手段一:电气安全基本要求——先把"路"修好

六大手段里,这一条最不起眼——不是公式,不是曲线,就是"拉开距离、做好绝缘、明确隔离"。但认证评审里栽在这一层的产品最多:间距差 0.2mm、端子排布混线、接地不可靠,后面算得再漂亮都白搭。本篇按 GB/T 3836.4-2021 第 6 章的顺序,把结构层的规矩讲清。

系列 本质安全设计思维 · 02/09阅读 约 10 分钟对应标准 GB/T 3836.4-2021 第 6 章(6.1~6.6)、第 10 章(介电强度试验);GB/T 3836.1-2021 第 14、15、16 章

一、为什么结构是"第一道防线"

本安回路里经常同时存在两种能量等级的电路:危险区的本安电路,和设备内部的非本安电路(比如隔爆兼本安电源里 220V/127V 的输入侧)。如果这两类电路在结构上"贴在一起",非本安侧的故障能量就可能窜进本安侧——所有能量计算瞬间作废。

所以第 6 章的逻辑是:先用结构保证本安电路与非本安电路之间的隔离是可信的,再谈电路内的限能。 这是后面一切计算的边界条件。

图示图 2-1|结构屏障在能量传递链中的位置

一条能量流:非本安侧(高能量)→ [结构屏障:间距/隔离/绝缘] → 本安侧(限能)→ 危险区气体,屏障被红框高亮,标注"屏障失效=全部计算作废"

二、间距:按最高电压查表,不是凭感觉

电气间隙和爬电距离是结构防线的核心参数:

  • 电气间隙:两导电部分之间最短的空间距离——防的是瞬时过电压"击穿空气";
  • 爬电距离:两导电部分之间沿绝缘表面测量的最短距离——防的是表面积污、受潮后"爬电"。

两者的取值都按本安电路与非本安电路之间可能出现的最高电压(要考虑故障叠加后的最坏情况)查表确定,而不是按电路的正常工作电压。GB/T 3836.4-2021 第 6.3 条给出了成套的表格,附录 C 规定了间距的测量与评定方法。工程上有几个易错点:

  1. 用正常工作电压代替"可能出现的最高电压"查表——错,故障叠加后的电压才是评定对象;
  2. 只查电气间隙、漏掉爬电距离——错,两者独立成立;
  3. 忽略印制板涂覆层对爬电距离的改善条件——涂覆是有前提的(材料、工艺、覆盖完整性),不能默认享受;
  4. 装配后间距被结构件、线束"吃掉"——图纸上够不等于实物上够,要按装配状态复测。
图示图 2-2|电气间隙与爬电距离示意

📖 标准条款卡片 GB/T 3836.4-2021 第 6.3 条:本安电路与非本安电路之间,以及不同本安电路之间的电气间隙、爬电距离和间距,应按可能出现的最高电压(考虑故障状态)查表确定,附录 C 给出测量方法。 两导电带条之间的剖面图:空中直线标注"电气间隙",沿板面折线标注"爬电距离",旁边一个小表格提示"按最高电压查表",配"❌ 用正常电压查表"警示

三、隔离与绝缘:三道典型屏障

第 6 章提供了几种结构隔离手段,按可靠性从高到低排:

  1. 接地金属屏蔽/隔板:本安与非本安电路之间加接地金属件,故障能量被直接导入大地——注意 6.5 条对接地导体、连接和端子有专门要求,接地的"可信度"本身是被标准定义的;
  2. 浇封(6.6 条):用浇封化合物把电路或元件包起来,相当于把间距"浇"进绝缘体里,对化合物有厚度、耐压等配套要求;
  3. 纯绝缘:仅靠固体绝缘材料满足要求,需通过介电强度试验(第 10 章)验证。

端子排布也有硬规定(6.2 条,外部电路连接件):本安端子与非本安端子之间要保持间距,或者用接地金属板隔开——这是现场接线错误的最后一道物理防线。

四、GB/T 3836.1 的配套要求:别漏了"外围"

本安设备也是电气设备,3836.1 的结构通用要求同样适用,与本安最相关的三块:

  • 连接件(第 14 章):接线应可靠、不易松脱,接触压力不能通过绝缘材料传递;
  • 接地导体连接件(第 15 章):齐纳安全栅类设备"靠接地保安全",接地端子的结构和标志要求更高;
  • 外壳引入装置(第 16 章):电缆引入要保证密封与夹紧,电缆本身的分布电容、电感会进入回路参数(第 8 篇展开)。

另外两处容易被漏掉的:6.4 条防止极性接反保护(电池类设备尤其要注意),6.1 条外壳(本安对外壳无隔爆要求,但仍要满足防护等级与机械强度的一般要求)。

图示图 2-3|本安端子箱结构检查点示意

端子箱剖面:左侧本安端子排、右侧非本安端子排,中间接地隔板;标注检查点①端子间距②接地隔板与接地端子③引入装置密封④涂覆层状态

本篇小结

  • 结构防线的任务:让本安与非本安之间的能量传递"结构性不可信"——它是能量计算的前提而非补充;
  • 间距按可能出现的最高电压查表(6.3、附录 C),电气间隙与爬电距离独立成立,按装配状态复测;
  • 隔离三道屏障:接地屏蔽、浇封(6.6)、绝缘(介电强度试验验证);
  • 3836.1 的连接件(14)、接地(15)、引入装置(16)章是本安结构设计的"外围必答题"。

下期预告:第 3 篇《手段二:保护冗余与故障配额》——ia 为什么是"三重保护两级故障"?计数故障和非计数故障怎么区分?下一篇见。


参考资料 1. GB/T 3836.4-2021 第 6 章、第 10 章(介电强度试验)、附录 C 2. GB/T 3836.1-2021 第 14 章、第 15 章、第 16 章

免责声明:本文为科普介绍,具体限值、试验条件以标准原文表格为准。

觉得有用?关注公众号「防爆于未燃」
更多防爆标准解读、设计干货与认证避坑内容持续更新在公众号;也欢迎带着具体项目来聊设计咨询与认证代理。
公众号二维码