分析与评价的基本原则及方法

1.基本原则

人们在分析和评价本质安全电路的本质安全性能时应该遵守的基本原则是：

①在本质安全型电气设备中本质安全电路与其他的非本质安全电路应该有适当的隔离。

这里所说的“隔离”可以认为是符合相应要求的电气间隙、爬电距离，浇封的和固态的间距，接地的金属隔板或绝缘隔板，以及电气组件隔离，例如，变压器，继电器，光耦合器，安全栅，甚至可靠限流电阻器等。

②在本质安全型电气设备中各部分的温度即使在相应的故障状态下也不应该超过相应温度组别的温度值，以避免热表面引起爆炸性气体-空气混合物的点燃。

在确定本质安全型电气设备中各个元器件的表面发热温度时，人们可以通过已知元器件的热特性和在故障状态下可能承受的最大功率来计算求得，当然也可以通过试验测定求得。

小元件的表面温度，在一定的条件下，允许超过相应的温度组别的温度值。

③不同防爆级别（Ⅰ类，ⅡA级，ⅡB级，ⅡC级）的本质安全电路在规定的设备保护级别（“ia”级、“ib”级或“ic”级）下进行火花点燃试验时不应该引起试验气体混合物的点燃。

在使用火花点燃试验进行评价时，电路中相应的电压、电流和其他参数，尤其是在点燃边界的电容值和电感值等数据，是十分重要的，直接影响着火花的点燃性能。

在进行火花点燃试验时不能够引起试验气体混合物点燃的放电火花被称为“安全火花”。除热效应外，火花点燃试验是检验本质安全型电气设备的安全火花性能，也即防爆安全性能的唯一手段。

2.基本方法

在分析和评价本质安全型电气设备和电路时，人们应该遵守上述的基本原则，认真核查设备和电路的机械结构，仔细分析电路的电气性能，慎重进行相关试验，从而确认电气设备的防爆安全性能。

（1）机械检查

在核查设备和电路的机械结构时，人们主要是检查设备和电路的以下结构是否符合相应要求：

外壳的防护等级，电路的布置和隔离（包括危险能量的实体隔离环节），电气间隙、爬电距离、各种间距，导线的线径、印制导线的宽度（包括覆铜箔的厚度），可靠元器件的结构（和额定值）、可靠连接的连接点，有关元器件的额定值，以及元器件的安装、接地，等等。

（2）电路分析

在分析电路的电气性能时，人们主要是根据电路中元器件的额定值和可能发生故障的性质（计数故障或非计数故障），并按照设备保护级别（“ia”级、“ib”级和“ic”级）来计算电路中相关部分的电流、电压或电容值、电感值，在施加必要的安全系数后，与有关的安全火花参数进行比对，来评价电路所具有的安全火花性能。

对于一些简单电路和能够用简单电路代表的电路，在分析电路的安全火花性能时，人们可以使用图6.21～图6.26中所示的曲线或有关的数据表（参见国家标准GB 3836.4《爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》）。

在实际分析电路的安全火花性能时，人们原则上可以按照下列步骤进行：

①确定电路的最不利条件，即考虑电路中元器件的数值容差、电源电压的波动范围、绝缘可能发生的故障以及元器件可能发生的故障。

②根据电路的性质（电阻性电路，电感性电路，或电容性电路）和设备的设备保护级别（“ia”级、“ib”级、“ic”级），对有关参数施加适当的安全系数，从而提出一个可供评价的修正电路。

③按照图6.21、图6.22、图6.23、图6.24、图6.25和图6.26所示曲线或有关的数据表来核查修正电路是否符合要求。(www.xing528.com)

图6.21 电阻性电路的电源电压-最小点燃电流曲线

图6.22 Ⅰ类设备电容性电路的最小点燃电压-电容曲线

图6.23 Ⅱ类设备电容性电路的最小点燃电压-电容曲线

图6.24 Ⅱ类设备电感性电路的最小点燃电流-电感曲线

图6.25 Ⅰ类设备电感性电路的最小点燃电流-电感曲线

图6.26 ⅡC级设备电感性电路的最小点燃电流-电感曲线

（3）试验验证

经过上述分析和评价的电路，假若人们认为有必要进行试验验证，那么，火花点燃试验是十分必要的。

通常情况下，本质安全电路都应该经过火花点燃试验。

此外，在进行有关试验时，人们还应该单独地或综合地测试有关元器件的表面温度，以确定是否符合相应温度组别的温度值。

在图6.22中，曲线C+0Ω，曲线C+5.6Ω，曲线C+15Ω和曲线C+40Ω均与所串联的可靠限流电阻有关。

在图6.24中，试验电压为24V；曲线中所指出的能量水平是指曲线的恒定能量部分。

在图6.25中，曲线分别与所指出的电压U_o（8V，12V，16V，18V，20V，22V和24V）一一对应；525μJ能量水平是指曲线的恒定能量部分。

在图6.26中，曲线分别与所指出的电压U_o（4V，8V，12V，16V，18V，20V，22V和24V）一一对应；40μJ能量水平是指曲线的恒定能量部分。