本质安全电气系统相关参数检查与核算的基本方法

本质安全电气系统相关参数检查与核算的基本方法是通过计算进行的，不要求进行试验。而且，对于关联设备，即使是“ia”级也可以按“ib”级处理。

1.系统的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）的确定

当本质安全电气系统设计和安装以后，系统的关联设备的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）是确定电路其他参数的主要依据。

（1）一个关联设备时

当本质安全电气系统由本质安全型电气设备和一个关联设备组成（图11.30）时，系统的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）就是这个关联设备上标志的最大输出电压（U_on）、最大输出电流（I_on）和最大输出功率（P_on），即

U_o=U_on （11.4）

I_o=I_on （11.5）

式中 n——关联设备的数量[式（11.6）～式（11.10）同]。

（2）多个关联设备时

图11.30 一个关联设备时的连接示意图

当本质安全电气系统由本质安全型电气设备和多个关联设备组成时，系统设计和安装后，设计人员和安装人员应该按照下述方法来确定系统的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）。

①当几个关联设备串联后与本质安全型电气设备相连接时（图11.31），系统的最大输出电压（U_o）应该为各个串联关联设备的输出电压（U_on）之和，即

U_o=∑U_on=U_o1+U_o2 （11.6）

图11.31 关联设备串联时的连接示意图

系统的最大输出电流（I_o）应该为各个串联关联设备中输出电流最大的那个电流（I_on.max），即

I_o=I_on.max （11.7）

②当几个关联设备并联后与本质安全型电气设备相连接时（图11.32），系统的最大输出电压（U_o）应该为各个并联关联设备中输出电压（U_on.max）最大的那个电压，即

U_o=U_on.max （11.8）

系统的最大输出电流（I_o）应该为各个并联关联设备的输出电流（I_on）之和，即

I_o=∑I_on=I_o1+I_o2 （11.9）

③当本质安全型电气设备与多个关联设备相连接时（图11.33），由于故障形式不同，可能会出现串联或并联的情况。

此时，系统的最大输出电压（U_o）应该为各个串联设备的输出电压（U_on）之和[式（11.4）]，系统的最大输出电流（I_o）应该为各个串联设备中输出电流最大的那个电流[式（11.5）]，或者，系统的最大输出电压（U_o）应该为各个并联设备中输出电压最大的那个电压[式（11.6）]，系统的最大输出电流（I_o）应该为各个并联设备的输出电流（I_on）之和[式（11.7）]。

图11.32　关联设备并联时的连接示意图

图11.33　关联设备串联或并联时的连接示意图

④不管本质安全型电气设备与多个关联设备是怎样连接的，系统的最大输出功率（P_o）都应该为各个关联设备的最大输出功率（P_on）之和，即

P_o=∑P_on=P_o1+P_o2 （11.10）

2.在1.5倍安全系数情况下电路各个参数（包括防爆级别）的核查

检验人员应该根据上述所确定的系统的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）来核查电路的各个参数（包括防爆级别）是否符合相应的要求。

①系统的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率（P_o）不应该大于负载设备的最大输入电压（U_i）、最大输入电流（I_i）和最大输入功率（P_i）。

②系统的最大输出电流（I_o）的1.5倍值不应该大于按照系统的最大输出电压（U_o）和相应的防爆级别（Ⅰ类、ⅡA级、ⅡB级或ⅡC级）在第6章图6.21中查找出的那个电流值（I_o，sys）。

③用系统的最大输出电压（U_o）的1.5倍值，在第6章图6.22和图6.23中查找出系统的最大外部电容（C_o.sys）和相应的防爆级别（Ⅰ类、ⅡA级、ⅡB级或ⅡC级）。

检验人员应该比较系统的最大外部电容（C_o.sys）与关联设备标志的最大外部电容（C_o）的大小，与本质安全型设备的最大内部电容（C_i）和电缆电容（C_c）之和的大小。(www.xing528.com)

系统的最大外部电容（C_o.sys）不得大于关联设备标志的最大外部电容（C_o），即C_o.sys≤C_o；最大内部电容（C_i）和电缆电容（C_c）之和不得大于关联设备标志的最大外部电容（C_o），即C_i+C_c≤C_o。

④用系统的最大输出电流（I_o）的1.5倍值，在第6章图6.24、图6.25和图6.26中查找出系统的最大外部电感（L_o.sys）和相应的防爆级别（Ⅰ类、ⅡA级、ⅡB级或ⅡC级）。

检验人员应该比较系统的最大外部电感（L_o.sys）与关联设备标志的最大外部电感（L_o）的大小，与本质安全型设备的最大内部电感（L_i）和电缆电感（L_c）之和的大小。

系统的最大外部电感（L_o.sys）不得大于关联设备标志的最大外部电感（L_o），即L_o.sys≤L_o；最大内部电感（L_i）和电缆电感（L_c）之和不得大于关联设备标志的最大外部电感（L_o），即L_i+L_c≤L_o。

这里应该指出的是，人们在这种核查中应该注意系统中各参数的电抗参数匹配关系判定原则的应用。

这里举例说明本质安全电气系统中电感参数的核查方法。

【例11.3】 假若有这样一个简单的本质安全电气系统（iaⅡC级）：电源（由一个关联设备组成）的输出参数为U_o=28V，I_o=93mA，P_o=0.65W，L_o=3mH，C_o=83nF。

负载设备包含内部电感L_i=30μH，其他输入参数为U_i=30V，I_i=120mA，R_i=0.5Ω，P_i=1.2W。

互联电缆的电缆电感L_c=0.2mH。

核查步骤如下：

①电压、电流和功率核算

关联设备的最大输出电压（U_o）、最大输出电流（I_o）和最大输出功率P_o分别小于负载设备的最大输入电压（U_i）、最大输入电流（I_i）和最大输入功率P_i。

②电流核算

●从图6.21中查找出，关联设备最大输出电压（U_o）28V对应的系统的最大输出电流（I_o，sys）约为0.18A。

●关联设备的最大输出电流为93mA，在1.5倍安全系数的情况下，为0.1395A，小于0.18A。

③电感核算

●计算流过系统的最大电流：

I=U_o/（R_o+R_i）

式中 U_o=28V，R_o=U_o/I_o=28V/93mA=301Ω，R_i=0.5Ω。

将这些数据代入上式中计算便得到I≈0.09A。

●对最大电流施加1.5倍安全系数，于是，I_1.5=1.5I=0.09A×1.5≈0.14A。

●在图6.24中查找出，当I_1.5=0.14A时，L_o.sys≈2.8mH。

●核算：L_o.sys=2.8mH<3mH；L_i+L_c=0.03mH+0.2mH≤3mH（L_i≤1%L_o）。

④核算结论

被核查系统的最大输出电流、电感参数和最大输出功率符合要求。

因负载不包含内部电容，电缆电容应该小于或等于83nF。

3.系统温度组别的核查

在核查系统温度组别时，试验人员应该按照第11.5.1节“2.温度组别的确定原则”的方法来确定，只是在使用最大输出功率（P_o）时，P_o=0.25U_oI_o。

计算得出的温度值应该与危险场所中存在的可燃性气体的温度组别相适应。

设计和安装后的本质安全电气系统，经过上述的检查与核算，如果发现相关的参数不符合本质安全性能要求，设计人员应该重新考虑和评价原来的设计方案，使之确实具有可靠的防爆安全性能。

[1]IEC 60079-7：2006.Exprosive atmospheres-Part3：Equipment protection by increased safety“e”规定：Gb级“e”增安型设备允许运行在1区。然而，根据我国的实际情况，国家标准GB 3836.15《爆炸性气体环境用电气设备 第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》规定，目前我国仅允许下列类型的“e”增安型电气设备安装和使用在1区：

●在正常运行条件下不产生电气火花、电弧或危险温度的接线盒或接线箱，包括主体为“d”隔爆型或“m”浇封型而接线盒为“e”增安型的电气设备。

●配置适当热保护装置的“e”增安型低压交流三相异步电动机[不得运行于频繁起动的工况和（或）恶劣的工作场所]。

●“e”增安型荧光灯。