路径: 主页 > GB > 第73页 > GB 3836.18-2010 | 标准编号 | GB 3836.18-2010 (GB3836.18-2010) | | 中文名称 | 爆炸性环境 第18部分：本质安全系统 | | 英文名称 | Explosive atmospheres -- Part 18: Intrinsically safe system | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | K35 | | 国际标准分类 | 29.260.20 | | 字数估计 | 51,564 | | 发布日期 | 2010-08-09 | | 实施日期 | 2011-08-01 | | 引用标准 | GB 3836.1; GB 3836.4-2010; GB 3836.15-2000; GB/T 16927.1 | | 采用标准 | IEC 60079-25-2003, IDT | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2010年第3号(总第158号) | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB 3836的本部分规定了对整体或部分拟用于Ⅱ类爆炸性气体环境中、防爆类型为本质安全型“i”的电气系统结构和评定的特殊要求。本部分供本质安全系统的设计人员使用, 他们可能是制造厂、专家顾问或最终用户工作人员。 | GB 3836.18-2010
Explosive atmospheres.Part 18: Intrinsically safe system
ICS 29.260.20
K35
中华人民共和国国家标准
爆炸性环境
第18部分:本质安全系统
(IEC 60079-25:2003,IDT)
2010-08-09发布
2011-08-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 系统描述文件 2
5 类别和组别 3
6 系统等级 3
7 环境温度额定值 3
8 现场接线 3
9 本质安全系统的接地和等电位联结 3
10 防雷电冲击及其他电冲击保护 4
11 本质安全系统的评定 4
12 标志 5
附录A(规范性附录) 简单本质安全系统的评定 6
附录B(规范性附录) 多电源组合电路的评定 7
附录C(资料性附录) 非线性和线性本质安全电路的互连 10
附录D(规范性附录) 电感参数的确定 41
附录E(资料性附录) 系统控制图和安装图的参考格式 43
附录F(资料性附录) 本安电路的冲击保护 46
前言
本部分的全部技术内容为强制性。
GB 3836《爆炸性环境》分为若干部分:
---第1部分:设备 通用要求;
---第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备;
---第3部分:由增安型“e”保护的设备;
---第4部分:由本质安全型“i”保护的设备;
---第5部分:正压外壳型“p”;
---第6部分:油浸型“o”;
---第7部分:充砂型“q”;
---第8部分:“n”型电气设备;
---第9部分:浇封型“m”;
---第11部分:最大试验安全间隙测定方法;
---第12部分:气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级;
---第13部分:爆炸性气体环境用电气设备的检修;
---第14部分:危险场所分类;
---第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外);
---第16部分:电气装置的检查与维护(煤矿除外);
---第17部分:正压房间或建筑物的结构和使用;
---第18部分:本质安全系统;
---第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO);
---第20部分:设备保护级别(EPL)为Ga级的设备。
本部分为GB 3836的第18部分。
本部分等同采用IEC 60079-25:2003《爆炸性气体环境电气设备 第25部分:本质安全系统》(英
文版)。
本部分与IEC 60079-25:2003相比,仅做了编辑性修改。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC9)归口。
本部分主要起草单位:南阳防爆电气研究所、国家防爆电气产品质量监督检验中心、上海工业自动
化仪表研究所、煤炭科学研究总院抚顺分院、郑州永邦电气有限公司、华荣集团有限公司、河南省济源市
矿用电器有限责任公司、海湾安全技术有限公司。
本部分主要起草人:张刚、徐建平、付淑玲、刘姮云、李江、周斌涛、王爱中、谢绍建。
爆炸性环境
第18部分:本质安全系统
1 范围
1.1 GB 3836的本部分规定了对整体或部分拟用于Ⅱ类爆炸性气体环境中、防爆类型为本质安全型
“i”的电气系统结构和评定的特殊要求。本部分供本质安全系统的设计人员使用,他们可能是制造厂、
专家顾问或最终用户工作人员。
注1:Ⅰ类和Ⅲ类本质安全电气系统结构和评定的详细要求,拟在本部分下次的修订版本中给出。
1.2 本部分是对GB 3836.4-2010的补充,GB 3836.4-2010的要求适用于本质安全电气系统中的电
气设备。
拟用于爆炸性环境的Ⅱ类本质安全系统内的设备应根据GB 3836.1和GB 3836.4给出表面温度组别。
注2:“ic”等级本安系统的详细要求,拟在本部分下次的修订版本中给出。
1.3 按照本部分要求设计的Ⅱ类本质安全系统的安装要求在GB 3836.15-2000中予以规定。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB 3836的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,
只有引用的版本适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新
版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括修改单)适用于本部分。
GB 3836.1 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求(GB 3836.1-2010,IEC 60079-0:2007,
MOD)
GB 3836.4-2010 爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备(IEC 60079-11:2006,
MOD)
GB 3836.15-2000 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)
(eqvIEC 60079-14:1998)
GB/T 16927.1 高电压试验技术 第 1 部 分:一 般 试 验 要 求 (GB/T 16927.1-1997,
eqvIEC 60060-1:1989)
3 术语和定义
本部分给出了下列与本质安全系统有关的定义。这些定义是对GB 3836.1-2010和GB 3836.4-
2010中定义的补充。
3.1
在系统描述文件中规定的,拟用于爆炸性环境的电路或部分电路是本质安全电路的电气设备互连
部分的组合。
3.1.1
符合3.1,并且已获得防爆合格证,证明符合本部分的电气系统。
3.1.2
符合3.1,并且通过对系统中已获证的本质安全电气设备、已获证的关联设备、简单设备的有关电
气参数的了解和对内部互连导线电气参数和物理参数的了解,可以明确推断出具有本质安全性能的电
气系统。
3.2
规定构成本质安全系统的电气设备、电气设备电气参数及其互连导线电气参数的文件。
3.3
系统设计员 systemdesigner
具备完成系统设计任务所必需的能力,且经授权代表其雇主承担责任,负责制订本质安全系统描述
文件的人员。
3.4
Cc
可以连接到本质安全电路上,而不会使本质安全性能失效的互连电缆的最大电容。
3.5
Lc
可以连接到本质安全电路上,而不会使本质安全性能失效的互连电缆的最大电感。
3.6
Lc/Rc
可以连接到本质安全电路上,而不会使本质安全性能失效的互连电缆的电感(Lc)与电阻(Rc)之比
的最高值。
3.7
线性电源 linearpowersupply
用电阻器确定有用输出电流的电源。随着输出电流增大输出电压线性下降。
3.8
非线性电源 non-linearpowersupply
输出电压和输出电流具有非线性关系的电源。
举例:用半导体控制的恒压输出能达到恒定电流极限的电源。
4 系统描述文件
应对整个系统制定系统描述文件。系统描述文件应充分体现对系统所达到安全等级的分析。
附录E给出了系统描述文件典型的示意图,说明了对系统描述文件的要求。
至少应有下列要求:
a) 列出系统内所有设备的系统框图。
b) 符合第5章、第6章和第7章要求的类别、温度组别、级别和环境温度额定值的说明。
c) 符合第8章要求的互连导线的要求和允许参数。
d) 符合第9章要求的系统接地和等电位联结点的具体情况。如果使用冲击保护装置,则也应包
括符合第10章的分析。
e) 如果适用,应包括按照GB 3836.4将设备评定为“简单设备”的证明。特别是,如果简单设备
包括若干部分,则应提供对各部分参数综合的分析。
f) 应创建系统描述文件的唯一标识。
g) 系统设计员应在文件上签字并写明日期。
5 类别和组别
按照GB 3836.1的规定,本质安全电气系统应在Ⅱ类场所使用。适用时,系统作为一个整体或其
中的部件应再进一步分级。
拟用于爆炸性环境的Ⅱ类本质安全系统内的设备应根据GB 3836.1和GB 3836.4给出表面温度
组别。
注1:Ⅱ类本质安全电气系统或其中的部件,其A、B、C再分类可以与系统中包括的特定本质安全电气设备及关联
电气设备的A、B、C再分类不同。
注2:同一本质安全电气系统的不同部分可以有不同的再分类(A、B、C)。所使用的设备可以有不同的表面温度组
别和不同的环境温度定额。
6 系统等级
6.1 通则
根据GB 3836.4的规定,用于爆炸性环境的本质安全电气系统,其每一部分的等级进一步划分为
“ia”和 “ib”等级。整个系统不必定在一个等级。
系统描述文件应规定系统的等级或(必要时)系统不同部分的等级。
注:例如,如果一台仪表基本防爆标志是“ib”等级,但是该仪表设计用于连接一台“ia”等级传感器,则系统中到该仪
表的部分为“ib”等级,而传感器及其连接件为“ia”等级。如一台pH值测量仪表以及与其连接的探针。
评定的具体要求见第11章。
6.2 “ia”等级
如果看作整体的本质安全系统或系统的一部分满足“ia”等级电气设备的要求(参见GB 3836.4-
2010,5.2),则该系统或系统的一部分应作为“ia”等级。
6.3 “ib”等级
如果看作整体的本质安全系统或系统的一部分满足“ib”等级电气设备的要求(参见GB 3836.4-
2010,5.3),则该系统或系统的一部分应作为“ib”等级。
7 环境温度额定值
如果本质安全系统部分或整体运行温度超出-20℃~+40℃正常工作温度范围,则应在系统描
述文件中说明。
8 现场接线
与本质安全性能有关的互连导线的电气参数以及推导的电气参数应在系统描述文件中予以规定。
或者,应规定特定的电缆类型,并在文件中说明选用的理由。如果规定了特定类型的电缆,则电缆应符
合GB 3836.15的有关规定。
如果适用,系统描述文件也应规定符合GB 3836.15规定、各个特定电路允许使用的多芯电缆的类
型。特殊情况,如果没有考虑隔离电路之间的故障,则应在系统描述文件的框图上加上一个注:“如果互
连电缆使用的多芯线部分含有其他本质安全电路,则多芯线必须符合GB 3836.15规定的A型或B型
多芯线的要求。”
9 本质安全系统的接地和等电位联结
通常,本安型电路应该完全浮地或者仅在一点等电位联结在与危险场相联系的基准电位上。要求
的隔离等级(一点接地除外)应能承受GB 3836.4-2010中6.3.12规定的500V耐压试验。如果不符
合此项要求,则电路应视为在该点接地。如果电气隔离将电路分成若干支路,且每一支路仅有一个接地
点,则电路上允许有一个以上接地连接。
屏蔽应按GB 3836.15的要求接地或连接到外壳机架上。如果系统拟用在外壳和电路之间能出现
显著电位差(大于10V)的装置中,最好使用与外部影响(如距外壳机架一定距离的接地电位的变化)电
气隔离的电路。如果系统的一部分拟用在0区场所,要特别小心。
系统描述文件应清楚地说明系统的哪个点或哪些点是用来连接设备的基准电位,以及对这种等电
位联结的特殊要求(可以参照GB 3836.15)。并按GB 3836.15的要求确定哪一点或哪些点连接到本质
安全系统设备。
10 防雷电冲击及其他电冲击保护
如果进行的危险分析表明设备特别容易受到雷电冲击或其他电冲击,应采取预防措施避免可能造
成危害。
如果本质安全电路的一部分安装在0区,且安装方式会导致在0区内产生危险性或破坏性电位差,
则应安装冲击保护装置。如果导体没有等电位联结到外壳壳体上,在电缆的每一根导体(包括屏蔽)和
外壳壳体之间要求冲击保护。冲击保护装置应尽可能安装在0区外靠近边界处,最好是在距边界1m
之内。
在易受雷电等冲击影响的场所,系统设计应增加对1区和2区设备的冲击保护。
冲击保护装置应能够转换最低10kA的峰值放电电流(根据GB/T 16927.1,脉冲8/20μs,10次),
保护装置和主体结构之间的连接导体,最小横截面积至少应等效于4mm2 的铜线。0区内的本质安全
设备和冲击保护装置之间的电缆,其布线连接方式应能保护其免受雷电冲击。任何引入到本质安全电
路中的冲击保护装置应具有与预定使用场所相适应的防爆等级。
通过非线性装置如气体放电管和半导体,将电路和外壳机架互连的冲击保护装置,在正常运行时,
如果通过该装置的电流小于10μA,则认为不会对电路的本质安全性能产生不利影响。
注:如果在最佳受控状态下进行500V绝缘试验,可能需要断开冲击抑制装置,以防止影响测量的有效性。
采用冲击抑制技术的本质安全系统,必须考虑上文提出的要求,对间接多点接地的效果进行分析并
形成文件,证明系统符合要求。在评定本质安全系统时,应考虑冲击抑制装置的电容和电感。
附录F介绍了设计本质安全系统冲击保护的一些情况。
11 本质安全系统的评定
11.1 通则
如果系统含有本身不符合 GB 3836.4的设备,则应将系统作为一个整体进行分析。应按照
GB 3836.4-2010中5.2和5.3的规定,分别对“ia”等级和“ib”等级系统进行分析。除设备内故障之
外,11.3所列现场接线故障也应考虑。
注:普遍认为,对整体系统施加故障没有对设备各个部分施加故障严格;尽管如此,用这种方法仍认为能达到可接
受的安全等级。
如果需要的所有信息齐备,即使使用了符合GB 3836.4的设备,也允许施加计入整体系统的故障。
更常用的方法,是对单独分析过的设备或试验过的设备的输入、输出特征值进行直接比较。如果系统中
仅有按照GB 3836.4进行单独分析的设备或试验的设备,则应证明系统内所有设备互相兼容。设备内
部的故障已经考虑,不需要进一步考虑这些故障。如果系统含单一电源,则电源的输出参数考虑了可能
出现的电缆故障,因此不需要再进一步考虑这些故障。附录A介绍了对这些简单电路进行分析的更详
细的资料。
如果设备内可能连接独立的本质安全电路,例如带有两个独立电阻绕组的电阻温度计,则连接在一
起的电路应作为单个电路进行评定。
如果系统含有一个以上线性电源,则应对组合后电源的影响进行分析。附录B介绍了常用多电源
组合电路的分析方法。
如果本质安全系统含有一个以上电源,并且这些电源中一个或多个是非线性的,则不能使用附录B
介绍的评定方法。对于这种本质安全系统,附录C对如何分析含有一个非线性电源的组合系统做了
说明。
图1阐述了系统分析的原理。
图1 系统分析
11.2 电感电路的分析
如果设备具有根据设备文件或者根据设备结构明确确定的电感和电阻,则系统电感方面的安全性
应按照附录D规定的方法确认。
11.3 现场接线故障
如果设计的系统要求考虑现场接线的故障,则应施加下列故障:
a) 任何数量的现场接线导体开路;
b) 任何数量的现场接线导体和屏蔽之间短路;
c) 等电位联结结构或铠装在任意点出现的故障。在分析时,等电位联结结构或铠装的回路应认
为具有零阻抗,不会将任何电压或电流引入电路。
应按照GB 3836.4-2010中10.1.4.2规定,施加1.5倍的安全系数计算互连电缆的允许参数。
11.4 型式检查和试验
如果有必要通过型式检查和/或型式试验确定系统是否足够安全,则应采用GB 3836.4-2010第
10章规定的方法。
12 标志
系统内的所有设备应易于识别。对于“简单设备”,可采用追溯工厂识别标签的办法实现。
对系统描述文件最基本的要求是易于追溯。可行的方法是对仪表回路准确编号,注明回路信息,并
依次列入系统描述文件。
如果系统含有按照GB 3836.4单独评定或试验的设备,则保留这些设备的原有标记。
如果系统作为一个整体来评定,并且符合GB 3836.4的规定,则每个设备均应按照该标准标志。
附 录 A
(规范性附录)
简单本质安全系统的评定
当考虑的系统仅使用一个电源时,才可使用简单分析法。
确定简单系统是否合格的程序如下,用图A.1实例说明:
a) 通过对两个独立获证设备信息的研究,确定系统的防爆等级或类别。系统采用两个独立
设备防爆等级或类别的最低级别。因此,如果设备的任一部分是“ib”,则该系统就是
“ib”。按照ⅡC、ⅡB、ⅡA安全递减次序、依据最低安全级别确定防爆级别。在图A.1所
示例子中,系统等级为ExiaⅡC。允许系统中的不同部分具有不同的类别和级别,在这
种情况下,系统描述文件应明确界定电路的各部分及其参数。
b) 检查电压、电流和功率参数如下:
Uo≤Ui
Io≤Ii
Po≤Pi
如果规定了本质安全设备的有效输入电阻,则计算允许的输入电流时可以包括该参数。在所示举
例中没有问题。
c) 可根据电流或连接电源的功率参数确定本质安全设备的温度组别。
d) 最高允许电缆电容[Cc]等于电源的允许电容[Co]减去本质安全设备有效输入电容[Ci],
即Cc=Co-Ci。
e) 最高允许电缆电感[Lc]等于电源的允许电感[Lo]减去本安型设备有效输入电感[Li],即
Lc=Lo-Li。
f) 如果电源是一种线性电阻限制型电源,则根据附录D确定容许的Lc/Rc比。
某些电源可能是双极型的,例如,用于交变电流信号的并联二极管安全栅。在这种情况下,应考虑
双极性输出的影响。
图A.1 本质安全设备与关联设备的相互连接
附 录 B
(规范性附录)
多电源组合电路的评定
这种分析仅适用于线性电阻限制型输出电源电路的评定,不适用于其他形式限制电流的电源。
GB 3836.15-2000附录B介绍了一种简化了的程序,利用该程序得出的结果有一定安全裕量,能
保证组合安全,可作为替代本附录的方法。
如果采用一种以上电源,并且在受控条件下互相连接,从而提供符合GB 3836.4要求的充分隔离
和机械稳定性,则这种互相连接被视为不会开路和短路,但不会导致相互连接反接、或者把串联连接改
为并联连接、或者把并联连接改为串联连接。要求达到的完整性等级的一个实例是,在有完善质量控制
和试验设备的场所中安装的支架或配电盘内的互相连接。
图B.1所示是常见的串联组合。这种串联情况产生的开路电压Uo等于U1+U2,但是不考虑电压
等于U1-U2 的可能性。在考虑系统的安全时,要考虑三个电压U1、U2 和Uo=U1+U2 以及与其对应
的电流I1 和I2 及其组合Io=U1+U2R1+R2
三个等效电路中的每一个都必须利用GB 3836.4-2010表A.1进行安全评定。对于每个电路必
须确定Lo、Lo/Ro和Co值,并且最不利值应与其相关的等效电路一起使用。
在测定这些数值时,所有情况均应使用1.5倍的安全系数。
注:两个电压相加时,组合电路将决定电容值。但是,电感和Lo/Ro比可由考虑的独立电路中的一个单独确定。最
小电感不会总是与电路最大电流一致,最小Lo/Ro比不一定与最小电感一致。
应确定每一等效电路得出的匹配功率。只有当电源具有相同的输出电流时,组合电路的匹配功率
才是每一电路的功率的总和。
如果电源按图B.2并联连接,则三个电流I1、I2和Io=I1+I2 必须与其对应的电压U1、U2 和Uo=
U1R2+U2R1
R1+R2
一起考虑。
对三个等效电路中的......
|