ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011). Межгосударственный стандарт. Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "i"
10 Типовые проверки и испытания
10.1 Испытания на искробезопасность
10.1.1 Общие положения
Все цепи, которые требуется испытывать на искробезопасность, должны быть испытаны для подтверждения, что они не способны вызвать воспламенение в условиях, указанных в разделе 5, для соответствующих уровней цепей электрооборудования.
Электрические цепи должны испытываться в нормальных и аварийных режимах работы, с учетом коэффициента искробезопасности (см. приложение A). Искрообразующий механизм должен включаться в каждую точку испытуемой цепи, для которой возможен обрыв, короткое замыкание или замыкание на землю. Электрическую цепь можно не подвергать типовому испытанию с применением искрообразующего механизма, если ее структура и электрические параметры достаточно хорошо определены, а искробезопасность можно оценить по характеристикам искробезопасности методами, приведенными в приложении A (см. рисунки A.1 - A.6 или таблицы A.1 и A.2).
Если напряжения и токи указаны без допусков, применяется допуск +/- 1%.
Примечание - Цепь, оценка которой проведена с использованием характеристик искробезопасности и таблиц, может вызвать воспламенение при испытании с применением искрообразующего механизма. Чувствительность искрообразующего механизма меняется, а кривые и таблицы составлены на основании большого числа таких испытаний.
Источники питания с нелинейными нагрузочными характеристиками, в том числе устройства Power-i согласно ГОСТ 31610.39, должны быть испытаны в соответствии с приложением H. Проведение оценки указанных устройств по приложению A не допускается.
10.1.2 Искрообразующий механизм
Искрообразующий механизм должен соответствовать приведенному в приложении B, за исключением случаев, когда указана его непригодность. В этих случаях следует использовать другой искрообразующий механизм, обеспечивающий одинаковую со стандартным механизмом чувствительность. При этом обоснование использования нестандартного механизма должно быть включено в пояснительную документацию.
Для цепей уровня "ia" и "ib" использование искрообразующего механизма для создания коротких замыканий, обрывов и замыканий на землю считается нормальным режимом работы и является неучитываемым повреждением:
- на средствах соединения;
- на внутренних соединениях или через внутренние пути утечки, электрические зазоры, расстояния через заливку компаундом и через твердую изоляцию, не отвечающих требованиям 6.1.2.2 или 6.1.2.3.
Искрообразующий механизм не применяют для испытаний:
- через неповреждаемые разделения или последовательно с неповреждаемыми соединениями;
- через пути утечки, электрические зазоры, расстояния через заливку компаундом и через твердую изоляцию, соответствующие требованиям таблицы 5 или приложения F;
- внутри связанного оборудования, за исключением выводов искробезопасной цепи;
- между выводами гальванически разделенных цепей, отвечающих требованиям 6.2.1, кроме исключений, указанных в 7.6 i).
Для цепей уровня "ic" подключение искрообразующего механизма следует рассматривать в следующих условиях:
- на вводных устройствах;
- через разделения, значения которых меньше указанных в таблице 5 или в приложении F;
- вместо нормально искрящих контактов, например, разъемов, выключателей, кнопок, потенциометров;
- вместо элементов, которые не нагружены соответствующим образом в нормальном режиме работы.
10.1.3 Испытательные газовые смеси и ток контрольной цепи искрообразующего механизма
10.1.3.1 Взрывоопасные испытательные смеси для испытаний с коэффициентом безопасности 1,0 и ток контрольной цепи искрообразующего механизма
Взрывоопасные испытательные смеси, указанные в таблице 7, должны использоваться в соответствии с указанной группой испытуемого оборудования. Взрывоопасные смеси указаны в этом разделе без коэффициента безопасности. Если вводится коэффициент безопасности 1,5, электрические значения цепи должны быть увеличены в соответствии с 10.1.4.2, перечисление a).
Таблица 7
Составы взрывоопасных испытательных смесей
для коэффициента безопасности 1,0
Группа или подгруппа оборудования | Составы взрывоопасных испытательных смесей, об. % в воздухе | Ток в контрольной цепи, мА |
I | (8,3 +/- 0,3)% метана | 110 - 111 |
IIA | (5,25 +/- 0,25)% пропана | 100 - 101 |
IIB | (7,8 +/- 0,5)% этилена | 65 - 66 |
IIC | (21 +/ -2)% водорода | 30 - 30,5 |
Чувствительность искрообразующего механизма следует проверять до начала каждой серии испытаний, проводимых в соответствии с требованием 10.1.5. Для этого искрообразующий механизм должен быть включен в цепь постоянного тока с напряжением 24 В, содержащую катушку с воздушным сердечником и индуктивностью (95 +/- 5) мГн. Ток в этой цепи должен соответствовать значениям, указанным в таблице 7 для соответствующей группы электрооборудования. Чувствительность должна считаться удовлетворительной, если воспламенение взрывоопасной испытательной смеси происходит в пределах 440 оборотов держателя проволочек при его положительной полярности.
В специальных случаях, когда электрооборудование испытывают и маркируют для применения в среде определенного газа или пара, его испытывают при наиболее легко воспламеняемой концентрации этого газа или пара в воздухе.
Примечание - Чистота имеющихся в продаже газов и паров обычно является приемлемой для данных испытаний, но не следует применять газы чистотой менее 95%. Влияние изменений нормальных условий (значений температуры, давления и влажности воздуха во взрывоопасной смеси) считают незначительным. Любые значительные действия изменений этих параметров становятся очевидными при контрольной калибровке искрообразующего механизма.
10.1.3.2 Взрывоопасные испытательные смеси для испытаний с коэффициентом безопасности 1,5 и ток контрольной цепи для искрообразующего механизма
Предпочтительные испытательные смеси указаны в разделе 10.1.3.1, а коэффициент безопасности применяется с помощью увеличения напряжения или тока, соответственно. Если для получения коэффициента безопасности используется более агрессивная испытательная смесь, в целях данного стандарта считается, что применен коэффициент 1,5, если состав соответствует таблице 8.
Таблица 8
Составы взрывоопасных испытательных смесей
для коэффициента безопасности 1,5
Группа или подгруппа электрооборудования | Составы взрывоопасных испытательных смесей, объем, % | Ток в контрольной цепи, мА | ||||
Кислородно-водородно-воздушная смесь | Кислородно-водородная смесь | |||||
Водород | Воздух | Кислород | Водород | Кислород | ||
I | 52 +/- 0,5 | 48 +/- 0,5 | - | 85 +/- 0,5 | 15 +/- 0,5 | 73 - 74 |
IIA | 48 +/- 0,5 | 52 +/- 0,5 | - | 81 +/- 0,5 | 19 +/- 0,5 | 66 - 67 |
IIB | 38 +/- 0,5 | 62 +/- 0,5 | - | 75 +/- 0,5 | 25 +/- 0,5 | 43 - 44 |
IIC | 30 +/- 0,5 | 53 +/- 0,5 | 17 +/- 0,5 | 60 +/- 0,5 | 40 +/- 0,5 | 20 - 21 |
10.1.4 Испытания с использованием искрообразующего механизма
10.1.4.1 Испытание цепи
Для испытуемой электрической цепи выбирают параметры, которые с наибольшей вероятностью способны вызвать воспламенение взрывоопасной смеси, с учетом допусков в соответствии с разделом 7 и 10% колебания сетевого напряжения.
Искрообразующий механизм должен включаться во все точки испытуемой цепи, в которых считают возможным появление обрыва или замыкания. Испытания цепи должны проводиться в нормальном режиме работы, а также с одним или двумя повреждениями в зависимости от уровня искробезопасной цепи в соответствии с разделом 5, и с максимальными значениями подсоединяемой емкости (Co) и индуктивности (Lo), или отношения индуктивности к сопротивлению (Lo/Ro), на которые рассчитано электрооборудование.
Каждую цепь испытывают при следующем количестве оборотов с допуском 
держателя проволочек в искрообразующем механизме:
a) для цепей постоянного тока - 400 оборотов (5 мин), по 200 оборотов на каждой полярности;
b) для цепей переменного тока - 1000 оборотов (12,5 мин);
c) для емкостных цепей - 400 оборотов (5 мин), по 200 оборотов на каждой полярности. Конденсатор должен иметь достаточно времени для повторной зарядки (по меньшей мере, 3-кратную постоянную времени). Обычное время перезарядки - около 20 мс, а когда этого недостаточно, время можно увеличить, сняв одну или более проволок или замедлив скорость вращения искрообразующего механизма. Если проволочки сняты, количество оборотов необходимо увеличить, чтобы сохранить то же количество искрений.
После каждого испытания, проведенного в соответствии с перечислениями a), b) или c), необходимо проводить калибровку искрообразующего механизма. Если калибровка не соответствует требованиям 10.1.3, испытания данной цепи на воспламенение должны быть признаны недействительными.
Примечание - Изогнутые и изношенные вольфрамовые проволочки искрообразующего механизма могут изменять его чувствительность, что может привести к недействительным результатам.
10.1.4.2 Коэффициенты искробезопасности
Примечание - Цель применения коэффициента безопасности - гарантировать, что типовое испытание или оценку искробезопасности проводят для цепи, которая с большей вероятностью вызовет воспламенение, чем первичная цепь, или что первичную цепь испытывают в более легковоспламеняющейся взрывоопасной смеси. В основном нельзя добиться точного соответствия между разными методами получения определенного коэффициента искробезопасности, но указанные ниже методы дают приемлемый выбор.
Коэффициента безопасности 1,5 достигают одним из следующих методов:
a) увеличением напряжения сети до 110% (с учетом колебания сети) от номинального значения или установкой напряжения батарей, источников питания и устройств, ограничивающих напряжение, на максимальном уровне в соответствии с разделом 7, тогда:
1) для индуктивных и омических (резистивных) цепей уменьшают сопротивление ограничительного резистора для увеличения тока испытуемой цепи до значения, равного 1,5-кратному значению тока повреждения. Если коэффициент безопасности 1,5 не может быть достигнут таким способом, то увеличивают напряжение;
2) для емкостных цепей напряжение испытуемой цепи увеличивают до значения, равного 1,5-кратному значению напряжения повреждения. Как вариант, когда с конденсатором используется неповреждаемый токоограничительный резистор, конденсатор рассматривают как батарею, а цепь - как омическую.
При использовании для оценки кривых из приложения A (см. рисунки A.1 - A.6) или таблиц A.1 и A.2) следует применять этот же метод;
b) использование более легко воспламеняемых испытательных смесей в соответствии с таблицей 8.
Если необходим коэффициент безопасности 1,0, используют испытательную смесь, указанную в таблице 7.
10.1.5 Испытания
10.1.5.1 Общие положения
Испытания на искробезопасность должны проводиться на цепи в режимах, представляющих наибольшую опасность воспламенения. Так, например, для простых цепей, которым соответствуют приведенные на рисунках A.1 - A.6 кривые, наиболее опасными являются испытания в режиме короткого замыкания. Для более сложных цепей условия могут измениться, и испытания в режиме короткого замыкания могут оказаться менее опасными. Например, для источников питания стабилизированным напряжением и с ограничением тока, наиболее опасные условия обычно имеют место, когда последовательно с выходом источника питания включен резистор, ограничивающий ток до максимального значения, которое не вызывает снижения напряжения.
Нелинейные источники питания требуют специального рассмотрения. Смотрите приложение H для информации по альтернативному методу испытаний на воспламенение полупроводниковых искробезопасных цепей питания.
10.1.5.2 Цепи с индуктивностью и емкостью
При содержании емкости и индуктивности в цепи в оценке по кривым на рисунках A.1 - A.6 могут возникнуть трудности, например, когда энергия, запасенная в конденсаторе, может усилить источник питания дросселя. Если общая индуктивность или емкость по результатам оценки в соответствии с требованиями раздела 5 составляет менее 1% от допустимого значения по кривым воспламенения или таблицам в приложении A, тогда максимальную допустимую емкость или индуктивность можно принять равной допустимому значению по кривым на рисунках или таблицам.
Соответствие цепи требованиям определяют одним из следующих методов:
a) испытание с комбинацией емкости и индуктивности;
b) для линейных цепей (с ограничением активного тока).
1 Значения Lo и Co, определенные по кривым воспламенения и таблицам из приложения A, применяют:
- для распределенной индуктивности и емкости, например как в кабеле;
- если Li внешней цепи (без кабеля) в сумме < 1% Lo;
- если Ci внешней цепи (без кабеля) в сумме < 1% Co.
2 Значения Lo и Co, определенные по кривым воспламенения и таблицам из приложения A, должны быть уменьшены до 50%, если:
- если Li внешней цепи (без кабеля) в сумме >= 1% Lo;
- если Ci внешней цепи (без кабеля) в сумме >= 1% Co.
Уменьшенная емкость внешней цепи (с кабелем) не должна превышать 1 мкФ для групп I, IIA и IIB и 600 мкФ для группы IIC.
Значения Lo и Co, определенные по данному методу, не должны быть превышены при сравнении с суммой всех значений Li плюс значения индуктивности кабеля в цепи и сумма всех значений Ci плюс значения емкости кабеля соответственно.
10.1.5.3 Цепи с защитой (перемычкой), шунтирующей цепь на короткое замыкание
После того, как выходное напряжение стабилизируется, цепь должна быть не способна вызывать воспламенение при условиях, указанных в разделе 5, в электрооборудовании с соответствующим уровнем цепи. В дополнение к этому, если вид защиты основан на срабатывании закорачивающей перемычки при других неисправностях в цепи, проходная энергия перемычки во время срабатывания не должна превышать следующие значения для соответствующей группы/подгруппы оборудования:
- подгруппа IIC | 20 мкДж |
- подгруппа IIB и группа III | 80 мкДж |
- подгруппа IIA | 160 мкДж |
- группа I | 260 мкДж |
Поскольку искрообразующий механизм не приспособлен для проведения испытаний на искробезопасность электрических цепей с защитой, шунтирующей цепь на короткое замыкание, определение выделившейся в разряде энергии проводят, например, осциллографическими измерениями.
Примечание - Метод выполнения этого испытания изложен в приложении E.
10.1.5.4 Результаты испытаний на искробезопасность
Воспламенение не должно произойти ни в одной серии испытаний и ни в одной точке, выбранной для испытаний.
Подписаться на обновления