第一章 爆炸性气体环境的基本知识
一 引言
随着石油、化工、煤矿等工业的发展，防止爆炸性事故的发生，越来越引起人们的重视，但是在
生产过程中又难免会产生爆炸性物质的泄漏，形成爆炸性气体危险场所。
据资料介绍，煤矿井下约有 2/3 场所，石油开采和精炼厂约有 60%-80%场所为爆炸性危险场所，
所以使用在这些场所的电气设备都必须采取防爆措施，才能避免成为危险点燃源。
二 爆炸的基本观念
要了解爆炸就要熟悉燃烧现象。燃烧现象的出现同时具备以下三个条件：即要有可燃物质、助燃
物质和点燃源，三者缺一不可。
燃烧是一种化学反应。它是可燃物质在点燃源能量的作用下，在空气或氧气中，进行化学反应，
引起温度的升高，释放出热辐射及光辐射的现象。如果燃烧速度急剧加快，温度猛烈上升，导致燃烧生
成物和周围空气激烈膨胀，形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声响，这就是爆炸。
爆炸分凝聚相爆炸和分散相爆炸两类。凝聚相爆炸指炸药类的爆炸，分散相爆炸指爆炸性气体环
境中形成的爆炸。
三 爆炸性气体（蒸气）混合物的几个主要参数
1. 闪点
闪点是指在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。
液体的闪点越低，引燃的危险程度越大。如环氧丙烷的闪点为℃，不仅在冬天户外场所蒸发
蒸气，而且在常温时会快速蒸发蒸气。
液体周围环境温度是影响液体蒸发的主要依据。我国规定了最高环境温度为 45℃作为分界线，闪点
高于 45℃的称可燃性液体；闪点低于 45℃的称易燃性液体。
可燃性液体在常温储存没有爆炸危险性。但当可燃性液体呈雾状颗粒状态及操作温度高于液体闪点
时同样有爆炸危险性。
2.爆炸极限与范围
爆炸极限是指可燃性气体（蒸气）与空气形成的混合物，能引起爆炸的最低浓度（爆炸下限）或最
高浓度（爆炸上限），介与爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。
爆炸范围越大，则形成爆炸性混合物的机会越多；爆炸下限越低，则形成爆炸的条件越易。
3.相对密度
密度是指单位体积的物质质量。相对密度是指可燃性气体（蒸气）与空气密度的比值（空气为 1）。
相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。比空气轻的可燃性气体（蒸气）会扩散至周围
空间的上部区域，比空气重的可燃性气体（蒸气）停留在周围的空间下部区域。
四 爆炸性气体（蒸气）混合物的分类、分组
1. 爆炸性气体（蒸气）混合物分类:
中国: ℃类（煤矿井下甲烷气）、℃类（工厂内的爆炸性气体混合物）、℃类(爆炸性粉尘和纤维)
北美: Class℃(爆炸性气体)；Class℃(爆炸性粉尘)；Class℃(纤维)
为适合隔爆型及本质安全型电气设备设计选型要求又将气体分成℃A、℃B、℃C 类三种。
分 类 ℃A ℃B ℃C
最大试验安全间隙 MESG（mm） MESG≥ ＞MESG＞ ≥MESG
最小点燃电流比 MICR MICR＞ ≥MICR≥ ＞MICR
2. 爆炸性气体（蒸气）混合物分级的比较
爆炸性气体（蒸气）混合物分级我国和 IEC 一样，与北美不同，见下表：
典型 典型气体 中国、IEC、欧洲标准 北美标准(NEC) 点燃特性
甲烷 ℃
丙烷 ℃A
Group D
乙烯 ℃B Group C
氢气 Group B
乙炔
℃C
Group A
难
易
3. 爆炸性气体（蒸气）分组我国和 IEC 一样，
北美与 IEC 基本相同，只是更细而已，对应
关系见下表：
中国、IEC
欧洲标准
北美标准
(NEC)
最高表面温度（℃） 点燃特性
T1 T1 450
T2 300
T2A 280
T2B 260
T2C 230
T2
T2D 215
T3 200
T3A 180
T3B 165
T3
T3C 160
T4 135
T4
T4A 120
T5 T5 100
T6 T6 85
难
易
4.防爆标志举例
Ex d ℃B T4
温度组别
类别
防爆型式（隔爆型）
防爆总标志
Ex e ℃ T3
温度组别
类别
防爆型式（增安型）
防爆总标志
Ex ia ℃A T6
温度组别
类别
防爆型式（本安型）
防爆总标志
五 爆炸性气体（蒸气）环境的划分
1. 爆炸性气体（蒸气）环境的分区
世界各国对危险场所区域划分不同，但大致分为两大派系：我国和大多数欧洲国家采用国际电工委
员会（IEC）的划分方法，而以美国和加拿大为主要代表的其他国家则采用北美划分方法。
1）我国对爆炸性危险场所划分的依据：
-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第 14 部分 危险场所分类》
GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
根据爆炸性气体（蒸气）环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域。
0 区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。
1 区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。
2 区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的
场所。
另外，按英国专家 卡恩迪根据持续时间的概念论述：
0 区：每年至少出现 1000h；
1 区：每年在 10—1000h；
2 区：每年在 10h 以下。
2）北美国家将爆炸性危险场所划分两个区域：
(1) Division 1(1 区)：在正常工作条件下，可能存在爆炸性或可燃性混合物的场所（包括气体、粉尘和纤
维场所）。
(2) Division 2(2 区)：仅仅在故障条件下或其他异常情况下，偶尔地或短时间地存在爆炸性或可燃性混合
物的场所（包括气体、粉尘和纤维场所）。
从定义可以看出两个区域（Zone 和 Division）划分的方法存在很大的差异，它们之间的近似对应关
系见下表：
中国、IEC、欧洲标准 北美标准 危险程度
0 区(Zone0)
1 区(Zone1)
Division 1 (1 区)
2 区(Zone2) Division 2 (2 区)
高
低
2. 释放源
释放源是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部位或某个点。
每一台加工设备：如罐、泵、管道、容器等都应视作潜在的可燃性物质的释放源。如果这类设备
不再盛装可燃性物质，很明显它的周围就不会形成爆炸区域。如果这类设备盛装可燃性物质，但不向大
气层释放，同样是潜在的释放源，如果设备向大气中释放可燃物质，首先要确定大概的释放频率和持续
时间，来确定释放源的级别。
1）连续级释放源
连续释放或预计长期释放的释放源。如：处理容器的内部，与大气相通的储罐，在储油（液）槽
中油(液)上方的蒸气空间和低于水平面的空间等。
2）第一级释放源
正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。如：设备正常运行时，会释放易燃物质的泵、
压缩机和阀门的密封件处；正常操作时会向大气释放物质的取样点
3）第二级释放源
在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短时释放的释放源。如：法兰、管接头、
连接件；在正常运行时不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封件处、安全阀、排气孔。
4）多级释放源
由上述两种或多种级别组成的释放源。按连续级或第一级释放源来划分。
3.通风
由于风力、温度梯度或人工通风（如风扇或排气扇）作用可造成的空气流通和新鲜空气与原来空气
置换。通风可以促进消散，加强通风效果，可以降低危险区域的等级和缩小危险区域的范围。
通风有自然通风、一般机械通风、局部机械通风、无通风区分。
自然通风和一般机械通风：连续级释放源可导致 0 区，第一级释放源可导致 1 区，第二级释放源可
导致 2 区。设备工艺装置应尽量在露天、敞开式布局达到良好的通风效果；局部机械通风比上述通风更
有效。
无通风：连续级释放源、第一级释放源可导致 0 区，第二级释放源可导致 1 区。
4.爆炸性气体（蒸气）环境的范围
影响区域范围的因素有：可燃性气体释放量、释放速度、释放浓度、通风、障碍物、易燃液体的
沸点、爆炸下限、闪点、相对密度、液体浓度等。一般应通过计算来确定。
安装单位在工程施工中首先要研究防爆电气工程的危险环境区域划分图，以利防爆电气设备的正
确安装。
第二章 防爆电气设备的基本原理
爆炸性气体环境中安装的电气设备主要有隔爆型电气设备、增安型电气设备、本质安全型电气设
备、正压型电气设备、浇封型电气设备、充油型电气设备、充沙型电气设备、“n”型电气设备等。现对几
种主要的防爆电气设备进行介绍。
一 隔爆型电气设备
隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。其制造检验标准应符合
-2000 及 -2000 标准的要求。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力，并能阻止爆炸火
焰向周围环境传播的防爆外壳。
电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物，当设备产生电火花及危险高温
时，将引燃壳内的爆炸性气体混合物，形成巨大的爆破力及冲击波。一方面隔爆外壳应能承受内部的爆
炸压力而不破损；另一方面隔爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围的爆炸性气体混合
物。因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种性能。
1. 隔爆外壳的耐爆性
隔爆外壳中产生的爆炸压力受爆炸性气体混合物的浓度、外壳的容积及形状、点火源的位置、接合
面间隙、爆炸性气体混合物的初始压力及温度等的影响。在低于最大爆压浓度时，爆炸压力与混合物的
浓度成正比；当外壳的容积增大时，其热损失相对减小，爆炸压力相对增高；就外壳的形状而言，非球
型容器比球型容器的爆炸压力要低；点火位置偏离中心，其爆炸压力会下降；接合面间隙增大，爆炸压
力将下降；爆炸性气体混合物的初始压力及温度提高，爆炸压力将增大。
隔爆型电气设备爆炸时其内部会产生 的爆压，将对壳壁产生冲击力。当外壳材质
的强度不能满足要求时，造成破损，所以外壳的抗拉强度及壁厚应达到要求。
隔爆型电气设备的外壳材料均用金属材质制成。常用的有钢板、铸钢、铸铝合金、铸铁等材料。当
采用铸铁时，其牌号应不低于 HT250；当采用铸铝时，应用抗拉强度不低于 120Mpa，含镁量不低于 6%
的铜铝合金。当外壳容积不大于 升时，可采用陶瓷材料制造；当外壳容积不大于 升时，可采用
塑料材料制造，但塑料外壳的结构强度受成型工艺及易自然老化的影响，一般用于外壳容积小于 升
的隔爆部件。
隔爆外壳由于要承受爆压的冲击力，因此其壁厚值相对其它防爆型式的外壳要大。以铸铝壳体为例，
容积不大于 升的外壳，壳壁厚度应在 之间，法兰厚度应在 之间；压铸铝外壳
的壁厚由于致密度相对较高，其壁厚可设计得小一点。当容积大于 升时，须采用铸钢等黑色金属材
料。
隔爆型电气设备在结构设计时，要尽量避免压力重叠现象。压力重叠现象一般产生在包含两个或多
个空腔以小孔形式连通的外壳内，当一个空腔引爆后，其火焰将向另一空腔传播，由于火焰的前沿面比
气体传播速度要慢，另一空腔首先进行气体预压，再进行点燃爆炸，这样产生的爆压比前一个空腔高数
倍，将造成壳体的严重损坏。事实上，在同一空腔中，当电气部件安装不合理时也会产生压力重叠现象。
综上所述，外壳不宜制成以小孔连通的多空腔形式，壳内电器元件的安装也应避免将整腔分割成几
个小空腔。另外，外壳三维尺寸之比不宜过大。否则壳内会产生压力重叠现象。
2. 隔爆外壳的隔爆性
由于制造、安装、维护等原因，隔爆外壳不可能是天衣无缝的整体，而是由许多个零部件组成。
零件间的连接缝隙会成为壳内的爆炸产物所通过的路径，引燃周围的爆炸性气体混合物。这些零部件的
配合部分称隔爆接合面，其接合缝隙称隔爆接合面间隙。
隔爆外壳的隔爆性是建立在隔爆接合面对内部的爆炸火焰有冷却作用为理论基础的。隔爆接合面
的结构应能保证熄灭间隙中的火焰，损失至少 20%的热量。为此隔爆接合面的宽度 L、间隙（或直径差）
i、法兰至壳体内缘的距离 l 应符合 表 1-表 4 的规定，对于℃C 外壳的螺纹隔爆接合面应符合
表 5 的规定。隔爆面的表面粗糙度 Ra 应不低于 微米，隔爆螺纹的精度应不低于 6H/6g。为了防锈
防腐，隔爆面的表面应涂 204-1 油脂。
隔爆接合面的结构形式有平面式、止口式、螺纹式。操纵杆和轴的配合属于圆筒式结构，它们分别
应用于壳体与壳盖的接合处；壳体与操纵杆的接合处；电机轴伸与端盖的接合处；电缆或导线的引入装
置与壳体的接合处；仪表及显示器窗与壳体的接合处等。对维修中不经常打开的透明件衬垫应采用金属
或金属包覆的可压缩不燃材料制成，其厚度不小于 。接合面的宽度：外壳容积小于 100cm2 时，
不小于 ；外壳容积大于 100cm2 时，不小于 。还有一种胶粘接合面结构。其胶粘材料应采
用热稳定性能好的不燃材料。胶粘接合面的宽度：当外壳容积小于 10cm2 时，不小于 ；当外壳容
积小于 100cm2 时，不小于 ；当外壳容积大于 100cm2 时，不小于 。
3. 隔爆外壳上的几个主要零部件
1）紧固件
紧固件应有足够的机械强度，当壳体爆炸时，不会引起螺栓断裂。紧固件应有防锈、防松措施，以
保证平面式隔爆接合面的间隙。用螺栓紧固时，若用弹簧垫圈防松，只需将弹簧垫圈压平即可，不宜拧
得太紧。为了避免外力对紧固螺栓的剪切，盖和壳体接合处的外型尺寸必须一致。
为了紧固牢靠，不允许用塑料或轻合金制造螺栓和螺母，也不允许在塑料外壳上直接攻螺孔。
不透螺孔的深度应保证螺栓和螺孔紧固后，须留有大于 2 倍防松垫圈厚度的螺纹余量。不透螺孔的
周围及底部厚度须不小于螺栓直径的三分之一，但至少有 的裕度。
工艺用透孔或结构上必须穿透外壳的螺孔，应采用圆筒式或螺纹式隔爆型结构将其堵住，外露的端
头须永久性固定。
2） 联锁装置及警告牌
正常运行时会产生火花和电弧的电气设备，须设置联锁装置。联锁装置的机构应保证电源接通时
壳盖不能打开；壳盖打开后，电源不能接通。
用螺栓紧固的外壳允许用警告牌代替联锁装置。警告牌内容：严禁带电开盖！
3）透明件
透明件主要用于照明灯具的透明罩、仪表窗口、指示灯罩等部位。照明灯具的透明罩用钢化玻璃、
高硼玻璃制成；仪表窗口用的透明件采用光学玻璃、钢化玻璃制成，前者透明性好，但应增加厚度；指
示灯罩用的透明件采用钢化玻璃、聚碳酸酯塑料制成。以上均应能承受规定的冲击试验及耐压试验。
隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式、衬垫式两种。胶粘或衬垫的宽度应符合 2 条有关规定的要
求。
4）引入装置
引入装置是电缆或导线进出电气设备的防爆部件。按其结构分有橡胶密封圈式、填料密封式、带螺
纹的电缆引入方式之分。
橡胶密封圈式引入装置是用压紧螺母将橡胶密封圈抱紧电缆或导线，同时挤实引入装置的内孔，达
到致密效果。为了达到防爆要求，规定了密封圈的非压缩轴向长度：对同一外径，多层内孔的密封圈，
当圆形电缆直径不大于 20mm，非圆形电缆截面周长不大于 60mm 时，最小为 20mm；当圆形电缆直径
大于 20mm，非圆型电缆截面周长大于 60mm 时，最小为 25mm；对同一外径，只有一个内孔的密封圈，
其密封圈的非压缩轴向长度：当外壳容积小于 升时，最小为 10mm；当外壳容积大于 升时，最
小为 16mm；对℃C 类容积大于 升的隔爆外壳，密封圈的非压缩轴向长度应符合多层内孔密封圈的
有关规定。
密封圈的压紧件有压紧螺母式及压盘式两种结构，均用金属材料制成。当圆形电缆直径大于 20mm
时，压紧件应有防拔脱机构。
填料密封式引入装置是在引入装置内充填热固性混合填料，其最小轴向长度应为 20mm。填料密封
盒内贯通的电缆芯线数应符合说明书要求，并保证沿密封长度 20mm 各点上至少有 20%的横截面积有
填料填充。
带螺纹的电缆引入装置的隔爆螺纹至少有 6 扣螺纹，并至少有 8mm 长度。
5）衬垫
隔爆外壳上的衬垫有两种形式：防爆用的衬垫，应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料；防护
用的衬垫，应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料，且不能计算在隔爆接合面内。
6）接线盒
有电火花及危险高温的电气设备应设置接线盒，构成间接引入方式。接线盒应有足够的尺寸便于设
备的连线，电气连接件的电气间隙及爬电距离应符合增安型的要求。
如果电缆封入主外壳内，则外壳外部的电缆长度至少应为 。
7）接地连接件
为安装方便，隔爆外壳上的接地连接件有内、外之分，连接件的尺寸应压紧 铜芯线，并有
防松、防腐措施。金属管布线及双重绝缘的电气设备可不设接地连接件。
8）铭牌
铭牌是隔爆型电气设备标志及电气参数的承诺。其内容有额定电压、额定电流或功率、防爆标志、
防爆合格证号、出厂日期或编号、制造厂名等。
4.隔爆型电气设备的评估
隔爆型电气设备的外壳能保证内部引燃爆炸后不会点燃周围的爆炸性气体混合物，其安全程度较
高，可用于 1 区、2 区爆炸性气体危险环境。但内部爆炸会损坏电气部件，造成工艺装置的停产，所以
对重要的工艺装置所配置的电气设备不能采用隔爆型电气设备。
此外，在设计隔爆外壳时因考虑其耐爆性及隔爆性，所以会造成隔爆外壳的结构尺寸大、重量重。
用户安装时要注意机架的固定。
二 增安型电气设备
增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备，进一步采取措施，提高其安
全程度，防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志为“e”。
增安型电气设备的制造及检验应执行 -2000，-2000 标准。
增安型电气设备是采取了以下结构措施来提高电气设备安全性的。
1.有效的外壳防护
增安型电气设备是依靠外壳的防护措施来保护内部的电气部件的。外壳防护措施不好，粉尘及水
分会侵入壳体内的电气绝缘构件上，造成电气设备的过载或短路，产生电火花或电弧，引燃周围的爆炸
性气体混合物。
外壳防护等级的代码为 IP，后加防外物侵入及防水侵入数字代号，如 IP54 表示防外物侵入 5 级，
防水侵入 4 级，意义为壳体内有少量粉尘侵入，但不影响电气设备的正常运行，并任何方向的溅水对电
气设备的正常运行无影响。关于外壳防护等级的划分及试验见 GB4208-1993 标准。
增安型电气设备的外壳防护等级应符合以下规定：内装裸露带电零件的外壳（如接线连接件），至
少应有 IP54 的外壳防护等级；内装绝缘带电零件的外壳（如电磁阀线圈），至少应有 IP44 的外壳防护
等级。
2.电路的可靠连接
1）外部电缆的连接
外部电缆进入电气设备后，一般都在接线端子处接线。如果连接件尺寸过小，连接件上的电流密度
过高将造成接点过热，如果连接松动接触不良将产生电火花，都有可能引燃周围的爆炸性气体混合物。
为此，电气连接件应有足够尺寸，保证与电气设备额定电流相适应的导线可靠连接。无论连接件的结构
如何，均应有可靠固定和防松措施，制造厂在说明书中应规定连接导线的规格及数量。
连接件在规定的扭转力距下不应转动及损坏；连接件应有一定的接触压力，并应在温度变化时也不
会削弱其接触压力；连接件不应在固定位置上自动滑出；连接件不应通过绝缘材料传递接触压力；用作
多股导线的连接件须有弹性零件，保证 及以下的芯线都有可靠连接。
铝导线不能直接和连接件连接，应采用铜铝过渡接头。
2）内部导线的连接
增安型电气设备内部导线的连接同样应连接可靠，并应消除不适当的机械应力。因此只允许采用以
下导线的连接方法：
a）能防止松动的螺栓及螺钉连接；
b）挤压连接；
c）导线用机械方法连接后，再用锡焊连接；
d）硬焊连接；
e）溶焊连接。
增安型电气设备的内部配线大多采用 a，b，c 之一连接方式；当连接要求足够的机械强度及耐热
性时，应采用 d，e 之一连接方式，如鼠笼式三相异步电动机导条和端环的焊接。
3.增大电气间隙及爬电距离
电气间隙是指两个导电部分之间的最短空间距离；爬电距离是指两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最
短距离。前者与空气的击穿电压有关，后者与绝缘材料表面闪络电压有关。
1）电气间隙
计算电气间隙应按零件的作用及所处的位置来考虑，并有以下两种形式：
a）带电零件之间及带电零件与接地零件之间；
b） 带电零件与易碰零件之间。
所谓易碰零件是指易被操作者触及的金属零件，如电气设备的外壳、操作手把、框架或底板等。
这类零件虽然正常时不带电，但如果不接地又发生电气零件绝缘损坏就有可能带电，对其碰触就会引起
火花。
电气间隙与导电零件所施加的工作电压有关，如果施加的工作电压有一定的范围，则应按最高工作
电压来确定。如变送器的工作电压为 DC12V-36V，则连接接线端子应按 DC36V 计算。
电气间隙应按 -2000 标准图 2 中例 1-11 的指导方法来计算，并应符合表 1 的要求。如工
作电压为 AC220V 时，最小电气间隙为 ；如工作电压为 AC380V 时，最小电气间隙为 ，
如工作电压为 DC60V 时，最小电气间隙为 。以上的最小电气间隙均比低压电气设备提高
1-3mm。
2）爬电距离
电气设备电气部件的绝缘材料如选择不恰当，或导电零件之间的距离设计得过小，当绝缘材料表面
存有灰尘、导电介质时，在电场的作用下，会产生漏电、局部热分解、绝缘材料表面碳化现象。严重时
将形成放电通道，产生电火花、电弧及局部发热。
爬电距离的计算应根据工作电压、绝缘材料的耐泄痕性和绝缘材料的表面形状有关。
耐泄痕性是指在固体有机绝缘材料表面施加可电离分解污染液或污染杂质时对电场的作用力。它是
以确定相比漏电起痕指数来划分为℃、℃、℃a 三个等级的。℃类绝缘材料为上釉的陶瓷、云母、玻璃等
无机材料等；℃类绝缘材料为三聚腈胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐弧塑料、不饱和聚脂团料等；℃a
类绝缘材料为聚四氟已稀、三聚腈胺玻璃纤维塑料、表面用耐弧漆处理的环氧玻璃布板等。
爬电距离应按 -2000 标准图 2 中例 1-11 的指导方法来计算，并应符合表 1 的要求。如工
作电压为 AC220V 时，最小爬电距离为 （℃级材料）；如工作电压为 AC380V 时，最小爬电距离
为 （℃级材料），如工作电压为 DC60V 时，最小爬电距离为 （℃级材料）。
电气设备内的电路板，如工作电压低于 60V 时，与外部导线连接的接点其最小值应为 。
4.选用优质的绝缘材料
通常，从绝缘材料产品的形态可分为三大类：气体、液体、固体绝缘材料。气体绝缘材料在高压开
关中应用较广，液体绝缘材料以矿物油为主用作低压变压器的绝缘油；固体绝缘材料大量用作电气设备
的绝缘构件。防爆电气设备的绝缘材料有以下要求：
1）固体绝缘材料应有不燃、难燃性能；
2）固体绝缘材料吸潮性要小；
3）固体绝缘材料应有耐电弧性能；
4）固体绝缘材料应有耐热性能。
所谓耐热性是指固体绝缘材料在某一温度下能长期运行而不会损坏的工作温度值。固体绝缘材料
应能保证工作在高于设备连续运行温度至少 ℃，但不低于 ℃时，仍有良好的机械性能。
电气设备的工作温度不同，要求选用的耐热等级也不同。固体绝缘材料的耐热等级分为 Y、A、E、
B、F、H、C 八个等级。B、F 绝缘材料用得较多，如三聚腈胺石棉耐弧塑料，DMC 塑料，其极限温度
在 130-155℃之间。
增安型电气设备还对电动机、变压器、电磁铁的绕组用线做了以下规定：至少应包覆两层绝缘材料
的裸线；至少应包覆一层绝缘材料的薄型漆包线；QZ-2 型牌号的厚漆包线。同时，绕组应采用以下浸
漆方法之一：沉浸法；滴注法；真空浸渍法。不能采用涂刷及喷洒方法作为浸渍处理。如果使用有机溶
剂作为浸渍剂时，浸渍及干燥过程必须进行二次。
增安型电气设备的绕组不允许采用公称直径小于 的导线绕制，如有特殊原因，可将绕组制
成本质安全型或胶封型结构。
5.限制设备的表面温度
限制设备的表面温度是增安型电气设备主要的防爆措施。因为，增安型电气设备的外壳只有防护功
能，设备的表面温度不能考虑外壳的表面，而应考虑壳内的电气部件表面温度。这样，很难提高设备的
温度组别，因此，须从限止极限温度及进行电气保护两个方面着手解决。
1）极限温度
所谓极限温度是指电气设备或其部件的最高允许温度。在确定极限温度时，应考虑两个因素：爆炸
性气体混合物被点燃的危险温度；结构材料的极限温度。对于绕组还应符合 -2000 标准 第
条表 3 的规定；对于电动机应在启动、额定运行或规定的过载状态（tE 时间结束时），其任何部位
的最高表面温度均不允许超过规定的温度组别；单插头荧光灯的镇流器应考虑灯管老化后产生的整流效
应。
对于导线及所有安装的金属部件，还应符合以下规定：不允许降低材料的机械强度；不允许因热膨
胀而超过材料的许用应力；不允许损坏邻近的绝缘材料。
2）电气保护装置
增安型电气设备在运行时，还会产生过载、短路现象。将使电气部件局部造成过热及电火花，引燃
周围的爆炸性气体混合物。所以，增安型电气设备还应加电气保护装置。
保护装置一般有两种形式：
a）电流保护方式
由熔断器、断路器、热保护元件组成控制电路。当电气设备过载时，热元件自动脱开，供电电源切
断。也称间接控制方式。
b）温度保护方式
将热敏元件埋入绕组内部进行控制的温度保护方式。由于热敏元件直接反映温度的变化，也称直接
控制方式。
3）增安型电气设备还对旋转电机、馈电网络供电的灯具、自带电源的手灯和头灯、测量仪表及仪表用
电流互感器、蓄电池、通用接线盒及分线盒、电阻加热元件及加热器作了专用规定如下：
a） 旋转电机
外壳防护的专用规定：装有冷却空气进出口管道的封闭式风冷电动机，其管道接头进出口处的防护
等级应不低于 IP20 要求；电动机的防护等级应不低于 IP44 要求；安装在清洁室内并有专人管理的电动
机，其电动机的防护等级应不低于 IP44 要求；垂直安装的电动机，其通风孔上应设置挡板，防止外物
垂直进入壳内。
内风扇的专用规定：内风扇的材料当采用铸铝合金时，其含镁量应小于 6%；当采用塑料时，其表
面电阻值应不超过 Ω，但风扇旋转线速度小于 50m/s 除外。风扇与风扇罩、通风孔档板、紧固件之
间的最小间隙应大于风扇直径的 1/100，其不小于 ，不必超过 。
最小径向单边间隙：增安型电动机的转子与定子之间不应在旋转时产生扫膛摩擦，引起高温及摩擦
火花。为此，应规定最小径向单边间隙。其数值应符合 -2000 标准第 条的规定。
鼠笼转子电动机的专用规定：除应符合上述规定外，还要求鼠笼转子的端环与导条压铸一体或采用
硬钎焊或熔焊连接一体。导条与铁芯槽应压紧在一起，以防止电动机旋转时产生火花。在起动时转子的
极限温度不应超过 300℃。电动机应确定堵转时间 tE 及起动电流比 IA/IN 并在铭牌上标出，以便用户选
用温度控制器。
b）馈电网络供电的灯具
馈电网络供电的灯具仅允许使用以下灯具：白炽灯、单插脚荧光灯、自镇流高压汞灯，灯管（泡）
破裂后，其温度不高于极限温度的其它类型的灯具。高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯当灯泡破裂后，
其引燃极仍在点燃，极温可达一千多度，无论何种爆炸气体都会引燃。单插脚荧光灯管在安装及更换时，
注意本能碰碎，因为，灯管破碎瞬间将产生绝热压缩效应，即使灯管不点亮，也会引起爆炸。
灯管（泡）插头的插座应有隔爆小室，避免灯管（泡）带电更换时，产生的电火花引燃爆炸性气体
混合物。
灯头边缘及灯泡焊接部分的温度不应超过 195℃。
灯管（泡）与透明罩之间应有一定距离，以便降低灯具的温升及热破损。
透明罩应有保护网，并且网孔面积最小为 50℃50mm2。
c）自带电源的手灯和头灯
灯泡应用透明罩防护，其间距应不小于 。透明罩应有保护网：当外露
面积不超过 50mm2 时，可以用 凸台保护；当外露面积超过 50mm2 时，如无保护，应承受
冲击能量的试验。
如果灯泡装在弹簧灯座中并与透明罩接触，其接触时弹簧行程至少为 。
灯具内装开关类部件，应采用隔爆型等防爆结构。
d）测量仪表及仪表用电流互感器
测量仪表及仪表用电流互感器的线圈、连接件等应符合增安型结构的要求。测量仪表应采用经得
起过载的电磁式仪表。并应经得起短路电流的试验不损坏。
e） 蓄电池
凡是铅酸型、铁镍型、镍镉型蓄电池均可制成增安型蓄电池。其箱体应由钢板及相当强度的材料制
成，内衬绝缘防腐材料，以抵抗电解液的腐蚀。电池箱通风孔的防护等级不低于 IP23。单体蓄电池的
极柱应采用溶焊及钎焊等方式连接，连接的导线应有足够的载流量。
严禁在危险环境中进行蓄电池充电！
f） 通用分线盒及接线盒
通用接线盒及分线盒应有足够的尺寸，以便于外部电缆的可靠连接。接线连接件的规格满足使用的
额定电流及功率，并有防松防腐措施。
g） 电阻加热元件及电阻加热器
电阻加热元件有管式和绕式之分。前者为恒电阻加热元件，如空间加热器；后者为自限温半导体
元件，如加热电缆。恒电阻加热元件的恒温依靠外部配置的温度控制系统来实现，自限温半导体元件的
温度达到设计温度值后将维持不变。
用恒电阻加热元件组成的加热器，应有超限温控制开关，并在温度设定后加以锁定。加热器的控温
系统和超限温控制开关应串接控制。
电阻加热器应设置漏电保护器。如安装在 TT 或 TN 电源接地系统，应采用漏电动作电流不超过 30mA
的保护器；如安装在 IT 电源接地系统，应采用绝缘电阻小于 50Ω/V 切断的绝缘继电器。
6.增安型电气设备的评估
增安型结构只能适用在正常运行时无电火花及危险高温的电气设备上，应用是有局限性的。与隔爆
型相比结构轻巧，安装维护方便的特点，大量使用在隔爆增安复合型产品中的接线盒（箱）或隔爆部件
的增安外壳结构上。
增安型电气设备的外壳不能起到防爆作用，安全程度决定于安装的可靠及维护的好坏，可在 1 区
（部分产品）、2 区爆炸性气体环境使用。
三 本安型电气设备
1 名词术语（最常用的）
1)本质安全电路: 在规定的条件下(包括正常工作和规定的故障条件下)，产生的任何电火花或任何热效
应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。
2)本质安全设备：其内部所有的电路都是本安电路的电气设备。
3)关联设备：装有本质安全电路和非本质安全电路，而且结构使非本质安全电路不能对本质安全电路产
生不利影响的电气设备。
4)最小点燃电流：用火花试验装置，在电阻电路或电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。
5)最低点燃电压： 用火花试验装置，在电容电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最低电压。
6)电气间隙：两导电部件在空气中的最短距离。
7）空气中的爬电距离：两导电部件之间沿绝缘材料与空气的接触表面的最短距离。
本质安全型设备的特点
1）安全程度高，ia 等级可用于 0 区，其他防爆型式均不能用于 0 区；
2）体积小，重量轻，造价低；
3）结构简单，易操作、维护。
所以，在防爆产品选型上，应尽可能选择本质安全型。
2 本质安全型电路的参数设计
设计依据:
-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求
-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分：本质安全型“i”
特别是 中的附录 A—最小点燃曲线，这些曲线是在专门的火花试验装置上进行大量的火
花试验，确定了点燃爆炸性气体的临界参数，有了这些曲线，既方便了设计者和使用者，也为检验单位
审查其本质安全性能提供了依据。
一个电路不管多么复杂，都是由电阻、电容、电感等元器件组成的，当我们能把它简化成仅含有一
个等效参数的简单电路时，就可以分别考虑其正常工作和故障状态下的电压、电流对点燃情况的影响，
应用最小点燃曲线来计算电路的本质安全性能。
查最小点燃曲线的方法
1) 确定电路类型（R、C、L）,并考虑最不利的因素(电源的波动、元件的容差)，确定电气参数（U、
I、R、C、L）值；
2) 将相应的安全系数加在电压或电流上：
ia 等级:正常工作和一个故障，安全系数 K＝；二个故障，安全系数 K＝；
ib 等级:正常工作和一个故障，安全系数 K＝；
3）对应不同的电路类型，根据防爆级别不同，查相应的最小的点燃曲线，使考虑安全系数后的电压(Uk)
或电流值（Ik）小于最小点燃电压(Umin)或最小点燃电流(Imin)值。
否则应修改电路参数，使之满足本质安全要求。
设计示例
简单的电阻电路
一个 20V 的直流电源,选多大的限流电阻,才能适用于氢气危险场所?
(1) 首先确认电路类型为电阻电路, 防爆级别为℃C,考虑电源波动 10%的因素，电源 U＝20V×＝22V
查 附录 图 A1（℃C），22V 对应的最小点燃电流为 337mA。
(2) 将安全系数 K＝ 加在电流上，即 Ik＝337mA/＝224mA
(3) 20V 的直流电源串联的限流电阻 R＝22V/224mA＝Ω
考虑电阻允许误差±5%，限流电阻最小阻值至少为 Ω。
当该电源(电池组)直接用于危险场所时,电池与限流电阻必须整体封装为一体,防止电池直接短路。
电阻电路的本安措施：是通过限制电压和电流来控制火花能量的。
简单的电容电路
U
R
U
R
评价一个用于℃类场所本质电路的安全性能。电路由一个 30V 电池组与可靠元件 10KΩ电阻、10uf
电容器连接组成的。（在该示例中，30V 和 10uf 值取最大值, 10KΩ 电阻值取最小值）
1 电源电路
(1)电池最高电压 Uo＝30V, 电池最大短路电流 Io＝Uo/R＝30V/10KΩ ＝3mA
(1) 取安全系数 K＝, Ik＝×3mA＝
(2) 查 A1 曲线（I）, 30V 对应最小点燃电流 Imain＝700mA
(3) 评定：因为 Ik()远小于 Imain(700mA), 安全系数超过了 100 倍,所以,该电源是本质安全的.
2 电容器
(1) C＝10uf, , U＝30V
(2) 取安全系数 K＝, Uk＝×30V＝45V
(3)查 A2 曲线（I）, 10uf 对应最小点燃电压 Vmain＝26V
(4)评定：因为 Uk(45V)大于 Umain(26V), 所以,该电路不是本质安全的.
(5)修改方案
方案 1:电容值不变，降低电压:
因为 C＝10uf， 对应最小点燃电压 Vmain＝26V
所以电压应降低为 Uk＝Vmain(26V)/＝26V/ ＝
方案 2:电压值不变，减小电容值:
因为 U＝30V ，取安全系数 K＝, Uk＝×30V＝45V
查 A2 曲线（I）, 45V 最小点燃电压对应的最小电容值为 3uf
方案 3: 电容、电压值不变，电容串联可靠电阻（取 R＝Ω）:
因为 U＝30V，取安全系数 K＝, Uk＝×30V＝45V
查 A2 曲线（I）, 根据 10uf＋ 这条曲线，得到最小点燃电压（Umain）为 48V,
因为 Uk(45V)小于 Umain(48V), 所以,该电路是本质安全的。
C(uf) (C+0Ω) (C+Ω)
R
U＝30V C＝10uf 26 48 Umin(V)
R＝10KΩ R＝Ω 图 A2 I 类电容电路
电容电路的本安措施：尽可能降低电源电压或电容值，当仍达不到要求时，可将电容串接可靠电阻
并浇封为一体。
简单的电感电路
U＝20V L＝100mH
R＝300Ω R＝1100Ω
如上图所示，假定由一个℃C 电路，是由一个 20V 电池组与可靠元件 300Ω限流电阻组成的电源，
并向一个 1100Ω、100mH 的电感器馈电，评价该电路的本安性能。
该示例中，300Ω和 1100Ω取为最小值，100mH 取为最大值，电池组的最高电压假定为 22V。
1 电源电路
(1) 电池最高电压 Uo＝22V, 电池最大短路电流 Io＝Uo/R＝22V/300＝(忽略电池内组)
(2)取安全系数 K＝, Ik＝×＝110mA
(3)查 A1 曲线（℃C ）, 22V 对应最小点燃电流 Imain＝337mA
(4)评定：因为 Ik(110mA)小于 Imain(337mA),所以,该电源是本质安全的.
2 电感器
(1) 电感中的最大电流 I＝Uo/R＝22V/300＋1100 ＝
(2)取安全系数 K＝, Ik＝×＝
(3)查 A4 曲线（℃C ）, 100mH 对应最小点燃电流 Imain＝28mA
(4)评定：因为 Ik()小于 Imain(28mA), 所以,该电路是本质安全的.
电感电路的本安措施：尽量减小电路的电感量或电流值，当仍达不到要求时，电感两端可并接分
流保护性元件，而且要双(三)重化,并与电感浇封为一体.
例如: 电感两端可并接续流二极管保护性元件,ib 等级需双重化，ia 等级需三重化。
+ L —
3 结构要求
外壳
一般℃类外壳不低于 IP54,℃类不低于 IP20，但也应与环境条件相适应，对于恶劣环境，应适当提高防
护等级。例如户外，一般不低于 IP54。
防护等级
依据标准:GB4208-1993 外壳防护等级（IP 代码）
外壳材质
a 塑料外壳：
热稳定性：塑料外壳允许的工作温度高于设备外壳最高表面温度。
表面绝缘电阻：＜1GΩ
不燃型或难燃型材料
b 轻金属外壳：
℃类：含镁量（质量百分比）＜6%。
设备的外部连接
接线端子
同一接线盒内，本安与非本安接线端子的间距不小于 50mm，否则应加绝缘板或接地金属板进行隔离。
而且本安接线端子应为浅蓝色或有本安标记。
各本安电路接线端子的裸露导体部件之间的电气间隙应等于或大于 表 4 给出值。
另外，接线端子之间的电气间隙在按 图 1 测量时，连接外部导体的裸露导电部件之间的电气
间隙应不小于 6mm。连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其它导体部件之间的最小电
气间隙应不小于 3mm。
3）接线端子应具有放松措施（加弹垫），确保连接可靠。
插接件
1）用于连接外部本安与非本安电路的插头和插座应是分开的，而且不能互换。
2）外部连接配备有一个以上的插头和插座时，应有防互换、防误插、防拔脱措施。
内部导线（由制造厂完成的内部布线的电气连接）
本安与非本安导线尽量分开布置。
本安导线应至少能承受 500V 绝缘介电强度试验，非本安导线至少能承受 1500V 绝缘介电强度试验。
同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。
导线的截面积可根据实际电流合理选用。
防止极性接反保护
电源端加防止反接的二极管保护措施。
充电电池的接口，为防止电池对外短路放电，也应加阻塞二极管保护，（ib 等级加二个，ia 等级加三个）
浇封
浇封是防止爆炸性气体侵入的安全措施，同时也加强了电气绝缘，避免了电路火花。
浇封常用于以下情况：
当电路中某一元件或参数过大，达不到本安性能时，可接入保护性元件，并用环氧树脂或硅胶等浇粘剂
浇注为一体，组成本安组件。
当电路中裸露导体之间电气间隙和爬电距离过小，可用浇封使电气间隙减小到规定值的 1/3。
防止人为更换元件，保证电路工作的可靠性。
降低元件或导线的表面温度。
浇封要求
1）浇封材料应具有足够的热稳定性，即浇封材料允许的工作温度应高于元器件的最高表面温度。
2）浇封电路的电气间隙和爬电距离应满足 表中 4 的规定值。
3）浇封表面与被浇封元件、导线的浇封厚度应＞1mm，保证有足够的机械强度。
印刷线路板
印刷线路板表面应有绝缘涂层，当涂层的涂覆不少于二次时，其爬电距离不小于 表 4 中第六
行的规定。
绝缘介电强度试验
本安电路和电气设备机架或可能接地部件之间的绝缘应能承受 500V 交流有效值试验电压。
本安电路与非本安电路之间的绝缘应能承受不小于 1500V 交流有效值试验电压。
电源变压器
保护措施
向本安电路供电的变压器的输入电路应有熔断器或断路器保护。
变压器结构
结构 1：本安绕组与其它绕组分开布置；
结构 2：本安绕组与其它绕组内外重叠布置；
要求向本安电路供电的绕组应与其它所有绕组隔离。
特别对于结构 2 的变压器，本安绕组与其它绕组应设加强绝缘或用铜质接地屏蔽隔离。
电源变压器铁芯必须接地。
绝缘介电强度试验电压
1) 输入与输出绕组之间：2500V
2) 全部绕组与铁心或屏蔽之间：1000V
3) 向本安电路供电绕组与其它绕组之间：1500V
在试验期间，绕组之间的绝缘或任一绕组与铁心或屏蔽之间的绝缘应不发生击穿。
变压器本安供电绕组的出线端子与其他端子分两侧布置，电气间隙和爬电距离应满足
表 4 中规定的要求。
其它电压器
例如耦合变压器之类的其它电压器，绝缘介电强度试验电压不低于 1500V,其它相关要求参照电源变压
器执行。
额定值
任何与本安性能有关的元件，在正常工作和故障状态下，电压、电流、功率不得超过其额定值得 2/3。
电池
在危险场所使用的电池应符合以下要求：
在结构上应满足电解液不溢出的密封式、阀控式等密封结构。
电池短路和反向充电，应不会爆炸、燃烧。
电池应有安全保护措施，使电池的最高电压和最大短路电流应满足本安要求。
电池需要串联限流电阻时，对于关联设备，不要求整体部件；对于在危险场所使用时，电池与限流电阻
应封装为一体，构成成套替换单元；
可充电电池的外部触电
充电电池的外部接口，为防止充电触点短路或电池对外放电，应加阻塞二极管保护，（ib 等级加二个，ia
等级加三个）
加警告牌：
在爆炸性气体环境中不许充电；不得拆卸电池。
跌落试验
便携式设备应做跌落试验，电池不能抛出或分离，不能使本安性能实效。
4 安全栅
爆炸性危险场所使用的本安设备（除独立电源外），都必须外接关联设备—安全栅。
安全栅是一种限能装置，是一种安全保护性组件，接在本安与非本安电路之间，防止非本安电路产生的
危险能量串入本安电路，确保本安电路的安全。
安全栅一般放置在安全区，若安装在危险区，必须置于另一种防爆型式之中。目前采用最多的是隔爆外
壳，即隔爆本安复合型。
齐纳式安全栅
特点：线路简单，使用的元器件少，成本低，体积小，性能可靠，所以被广泛使用。
电路工作原理
F R1 R2
＋
非本安端 本安端
Vi D1、D2
－
F:快速熔断器
R2:限流电阻
D1、D2:齐纳二极管，交流电路可选用双向稳压管。
限压作用：
正常工作时，非本安端所加电压低于齐纳二极管的齐纳电压，所以 D1、D2 处于不导通状态，不影响
系统的正常工作。
当非本安端发生故障，所加电压高于齐纳二极管的齐纳电压时，D1、D2 处于导通状态，
输出电压被限制在齐纳电压上，当输入电压过高，其电流急剧上升，雪崩过程把熔断器瞬时熔断，保护
了齐纳二极管，同时切断了电源，防止高电压串入爆炸性危险场所。
限流作用：
当输出端短路时，限流电组将短路电流限制在安全范围内。
主要参数
1)最高电压(Um)：施加到非本安连接装置上，而不会使本安性能失效的最高电压。
2)最高输出电压(Uo)：在开路条件下，非本安端施加最高电压，本安端可能出现的最高输出电压。
3)最大输出电流(Io)：来自电气设备连接装置的本安电路的最大电流。
4)最大外部电容(Co)：可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本安性能失效的本安电路的最大电容。
5)最大外部电感(Lo): 可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本安性能失效的本安电路的最大电感。
性能要求
1）快速熔断器 F:（特殊保护性元件）
应具有快速熔断特性，在同一电流作用下，熔断器的熔时间必须小于齐纳管的击穿时间（短路时间）
1/10。
2）齐纳二极管 D1、D2:
应选择特性曲线陡峭、漏电流小、先短路后断路的型号，而且功率、频率特性等也应满足要求。每
只齐纳二极管应能承受 2 小时，150 度的温度试验。
齐纳二极管功率额定值至少是 ×二极管最高齐纳电压。（In 是熔断器额定工作电流）
3）限流电阻 R2:
应选择精度高（不低于±5%）功率大，性能稳定的电阻。
1） 安全栅的本安输出端短路（考虑安全系数），不得点燃规定的爆炸性气体混合物。
2） 供给 0 区使用的安全栅，应选用三重化限压的齐纳式安全栅。
隔离式安全栅
隔离式安全栅是将电源、输入和输出信号完全隔离，再经限能装置与危险场所的设备相连，
保证了系统的本安防爆性能，增强了信号抗干扰能力，使现场设备工作更安全可靠。
5 本质安全型设备的有关试验
本质安全型电气设备的主要试验项目如下：
1） 结构检查
2） 防爆电气参数测定
3） 温度试验
4） 绝缘介电强度试验
5） 轻金属外壳材料含镁量测定
6） 塑料外壳绝缘电阻测定
7） 跌落试验（便携式）
8） 电池和电池组试验
9） 机械试验
10） 火花试验
11）其它试验
火花试验
在这一节中，将简单介绍一下火花试验，这是本安电路和本安电气设备最主要的试验项目之一。
试验目的：
是保证本安设备在正常工作和故障状态下，电路中产生的电火花不能点燃相应的爆炸性气体混合物。
试验方法：
被测电路接入火花试验装置电极上，电极在充满爆炸性试验混合物的容器内，将电路参数调整到
规定的安全系数，并且试验确定在电极系统的规定转数内，是否点燃爆炸性气体混合物。
火花试验前，需对火花试验装置进行标定，以减小试验误差。
试验气体（体积比）
1）爆炸性试验气体混合物成分：
℃类设备 %% 甲烷-空气
℃A 类设备 %% 丙烷-空气
℃B 类设备 %% 乙烯-空气
℃C 类设备 19%-23% 氢气-空气
2）相当于 倍安全系数、爆炸性试验气体混合物成分（体积%）
氧-氢-空气混合物 氧-氢混合物
气体级别
氢气 空气 氧气 氢气 氧气
℃
℃A
℃B
℃C
52
48
38
30
48
52
62
53
-
-
-
17
85
81
75
60
15
19
25
40
火花试验装置
试验装置由至少 250 立方厘米的爆炸容器内布置一组电极组成，电极用于在规定的爆炸性试验混合物内
产生闭合火花和开路火花。
爆炸容器 （爆炸性气体混合物）
（能承受 1500Kpa 主电极（极握）
爆炸压力） 钨丝 隔盘
气体出口 气体入口
50：12
火花试验装置电极示意图
1）主电极（极握）：由黄铜制成，直径 50mm，上面有 4 个夹具，固定 4 根钨丝，夹具距隔盘 10mm，
钨丝自由长度 11mm，直径 。
2）隔盘（另一个电极）：直径 30mm，上面有两个宽度与深度均 2mm 的槽，槽距中心 。
主电极以 80 转/分的速度旋转，而隔盘则以转速比 50：12 向相反方向旋转，以便钨丝能划过隔盘上的
两个槽。
火花试验转数，对于直流 400 转，对于交流 1000 转，以不点燃试验气体为合格。
3)火花试验装置适用范围：
a 试验电流不大与 3A；
b 对于电阻性和电容性的电路开路电压不大于 300V；
c 对于电感性电路，电感不大于 1H。
四 正压型电气设备
正压型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。防爆标志为“p”。所谓正压外壳是指保持内部保护
气体的压力高于周围爆炸性气体环境的压力，阻止外部混合物进入的外壳。其制造检验标准为
-2000，-1987。
正压型电气设备有正压通风型及正压补偿型两种类型。正压通风型是指保护气体连续通过正压外
试验电路
壳，使外壳保持正压的方法；正压补偿型是指在各个排气口封闭时，对正压外壳和管道内保护气体不可
避免的泄漏进行补偿，使壳内保持正压的方法。
1. 正压外壳及连接管道
正压外壳的箱、盖、门、窗一般应有钢板焊接而成，其密封接合的防护等级须不低于 IP40，外壳
及管道的耐压强度应能承受壳内 倍工作压力，最低为 200Pa 气压。快开式门或盖须设有联锁装置，
保证门或盖打开时，电源不能接通，电源接通时，门或盖不能打开；采用螺栓紧固的门或盖可不设联锁
装置，但应在外壳明显处设置“严禁带电开盖！”的警告牌；内装电热器及电容器的外壳，应有断电源后
延时打开快开式门或盖的措施。
正压外壳的排气口应通到安全环境，如果采取有效的措施阻止炽热颗粒吹出时，排气口也可通至危
险等级较低的地方。
2.保护气体
通至正压外壳内的保护气体应是不燃、无毒性气体。通常采用清洁空气或惰性气体。除罐装保护气
体外，保护气体进入管道的位置应设在非危险环境。
正压外壳内的保护气体应是干燥、不含油、粉尘、纤维、化学剂、可燃物的气体。因此，管道内应
设置干燥过滤器，且空气源的采集位置应在安全区，并应注意风向、风速的影响。
3.正压值
正压外壳及管道内的所有空间的最小气体压力值应不低于 ，特别要保证泄漏部位的最小气体
压力值。通常设计的工作气压为 200Pa。
4.换气
正压型电气设备在开启前，首先要进行换气程序。所谓换气是指足量的保护气体通过正压外壳及管
道，使爆炸性气体混合物降至爆炸下限以下的过程。
换气过程以最小换气量来实现。即正压外壳及管道至少通以 倍正压外壳及管道容积的气量值进
行冲洗，使壳体内无爆炸性气体混合物后才能通电。当进入正压型电气设备外壳及管道的最小流量确定
后，为达到最小换气量的时间称最小换气时间。换气过程只须控制最小换气时间即可完成。
对于在换气过程中实现控制目的的电气系统，如安装在危险环境，应采用适合的防爆机构型式，保
证正压型电气设备的安全性。
5.安全措施
正压型电气设备在启动、运行时，会有气压不足的情况。所以，正压型电气设备应设置补气及控制
系统，保证低于工作压力时，进行自动补气；压力再降低时，进行报警；压力降低至最小值时，应自动
切断电源系统。整个控制过程要运行可靠。
6.最高表面温度
要研究保护气体切断后壳体内部件的表面温度，特别如发热元件的温度会很高，应采取气密或胶封
防爆措施加以保护。
7.正压型电气设备的评估
正压型电气设备的结构较为复杂，特别要有一套制造保护气体的装置加以保证，所以投资较大。但
对于重要及复杂的电气装置的防爆处理，相对成本不高，且电气装置不会爆炸损坏，能保证重要工艺的
连续化生产。
五 浇封型电气设备
浇封型电气设备是指整台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故
障下不能点燃周围的爆炸性气体混合物的电气设备。防爆标志为“m”。其制造及检验应执行
-2000，-1990 标准。
1.浇封剂的技术要求
热固性的、热塑性的、冷固性的环氧树脂和弹性物质与它们的添加剂、填充剂混合固化后被认为是
浇封剂复合物。复合物应具有一定化学的、热的、电的、机械的稳定性。应进行介电强度试验、吸水性
试验、热试验、热循环试验并合格。
每种复合物都有温度使用范围，电气设备的额定运行温度不能超过复合物的连续运行温度。热固性
复合物应为热变形温度的 80%以下；热塑性复合物应为软化温度的 50%以下。
2.浇封的型式及厚度
1）浇封的型式
浇封型电气设备有三种型式：
a）埋封-在模型中浇注复合物，将被浇封件完全埋在复合物中，在复合物凝固后移去模型外壳的工
艺；
b）罐封-在模型中浇注复合物，将被浇封件完全埋在复合物中，在复合物凝固后仍保留模型外壳的
工艺；
c）浇封-采用埋封、罐封等方法将被浇封件用复合物密封起来的工艺。
2）浇封的厚度
被浇封的元件，允许有 升容积，这时的浇封复合物厚度应大于 ，当元件空腔的容积小于
升时，浇封复合物厚度的厚度可为 。
浇封复合物的自由表面厚度应不小于 。如果复合物的自由表面面积不超过 时，上述
厚度可为 。
如果用金属保护外壳罐封，则外壳与元件或导体间浇封复合物的厚度不小于 。
如果用绝缘保护外壳罐封：外壳厚度不小于 时，浇封复合物的厚度不作要求；外壳厚度小
于 时，浇封复合物的厚度应大于 。
穿过浇封复合物的导体、电缆，在复合物内有大于 的裸露导体距离。连接电缆及导线在复
合物内应有防拔脱结构。
3.其他技术要求
1）有开关、熔断器的元件，应在外壳外进行浇封，大于 的外壳要采用无机绝缘材料制成。
2）与外电源连接的浇封型电气设备或浇封型部件，至少应能承受 4000A 的预期短路电流，并须有与其
承受短路电流能力相应的保护装置。
3）浇封型电气设备的元件在认可的过载或认可的可能导致过电压或过电流的一个内部故障状态下不能
损坏浇封复合物的完整性。
4）同一回路或两独立回路不同部分之间，或回路和接地金属之间的裸露导体，在浇封前已相互固定，
须符合以下的最小浇封间距：额定电压为 380V 时，为 ；额定电压为 500V 时，为 ；额定
电压为 660V 时，为 。
5）浇封型电气设备的元件，如电阻、电容其元件的额定功率和额定电压不应超过电路额定值的 2/3。
6）线圈、变压器、电动机的绕组如符合增安型电气设备的有关要求，并有保护装置防止温度超值时，
浇封复合物不会超成损坏。
4. 浇封型电气设备评估
浇封型电气设备的防爆性能决定于浇封复合物的性能及工艺，安全程度较高，可在爆炸性气体环
境的 1 区、2 区场所安全使用。但由于浇封容积的限止，只能使用在小于 升的小型电气部件及元件
中。
六 其它防爆类型电气设备
在爆炸性气体环境应用的防爆电气设备还有：
-1987 爆炸性环境用防爆电气设备 充油型电气设备“O”；
-1987 爆炸性环境用防爆电气设备 充砂型电气设备“q”；
-1987 爆炸性环境用防爆电气设备 无火花型电气设备“n”；
-1991 爆炸性环境用防爆电气设备 气密型电气设备“h”。
充油型、充砂型、气密型电气设备的防爆原理是将电气部件与外部爆炸性气体环境隔离的三种防
爆型式，安全程度较高，但产品应用不多，可在 1 区、2 区爆炸性气体环境中使用；无火花型电气设备
目前国际上称“n”型电气设备，新的国标正在制定中，仅限于 2 区爆炸性气体环境中使用。
第三章 爆炸性气体环境电气工程的安装和使用
防爆电气工程的安装设备和使用遵守 -2000 和 GB50058-1992 的标准要求。
一 电气设备的选型
1. 按危险环境的区域选用防爆电气设备类型
0 区：ia、S； 1 区：ia、ib、d、e（部分）、m、p、O、q； 2 区：ia、ib、d、e、m、p、O、q、n.
以上符号代表：ia、ib-本质安全型；d-隔爆型；e-增安型；m-浇封型；p-正压型；O-充油型；q-充
沙型；n-无火花型；S-特殊型。
S 型防爆电气设备是指不符合上述防爆型式标准的电气设备，但经检验单位认可。一般由检验单位
确认使用的危险区域。
1 区环境使用的 e 型防爆电气设备仅限于接线盒（箱）、三相鼠笼式异步电动机、单插脚荧光灯产
品。
2. 防爆电气设备的类别及温度组别应高于危险环境中爆炸性气体的分类、分组。
防爆级别：℃C＞℃B＞℃A
温度组别：T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1
本质安全型及隔爆型防爆电气设备有℃A、℃B、℃C 分级外，其它类型无级别规定。
3. 防爆电气设备的结构型式要能承受环境中化学腐蚀、日照、雨淋、振动、湿热等的影响。可分别制
成户外型、防腐型、耐震型、耐湿热型等防爆电气设备。
二 防爆电气设备非带电金属部件的等电位连接
防爆电气设备的金属外壳及电气配线管路金属附件应与金属机箱等构件组成等电位连接体。避免电
气设备绝缘漏电使壳体电位局部升高引起邻近金属附件的电位差产生电火花。
具有双重绝缘的电气设备及金属管布线的电气设备不必进行等电位连接。后者应要求电气设备与金
属管螺纹啮合处的防锈油具有导电性。
本质安全型电气设备不需要等电位系统连接。
防爆电气设备的金属外壳的接地连接件采用 RV 绝缘铜芯线（额定电压为 500V，芯线截面为
以上）与装置或系统的接地连接件连接在一起。连接件应有防松措施。
三 电源的接地类型及保护措施
为了限制金属机箱及电气设备金属外壳的接地故障电流的幅值及持续时间，防止等电位连接件的电
位升高应采用适宜的电源的接地类型及保护措施。
如采用 TN 系统，应为 TN-S 系统（中性线 N 和保护线 PE 分开布线）。对于 TN-C 系统应在非危险
环境进行转换成 TN-S 系统；如采用 TT 系统（电源变压器与接地连接件分开接地），应在装置或系统的
电源进线处设置漏电保护器。接地电阻率高的场所不允许使用该系统。
如采用 TI 系统（电源变压器中性线与地隔离或经阻抗接地，电气装置分开接地），应在装置或系统
的电源进线处设置绝缘继电器（50Ω/V 以下切断电源）。
四 电气保护
本条要求不适用本质安全电路。1.紧急断电
为处理紧急事故，在危险场所外合适的地点或位置应有一种或多种措施对危险场所电气设备断电。
为防止附加危险，必须连续运行的电气设备不应包栝在紧急断电电路中，而应安装在单独的电路上。
2.电气隔离
为保证作业安全，应对每一电路或电路组采用如隔离开关、熔断器部件实行电气隔离。
在 1 区环境中的中性线也应进行隔离。
3.电气保护
危险环境设置的所有防爆电气设备应有保护线路，防止电路异常时引起过载、短路、接地故障。
防爆电动机应采取附加的过载保护，其整定值应在 倍额定电流下 2h 内动作，在 倍额定电
流下 2h 内不动作；或通过嵌入定子绕组的温度传感器来直接控制设定的温度值。三相电动机应有断相
运行的保护措施。
五 电气系统的布线
1.布线的一般要求
1）电缆及其附件的选型及设置应考虑机械损伤及化学腐蚀等的影响。
2）无护套的单芯电线（RV 线），不能用作装置及系统的布线。
3）防爆电气设备的电缆和金属管连接应符合有关防爆型式的要求。
4）防爆电气设备未使用的引入装置及通孔应用适合相关防爆型式的堵塞件进行堵封（除本质安全型设
备外，应采用仅用工具才能打开的堵塞件）。
5）电缆的通道，包括穿过金属管或电缆沟，应采取措施防止可燃气体、蒸气或液体从一种危险环境传
播到另一种危险环境，在电缆沟内充沙或通风防止气体积聚。
6）电气线路从非危险环境穿过危险环境时，其金属管路应有相应的隔离密封措施。
7）危险和非危险环境之间墙壁上穿过电缆或金属管的开孔应用沙浆充分密封。
8）采用电缆的非金属护套来避免电缆的金属铠装/护套与可燃性气体、蒸气、液体之间的偶然接触。
9）危险环境中布线电缆不能有中间接头。当不可避免时，在 1 区危险环境应在防爆盒内连接和分支；
在 2 区危险环境应采用下列方法连接后再用热塑管或灌封接头进行密封：
* 压紧连接； * 防松螺钉连接； * 溶焊连接； *钎焊连接； * 用机械方法连接后，用锡
焊连接。
10）绞线终端接头应用芯线套或定型端子压接，但不能采用单独锡焊连接方法。
2.布线的电气、机械性能要求
1）在爆炸危险环境内，低压电力、照明线路用的导线或电缆的额定电压应不低于工作电压，且不应小
于 500V。工作零线的额定电压应与相线的额定电压相等，并应在同一保护管内敷设。
2）在 1 区危险环境应采用铜芯导线或电缆；在 2 区危险环境宜采用铜芯导线或电缆；当采用铝线导线
或电缆时，应通过铜-铝过渡接头与端子连接。
3）导线或电缆的最小铜芯截面积（本安系统除外）1 区：铜芯 ；2 区：
铜芯 ，铝芯：电力 4 mm2，控制 mm2。
震动设备应采用多股软导线或电缆。
移动设备 1 区采用重型橡套电缆；2 区采用重型或中型橡套电缆。
3.布线方法
1）钢管布线
爆炸危险环境中不准明敷绝缘导线。必须采用按照 GB30091-82 标准的低压
液体输送用镀锌钢管布线。
钢管之间、钢管与附件、钢管与电气设备引入装置，应采用螺纹连接。其有
效的啮合扣数：DG25mm 以下时，≥5 扣；DG32mm 以上时，≥6 扣。锥管螺纹为 5 扣。1 区内应用锁紧
螺母并压紧，螺纹连接部分涂铅油及磷化膏。
爆炸危险环境在下列场所应安装隔离密封盒，以防止管路爆炸时产生压力重叠损坏电气设备及附件。
a）当电气设备的引入装置无隔离密封件时导线引向引入装置前的管件处；
b）直径 50mm 以上的钢管距接线箱 45cm 处，及直径 50mm 以上钢管每隔 15m 处；
c）相邻的爆炸危险环境 1 区、2 区之间；1 区 2 区与相邻的非危险环境之间。
按安装形式的不同，隔离密封盒有横向、纵向、泄水型三种，有隔爆型及增安型二种形式，盒内充
填粉剂密封填料，其填充宽度应大于钢管内径，最小应大于 16mm。
当钢管中含有三根以上绝缘导线时，其绝缘导线总截面积不得超过钢管截面积的 40%。
钢管在下列部位布线时，应安装防爆绕性连接管：a.电动机进线口；b.管路通过建筑物的伸缩缝、
沉降缝；c.震动设备。
2）电缆布线
电缆的护套应具有阻燃、防化学腐蚀的性能。电缆的外径应与电气设备引入装置的密封圈内孔相适
应，并应满足相应的防爆要求。
明设塑料护套电缆，其敷设方式采用电缆槽板、托盘或桥架时，可采用非铠装电缆。
电缆布线应进行隔离密封：在 1 区、2 区与非危险环境之间的电缆通道应填充阻燃堵料或加设防火
隔墙分隔，电缆沟内应充沙。
电缆布线敷设在混凝土地坪下或设备混凝土基础中，应采用钢管保护。保护管口用密封胶泥充填或
用自粘性胶带缠绕，直到严密为止。
3)本质安全系统布线
本质安全系统由现场的本安设备、关联设备和连接电缆三部分组成。
本质安全系统布线与其他防爆形式的布线有着原则不同。其目的是把电能限制在设计规定的数值内，
不会引起危险环境的点燃，保护本质安全电路的整体性能。根据这一原则，要求本质安全电路与其他电
路隔离。
(1）本质安全电气设备的一般要求
a）本质安全电气设备和关联设备应符合 和 的规定。
b）关联设备应尽量安装在非危险环境，如果安装在危险环境应采取其它的防爆措施。
c）关联设备的本安端安全参数，应满足关联设备的最高输出电压 U0 应不大于本安设备的最大输入电
压 Ui；关联设备的最大输出电流 Io 应不大于本安设备的最大输入电流 Ii。
(2）电缆布线的要求
a）电缆的绝缘应能承受芯线对地、芯线对屏蔽、屏蔽对地至少为 AC500V 的介电强度试验。
a） 危险环境应采用铜芯截面不低于 的多股绞合线。导线终端应有防松措施。
b） 确定布线电缆的参数：CO、LO 、LO/RO，并应符合以下规定：
CO≥CC+Ci LO≥LC+Li
CO-安全栅最大外部电容
LO-安全栅最大外部电感
Ci-本安设备的最大内部电容
Li-本安设备的最大内部电感
CC-安全栅与本安设备连接电缆的分布电容
LC-安全栅与本安设备连接电缆的分布电感
d）接地
设有接地端子的本安型电气设备，应可靠接地，以保证设备运行安全和人身安全。
e）电缆的安装
本质安全电路电缆与非本质安全电路电缆应隔离布线；
本质安全电路电缆布线时应防止机械损伤的危险；
本质安全电路导线与非本质安全电路导线不应为同一电缆。
f） 电缆的标志
本质安全电路电缆应在护套或表层处设有淡蓝色标记。如果本质安全电路电缆已有铠装、屏蔽层，
就不需再作标记。
g） 本质安全电路的终端
在同一外壳内接线端子与非本安接线端子间距应不小于 50mm。
