本质安全型（"i"）是爆炸性环境中应用最广泛的防爆技术之一，其核心原理是通过限制电路的能量，使设备在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围的爆炸性混合物。
GB/T 3836.4-2021《爆炸性环境 第 4 部分：由本质安全型 "i" 保护的设备》是我国本质安全型防爆设备设计、制造、检验和认证的核心国家标准，于 2021 年 10 月 1 日正式实施，全面替代了 GB 3836.4-2010 版本。
本文将严格按照标准目录层级，全面解读其核心要求和重点条款，帮助工业防爆从业者快速掌握标准精髓。
标准整体框架
GB/T 3836.4-2021 共分为 13 个正文章节和 8 个规范性附录，结构清晰，逻辑严谨：
1.范围
2.规范性引用文件
3.术语和定义
4.分类
5.一般要求
6.结构要求
7.与本质安全性能有关的元件
8.影响本质安全性能的可靠元件、可靠组件和可靠连接
9.专用设备的补充要求
10.型式检查和试验
11.例行检查和试验
12.标志
13.文件
核心附录：A（本质安全电路评定）、B（火花试验装置）、F（PCB 可选间距）、G（FISCO 设备要求）
⚙️第 4 章 分类：保护等级与适用区域
本质安全型设备按保护等级分为ia、ib、ic三级，对应不同的危险区域和故障考虑数量，这是本质安全技术最基础的分类体系：
保护 等级 | 适用危 险区域 | 考虑的故 障数量 | 安全要 求等级 | 典型应 用场景 |
ia | 0 区 1 区 2 区 | 两个独立的计数故障 | 最高 | 长期存在爆炸性气体的区域 |
ib | 1 区 2 区 | 一个独立的计数故障 | 中等 | 正常运行时可能存在爆炸性气体的区域 |
ic | 2 区 | 不考虑故障，仅考虑正常工作 | 基础 | 正常运行时不可能存在爆炸性气体的区域 |
注：计数故障是指在评定本质安全性能时需要考虑的故障；非计数故障是指不考虑或认为必然发生的故障。 |
⚙️第 5 章 一般要求：本质安全的基础准则
5.2~5.4 规定了本质安全电路设计的核心原则，是所有后续要求的基础：
| 保护等级 | 故障计数规则 | 电压电流安全系数 | 元件降额要求 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| ia | 正常状态 + 2 个独立计数故障，均不能点燃爆炸性混合物 | 1.5 倍 | 正常 / 故障工况下，电流、电压、功率≤元件额定值的 2/3 | 防护等级最高，适用于 0 区、1 区、2 区 |
| ib | 正常状态 + 1 个独立计数故障，均不能点燃爆炸性混合物 | 1.5 倍 | 正常 / 故障工况下，电流、电压、功率≤元件额定值的 2/3 | 适用于 1 区、2 区 |
| ic | 仅考核正常工作状态，不考虑任何计数故障 | 1.0 倍 | 正常工况下：功率≤额定值 2/3，电流电压不超过额定值 | 仅适用于 2 区，安全要求最低 |
温度要求:设备最高表面温度不得超出对应温度组别限值。
⚙️第 6 章 结构要求：设备设计的核心规范
本章是标准中篇幅最长、内容最详细的章节，规定了本质安全设备的机械和电气结构要求，核心要点如下：
6.2 端子与连接件
外部连接件间距与隔离要求见下表：
| 应用场景 | 隔离方式 | 具体技术要求 | 补充说明 |
|---|---|---|---|
| 本安端子 ↔ 非本安端子（同腔体、无隔板） | 直接空间隔离 | 裸露导电部件间电气间隙≥50mm | 导线移位过程中，两类电路不得发生接触 |
| 本安端子 ↔ 非本安端子（同腔体、金属隔板隔离） | 接地金属隔板 | 1. 隔板厚度≥0.45mm，具备足够机械刚度2. 隔板可靠接地3. 隔板与壳壁间距≤1.5mm，或隔板周边最短电气间隙≥50mm | 优先推荐的隔离方案 |
| 本安端子 ↔ 非本安端子（同腔体、绝缘隔板隔离） | 绝缘隔板 | 1. 隔板厚度≥0.9mm，材质耐形变、满足漏电起痕要求2. 隔板与壳壁间距≤1.5mm，或隔板周边最短电气间隙≥50mm | 不可出现开裂、变形、爬电现象 |
| 本安端子 ↔ 非本安端子 | 分腔隔离 | 本安、非本安端子分别布置在独立接线腔内 | 完全满足隔离要求，无额外间距限制 |
| 本安端子 ↔ 接地金属外壳 / 金属部件 | 空气绝缘 | 电气间隙、爬电距离按电路峰值电压，执行标准表 5 对应限值 | 区分 ia/ib、ic 不同取值 |
| 本安端子 ↔ 接地金属外壳 / 金属部件 | 浇封绝缘 | 浇封后带电部件至外壳自由表面间距，取表 5 限值的 1/2，且最小不低于 1mm | 同时满足浇封材料相关要求 |
| 不同本安电路端子之间（同 / 不同保护等级） | 空气 / 绝缘隔离 | 电气间隙、爬电距离按各回路峰值电压，执行标准表 5 对应限值 | 无 50mm 强制间距要求；多通道可增设绝缘隔板加强隔离 |
| 本安插头 / 插座 ↔ 非本安插头 / 插座 | 结构 + 标识隔离 | 结构设计不可互换，搭配锁止结构 / 颜色区分 | 本安部件统一采用浅蓝色标识 |
| 所有本安端子 | 标识要求 | 本体采用浅蓝色，可标注字符「i」或 “本质安全” | 全场景强制要求，含危险区、非危险区 |
| 非危险场所：本安端子 ↔ 非本安端子 | 综合隔离 | 物理隔离 + 浅蓝色标识；间距不得低于标准表 5 对应限值 | 无需强制执行 50mm 间距，但严禁小于本安基础间距要求 |
•本质安全与非本质安全端子隔离：必须物理隔离，不能互换，本质安全端子用浅蓝色标志
•插头插座：本质安全与非本质安全的插头插座不能互换，可采用锁止或色标区分
•电缆拔脱试验：外部永久性电缆连接的设备需承受 30N 拉力 1 小时，端子不得明显位移
6.3 间距要求（核心重点）
导电部件之间的间距（电气间隙、爬电距离、通过浇封 / 固体绝缘的间距）必须符合表 5的规定，这是本质安全设备设计的关键参数。
表 5 电气间隙、爬电距离和间距（节选）
峰值电压 (V) | 电气间隙 (mm) | 爬电距离 (mm) | 涂层下爬电距离 (mm) | |||
ia/ib | ic | ia/ib | ic | ia/ib | ic | |
10 | 1.5 | 0.4 | 1.5 | 1.0 | 0.5 | 0.3 |
30 | 2.0 | 0.8 | 2.0 | 1.3 | 0.7 | 0.3 |
60 | 3.0 | 0.8 | 3.0 | 1.9 | 1.0 | 0.6 |
190 | 5.0 | 1.5 | 8.0 | 2.5 | 2.6 | 1.1 |
375 | 6.0 | 2.5 | 10.0 | 4.0 | 3.3 | 1.7 |
重要说明： • 如果间距小于表 5 规定值但大于等于 1/3，ia/ib 级视为计数故障 • 如果间距小于表 5 规定值的 1/3，视为非计数故障 • 复合间距（空气 + 绝缘）可按等效公式计算 |
6.5 接地要求
•与防爆型式有关的接地导体，横截面积应能承受最大故障电流
•ia 级接地连接至少由 3 个独立元件并联组成
•ib 级接地连接至少由 2 个独立元件并联组成
6.6 浇封要求
浇封是提高本质安全性能的重要手段，浇封化合物必须：
•温度额定值不低于被浇封元件的最高工作温度
•无气孔、粘附良好，能有效隔离爆炸性环境
•浇封带电部件到自由表面的最小间距至少为表 5 规定值的一半，且不小于 1mm
⚙️第 7 章 与本质安全性能有关的元件
本章规定了影响本质安全性能的元件的额定值和使用要求：
| 元件类别 | 主要类型 | 额定 / 降额要求（核心） | 关键限制与备注 |
|---|---|---|---|
| 7.1 通用元件（电阻、电容、电感、半导体等） | 电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路等 | • ia/ib 级：正常 + 故障下，I/U/P ≤ 2/3 额定值• ic 级：正常下 P ≤ 2/3 额定，I/U ≤ 额定・变压器、熔断器、继电器可按额定值工作 | 所有影响本安性能的元件均需满足；简单装置（开关、无源元件等）按 5.7 评定 |
| 7.2 内部线路、插件、连接装置 | PCB 走线、接插件、端子、导线 | ・导体截面、间距、绝缘满足第 6 章・连接可靠，防止松动 / 开路・本安 / 非本安电路隔离 | 属于 “与本安性能有关” 的结构件，按元件要求管控 |
| 7.3 熔断器（过流保护） | 快熔 / 中熔、本安专用熔断器 | ・可连续承载 1.7 倍额定电流・危险区带电时：ia/ib 必须浇封（6.6）・分断能力≥最大故障电流 | 仅允许熔断（开路）；不考虑短路；浇封时化合物不得进入熔丝内部 |
| 7.4 电池和电池组（含充电） | 锂电池、铅酸、镍氢、纽扣电池 | ・结构：气密式 / 阀控式 / 浇封式・短路能量：不足以点燃混合物・可充电电池：危险区充电电路必须本安・温度、压力、电解液泄漏需试验 | 单独评定 Ci/Li；锂电池需额外满足热失控与外部短路要求 |
| 7.5 半导体器件（限压 / 整流 / 开关） | 齐纳二极管、整流二极管、肖特基、三极管、稳压 IC | • 齐纳（并联限压）：功率≥1.5 倍最大耗散功率• 阻塞二极管（ia）：允许3 只串联・反向耐压≥2 倍工作峰值电压・降额同 7.1（2/3 规则） | 安全栅核心元件；ia 级冗余要求更高（3 只） |
| 7.6 变压器、扼流圈、电感 | 电源变压器、隔离变压器、信号变压器、功率电感 | ・绕组绝缘 / 屏蔽满足第 6 章・正常 + 故障下，绕组电流≤2/3 额定・铁芯 / 骨架固定可靠，无松动 | 属于能量存储 / 隔离元件；匝间短路按第 8 章 “可靠变压器” 判定 |
| 7.7 继电器、接触器 | 信号继电器、小功率接触器 | ・线圈电流 / 电压≤2/3 额定・触点容量≥最大负载，防止粘连・绝缘、间距符合第 6 章 | 触点粘连视为故障，需计入安全评估 |
| 7.8 光隔离器（光耦） | 线性光耦、高速光耦、隔离模块 | ・隔离耐压≥2U+1000V（≥1500V）・通过热处理、介电、碳化试验・降额同 7.1 | 第 7 章引用第 8 章可靠性要求；隔离击穿不考虑 |
| 7.9 电阻器（限流 / 分压） | 碳膜、金属膜、线绕、PCB 电阻 | • ia/ib：P ≤2/3 额定；ic：P ≤2/3 额定・功率型需降额，防止过热・可变电阻不允许用于限流关键回路 | 第 7 章基础元件；第 8 章 “可靠电阻” 需额外结构条件 |
| 7.10 电容器（滤波 / 储能） | 陶瓷、薄膜、电解、钽电容 | ・耐压≥2 倍工作电压・储能电容需计算放电能量（≤点燃能量）・电解电容需考虑漏液、短路 | 储能元件，Ci 直接影响本安参数；串联电容按第 8 章评估 |
⚙️第 8 章 可靠元件、组件和连接
本章规定了哪些元件和连接可以认为是 "可靠的"，即不会发生影响本质安全性能的故障：
| 器件名称 | 类型 | 主要特点（ “可靠” 条件） | 故障模型（评定时） |
|---|---|---|---|
| 可靠限流电阻 | 膜型电阻、防松脱线绕电阻、涂覆 / 浇封印制电阻 | 功率降额（ia/ib≤2/3 额定）结构牢固、不易开路 / 短路无机械可调结构 | 只考虑开路；不考虑短路 |
| 可靠变压器（含主变 / 隔离变） | 带屏蔽 / 加强绝缘的电源 / 信号变压器 | 绕组间有接地金属屏蔽或满足规定绝缘距离绕组浸渍、密封，无匝间短路风险铁芯 / 骨架可靠固定 | 不考虑绕组间短路；可考虑绕组开路 / 层间短路 |
| 可靠绕组 / 电感 | 固定电感、线圈、扼流圈 | 绝缘等级合格、整体浸渍 / 浇封无抽头、无可调结构导线截面 / 匝数稳定 | 不考虑匝间短路；可考虑引线开路 |
| 可靠连接（导线 / 焊点 / 端子） | 单根粗导线、双并导线、PCB 走线、并联焊点 | 单芯≥0.5 mm・两根导线并联或两个独立焊点并联 PCB 铜箔足够宽度 / 厚度、无腐蚀端子紧固、防松 | 不考虑开路；短路按正常间距规则评定 |
| 隔离电容（可靠隔直电容） | 陶瓷 / 薄膜固定电容（成对串联使用） | 两个相同电容串联作为隔离 / 隔直额定电压≥2 倍工作电压・无极性、非可调 | 任一电容可短路或开路；整体不视为可靠，需成对分析 |
| 光隔离器（可靠光耦） | 高速 / 线性光耦、隔离模块 | 通过热处理、介电、碳化试验 隔离耐压≥2U+1000V封装牢固、无爬电漏电 | 不考虑隔离击穿；可考虑输出开路 / 饱和 |
| 齐纳二极管（可靠限压） | 稳压 / 齐纳二极管（安全栅用） | 功率≥1.5 倍最大耗散功率多只并联（ia≥3 只，ib≥2 只）温度 / 长期稳定性达标 | 可考虑开路；不考虑短路（并联冗余） |
| 阻塞二极管（可靠防反） | 整流二极管、肖特基 | ia 级允许3 只串联作阻塞反向耐压≥2 倍峰值电压电流降额≤2/3 | 可考虑单支开路；不考虑全部短路 |
| 熔断器（可靠过流保护） | 快速 / 中速熔断器（本安专用） | 连续承载1.7 倍额定电流 ia/ib 在危险区必须浇封分断能力满足最大故障电流 | 可考虑熔断（开路）；不考虑短路 |
⚙️第 9 章 专用设备的补充要求
9.1 二极管安全栅
二极管安全栅是本质安全系统中最常用的关联设备，核心要求：
•由齐纳二极管、限流电阻和熔断器组成
•ia 级至少需要三只极管并联，ib 级至少两只
•必须浇封或采用不可拆卸外壳保护
•至少有两个独立的接地连接件
图1 ib级齐纳安全栅电路示意图
图2 安全栅现场安装示意图
9.2 FISCO 设备（现场总线本质安全概念）
FISCO 是针对现场总线系统的本质安全技术，极大简化了系统设计和工程实施：
•ia/ib 级电源最大输出功率不超过 5.32W
•现场设备最大内部电容 Ci≤5nF，电感 Li≤10μH
•系统无需逐个设备进行参数匹配
•设备必须标志 "FISCO" 字样及功能（供电电源、现场装置、终端器）
9.3 手提灯和帽灯
Ⅰ 类帽灯应符合 GB/T 7957 要求，Ⅱ 类和 Ⅲ 类应符合本标准要求。
⚙️第 10、11 章 试验要求
10.1 型式试验（核心）
•火花点燃试验：所有本质安全电路必须通过，验证在规定条件下不会点燃爆炸性混合物
| 设备类别 | 试验气体 | 标准浓度范围 | 火花试验转数 | 安全系数 |
|---|---|---|---|---|
| Ⅰ 类（煤矿井下） | 甲烷 | 8.0%±0.5%(体积分数) | 直流电路：400 转（两极各 200 转）交流电路：1000 转 | 1.5 |
| ⅡA 类 | 丙烷 | 4.3%±0.2%(体积分数) | 直流电路：400 转（两极各 200 转）交流电路：1000 转 | 1.5 |
| ⅡB 类 | 乙烯 | 6.5%±0.3%(体积分数) | 直流电路：400 转（两极各 200 转）交流电路：1000 转 | 1.5 |
| ⅡC 类 | 氢气 | 21.0%±1.0%(体积分数) | 直流电路：400 转（两极各 200 转）交流电路：1000 转 | 1.5 |
•温度试验：测定设备最高表面温度，确定温度组别
•介电强度试验：验证绝缘性能，本质安全与非本质安全电路之间施加 2U+1000V（不小于 1500V）
•电池试验：包括电解液泄漏、火花点燃、表面温度和压力试验
11.1 例行试验
•每只二极管安全栅必须进行元件功能和熔断器阻值检查
•每只可靠变压器必须进行介电强度试验
⚙️第 12、13 章 标志和文件
12.1 标志要求
本质安全设备必须至少包含以下标志：
•防爆标志：如 Ex ia ⅡC T4 Ga
•制造商名称、型号、产品编号
•环境温度范围
•关联设备参数：Um（最高输入电压）、Uo（最高输出电压）、Io（最大输出电流）、Co（最大外部电容）、Lo（最大外部电感）
•现场设备参数：Ui（最高输入电压）、Ii（最大输入电流）、Pi（最大输入功率）、Ci（内部电容）、Li（内部电感）
13.1 文件要求
制造商必须提供包含以下内容的文件：
•设备电气参数
•安装、使用和维护的特殊要求
•可施加的最高电压 Um
•防爆型式确定的特殊条件
2021 版相对于旧版的主要变化
1.完善了ic 保护等级的详细要求，明确了其适用范围和试验方法
2.更新了FISCO 设备的要求，增加了 ic 级 FISCO 电源的规定
3.调整了电气间隙和爬电距离的部分参数，与国际标准 IEC 60079-11:2011 保持一致
4.增加了光隔离器的详细试验要求
5.补充了半导体限制电源电路的点燃试验方法（附录 H）
6.完善了电池和电池组的要求，特别是锂电池的安全要求
✅ 总结
GB/T 3836.4-2021 是本质安全型防爆设备的核心标准，其要求贯穿于设备的设计、制造、检验和使用全过程。掌握本标准的核心要点，特别是保护等级分类、间距要求、元件降额、火花试验和标志要求，对于确保本质安全设备在爆炸性环境中的安全使用至关重要。
需要注意的是，本质安全系统的安全性不仅取决于设备本身，还取决于系统的正确安装和维护，必须严格按照制造商提供的文件和相关标准进行操作。
