防爆電器功耗法的計(jì)算及測(cè)試方法

(合隆防爆電氣有限公司,浙江 樂(lè)清 325600)

1 防爆電器功耗法的應(yīng)用背景

國(guó)家安全是國(guó)家發(fā)展的重要基石、人民福祉的根本保障，隨著國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)、安全應(yīng)用的越加重視，石油、化工、冶金、電力、醫(yī)藥等存在乙炔、氫氣、二硫化碳、二甲醛等爆炸性環(huán)境、可燃性粉塵環(huán)境的場(chǎng)所對(duì)防爆電器的規(guī)范性要求越加嚴(yán)格，使用方在采購(gòu)時(shí)對(duì)產(chǎn)品與防爆合格證、ATEX、IECEx等資質(zhì)證書(shū)的涵蓋性要求越加細(xì)致。

電氣設(shè)備熱點(diǎn)燃源是引起爆炸的重要因素，其可能點(diǎn)燃的發(fā)熱部件或設(shè)備表面溫度應(yīng)低于相應(yīng)環(huán)境中可燃介質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品的發(fā)熱溫度劃分為T1～T6組別，并體現(xiàn)在防爆標(biāo)志中。

爆炸性環(huán)境或可燃性粉塵環(huán)境常用防爆電器有：防爆照明(動(dòng)力)配電箱、控制箱、操作柱、接線箱等，這些電器往往是根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)的具體使用要求來(lái)確定內(nèi)裝元件型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量，各種元件組合不同導(dǎo)致產(chǎn)品溫度組別不同；溫度組別的認(rèn)定目前國(guó)內(nèi)取防爆合格證對(duì)防爆照明(動(dòng)力)配電箱、接線箱采用電流范圍選較大樣品確定，如：100A≤I≤250A為T4/T95℃、 63A≤I≤80A為T5/T80℃、≤63A：T6/T80℃；對(duì)防爆控制箱、操作柱采用常用元件組合選復(fù)雜性代表樣品確定，證書(shū)體現(xiàn)型號(hào)如：BZC53-A2、BZC53-A2D2、BZC53-A2B1、BZC53-A8D8、BZC53-A6B3D6K3……現(xiàn)實(shí)中即使在證書(shū)上羅列了幾十種常用型號(hào)，往往還是不能滿足使用中的多變性，很難完全涵蓋實(shí)際所需。

針對(duì)防爆電器應(yīng)用時(shí)元件組合的難控性，在國(guó)際ATEX、IECEx認(rèn)證過(guò)程中，普遍采用功耗法。

2 防爆電器功耗的定義及計(jì)算方法

(1)最大耗散功率法：俗稱功耗法，在標(biāo)準(zhǔn)GB3836.3-2010附錄E.2中：采用“最不利狀態(tài)”端子確定額定最大耗散功率。對(duì)于規(guī)定的溫度組別，外殼可設(shè)置任何允許的端子數(shù)量，可包括或不包括最不利狀態(tài)端子，直至外殼空間限制最大允許數(shù)量，只要不超過(guò)額定最大耗散功率即可。以上描述是對(duì)防爆接線箱、接線盒產(chǎn)品確定溫度組別，防爆照明(動(dòng)力)配電箱、控制箱、操作柱同樣也可按此原則進(jìn)行認(rèn)定。

(2)如何確定最不利狀態(tài)端子？ 外殼內(nèi)裝各種規(guī)格端子最大數(shù)量時(shí)，計(jì)算出來(lái)的最大功耗值測(cè)定其溫度組別，該最大功耗值為外殼出廠時(shí)內(nèi)裝元件組合不超出此，否則溫度組別會(huì)超出范圍。

計(jì)算公式以P=R×I2延伸推算如下：

功耗總值W= (端子電阻值Ω×端子最大數(shù)量+ 1m導(dǎo)線電阻值Ω×外殼三維對(duì)角線長(zhǎng)m×導(dǎo)線數(shù))×最大額定電流2

注：殼體的三維對(duì)角線長(zhǎng)度見(jiàn)下圖；對(duì)于接線箱計(jì)算值包含導(dǎo)線和端子，對(duì)于配電箱、控制箱、操作柱等計(jì)算值包含導(dǎo)線、電器元件和端子。圖1

(3)常用電器元件的電阻值(供參考)：

表1

3 防爆電器功耗的測(cè)試方法

(1)測(cè)試地點(diǎn)：因前期溫度組別根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，測(cè)出的溫升值可能不符合要求，在測(cè)試過(guò)程中需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電流、導(dǎo)線、內(nèi)裝元件數(shù)量等，一般都在廠家進(jìn)行測(cè)試；為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，測(cè)試場(chǎng)所需有一定的密閉性，不可存在明顯通風(fēng)或空氣流動(dòng)現(xiàn)象；

測(cè)試設(shè)備一般用：電流發(fā)生器、鉗流表、紅外線測(cè)溫儀、熱電偶測(cè)溫儀等，設(shè)備均需計(jì)量合格；

(2)測(cè)試方法：根據(jù)GB3836.1-2010第26.5.1.3條規(guī)定，當(dāng)輸入電壓不直接影響設(shè)備溫升時(shí)，需將試驗(yàn)電流提高到額定電流的110%；

接線方式為串聯(lián)如圖2所示，每根導(dǎo)線長(zhǎng)度為殼體三維對(duì)角線長(zhǎng)；

樣品輸入1.1倍額定電流后穩(wěn)定約半小時(shí)，用鉗形表確認(rèn)輸入電流是否符合要求，一般≤200A用小電流發(fā)生器，>200A電阻過(guò)大帶動(dòng)不起來(lái)的用大電流發(fā)生器，測(cè)試時(shí)產(chǎn)品均為零電壓狀態(tài)；

(3)測(cè)試部位：①電纜與密封圈間，②電纜分支點(diǎn)腔體內(nèi)/外均設(shè)置，③接線端子最高點(diǎn)幾處，④外殼最高點(diǎn)幾處，⑤蓋與殼體間O型圈，⑥室溫；

通電約半小時(shí)穩(wěn)定后，用紅外線測(cè)溫儀確定接線端子和外殼的最高點(diǎn)再固定熱電偶，見(jiàn)圖1～4，其它測(cè)試點(diǎn)可提前固定熱電偶；

圖1

圖2

圖3

圖4

(4)測(cè)試周期：固定好熱電偶和殼蓋后穩(wěn)定半小時(shí)，再每隔半小時(shí)記錄一次，以最終2次前后溫差不超過(guò)1K為止；

(5)溫度組別換算：根據(jù)末次的測(cè)溫值與環(huán)境溫度換算成對(duì)應(yīng)溫度組別，公式如表2。

表2

4 防爆電器功耗的應(yīng)用

防爆電器在以功耗形式取得證書(shū)后，證書(shū)會(huì)體現(xiàn)每種外殼可裝元件的最大功耗值，即出廠時(shí)該外殼內(nèi)裝各種元件組合、接線后的功耗只要不超出證書(shū)規(guī)定最高值，均可自由靈活組合使用。

功耗法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定缺點(diǎn)，如：第三方監(jiān)管較困難，只能由生產(chǎn)廠家自行把握；國(guó)內(nèi)客戶對(duì)功耗的應(yīng)用特性不熟知，前期應(yīng)用中可能也會(huì)有很多質(zhì)疑或求證；元件品牌不同、接線方式有差異均可導(dǎo)致產(chǎn)品功耗有差異等。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了最大功耗法的應(yīng)用、計(jì)算及測(cè)試，隨著防爆電器產(chǎn)品對(duì)設(shè)計(jì)要求越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn)，最大功耗法會(huì)更完善的運(yùn)用，更靈活、更全面的滿足現(xiàn)場(chǎng)各種使用需求。