现在越来越多的防爆电气产品设计成本质安全型,主要是由于其安全程度高,结构简单,体积小、重量轻,并且造价远低于其他型式的防爆产品。但是由于本安型电气设备的电气参数和使用功率受到限制。因而,应用范围还有一定的局限性。
本质安全型电气设备是所有电路为本质安全电路的电气设备。本质安全型电气设备由设备供电分为两种情况:一种是由电网供电的设备,它和关联设备及连接的导线或电缆三部分构成本质安防爆系统。也就是说这种电气设备不是独立的,必须要三者组合在一起才可以使用。另一种是由电池或电池组供电的本质安全型电气设备。这种设备具有独立性,可单独使用。
随着便携式本质安全电气设备的广泛应用,且其中大部分供电方式为电池或电池组供电,则其在本安领域作用越来越重要。
本质安全型电气设备中的电池(原电池和蓄电池)和电池组要求
1、通则
与GB/T3836.1—2021中电池组的要求不同,如果不破坏本质安全性能,本质安全装置中的电池和电池组允许并联连接。
某些型式的电池和电池组,例如锂电池,如果短路或反向充电时可能引起爆炸。当爆炸可能对本质安全性能产生不利影响时,所使用的这种电池和电池组应由制造商证明,它们用于本质安全型电气设备或关联装置是安全的。设备文件和标志(可行时)应重点明示须遵守的安全措施。如果预期用户更换电池或电池组,则设备应标志警告标志（电池或电池组的型号及制造商名称）。
如果电池或电池组必须在危险区域充电,充电电路应完全指定为设备的一部分。如果电池或电池组必须在危险区域充电,充电电路应完全指定为设备的一部分。即使ia、ib、ic规定的故障应用于充电系统,充电器电压和电流也不会超过制造商规定的限值。
2、电池结构
本质安全装置中使用的电池、电池组的火花点燃能力和表面温度应按规定进行试验和评定。电池和电池组结构应为下列型式之一:
a)气密式密封电池和电池组。
b)阀控式密封电池或电池组。
c)带有压力释放装置,且采用与a)和 b)类似的方式密封的电池和电池组。
这些电池或电池组在整个使用期限内应不需要补充电解液,并且具有符合下列要求的金属或塑料密封外壳:
1)没有接缝或接口,例如采用整体拉伸法、离心铸造法,模压法,熔接法、钎焊、熔焊法或具有由外壳结构保持永久压紧的弹性或塑料密封器件(例如垫圈和“O”形圈)粘接密封法;
2)不符合上述要求的挤压、压接、热缩合或折合的外壳部件结构,或采用透气材料(例如以纸为基础的材料)的部件结构,均不认为是密封式结构;
3)端子周围的密封应是上述结构,或者是采用热固或热塑化合物浇注的密封结构。
d)浇封式电池和电池组。制造商用于浇封的化合物应与规定的电解液相适应,并符合浇封规定。
应从电池或电池组制造商获得符合a)和 b)项的说明。应通过对电池或电池组的物理检查确定是否符合c)和d)项,如果需要可审查电池或电池组的结构图。
3、电解液泄漏和排气
电池、电池组应具有电解液不能够溢出的结构型式,或者电池、电池组应密封起来防止电解液损坏与本质安全性能有关的元件。
如果设备使用在其内部充电的电池或电池组,电池组制造商应说明,氢气的含量不会超过电池盒净容积的2%,或者所有电池的透气孔结构应能使排出的气体不会排放到含有电气或电子元件或线路的设备外壳内。但如果设备符合“ia”或“ib”保护等级和ⅡC的要求,不必对透气孔提出要求或限制氢气的含量。
对于可充电或不可充电的电池,电池组盒内部的压力应不高于大气压力30 kPa。
4、电池电压
为了评定和试验,电池电压应取GB/T3836.1—2021原电池表和蓄电池表中规定的电压。对于没有列入原电池表和蓄电池表中的电池,最高开路电压应按规定不严密的元件参数的测定方法进行试验确定,标称电压应取电池制造商的规定值。
5、电池或电池组的内阻
电池和电池组的内阻应按电池和电池组的火花点燃和表面温度的规定确定。
6、用其他保护方式保护的设备内的电池组
电池组支架或与设备的连接方式设计,应保证在安装和更换电池组时不会影响设备本质安全性能。如果用限流电阻限制电池组可能产生的电流,其额定值应符合元件额定值的要求。除非用其他方式保护,例如,用符合元件额定值要求的单个齐纳二极管保护,否则与电池或电池组串联的限流电阻的额定值应基于最大电压Um确定。
7、在爆炸性环境使用和更换的电池组
在电池组需要使用限流器件保证自身安全,且电池组拟在爆炸性环境使用和更换时,电池组应与限流器件构成一个可整体替换的组件。该单元组件应浇封或密闭封装﹐只有本质安全输出端子和经适当保护的充电用本质安全端子(如果提供)可暴露。
该组件应承受GB/T 3836.1—2021规定的跌落试验,应免去冲击试验。如果试验没有导致使本质安全性能失效的电池组与组件和/或电池组与限流器件的脱落或分离,则认为该组件结构合格。
8、在爆炸性环境使用但不在爆炸性环境更换的电池组
如果电池或电池组需要使用限流器件保护自身安全,但电池组不在爆炸性环境更换,则电池或电池组应按在爆炸性环境使用和更换的电池组的要求保护,或者将其安装在一个特殊紧固件(例如在GB/T 3836,1—2021中规定的)固定的腔体内。电池或电池组还应符合下列规定:
a)电池、电池组支架或与设备连接方式的布局,应保证在安装和更换电池或电池组时不会降低设备的本质安全性能;
b)对完整的手持式或携带式电气设备﹐例如无线电接收机和无线电发射机﹐且应承受GB/T3836.1—2021规定的跌落试验,且应免去冲击试验。若试验没有导致使设备或电池本安性能失效的电池组与设备的脱落或分离,则认为设备结构合格;
c）设备应具有（警告:可能存在爆炸性气体时请勿更换电池/警告:在爆炸性环境中严禁打开）的警告标志。
9、可充电电池组的外部触点
对于带外部充电触点的电池或电池组组件,当任何一对触点可能偶然短路时,应采取措施防止短路或防止单体电池和电池组向触点释放足以点燃的能量。应采用下列方法之一完成
a）根据文件要求限制输出;或
b)对于Ⅱ类本质安全装置,适当保护的充电电路外壳防护等级应不低于IP30,并且应具有（警告:可能存在爆炸性气体时请勿更换电池、或警告:在爆炸性环境中严禁打开）警告标志。充电触点之间的间距应考虑电池组的开路电压,并应符合规定的要求。
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