ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011). Межгосударственный стандарт. Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "i"

6.3 Разделительные расстояния

 

6.3.1 Общие требования

Требования к разделительным расстояниям приведены в разделах 6.3.2 - 6.3.14. Альтернативный метод определения размеров разделительных расстояний приведен в приложении F.

6.3.2 Разделение токопроводящих частей

Разделения между:

- искробезопасной и искроопасной цепями; или

- разными искробезопасными цепями; или

- цепью и заземленными или изолированными металлическими частями

должны соответствовать следующим требованиям, если вид защиты зависит от разделений.

Разделительные расстояния следует измерять или оценивать с учетом возможного смещения проводников или токопроводящих частей. Технологические допуски при изготовлении не должны уменьшать зазоры более, чем на 1 мм или 10% (берут меньшее из двух значений).

Разделительные расстояния, соответствующие значениям таблицы 5 или приложению F при условиях 6.1.2.2, 6.1.2.3 или 6.1.3, не должны быть подвержены повреждению.

Состоянием неисправности при нарушении разделения считают только короткое замыкание.

Настоящим стандартом не регламентируются требования к разделениям, когда искробезопасная цепь отделена от других цепей заземленным(ой) металлическим(ой), например, печатным проводником или перегородкой при условии, что пробой на землю не нарушает вид защиты и, что заземленная токопроводящая часть может нести максимальный ток, который будет протекать по ней в аварийных условиях. Требования к путям утечки не применяются, если заземленные печатные проводники разделяют токопроводящие пути, требующие разделения, но применяются требования к электрическим зазорам. Требования к электрическим зазорам не применяются, если заземленная металлическая перегородка значительной высоты не допускает перехода заряда между компонентами, требующими разделения.

Примечание 1 - Вид защиты зависит от разделений до заземленных или изолированных металлических частей, если токоограничивающий резистор может быть обойден короткими замыканиями между цепью и заземленной или изолированной металлической частью.

 

Заземленная металлическая перегородка должна быть прочной и жестко закрепленной на основной конструкции, чтобы исключить повреждение. Она должна иметь достаточную толщину и токопроводящую способность, чтобы исключить прогорание или повреждения цепи заземления в неисправном состоянии. Перегородка должна иметь толщину не менее 0,45 мм и должна быть прочно закреплена на жесткой металлической заземленной части устройства или при меньшей толщине должна соответствовать 10.6.3.

Если неметаллическая изолирующая перегородка толщиной и с соответствующим сравнительным индексом трекингостойкости (СИТ) согласно таблице 5 установлена между токопроводящими частями, электрические зазоры, пути утечки и другие разделительные расстояния измеряют вокруг перегородки, при условии, что ее толщина составляет не менее 0,9 мм, а при меньшей толщине механическую прочность перегородки испытывают в соответствии с 10.6.3.

Примечание 2 - Методы оценки приведены в приложении C.

 

6.3.2.1 Расстояния в соответствии с таблицей 5

Для искробезопасных цепей уровней "ia" и "ib" разделительные расстояния, значения которых ниже указанных в таблице 5, но равны или составляющие не менее 1/3 значений, указанных в таблице 5, должны рассматриваться как подверженные учитываемым повреждениям на короткое замыкание, если это нарушает искробезопасность.

Для искробезопасных цепей уровней "ia" и "ib" разделительные расстояния, составляющие менее 1/3 от значений, указанных в таблице 5, должны рассматриваться, как подверженные неучитываемым повреждениям на замыкание, если это нарушает искробезопасность.

Для искробезопасных цепей уровня "ic" разделительные расстояния, значения которых ниже указанных в таблице 5, следует рассматривать как подверженные короткому замыканию, если это нарушает искробезопасность.

 

Таблица 5

 

Длина электрических зазоров, путей утечки и разделений

 

1	2		3		4		5		6		7
Напряжение (амплитудное значение), В	Электрический зазор, мм		Разделительное расстояние через заливку компаундом, мм		Разделительное расстояние через твердую изоляцию, мм		Путь утечки, мм		Расстояние под покрытием, мм		Сравнительный индекс трекингостойкости (СИТ)
Цепь	ia, ib	ic	ia, ib	ic	ia, ib	ic	ia, ib	ic	ia, ib	ic	ia, ib	ic
До 10 включ.	1,5	0,4	0,5	0,2	0,5	0,2	1,5	1,0	0,5	0,3	-	-
Св. 10 до 30 включ.	2,0	0,8	0,7	0,2	0,5	0,2	2,0	1,3	0,7	0,3	100	100
Св. 30 до 60 включ.	3,0	0,8	1,0	0,3	0,5	0,3	3,0	1,9	1,0	0,6	100	100
Св. 60 до 90 включ.	4,0	0,8	1,3	0,3	0,7	0,3	4,0	2,1	1,3	0,6	100	100
Св. 90 до 190 включ.	5,0	1,5	1,7	0,6	0,8	0,6	8,0	2,5	2,6	1,1	175	175
Св. 190 до 375 включ.	6,0	2,5	2,0	0,6	1,0	0,6	10,0	4,0	3,3	1,7	175	175
Св. 375 до 550 включ.	7,0	4,0	2,4	0,8	1,2	0,8	15,0	6,3	5,0	2,4	275	175
Св. 550 до 750 включ.	8,0	5,0	2,7	0,9	1,4	0,9	18,0	10,0	6,0	2,9	275	175
Св. 750 до 1000 включ.	10,0	7,0	3,3	1,1	1,7	1,1	25,0	12,5	8,3	4,0	275	175
Св. 1000 до 1300 включ.	14,0	8,0	4,6	1,7	2,3	1,7	36,0	13,0	12,0	5,8	275	175
Св. 1300 до 1575 включ.	16,0	10,0	5,3	<*>	2,7	<*>	49,0	15,0	16,3	<*>	275	175
Св. 1575 до 3300 включ.	<*>	18,0	9,0	<*>	4,5	<*>	<*>	32,0	<*>	<*>	<*>	<*>
Св. 3300 до 4700 включ.	<*>	22,0	12,0	<*>	6,0	<*>	<*>	50,0	<*>	<*>	<*>	<*>
Св. 4700 до 9500 включ.	<*>	45,0	20,0	<*>	10,0	<*>	<*>	100,0	<*>	<*>	<*>	<*>
Св. 9500 до 15600 включ.	<*>	70,0	33,0	<*>	16,5	<*>	<*>	150,0	<*>	<*>	<*>	<*>
<*> Изготовитель должен представить доказательство соответствия требованиям в отношении СИТ электроизоляционных материалов. При напряжении до 10 В СИТ электроизоляционного материала указывать не требуется.

 

6.3.2.2 Расстояния в соответствии с приложением F

Для искробезопасных цепей уровней "ia" и "ib" разделительные расстояния, значения которых ниже указанных в приложении F, должны рассматриваться как подверженные повреждениям согласно F.3.1, если это нарушает искробезопасность.

Для искробезопасных цепей уровня "ic" разделительные расстояния, значения которых ниже указанных в приложении F, следует рассматривать, как подверженные короткому замыканию, если это нарушает искробезопасность.

6.3.3 Напряжение между токопроводящими частями

Напряжение, которое учитывают при применении таблицы 5 или приложения F - это напряжение между любыми двумя токопроводящими частями электрических цепей, для которых электрические зазоры влияют на вид защиты рассматриваемой цепи, например (см. рисунок 2), это напряжение между:

- искробезопасной цепью и искроопасной частью этой же цепи, или

- искробезопасной цепью и искроопасными цепями, или

- между искробезопасными цепями, электрически не связанными между собой.

 

 

1 - шасси; 2 - нагрузка; 3 - искроопасная цепь с U_m;

4 - часть искробезопасной цепи, не являющаяся

искробезопасной; 5 - искробезопасная цепь; 6 - размеры,

определяемые по таблице 5 или приложению F, если необходимо;

7 - размеры, определяемые по общим промышленным стандартам;

8 - размеры в соответствии с 7.3; 9 - размеры

в соответствии с 6.2.1 для выходных зажимов

между раздельными искробезопасными цепями

и между искробезопасными и искроопасными цепями;

10 - защитные компоненты согласно 8.9

 

Рисунок 2 - Примеры разделений между токопроводящими частями

 

При оценке электрических зазоров и путей утечки следует принимать следующие значения напряжения:

a) Для электрических цепей, гальванически не связанных между собой внутри оборудования: наибольшая из сумм амплитудных значений напряжений этих цепей, которая является производной от:

- номинальных напряжений цепей; или

- максимальных напряжений, указанных изготовителем, которые могут безопасно применяться в цепи; или

- любых напряжений, генерируемых внутри этого электрооборудования.

Если одно из напряжений составляет менее 20% от другого, то его не учитывают. Сетевое напряжение должно рассматриваться без учета стандартного отклонения от номинального значения. Для синусоидальных напряжений амплитудное значение определяется как произведение эффективного значения номинального напряжения на ;

b) Для частей электрической цепи: максимальное значение напряжения, которое может возникнуть в любой части этой цепи. Это также может быть сумма напряжений различных источников питания, подключенных к электрической цепи. Если одно из напряжений составляет менее 20% от другого, то его можно не учитывать.

Во всех случаях следует принимать максимальные значения напряжения, которые могут быть получены в аварийных режимах работы в соответствии с разделом 5.

Внешнее напряжение необходимо принимать равным U_m или U_i, заявленному для соединительных средств, через которые оно подключено. Напряжения переходных процессов, которые могут возникать до размыкания цепи устройством защиты, например плавким предохранителем, не учитывают при оценке путей утечки, но их следует учитывать при оценке электрических зазоров.

6.3.4 Электрический зазор

Изоляционные перегородки, не соответствующие требованиям 6.3.2, не учитывают.

Другие изоляционные части должны удовлетворять требованиям колонки 4 таблицы 5.

При амплитудных значениях напряжения выше 1575 В необходимо использовать разделительную изолирующую или заземленную металлическую перегородку, которая должна удовлетворять требованиям 6.3.2.

6.3.5 Пути утечки через заливку компаундом

Заливочный компаунд должен отвечать требованиям 6.6. Для частей, которые должны быть герметизированы компаундом, минимальный путь утечки между герметизированными токопроводящими частями, элементами и свободной поверхностью заливочного компаунда должен составлять 1/2 расстояния от приведенного в таблице 5, но не менее 1 мм. Дополнительное разделение не требуется, если компаунд находится в непосредственном контакте и сцеплен со стенками оболочки твердого изоляционного материала в соответствии с таблицей 5 (см. рисунок D.1).

Электрическая прочность изоляции, герметизированной компаундом электрической цепи, должна соответствовать требованиям 6.3.13.

Повреждение герметизированного или герметично закрытого элемента, например полупроводника, который выполнен в соответствии с 7.1, но для которого не известны внутренние зазоры и расстояния через заливку, должно рассматриваться как единичное учитываемое повреждение.

Примечание - Дополнительные требования приведены в приложении D.

 

6.3.6 Путь утечки через твердую изоляцию

Твердую изоляцию изготавливают методом штамповки или отливки в форме, но не заливкой. Электрическая прочность твердой изоляции должна соответствовать 6.3.13, если пути утечки удовлетворяют требованиям таблицы 5 или приложения F. Максимальный ток изолированной проводки не должен превышать значения, указанного изготовителем провода.

Примечания

1 Если изолятор изготовлен из двух или более частей электроизоляционного материала, которые надежно соединены между собой, то такую композитную изоляцию можно рассматривать как твердую.

2 В настоящем стандарте твердая изоляция - это изоляция заводского изготовления, например пластина, изоляционные трубки или изоляция на проводах.

3 Лак и подобные покрытия не считают твердой изоляцией.

4 Электрический зазор между соседними дорожками на промежуточных слоях печатных плат следует рассматривать как электрическим зазором через твердый электроизоляционный материал.

 

6.3.7 Сложные разделения

При комбинированных разделениях, например, по воздуху и через изоляцию, их суммарное значение должно быть определено по таблице 5 с учетом всех соответствующих разделений. Например, при напряжении 60 В:

- электрический зазор = 6 x разделение через твердую изоляцию;

- электрический зазор = 3 x разделение через компаунд;

- эквивалентный зазор = фактический зазор + (3 x любое дополнительное разделение через компаунд) + (6 x любое дополнительное разделение через твердую изоляцию).

Для искробезопасных цепей уровней "ia" и "ib" разделение считают неповреждаемым, если оно не менее электрического зазора, указанного в таблице 5.

Любой электрический зазор или разделение, составляющее менее 1/3 от данных таблицы 5, при расчете эквивалентного зазора не учитывают.

Для искробезопасных цепей уровня "ic" указанные выше результаты не должны быть ниже значения зазора, указанного в таблице 5.

6.3.8 Пути утечки

Для путей утечки, приведенных в таблице 5, СИТ электроизоляционного материала должен соответствовать значениям, указанным в таблице 5 или приложение F, измеренным в соответствии с ГОСТ 27473. Метод измерения или оценки этих путей утечки должен соответствовать приведенному на рисунке 3.

 

 

f - длина пути утечки; M - металл; I - изоляционный

материал; 1 - приклеенная перегородка; 2 - центральная

металлическая часть, не подключена к источнику

напряжения; 3 - не приклеенная перегородка.

Высота разделительного углубления > D

 

Рисунок 3 - Определение путей утечки (в воздухе)

 

В клеевом соединении клей должен иметь изолирующие свойства, эквивалентные свойствам смежного материала.

Путь утечки может образовываться из сложения более коротких расстояний, например, когда пути утечки прерываются токопроводящими деталями. При этом расстояния, составляющие менее 1/3 от соответствующих значений, указанных в таблице 5, не учитывают. Для напряжений выше 1575 В (амплитудное значение) необходимо использовать изоляционную или заземленную металлическую перегородку, удовлетворяющую требованиям 6.3.2.

6.3.9 Пути утечки по поверхности, покрытой электроизоляционным материалом

Конформное покрытие должно покрывать промежутки между проводниками с целью защиты их от влаги и грязи и обеспечивать эффективное долговечное герметичное уплотнение. Покрытие должно иметь хорошие адгезионные свойства к токопроводящим деталям и изоляционным материалам. Покрытие, наносимое распылением, должно иметь два слоя.

Трафаретную маску не считают конформным покрытием, но ее можно рассматривать как один из слоев покрытия, если другой слой наносят распылением, и нет повреждений в процессе пайки. При использовании других методов, например, погружения, нанесения покрытия кистью, вакуумной пропитки можно наносить только один слой покрытия. Трафаретная маска, отвечающая требованиям для покрытий Типа 1 согласно [4], считается конформным покрытием, и дополнительное покрытие не требуется. Изготовитель должен представить доказательство соответствия требованиям приложения F.

Примечание 1 - Необходимость проверки соответствия покрытия спецификации изготовителя настоящим стандартом не регламентируется.

 

Метод нанесения покрытия на плату должен быть указан в документации в соответствии с требованиями к документации ГОСТ 31610.0. Если покрытие считается адекватным и токопроводящие детали, например, соединения и выводы элементов внутреннего монтажа, не выступают из покрытия, это должно быть указано в документации и подтверждено при проверке. Пути утечки под покрытием должны быть в соответствии с таблицей 5.

Если неизолированные проводники или токопроводящие детали выступают из покрытия, то СИТ, указанный в таблице 5, или таблице F.2 или группы материалов, как указано в F.3.1, распространяется на изоляцию и покрытие.

Примечание 2 - Понятие "Пути утечки под покрытием" было разработано для плоских поверхностей, например жестких печатных плат. Гибкие печатные платы должны иметь соответствующее упругое покрытие, которое не растрескивается. Существенные отклонения от этой структуры требуют специального рассмотрения.

 

6.3.10 Требования к монтажу печатных плат

При длине пути утечки и электрических зазорах, влияющих на искробезопасность электрооборудования, печатная плата должна отвечать следующим требованиям (см. рисунок 4):

a) если на печатную плату нанесено конформное покрытие в соответствии с 6.3.9, требования 6.3.4 и 6.3.8 должны распространяться только на токопроводящие части, которые выступают из-под покрытия, включая, например:

- печатные проводники, которые выступают из-под покрытия;

- свободную поверхность печатной платы, которая покрыта только с одной стороны;

- неизолированные части элементов, которые могут выступать из покрытия;

b) требования 6.3.9 должны распространяться на электрические цепи или части цепей, а также на элементы внутреннего монтажа, если покрытие закрывает токоподводящие выводы элементов, места пайки и проводящие части любых элементов;

c) если элемент установлен над печатными проводниками на плате или вблизи них, необходимо рассматривать возможность неучитываемого повреждения между токопроводящей частью элемента и печатным проводником, за исключением случаев, когда:

1) изоляция между токопроводящей частью элемента и печатным проводником удовлетворяет требованиям 6.3.2, или

2) повреждение создает менее опасные условия.

 

 

a) Плата с частичным покрытием

 

 

b) Плата с пайкой выступающих выводов резисторов

 

 

c) Плата с пайкой обрезанных или подогнутых

выводов резисторов

 

Примечание - Толщина покрытия дана не в масштабе.

 

a - применяются требования к зазору 6.3.4;

b - применяются требования к длине пути утечки 6.3.8;

c - применяются требования к длине пути утечки 6.3.9

 

Рисунок 4 - Пути утечки и электрические зазоры

на печатных платах

 

6.3.11 Разделение заземленными экранами

При использовании заземленного металлического экрана между цепями или их частями экран и любое соединение с ним должны быть рассчитаны на максимальный длительный ток, который может протекать в соответствии с разделом 5.

Соединение, выполненное с помощью разъема, должно удовлетворять требованиям 6.5.

6.3.12 Внутренняя проводка

Изоляция, за исключением лака и подобных покрытий для проводников внутренней проводки, должна рассматриваться как твердая изоляция (см. 6.3.6).

Разделение между проводниками должно определяться суммой радиальной толщины твердой изоляции на проводах, проложенных в виде отдельных проводов или сформированных в группу проводов (жгуты) или в кабеле.

Расстояния между проводами искробезопасной и искроопасной цепей должно соответствовать значениям, указанным в таблице 5 с учетом требований 6.3.7, за исключением следующих случаев:

- провода искробезопасной или искроопасной цепи заключены в заземленный экран; или

- изоляция жил искробезопасных цепей уровней "ib" и "ic" способна выдержать действующее испытательное напряжение 2000 В переменного тока при испытании согласно 10.3.

Примечание - Одним из методов обеспечения изоляции, способной выдержать такое испытательное напряжение, является использование изоляционной трубки поверх цепи.

 

6.3.13 Требования к электрической прочности

Изоляция между искробезопасной цепью и корпусом или заземленными частями электрооборудования должна выдерживать испытание по 10.3 при эффективном испытательном напряжении переменного тока, равном удвоенному напряжению искробезопасной цепи, но не менее 500 В.

Если цепь не соответствует этому требованию, оборудование должно быть промаркировано знаком "X" и документация должна содержать информацию, необходимую для правильного монтажа.

Изоляция между искробезопасной и искроопасной цепью должна выдерживать действующее испытательное напряжение переменного тока, равное (2U + 1000) В, но не менее 1500 В, где U - сумма действующих значений напряжений соответствующих электрических цепей.

Если пробой между электрически не связанными между собой искробезопасными цепями может привести к созданию небезопасных условий, изоляция между такими цепями должна выдерживать действующее испытательное напряжение переменного тока, равное 2U, но не менее 500 В, где U - сумма действующих значений напряжений искробезопасных цепей.

6.3.14 Реле

В нормальном режиме номинальные значения тока и напряжения на контактах реле, обмотка которой включена в искробезопасную цепь, не должны превышать указанных изготовителем, а контакты реле не должны коммутировать на отключение более 5 А эффективного тока или 250 В эффективного напряжения, или 100 В·А мощности. Если значения, коммутируемые контактами, не превышают 10 А или 500 В·А, значения длины путей утечки и электрических зазоров из таблицы 5 должны быть удвоены.

При более высоких значениях тока и напряжения искробезопасные и искроопасные цепи могут быть подключены к одному реле, только если его контакты разделены заземленной металлической или изоляционной перегородкой в соответствии с 6.3.2. Размеры перегородки должны учитывать ионизацию при работе реле: в таких случаях длина пути утечки и электрические зазоры должны быть больше приведенных в таблице 5.

Если у реле есть контакты в искробезопасных цепях и другие контакты в искроопасных цепях, искробезопасные и искроопасные контакты должны быть разделены изоляционной или заземленной металлической перегородкой, соответствующей 6.3.2, в дополнение к требованиям таблицы 5. Конструкция реле должна быть такова, чтобы нарушенные или поврежденные контактные устройства не могли перемещаться или ухудшать целостность разделения между искробезопасными и искроопасными электрическими цепями.

В качестве альтернативы, разделения в реле могут быть оценены в соответствии с приложением F, с учетом условий окружающей среды и категорий перенапряжения в соответствии с приложением F. В этом случае также применяются указанные выше требования к заземленным металлическим или изоляционным перегородкам. Если изоляционная или металлическая заземленная перегородка заключена в закрытую оболочку реле, то применяются требования 10.6.3 к закрытой оболочке реле, а не к изоляционной или металлической заземленной перегородке.