丁娜，于帆

（沈陽電氣傳動研究所（有限公司），遼寧 沈陽 110041）

1 引言

現(xiàn)在越來越多的防爆電氣產(chǎn)品設計成本質(zhì)安全型，主要是由于其安全程度高，結構簡單，體積小、重量輕，并且造價遠低于其他型式的防爆產(chǎn)品。但是由于本安型電氣設備的電氣參數(shù)和使用功率受到限制。因而，應用范圍還有一定的局限性。

本質(zhì)安全型電氣設備是所有電路為本質(zhì)安全電路的電氣設備。本質(zhì)安全型電氣設備由設備供電分為兩種情況:一種是由電網(wǎng)供電的設備，它和關聯(lián)設備及連接的導線或電纜三部分構成本質(zhì)安防爆系統(tǒng)。也就是說這種電氣設備不是獨立的，必須要三者組合在一起才可以使用。另一種是由電池或電池組供電的本質(zhì)安全型電氣設備。這種設備具有獨立性，可單獨使用。

隨著便攜式本質(zhì)安全電氣設備的廣泛應用，且其中大部分供電方式為電池或電池組供電，則其在本安領域作用越來越重要。本文主要介紹電池或電池組在本安產(chǎn)品設計中的要求和建議。

2 本安電器中電池或電池組的結構要求

電池或電池組結構應為下列型式之一:

（1）密封式（氣密）電池或電池組；

（2）閥控式密封電池或電池組；

（3）帶有壓力釋放裝置，且采用與（1）項和（2）項同樣的方式密封的電池或電池組。

這些電池或電池組在整個使用期限內(nèi)應不需要補充電解液，并且具有符合下列要求的金屬或塑料密封外殼:

①沒有接縫或接口，例如采用整體拉伸法、離心鑄造法、模壓法、熔接法、釬焊、熔焊法或具有由外殼結構保持永久壓緊的彈性或塑料密封器件（例如墊圈和“O”型圈）粘接密封法。

②不符合上述要求的擠壓、壓接、熱縮合或折合的外殼部件結構，或采用透氣材料（例如，以紙為基礎的材料）的部件結構，均不認為是密封式結構。

③端子周圍的密封應是上述結構，或者是采用熱固或熱塑化合物澆注的密封結構。

（4）澆封式電池或電池組。制造商用于澆封的化合物應與規(guī)定的電解液相適應，并符合相關的規(guī)定。

3 本安電路中電池或電池組的防止電解液泄漏及排氣要求

電池、電池組應具有電解液不能夠溢出的結構型式，或者電池、電池組應密封起來防止電解液泄露損壞與本質(zhì)安全性能有關的元件。電池或電池組應進行電池或電池組電解液泄漏試驗，或者制造商提供電池或電池組產(chǎn)品符合電池或電池組電解液泄漏試驗規(guī)定的書面證明。

如果設備使用在其內(nèi)部充電的電池或電池組，電池組制造商應說明，氫氣的含量不會超過電池盒凈容積的2%，或者所有電池的透氣孔結構應能使排出的氣體不會排放到含有電氣或電子元件或線路的設備外殼內(nèi)。

對于電池組盒內(nèi)部的壓力應不高于大氣壓力30kPa，可用一個透氣孔實現(xiàn)這項要求。在“密封”的電池內(nèi)允許有較高的壓力，但是每個電池需配備有泄壓裝置，或采用泄壓方法把壓力限制在制造商規(guī)定的、電池能承受的壓力值以內(nèi)。

4 本安電路中電池或電池組的設計要求

設計者在設計時應清楚電池的標稱電壓和最高開路電壓，對于考慮電池或電池組的溫度和能量有著至關重要的作用。標稱電壓為制造商規(guī)定的（電池）電壓，最高開路電壓為在正常條件下，新的原電池或剛充滿電的蓄電池可達到的最高電壓，標稱電壓和最高開路電壓的確定依據(jù)表1和表2。

表1 原電池

表2 蓄電池

確定電池或電池組供電的本安設備的溫升時，電壓采用標稱電壓。如果GB3836.4－2010附錄A中的表A.1中的最大開路電壓的1.5安全系數(shù)對應的電流值大于電池或電池組的最大短路電流，則此電池或電池組可以直接應用，反之，需對電池或電池組進行限流以達到保護作用，一般措施是串聯(lián)限流電阻，值得注意的是在串聯(lián)限流電阻時，應將電池與限流電阻膠封為一體。

如果設備所含的電池不允許在爆炸性環(huán)境中更換，在下列情況下不要求在單體電池的端子處進行火花點燃放電試驗:

（1）單體電池的峰值開路電壓小于4.5V；

（2）單體電池端子處的最大電壓和瞬態(tài)電流的乘積不超過33W。

5 本安電路中電池或電池組的使用及注意事項

（1）某些型式的電池或電池組，例如鋰電池，如果短路或反向充電時可能引起爆炸。當爆炸可能對本質(zhì)安全性能產(chǎn)生不利影響時，所使用的這種電池或電池組必須由制造商證明，它們用于本質(zhì)安全型電氣設備時不會引起爆炸。設備文件和標志（可行時）應重點明示須遵守的安全措施。

如果預期用戶要更換電池組，設備上應用“僅使用××××電池”警告牌標示。

（2）如果電池或電池組需要使用限流器件保護自身安全，但電池組不在爆炸性環(huán)境更換，則電池或電池組應與限流器件澆封或密閉封裝，只有本質(zhì)安全輸出端子和經(jīng)適當保護的充電用本質(zhì)安全端子可暴露?；蛘邔⑵浒惭b在一個具有GB3836.1規(guī)定的特殊緊固件的腔體內(nèi)。且應滿足以下三項:

①電池、電池組支架或與設備連接方式的布局合理不影響本質(zhì)安全性能；

②對完整的便攜式電氣設備應能承受GB3836.1－2010規(guī)定的跌落試驗；

③警示標語，如“可能存在爆炸性氣體時請勿更換電池”。

（3）對于帶外部充電觸點的電池或電池組組件，當任何一對觸點可能偶然短路時，應采取措施防止短路或防止單體電池和電池組向觸點釋放足以點燃的能量。具體方法符合其中之一即可:

①充電電路中應設置阻塞二極管或串聯(lián)可靠電阻；

②對于Ⅱ類電氣設備，適當保護的充電電路外殼防護等級應不低于IP30，并且應具有規(guī)定的警告標志。

6 結論

本文通過對本安電路中電池或電池組的應用，對電池的結構，電解液泄漏，排氣，溫度和能量均進行了介紹與要求，同時闡述了設計中應注意的相關問題。設計人員在設計產(chǎn)品時應根據(jù)具體產(chǎn)品，按照標準要求使產(chǎn)品即保證工作性能又能達到安全性能。

［1］薛丁法，徐剛，趙玉琪，等.工廠防爆電氣設備應用技術［M］.中國科學技術出版社，1990（10）.

［2］GB3836.1－2010爆炸性環(huán)境第1部分:設備通用要求（IEC60079－11:2007，MOD）［S］.

［3］GB3836.4－2010爆炸性環(huán)境第4部分:由本質(zhì)安全型“i”保護的設備（IEC60079－11:2006，MOD）［S］.