摘要：封闭式断路器和非点燃元件是重要的2区防爆类设备，2区出现爆炸性环境的可能性较低，试验主要考核存在爆炸性环境时的防爆能力，而试验过程对产品的检测检验有重大影响。从试验准备、试验条件和试验结果判断3个方面阐述了封闭式断路器和非点燃元件在标准换版时发生重大变化的原因，在详细研读了GB 3836.8-2014、GB 3836.8-2021征求意见稿及发布版和GB 3836.2-2021征求意见稿及发布版的基础上，对比相关IEC60079系列标准，结合实际检验经验，指出标准的疏漏，有助于提高对封闭式断路器和非点燃元件的认知水平，指导产品设计和检验工作。

　　关键词：封闭式断路器；非点燃元件；试验研究；“nC”型元件

　　0引言

　　封闭式断路器和非点燃元件涉及的GB 3836.8-2014标准在2021年10月11日发布新版标准，将于2022年5月1日正式实施，与GB 3836.8-2014版比较，新版标准中封闭式断路器归为“dc”类设备，属于GB/T 3836.2-2021标准管理范围，非点燃元件仍是属于“nC”型，需符合GB/T 3836.8-2021的规定，本文主要从试验准备、试验条件和试验结果判断3个方面阐述标准做出此类调整的原因，有助于提高对封闭式断路器和非点燃元件的理解，指导产品认证工作。

　　封闭式断路器是装有通、断电触头，在进入其内部的可燃性气体或蒸汽爆炸时不会损坏，并且也不会将内部爆炸传播到外部的装置。隐含的含义是这个触头有点燃可燃性气体的能力。封闭式断路器和隔爆型“d”的原则性区别在于，封闭式断路器装置对尺寸没有限制，也没有增加安全系数。本文中的尺寸没有限制，并不是对产品的外形尺寸没有限制，而是指对隔爆接合面尺寸没有限制，比如接合面宽度、接合面间隙、粗糙度等。封闭式断路器重点考核其内部点燃的不传爆性能，不传爆试验的次数一般要求由5次增加到10次。对封闭式断路器，元件应承受规定的型式试验，试验后，装置或元件应无可见的损坏痕迹，外部应未出现点燃，且当断开开关触点时没有飞弧出现。

　　非点燃元件是接通或断开具有规定点燃能力的电路的触头，但是接触机构的设计和结构使其不能点燃规定的爆炸性气体环境的元件。非点燃元件的外壳不用于阻止爆炸性气体环境或承受爆炸。通常适用于特殊结构的开关触点的机械设计能够熄灭电弧或火花，使它们不会成为点燃源。非点燃元件触头的布置熄灭了初始火焰，因此不会点燃外部的爆炸性环境。非点燃元件既不能点燃样品内部爆炸性气体也不能点燃外部爆炸性气体。

　　1试验程序

　　封闭式断路器和非点燃元件试验在GB 3836.8-2014[1]版中的试验过程主要包括试验样品的准备、试验条件和试验结果判定。试验流程如图1所示[2]。根据最新的GB 3836.2-2021[3]和GB 3836.8-2021[4]标准的要求，试验程序有较大的差异，现分别从试验样品的准备、试验条件和试验结果判定3个方面分别阐述。

　　在GB 3836.14-2014版第22.4条，规定了封闭式断路器和非点燃元件的试验方案，主要包括试验前的预处理(温度试验、耐热耐寒试验、操作疲劳试验等)，试验配气，连接最大负载，爆炸气体与触头接触，触头通断试验，爆炸性气体点燃性验证和试验结果判断。

　　2试验准备

　　封闭式断路器的外壳如果用于设备外部，则应进行GB 3836.1规定的外壳机械试验。封闭式断路器默认其触点有点燃内部可燃气体的能力，在正式试验之前，外壳应钻孔，使气体进入腔体内部接触触头，检验其开关触头在最大外部负载情况下，是否有点燃爆炸性气体的能力。如果无点燃爆炸性气体的能力，则下一步试验方案需作出必要的调整。

　　对于非点燃元件，应在额定电气负载条件下进行预处理。元件布置应确保试验气体能接触元件触头，并且能检测到产生的爆炸。如果在外壳上钻孔，至少钻两个孔，以确保从壳体内部到外部的点火传播。气体应流过元件触头，为此可将管子与其中一个孔相连。如有必要，可将爆炸探测装置(如压力传感器)连接到元件上以探测是否点燃，如果非点燃元件的体积较小也可用热电偶探测其是否爆炸。GB 3836.8-2014版标准规定只能用压力探测器探测引燃情况有较大的局限性[5]，爆炸产生的信息很多，可以探测温升、爆炸光，也可以探测爆炸产生的压力上升等。或者将试验容器内抽真空保持至少100 s后，用规定的气体混合物充满试验容器，在接通要求的电气负载之前保持浓度至少100 s。这里增加了时间要求，是为了让可燃气充分进入元件内部，接触触头。将爆炸探测装置(如压力传感器)连接到元件上，以探测是否点燃。某样品的具体试验方案如图2所示。

　　3试验条件

　　装置或元件应按结构图纸允许的最不利尺寸布置，并用设备类别所要求的爆炸性混合物将设备或元件周围充满，要求的爆炸性混合物如表1所示。

　　在GB 3836.8-2014中，封闭式断路器和非点燃元件在试验的时候配置的气体都是按照表1第3列的气体组别配置，新版标准做出此类变更的原因主要有两条，一是与隔爆标准中配置气体保持统一[6]，二是不增加安全系数。在封闭式断路器的定义中，封闭式断路器和隔爆型设备的主要区别之一是没有增加安全系数，但是如果采用表1第3列的气体组别(非点燃元件组)配置则增加了安全系数。查询标准GB/T 3836.11-2017[7]《爆炸性环境第11部分：气体和蒸气物质特性分类试验方法和数据》可知常见物质根据最大试验安全间隙进行分类如表2所示。

　　结合表1和表2的数据，选择各类别气体的代表性气体和试验气体的最大试验安全间隙，如表3所示。安全系数等于代表性气体MESG值除以试验气体MESG值，各组类别的试验气体已经有1.5倍左右的安全系数，如果还是选用表1第3列的气体(非点燃元件组)配置，则增加了安全系数[8]，与标准规定不一致。表1第3列的气体配置从最大试验安全间隙角度来看都属于更高级别的代表性气体。

　　查询标准GB/T 3836.11-2017《爆炸性环境第11部分：气体和蒸气物质特性分类试验方法和数据》可知，常见物质根据最小点燃电流比进行分类如表4所示。

　　依据表1和表4的数据，选择各类别气体的代表性气体和试验气体的小点燃电流比，如表5所示。安全系数等于代表性气体MICR值除以试验气体MICR值，各组类别的试验气体已经有1.5倍以上的安全系数，满足试验安全裕度的要求，所以标准换版时未改变。非点燃元件考核的是其点燃可燃性气体的能力，通过机械结构限制初始火花，即允许有火花，限制了火花的持续时间，相当于限制了电花火的能量。标准GB/T 3836.32-2021《爆炸性环境第32部分：电子控制火花时限本质安全系统》是通过电子控制火花的持续时间，非点燃元件是通过机械结构。

       4试验结果判断

　　对封闭式断路器，应在连接至最大额定电源功率能量和最大负载时(根据电压、电流、频率和功率因数)，用封闭触头的动作点燃装置内的爆炸性混合物。接通和分断试验应进行10次，每次试验均应使用新鲜的爆炸性混合物，装置周围的爆炸性混合物不应被点燃，且当断开开关触头“后”没有飞弧出现。标准翻译为断开开关触头“时”没有飞弧出现容易产生误解，因为试验正是用断开开关触头时的火花点燃爆炸性气体，所考核的是触头断开后爬电距离和电气间隙是否符合要求，否则容易拉弧。标准GB 3836.8-2014第17.1条同时对封闭式断路器和非点燃元件提出断开开关触头时没有飞弧出现的要求是不合理的，这仅仅是封闭式断路器应当符合的要求[9-10]，在2021版标准换版时做出了更正。如何判断有无拉弧出现可通过示波器查看，留下证据作为原始记录的一部分，图3(a)所示为接通有拉弧，图3(b)所示为断开无拉弧。

　　非点燃元件应在规定的电气负载下不少于10 s的间隔最少动作50次，在每组10次操作后更新气体混合物。元件内或元件周围的爆炸性混合物不应被点燃。“规定的电气负载”指使用元件的电路或被验证的电路在正常运行条件下的电压、电流、电感或电容、冲击电流或过载条件。这里增加了时间要求，因为不管是感性负载还是容性负载，它的时间常数都是确定的，需要足够的时间让其充足储能。新标准修改试验配气次数，由原来的1个样品3次配气，分别通断50次，改为5次配气，分别通断10次，试验结果的有效性增强。因为在保证每次通断时间间隔大于时间常数的情况下，元件环路储能充足，又增加了的配气次数，同时从点燃源和可燃性物质两个方面增强了试验的置信水平[11-13]。随着触头通断的次数增多，样品内的可燃性气体逐渐消耗，后期的通断可能毫无意义。另外GB 3836.8-2014版标准只限定不点燃元件周围爆炸性混合物，应理解为非点燃元件不能引燃内部爆炸性混合物，爆炸不会传导至外部爆炸性混合物，根据定义，非点燃元件的外壳不用于阻止爆炸性气体环境或承受爆炸。

　　5结束语

　　封闭式断路器和非点燃元件从同属一个标准到由不同的标准分别管理，其中的原因本文通过从试验准备、试验条件和试验结果判断3个方面分别阐述，得出以下结论。

　　(1)在试验准备阶段，封闭式断路器应检验触头点燃可燃气体的能力，非点燃元件的引燃情况探测可以采用非压力探测法。

　　(2)试验条件方面，封闭式断路器的试验气体组合增加了安全系数，2014版标准试验条件过于严苛，而非点燃元件的安全系数没有增加。

　　(3)试验结果判断方面，封闭式断路器允许内部爆炸，不允许外部爆炸，非点燃元件同时不允许内外部爆炸，断开开关触头后没有飞弧出现是对封闭式断路器的要求，不是对非点燃元件的要求，另外通过修改非点燃元件试验程序，试验结果的有效性得到了增强。

　　参考文献：

　　[1]GB 3836.8-2014,爆炸性环境第8部分:由"n"型保护的设备[S].

　　[2]蒋漳河,陈志明.可燃制冷剂空调用开关元件点燃危险及防爆试验分析[J].中国安全生产科学技术,2019(9):76-81.

　　[3]GB/T 3836.2-2021,爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳"d"保护的设备[S].

　　[4]GB/T 3836.8-2021,爆炸性环境第8部分:由"n"型保护的设备[S].

　　[5]国家防爆检测认证网.关于GB/T 3836.3-201×《爆炸性环境第3部分:由增安型"e"保护的设备》等6项国家标准征求意见的通知[Z].

　　[6]国家防爆检测认证网.关于GB/T 3836.1-201×《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》等8项国家标准征求意见的通知[Z].

　　[7]GB/T 3836.11-2017爆炸性环境第11部分:气体和蒸气物质特性分类试验方法和数据[S].

　　[8]陈志明,李世光,王立军,等.不传爆试验机理及实现方式探讨[J].机电工程技术,2022,51(3):299-302.

　　[9]道客巴巴.GB/T 3836.8-201X爆炸性环境第8部分:由"n"保护的设备征求意见稿[Z].

　　[10]IEC 60079-15:2010 Explosive atmospheres-Part 15:Equip⁃ment protection by type of protection"n"[S].

　　[11]道客巴巴.GB/T 3836.2-201X爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳"d"保护的设备征求意见稿[Z].

　　[12]IEC 60079-15:2017 Explosive atmospheres-Part 15:Equip⁃ment protection by type of protection"n"[S].

　　[13]IEC 60079-1:2014 Explosive atmospheres-Part 1:Equipment protection by flameproof enclosures"d"[S].