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电气安全

5.1 工作电压

选择合适的隔离器或变送器时,一个重要参数是允许的工作电压。它表示不同电路(输入、输出和电源电路)之间允许的电位差(见图21)。

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图21:工作电压的意义

隔离器的允许工作电压在不同电路之间可能不同。最高额定工作电压一般适用于输入和输出之间以及输入和电源之间。输出和电源之间的允许工作电压可能较低。根据型号不同,Knick隔离器的允许工作电压最高可达约3600 V AC/DC。

关于工作电压的要求定义参见EN 61010第1部分。应当注意,允许的工作电压不仅取决于隔离器件所用固体绝缘材料的电介质强度,而且取决于设计特性,如电气间隙和爬电距离等,以及外部影响,尤其是污染度(环境相关的可能污染)和过压类别(叠加脉冲电压值)。

污染度

污染度1

没有污染或仅有干燥的非导电污染,例如在空调房或干净、干燥的房间中。

污染度2

仅有非导电污染。可能会出现因冷凝而引起的偶尔且短暂的导电,例如在实验室、精密机械车间、测试部门和销售处。

污染度3

存在导电污染,或者干燥的非导电污染因为预期会出现的冷凝而变得导电,例如在工业厂房、农业厂房、未供热的仓库和锅炉房中。

污染度4

污染导致永久导电,例如因为导电粉尘、雨水或雪;在开放的房间中或室外。

过压类别

过压类别I

不会出现过压,或通过电涌放电器或滤波器保护。

过压类别II

含开关过程的系统,但无雷击,例如在私人住户内。

过压类别III

无雷击的系统,设备连接与电源连接的距离比负载和/或设备的安全性和可用性的特殊要求更近。

过压类别IV

有雷击的工厂。

5.2 测试电压

隔离器件所用绝缘材料的电介质强度比器件的允许工作电压高出很多倍。因此,对于电位隔 离器件,需要另外指定器件的测试电压, 从而确保工作电压的额定限值适用于各个器件。测试电压偶尔也会代替工作电压,用作电介质强度的参数。根据具体应用的要求,它需要比电路之间的最大可能电位 差高出一定的倍数。Knick隔离器的测试电压高达15 kV AC。

5.3 保护分隔

“保护分隔”这一术语定义于EN 61140中。该基本安全标准描述了针对电击的保护措施,因而规定了电路之间的电气隔离需要达到的要求。“保护分隔”是指一个提供基本保护和附加保护(附 加绝缘或保护性屏蔽),或提供同等保护(符合EN 61010-1标准的增强保护)的隔离系统。其目的是防止危险电流通过人体。必须通过结构手段(例如合适的电气间隙和爬电距离)和内部隔离器件的绝缘特性 两方面来确保这种高水平的安全性。这意味着,基本安全标准的要求对隔离器设计有直接影响。

“保护分隔”规范要求指明“保护分隔”保证有效的最高工作电压。Knick开发的所有新型隔离器和变送器满足EN 61140关于“保护分隔”的要求。

5.4 认证

在国际范围内,常常要求US和加拿大UL认证(保险商实验室)、CSA(加拿大标准协会)认证或其组合CUL认证。在严格的认证测试中,Knick的许多隔离器已被证明满足相应的电气安全和消防要求。

GL认证(Germanischer Lloyd)证实Knick的许多隔离器具有高负载能力, 可以用在船上和海上等应用中。德国联邦辐射保护办公室的“Kerntechnische Ausschuss”(KTA – 核安全标准协会)发布用字母KTA表示的核安全标准。Knick提供通过KTA 3503 (3507)认证的隔离器,适合用于核电站。

5.5 危险区域分隔

在危险区域中使用电气设备(包括电气和电子测量设备)时,必须确保这些设备即使在发生故障时也无法点燃任何爆炸性气体-空气混合物。可能的防护类型包括“本质安全”,它确保相应设备的本质安全电路即使在发生故障时也无法产生可燃性火花。

实践中,采用本质安全电路的隔离解决方案很难实现,也就是说,信号处理需要耦合非本质 安全的电路。直接相连会使本质安全失效,因而是不允许的。Knick提供合适的外部供电或环路供电隔离器来耦合相应的电路,在本质安全电路与非本质安全电 路之间同时提供电气隔离和分隔(见图22)。

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图22:利用IsoTrans 36 A7无源隔离器耦合本质安全和非本质安全电路

Knick提供的具有“本质安全”型防护的设备符合94/9/EC指令。该指令一般称为ATEX。

实践中,1类和2类设备用于危险区域,相当于欧洲的0区和1区设备。3类设备(用于2 区)越来越重要。2区是指这样一个场所,它在正常工作中不大可能出现由空气和危险物质(气体、蒸汽或雾气等形式)混合构成的爆炸性大气环境,即使出现,也 只会持续很短的时间。正常工作是指系统和设备在制造商指定的设计参数内工作。这种系统和设备可提供所需的安全等级。

2区可能包括:

– 0区或1区周围的区域

– 封闭空间内管道中带普通平垫片的法兰连接周围的区域

P32x00和A202x0系列变送器设计用于ATEX 防爆2区 (EN 60079-15)或1类Div 2 / 2区 (UL 1604) 环境。

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