐顶的对于固定罐顶的区域分类且有比区域分类且有比空气重的蒸气空气重的蒸气Zone 1Zone 1Zone 0Zone 0Zone 2Zone 2安全栅基础知识1热电偶在危险区域示例热电偶在危险区域示例管道或过程管道或过程容器的内部容器的内部Zone 0Zone 0Zone 1Zone 1管道的外部管道的外部 Zone 2Zone 2Division Division 2 2 Division Division 1 1安全栅基础知识1电气设备的防爆型式电气设备的防爆型
12、式Zone 0Category 1 Ex iaEx iaZone 1Category 2 Ex ia,ibEx ia,ib Ex d,Ex p Ex d,Ex p Ex e,Ex o Ex e,Ex o Ex m,Ex q Ex m,Ex qZone 2Category 3Ex ia,ibEx ia,ib，Ex d,Ex pEx d,Ex pEx e,Ex oEx e,Ex o Ex m,Ex q Ex m,Ex q，Ex nLEx nL，Ex nAEx nA安全栅基础知识1本质安全型电气设备本质安全型电气设备(Ex i)(Ex i)本质安全设备是指其内部的所有电路都是本质安全本质安全设备是指
13、其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备电路的电气设备,即该电路在标准规定条件下即该电路在标准规定条件下,产生的任产生的任何火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境何火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境.本质安全是基于限制电气线路中储能原理为基础的本质安全是基于限制电气线路中储能原理为基础的防爆技术防爆技术.按本安电路使用场所和安全程度分为按本安电路使用场所和安全程度分为iaia和和ibib两两个等级个等级.本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念.Ex ia-Ex ia-出现两个元件故障时仍具有安全特性出现两个元件故障时仍具有安全特性,可用于
14、可用于0 0区区,1,1区区,2,2区区,它是唯一能用于它是唯一能用于0 0区的防爆方式区的防爆方式.Ex ib-Ex ib-出现一个元件故障时仍具有安全特性出现一个元件故障时仍具有安全特性,可用于可用于1 1区区,2,2区区.安全栅基础知识1隔爆型电气设备隔爆型电气设备(Ex d)(Ex d)具有隔爆外壳的电气设具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备备称为隔爆型电气设备.其隔爆外壳能承受内部其隔爆外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压爆炸性气体混合物的爆炸压力力,并阻止内部的爆炸向外壳并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物的传播周围爆炸性混合物的传播.基本结构参数为隔爆接基本结构参数为隔爆
15、接合面的长度和隔爆接合面的合面的长度和隔爆接合面的间隙间隙.安全栅基础知识1增安型电气设备增安型电气设备(Ex e)(Ex e)增安型电气设备是一种在正增安型电气设备是一种在正常条件下不会产生电弧常条件下不会产生电弧,火花或可火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上备结构上,采取措施提高安全程度采取措施提高安全程度,以避免在正常和认可的过载条件以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备下出现这些现象的电气设备,即它即它是一种依靠高质量的材料是一种依靠高质量的材料,设计和设计和装配来消除电火花或局部过热的装配来消除电火花或局部过热的结构技术结构技术.典型
16、应用为典型应用为:感应电动机感应电动机.照照明设备明设备.接线盒及防冻加热器等接线盒及防冻加热器等.安全栅基础知识1正压型电气设备正压型电气设备(Ex p)(Ex p)具有正压外壳的电气设备称为具有正压外壳的电气设备称为正压型电气设备正压型电气设备,即该外壳能保持即该外壳能保持内部气体的压力高于周围爆炸性环内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力境的压力,且能阻止外部混合物的且能阻止外部混合物的进入进入.正压型是一种相对复杂的防爆正压型是一种相对复杂的防爆技术技术,但有时它是唯一的解决方法但有时它是唯一的解决方法,它通过消除外壳内部的爆炸性气体它通过消除外壳内部的爆炸性气体,使其内部形成一个使其
17、内部形成一个“安全区域安全区域”,未经认可的电气设备可以不受约束未经认可的电气设备可以不受约束地在外壳内使用地在外壳内使用.安全栅基础知识1充油型电气设备充油型电气设备(Ex o)(Ex o)充油型电气设备是一种将全部充油型电气设备是一种将全部或部分部件浸在油内或部分部件浸在油内,使设备不能点使设备不能点燃油面以上或外壳以外的爆炸性混燃油面以上或外壳以外的爆炸性混合物的电气设备合物的电气设备.它是借助浸油的方法它是借助浸油的方法,阻止可能阻止可能的点燃源与爆炸性混合物相接触的点燃源与爆炸性混合物相接触,通通常用于开关装置和变压器等常用于开关装置和变压器等.在充油型电气设备中在充油型电气设备中,
18、允许接点允许接点动作和产生断开火花动作和产生断开火花.其充入的油品其充入的油品,只允许使用矿物绝缘油只允许使用矿物绝缘油,不允许使不允许使用硅油用硅油.安全栅基础知识1充砂型电气设备充砂型电气设备(Ex q)(Ex q)充沙型电气设备是一种外壳内充沙型电气设备是一种外壳内充填砂粒材料充填砂粒材料,使之在规定的使用条使之在规定的使用条件下件下,壳内产生的电弧、传播的火焰壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热均、外壳壁或砂粒材料表面的过热均不能点燃周围爆炸性混合物的电气不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备设备.充沙型电气设备是基于阻止点充沙型电气设备是基于阻止点燃源与爆炸性混合物相接
19、触的防爆燃源与爆炸性混合物相接触的防爆原理原理,其填充物通常是碎玻璃或石英其填充物通常是碎玻璃或石英砂砂,常用于危险场所所用电话和照明常用于危险场所所用电话和照明器中的电子组件器中的电子组件.安全栅基础知识1浇封型电气设备浇封型电气设备(Ex m)(Ex m)浇封型电气设备是一种将整台浇封型电气设备是一种将整台设备或其中部分浇封在浇封剂中设备或其中部分浇封在浇封剂中,在正常运行和认可的过载或认可的在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备物的电气设备.浇封型电气设备采用的是典型浇封型电气设备采用的是典型的阻止点燃源与爆炸性混合物相接的
20、阻止点燃源与爆炸性混合物相接触的防爆方法触的防爆方法,浇封设备以前被认浇封设备以前被认证为证为ExsExs特殊型防爆电气设备特殊型防爆电气设备,通常通常可和可和ExiExi一起使用一起使用,用来处理储能或用来处理储能或功率耗散元件功率耗散元件.安全栅基础知识1无火花型电气设备无火花型电气设备(Ex n)(Ex n)无火花型电气设备在正常工作条件下无火花型电气设备在正常工作条件下,不得产生火花及超过温度组别的最不得产生火花及超过温度组别的最高表面温度高表面温度,但在特定外壳但在特定外壳(限制呼吸外壳限制呼吸外壳)内允许火花或热表面存在内允许火花或热表面存在.目前无火花型电气设备可分为以下五种类型
21、目前无火花型电气设备可分为以下五种类型:1)Ex nA -1)Ex nA -无火花型设备无火花型设备(传统技术传统技术)2)Ex nR-2)Ex nR-限制呼吸外壳限制呼吸外壳 3)Ex nL-3)Ex nL-限制能量设备限制能量设备 4)Ex nZ -4)Ex nZ -简单正压简单正压 5)Ex nC-5)Ex nC-有火花设备有火花设备 无火花型电气设备只适用无火花型电气设备只适用2 2区危险场所区危险场所.在在2 2区使用时区使用时,只考虑正常工作情况只考虑正常工作情况,不必考虑短时存在的故障情况不必考虑短时存在的故障情况;在在2 2区使用可有效地降低成本和费用区使用可有效地降低成本和费
22、用.安全栅基础知识1ATEXATEX防爆认证防爆认证(1)(1)ATEX ATEX防爆新指令是欧共体国家于防爆新指令是欧共体国家于20032003年年7 7月月1 1日起强制执行的日起强制执行的防爆新标准防爆新标准,ATEX,ATEX认证对仪表制造厂的生产条件和生产质量评估认证对仪表制造厂的生产条件和生产质量评估设置了更严格的标准。设置了更严格的标准。ATEXATEX分组：分组：I I组为矿井用设备，组为矿井用设备，IIII组为除矿井以外其它爆炸组为除矿井以外其它爆炸性环境用设备。性环境用设备。IIII组设备需标明设备使用环境种类：组设备需标明设备使用环境种类：“G G”指用指用于气体、蒸汽或
23、薄雾环境；于气体、蒸汽或薄雾环境；“D D”指用于粉尘环境。指用于粉尘环境。I I组设备分类组设备分类:M1:M1:爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下,仍具仍具有一定的安全等级有一定的安全等级,它必须具有以下安全等级它必须具有以下安全等级:-一个故障发生时一个故障发生时,至少应有两个相互独立的保护措施。至少应有两个相互独立的保护措施。-两个独立的故障发生时两个独立的故障发生时,设备是安全的。设备是安全的。安全栅基础知识1ATEXATEX防爆认证防爆认证(2)(2)M2:M2:当爆炸性环境出现时当爆炸性环境出现时,设备能自动断电。设备能自动断电。
24、在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效的防在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效的防爆方式。爆方式。IIII组设备分类：组设备分类：1 1类：用于类：用于Zone 0Zone 0和和Zone20;Zone20;在正常工作、一个故障和二个在正常工作、一个故障和二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。2 2类：用于类：用于Zone 1Zone 1和和Zone21;Zone21;在正常工作、一个故障时均不在正常工作、一个故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。能点燃爆炸性混合物的设备。3 3类：用于类：用于Zone 2Zone 2和
25、和Zone22;Zone22;在正常工作时不能点燃爆炸性在正常工作时不能点燃爆炸性混合物的设备。混合物的设备。安全栅基础知识1ATEXATEX规定设备的分组规定设备的分组/分类分类设备分组设备分组(Group)(Group)I (I (矿井用矿井用)II (II (工厂用工厂用)粉尘粉尘(无符号无符号)设设 备备 分分 类类 CategoryCategory M1 M1 M2 M2 1G 1G 2G 2G 3G 3G 1D 1D 2D 2D 3D 3D设备适用的危险区域设备适用的危险区域 (IEC Zone)(IEC Zone)0 0 1 1 0 0 1 1 2 2 20 20 21 21 2
26、2 22安全栅基础知识1ATEXATEX设备标志设备标志安全栅基础知识1外壳保护等级外壳保护等级(IP)(IP)0 0 无防护无防护1 1 固体异物直径大于固体异物直径大于50mm50mm5 5 防尘防尘6 6 尘密尘密0 0 无防护无防护1 1 垂直滴水垂直滴水2 2 倾斜倾斜1515度滴水度滴水3 3 淋水淋水4 4 溅水溅水5 5 喷水喷水6 6 猛烈喷水猛烈喷水7 7 短时间浸水短时间浸水8 8 连续浸水连续浸水2 2 固体异物直径大于固体异物直径大于12.5mm12.5mm3 3 固体异物直径大于固体异物直径大于2.5mm2.5mm4 4 固体异物直径大于固体异物直径大于1.0mm1
27、.0mm 第一位特征数字第一位特征数字防止固体异体异物进入防止固体异体异物进入 第二位特征数字第二位特征数字防止进水造成有害影响防止进水造成有害影响例如例如:IP65(Ingress protection):IP65(Ingress protection)即要即要求具有尘密及对喷水的外壳防护功能求具有尘密及对喷水的外壳防护功能.安全栅基础知识1NEMANEMA外壳与外壳与IPIP代码对比代码对比NEMA:NEMA:美国全国电气制造厂商协会美国全国电气制造厂商协会 NEMA NEMA外壳外壳 1 1 2 2 3 3 3R 3R 3S 3S 4 4 4X 4X 6 6 12 12 13 13IP2
28、3 IP30 IP32 P64 IP65 IP66 IP67 IP23 IP30 IP32 P64 IP65 IP66 IP67 安全栅基础知识1主要防爆认证机构主要防爆认证机构NEPSI:NEPSI:中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站ATEX:ATEX:欧洲防爆新指令欧洲防爆新指令,2003,2003年年7 7月月1 1日起实施日起实施IEC:IEC:国际电工技术委员会国际电工技术委员会CENELEC:CENELEC:欧洲电工技术委员会欧洲电工技术委员会 BASEEFA:BASEEFA:英国防爆检验机构英国防爆检验机构FM:FM:美国工厂联合会美国工厂联
29、合会UL:UL:美国保险商实验室美国保险商实验室NEC:NEC:美国国家电气规范美国国家电气规范NEMA:NEMA:美国电气制造商协会美国电气制造商协会CSA:CSA:加拿大防爆检验机构加拿大防爆检验机构PTB:PTB:德国防爆检验机构德国防爆检验机构安全栅基础知识1安全栅基础知识1本质安全的起源本质安全的起源煤矿电铃系统煤矿电铃系统（大约（大约19101910年）年）断路火花断路火花裸导线裸导线电铃电铃电池电池绞车操作人员绞车操作人员安全栅基础知识1本质安全设计的基本目标本质安全设计的基本目标安全栅基础知识1电压和电流特性电压和电流特性短路短路电流电流点燃不点燃不发生发生Vo/cIs/c简单
30、的电简单的电阻性电源的阻性电源的输出特性输出特性Vo/cIs/cRIgnitionoccurs点燃点燃发生发生开路电压开路电压安全栅基础知识1定义定义是指一个由设备和连接导线组成的是指一个由设备和连接导线组成的系统，其中系统中任何一部分系统，其中系统中任何一部分的电火花或热效应都不会导致危的电火花或热效应都不会导致危险场所的爆炸。险场所的爆炸。本质安全系统本质安全系统 安全栅基础知识1Exia二个故障保持二个故障保持本质安全本质安全0 0区区,1,1区和区和2 2区区本质安全是唯一考虑现场导本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念线故障的保护概念 是指决定设备安全性的元器件的是指决定设备安全性
31、的元器件的故障故障本质安全的等级本质安全的等级安全栅基础知识1本质安全的等级本质安全的等级本质安全是唯一考虑现场导本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念线故障的保护概念 是指决定设备安全性的元器件的是指决定设备安全性的元器件的故障故障Ex iaEx ib二个故障二个故障保持本质安全保持本质安全一个故障保持一个故障保持本质安全本质安全0 0 区区,1,1区和区和2 2区区1 1区和区和2 2区区安全栅基础知识1本质安全系统本质安全系统危险场危险场所所 安全场所安全场所认证的认证的危险场危险场所设备所设备认证的认证的安全场安全场所设备所设备安全栅基础知识1本质安全接口本质安全接口危险场所危险场所
32、 安全场所安全场所认证的认证的危险场危险场所设备所设备认证的认证的危险场危险场所设备所设备认证的认证的安全场安全场所设备所设备认证认证的接口的接口未经认未经认证的安证的安全场所全场所设备设备安全栅基础知识1简单设备简单设备简单设备定义简单设备定义:危险场所设备可以是认证的贮能设备危险场所设备可以是认证的贮能设备 （例如，仪表）或未经认证的（例如，仪表）或未经认证的“简单设备简单设备”例如例如:根据制造商的技术条件，电气参数值均根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过不超过 1.2 V,0.1A,20mJ 1.2 V,0.1A,20mJ 或或 25 mW25 mW的的电气设备电气设备,它们无需认
33、证或标志它们无需认证或标志。安全栅基础知识1简单本质安全系统简单本质安全系统危险场所危险场所 安全场所安全场所 认证的认证的接口接口未经认未经认证的危证的危险场所险场所简单设备简单设备未经认证未经认证的安全场的安全场所设备所设备安全栅基础知识1本安系统的基本参数本安系统的基本参数1现场本安设备现场本安设备UiUi：本安设备在故障状态下的最高输入电压：本安设备在故障状态下的最高输入电压IiIi：本安设备在故障状态下的最高输入电流：本安设备在故障状态下的最高输入电流PiPi：本安设备在故障状态下的最高输入功率：本安设备在故障状态下的最高输入功率CiCi：本安设备最大内部等效电容：本安设备最大内部等
34、效电容LiLi：本安设备最大内部等效电感：本安设备最大内部等效电感2.2.连接电缆连接电缆CcCc：电缆最大允许分布电容：电缆最大允许分布电容 LcLc：电缆最大允许分布电感：电缆最大允许分布电感其中：其中：Cc=Ck x L Ck:Cc=Ck x L Ck:电缆单位长度分布电容电缆单位长度分布电容 L L：实际配线长度：实际配线长度Lc=Lk x L Lk:Lc=Lk x L Lk:电缆单位长度分布电感电缆单位长度分布电感 L L：实际配线长度：实际配线长度 安全栅基础知识1本安系统的基本参数本安系统的基本参数23.3.关联设备关联设备UoUo：关联设备在故障状态下的最高开路电压：关联设备在
35、故障状态下的最高开路电压IoIo：关联设备在故障状态下的最大短路电流：关联设备在故障状态下的最大短路电流PoPo：关联设备在故障状态下的最高输出功率：关联设备在故障状态下的最高输出功率CoCo：关联设备在故障状态下允许的最大外部电容：关联设备在故障状态下允许的最大外部电容LoLo：关联设备在故障状态下允许的最大外部电感：关联设备在故障状态下允许的最大外部电感 安全栅基础知识1本安系统的组合条件本安系统的组合条件 为确保系统的正常安全运行，本安系统各配置间必须满为确保系统的正常安全运行，本安系统各配置间必须满足以下条件：足以下条件：现场本安设备的防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志现场本安设备的
36、防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志级别。级别。关联设备与现场本安设备之间必须同时满足：关联设备与现场本安设备之间必须同时满足：Uo UiUo Ui Io Ii Io Ii Po Pi Po Pi3.3.连接电缆的分布参数参数必须同时满足：连接电缆的分布参数参数必须同时满足：Cc Co-CiCc Co-Ci Lc L0-Li Lc L0-Li 安全栅基础知识1电压和电流限制网络电压和电流限制网络限流电阻限流电阻箝位齐纳箝位齐纳二极管二极管最大输出电流最大输出电流=Vz/R=Vz/R VZ输出输出输入输入R(危险场所危险场所)(安全场所安全场所)安全栅基础知识1基本的并联二极管安全栅基本的并联二
37、极管安全栅Vz 本质安全等级本质安全等级 （ia ia，ib ib）的评定，需要考虑元件故障）的评定，需要考虑元件故障 电阻通常为线绕电阻，被认为是故障开路型电阻通常为线绕电阻，被认为是故障开路型二级管应按试验等级要求设计成双重化或三重化二级管应按试验等级要求设计成双重化或三重化熔断器熔断器安全场所安全场所接线端接线端（非本安端）（非本安端）危险场所危险场所接线端接线端（本安端）（本安端）安全栅基础知识1安全栅熔断器安全栅熔断器 熔断器额定值的选择应起到保护二极管的作用，熔断器额定值的选择应起到保护二极管的作用，但它与安全栅的短但它与安全栅的短 路电流没有直接关系路电流没有直接关系250V r
38、ms250V rms最大值最大值 CENELEC CENELEC和其它标准要求将熔断器浇封在安全栅内，和其它标准要求将熔断器浇封在安全栅内，以使熔断器不能被替换以使熔断器不能被替换熔断器熔断器安全栅基础知识1 MTL MTL安全栅安全描述安全栅安全描述安全栅通常根据它们的安全参数来描述安全栅通常根据它们的安全参数来描述:最常的安全栅安全描述是最常的安全栅安全描述是:28V 93mA 300R28V 93mA 300RCLRCLRVzVzV=28 voltsV=28 volts 限流电阻限流电阻 (CLR)=300R(CLR)=300Rz安全场所安全场所接线端接线端（非本安端）（非本安端）危险场
39、所危险场所接线端接线端（本安端）（本安端）安全栅基础知识1齐纳二极管特性齐纳二极管特性(正常齐正常齐 纳电压纳电压)Vz Vwkg+ve+ve二极管二极管电流电流-ve-ve 二极管电流二极管电流(正常工正常工作电压作电压)10uA-V+V正向正向偏压偏压反向反向偏压偏压-+最大电压（最大电压（V V）安全栅基础知识1工作特性工作特性340RV outV in 端电阻大于安全限流电阻端电阻大于安全限流电阻非本安端最高允许电压低于安全电压非本安端最高允许电压低于安全电压 （即本（即本安端输出电压）安端输出电压）*对对28V,300R28V,300R安全栅而言安全栅而言V wkg=25.5 V m
40、ax=26.6端电阻端电阻安全栅基础知识1单通路齐纳安全栅单通路齐纳安全栅Vz正极性正极性负极性负极性无极性无极性VzVz+VE-VEV+-V+-安全栅基础知识1双通路齐纳安全栅双通路齐纳安全栅双通路安全栅的二个通路尽管不一定具有相同的电压，双通路安全栅的二个通路尽管不一定具有相同的电压，但它们几乎都具有相同的极性但它们几乎都具有相同的极性 安装较简单，可节省空间和成本安装较简单，可节省空间和成本安全场所安全场所接线端接线端危险场所危险场所接线端接线端现场现场设备设备二线都二线都不接地不接地0V0V参考点参考点二个极性通路二个极性通路安全栅基础知识1安全场所电源故障安全场所电源故障现场安现场安装仪表装仪表隔离隔离的内的内部元件部元件设备接设备接地连线地连线安全栅安全栅汇流排汇流排X1X仪表系统仪表系统LEN安全栅基础知识1电流隔离电流隔离 危险场危险场所电路所电路认证的认证的变压器变压器认证的元件认证的元件能量限制能量限制安全场所安全场所接线端接线端危险场危险场 所接所接线端线端电源电源安安全全隔隔离离安全场安全场所电路所电路安全栅基础知识1故障条件下的电流隔离器故障条件下的电流隔离器现场安现场安装仪表装仪表 隔离隔离的内的内部元件部元件设备接地连线设备接地连线仪表系统仪表系统 LEN2022-11-3安全栅基础知识1
