CNS 3376-5-2002 Electrical apparatus of general use for explosive gas atmospheres-Part 5 Powder filling 〝q〞《爆炸性气体环境用电机设备－第5部：填粉防爆构造〝Q〞》.pdf

1、1 爆炸性氣體環境用電機設備 第 5 部：填粉防爆構造 q 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS總號 類號 ICS 29.260.20 3376-5 C1038-5 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91 年 10 月 30 日 年月日(共 9 頁) Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Part 5： Powder filling “q” 1. 適用範圍 本標準規定使用於潛在爆炸性氣體、蒸氣和霧態環境下之使用填粉保護型式 ”q”構造之電機設備、電機設備零件和防爆零件等之測

2、試和標示之特定要求。 備考：填粉之電機設備和防爆零件可能包含電子線路、變壓器、保護熔線、電驛、本質安全電機設備、相連電機設備、開關等。 本標準為補充 CNS 3376-0 中，對於填粉電機設備應用之要求。 本標準應用於電機設備、電機設備零件或防爆零件在： 額定電流小於或等於 16A； 額定消耗功率小於或等於 1000VA，連接之供應電壓小於 1000V 時 2. 參考標準 下列參考規範為本標準之重要參考依據，出版時所有之規範皆為有效。所有之規範皆可能修改，應儘量使用最新之版本。 CNS 3376-0: 爆炸性氣體環境用電機設備第 0 部 : 一般要求 CNS 3376-1: 爆炸性氣體環境用電

3、機設備第 1 部 : 防火焰外殼 d CNS 3376-7: 爆炸性氣體環境用電機設備第 7 部 : 增加安全 e CNS 3376-11: 爆炸性氣體環境用電機設備第 11 部 ; 本質安全 i IEC 60127-1: 1988, Miniature fuses - Part 1: Definitions for miniature fuses and general requirements for miniature fuse-links IEC 60269-1: 1986, Low-voltage fuses - Part 1 General requirements CNS 141

4、65: 電器外殼保護分類等級 (IP 碼 ) ISO 565: 1990, Test sieves - Metal wire cloth, perforated metal plate and electro-formed sheet - Nominal sizes of openings 3. 名詞釋義 下列及 CNS 3376-0 定義適用於本標準。 3.1 填粉 ”q”(Powder filling “q”)：將可能引燃爆炸性氣體環境之零件固定位置，並以充填材料完全圍繞，以避免引燃外部爆炸性氣體環境之保護型式。 備考：保護型式也許不能避免爆炸性氣體穿透進入電機設備或防爆零件而被線路引燃，

5、但因充填材料之自由空間很小和火燄在充填材料延燒路徑內之消焰作用，可避免外部之爆炸。 2 CNS 3376-5 , C 1038-5 3.2 充填材料 (Filling material)：石英或玻璃顆粒。 3.3 外部最大電壓， Um：由製造商指明之最高電壓之交流均方根值或直流值，可加於電機設備之連接設備而不會違反填粉保護型式者。 3.4 工作電壓 (Working voltage)：於開路狀況或正常操作條件額定電源電壓下，不考慮暫態情形，可能發生 (局部 )於絕緣體間之最高交流均方根值或直流電壓值。 3.5 沿面距離 (Creepage distance)：兩個導電元件間沿絕緣部分表面之最短

6、距離。 3.6 被覆下沿面距離 (Creepage distance under coating)：兩個導電元件間沿絕緣塗層絕緣媒介表面之最短距離。 3.7 充填材料間之距離 (Distance through filling material)：兩導電元件間材料之最短距離。 3.8 熔線額定電流值 In：依據 IEC60127-1 或製造商規格熔線額定值。 4. 構造要求 4.1 外殼 (enclosure) 4.1.1 機械強度 (Mechanical strength) 電機設備、電機設備零件或防爆零件使用填粉防爆 ”q”應符合 CNS 3376-0高機械風險衝擊能量要求 (機械型式測試

7、 )，亦需符合本標準第 5.1 節和第 5.2節之壓力測試。 電機設備或防爆零件欲安裝於另一符合定義於 CNS 3376-0 外殼之內部時，只需要符合本標準第 5.1 節和第 5.2 節之壓力測試。此種設備如非防爆零件應依據 CNS 3376-0 標示 ”X”。 4.1.2 外殼保護等級 (Degree of protection of the enclosure) 填粉電機設備外殼、填粉電機設備零件或填粉防爆零件在正常工作狀況下，正常時所有開口封閉，最少應符合 CNS14165電器外殼保護分類等級 (IP碼 )中定義之 IP54 保護等級。如果保護等級為 IP55 或更高，此外殼應提供呼吸裝

8、置，此呼吸裝置至少應符合 CNS14165 所規定 IP54 保護等級。 填粉電機設備或填粉電機設備零件外殼只欲使用於乾淨、乾燥場所應至少符合 CNS 14165 中定義之 IP43 保護等級。外殼應標示 ”X”符號。 填粉電機設備外殼、填粉電機設備零件或填粉防爆零件欲安裝於符合 CNS 3376-0 中定義之外殼內時，外殼應至少符合 IP54 保護等級。內殼之 IP 等級不需標示。 外殼之最大空隙應至少小於實際充填材料尺度之 0.1mm，且不超出 0.9mm，使充填材料不致流出。 4.1.3 充填程序 實施充填時應不可留下空隙在充填材料內 (例如使用擺動方式 )。 填粉電機設備外殼、填粉電機

9、設備零件或填粉防爆零件內部空隙應完全充滿填充材料 (見第 4.3.2 節 )。 4.1.4 密封方法 填粉電機設備、填粉電機設備零件或填粉防爆零件外殼應於工廠密封，且應只有將外穀破壞才可以打開。充填之開口應以同樣方法密封。 備考：適當之組裝技術有：熔接、焊接、接面封合、鉚合、螺絲密封。 3 CNS 3376-5 , C 1038-5 4.2 充填材料 4.2.1 文件 製造商所提供或依據 CNS 3376-0 經測試單位確認之文件應詳細記載充填材料及充填程序和確保適當充填之量測方法。 敘述內容應包含： (a) 充填材料製造商之名稱和地址； (b) 充填材料正確和完整之參考資料 (c) 顆粒尺度

10、（見第 4.2.2 節） 4.2.2 要求 顆粒尺度應依 ISO 565 在下列網目之內。 (a) 上限：金屬織線或齒狀金屬片開孔額定尺度 1mm。 (b) 下限：金屬織線之額定開孔尺度 0.5mm。 只允許使用石英或固體顆粒。 4.2.3 測試 充填材料應符合第 5.1 和 5.2 節所述之電氣強度。 4.3 空間距離 (Distance) 4.3.1 除了在本標準另有特別說明，電機設備導電部分一方面與零件絕緣表面，另一方面與外穀內部表面間之最小空間距離，應符合表 1。此不包含導體用來做外部連接而穿過外殼壁時，此種導體應符合第 4.3.3 節規定。 表 1 充填材料內部空間距離 最高交流均方

11、根值或直流電壓 （） 最小空間距離 （ mm） U 275 275 U 420 420 U 550 550 U 750 750 U 1 000 1000 U 3 000 3 000 U 6 000 6 000 U 10 000 5 6 8 10 14 36 60 100 當決定內部之最大交流均方根值或直流電壓時，應依據第 4.8 節考慮工作電壓和故障狀況。 備考：雖本標準適用於額定值不超過 1000V 電壓之電機設備，表 1 將設備內可能發出或產生大於 1000V 電壓之設備亦加以考慮。 4.3.2 如果電機設備含有零件其密封空間內有自由空間未裝入充填材料時 (例如：電驛 )，應依據下列要求：

12、 4 CNS 3376-5 , C 1038-5 (a) 如果密封零件之自由空間小於 3cm3，經充填材料之零件壁面與外殼內表面之最小空間距離應符合表 1 之規定。 (b) 如果密封零件之自由空間介於 3cm3與 30 cm3，經充填材料之零件壁面與外殼內表面之最小空間距離應符合表 1 之規定，但最小 15mm。 (c) 零件應該固定，使靠近外殼內部壁面不可能移動； (d) 不容許超過 30 cm3之自由空間； (e) 外殼內之零件應耐熱且耐可能施加之機械應力 (甚至在第 4.8 節之故障條件下 )，不可有損壞或變形減低充填材料提供之保護。 4.3.3 電機設備或零件不符合第 4.3.1 節或

13、第 4.3.2 節規定者，應被列於 CNS 3376-0範圍中之一種保護型式所保護。 4.4 使用材料 使用於電機設備導電部分與外殼壁之材料 (外部導線絕緣和充填材料例外 )位於第 4.3 節指明之區域，應符合第 5.1.3 節之燃燒性測試。 4.5 電纜入口與套管 (Cable entries and bushings) 填粉電機設備、填粉電機設備零件或填粉防爆零件之電纜入口與套管不應妨礙第 4.1.2 節所述之外殼保護型式。 電機設備之電纜入口與套管應依第 4.1.4 節之規定加以保護及密封。對於充填外殼置於另一符合第 4.1.2 節外殼要求之內時， CNS 3376-0 中電纜和導線管入

14、口之要求不適用於電纜入口和套管進入填粉外殼時。 4.6 儲能裝置 外殼內填粉電機設備、填粉電機設備零件或填粉防爆零件所有電容器之儲存能量，正常操作下應不超過 20J。 蓄電池 (cells)和電池 (batteries)可能使保護型式損害時是不允許的。 備考：蓄電池和電池之要求應加以考慮。 4.7 溫度限制 每一個填粉電機設備、填粉電機設備零件或填粉防爆零件應對故障狀況保護，例如：短路或過熱載，使外殼壁和從外殼壁至充填材料內部深 5mm 之溫度不超過應用溫度等級之容許溫度限制。 4.8 故障狀況 保護型式應維持，甚至於製造商所敘述之任何產品相關標準之過載狀況和任一可能因內部電氣故障造成之過電壓

15、或過電流，例如： (a) 任何零件之短路。 (b) 任何零件失效所引起之開路。 (c) 印刷電路內之故障。 (d) 其他。 如果一個故障引起一個或更多之故障，例如，一個零件之過載，此主要和接連之故障應認為是一個故障。 如果無產品標準時，過載狀況依製造商說明。 電壓 Um應假設當故障狀況和故障除外項目時加於供應端之電壓。 4.8.1 故障除外項目 5 CNS 3376-5 , C 1038-5 下列故障不需考慮 (a) 電阻值低於額定值之 薄膜型電阻 繞線式電阻單層螺旋狀線圈 當其使用於不超過個別零件製造商指明的 2/3 額定電壓和功率時。 (b) 短路狀況之 塑膠電容器 陶瓷電容器 紙質電容器

16、 當其使用於不超過個別零件製造商指明的 2/3 額定電壓時。 (c) 絕緣失效之 為了區隔不同電路之光耦合器和電驛 當兩個線路最大電壓均方根值之和 U 不大於 1000V，且兩不同電路間之零件額定電壓至少為 1.5 倍之 U。 變壓器、線圈 (coils)和繞組 (windings)符合 CNS 3376-0 或變壓器符合 CNS 3376-11 第 8.1 節之規定，不認為會故障。 如果裸露帶電零件或印刷導線間之空間距離與沿面距離至少等於表 2 之值，不須考慮短路之可能 (量測沿面距離方法見 CNS 3376-7 和 CNS 3376-11。 依據表 2，應考慮兩零件間之尖峰電壓。如果零件間

17、電性隔絕，兩個線路之最高尖峰電壓之和應認為是尖峰電壓。最高尖峰電壓之評估應考慮正常操作狀況 (忽略暫態 )和本標準指明之故障。 依據表 2 塗層之沿面距離，下列狀況適用： 保形塗層 (Conformal coating)應能將易遭水氣侵入之導體加以密封，以防濕氣侵入 應附著於導電部分至絕緣材料 如果保形塗層使用噴灑時，應使用兩次分開塗層 其它應用方法只須一次塗層，例如：浸泡塗裝、粉刷、真空含浸，主要目的在得到一個有效、長久、不會破裂之密封 如果在焊接時不被損壞，焊接罩被認為是兩個塗層之一。 導線部分穿過絕緣 (包含焊接之零件針頭 )不認為是塗層，除非經特別設計可得到一個不破裂之密封。 裸露導體

18、從塗層浮出之地方，表 2 中之比較起痕指數 (Comparative Tracking Index, CTI)適用於絕緣和保形塗層。 6 CNS 3376-5 , C 1038-5 表 2 沿面距離和充填材料間之距離 尖峰電壓 (V) 沿面距離 (mm) CTI 最小值 塗層沿面距離(mm) 充填材料間之距離 (mm) 10 30 60 90 190 375 550 750 1 000 1 300 1 575 1.5 2 3 4 8 10 15 18 25 36 49 - 100 100 100 175 175 175 175 175 175 175 0.6 0.7 1 1.3 2.6 3.3

19、 5 6 8.3 12 13.3 1.5 1.5 1.5 2 3 3 3 5 5 10 10 電壓超出 1 575V(峰值 )通常認為有故障。 備考：電壓至 10V(峰值 )，絕緣材料之 CTI 值不須要指明。 4.8.2 溫度限制保護裝置 溫度限制可以使用內部或外部、電氣或熱保護裝置。裝置不可自動復歸。 熔線做為保護裝置時，熔線單元應為密封型態。例如：在玻璃或陶瓷內。電壓高於 60V 時，熔線應具有依 IEC 60127-1 或 IEC 60269-1 之啟斷容量。 4.8.3 電源預期短路電流 (Power supply Prospective short-circuit current)

20、 填粉電機設備、填粉電機設備零件或填粉防爆零件被設計連接之外加電源未超出交流 250V 時，適合於預期短路電流 1 500A，除非標示包含允許預期短路電流。預期短路電流高於 1 500A 可能出現於某些安裝，例如於較高電壓時。如果需要電流限制裝置限制預期短路電流至不大於熔線之額定啟斷容量，此裝置應為依據第 4.8.1(a)節之電阻器，且額定值為： (a) 電流額定值 1.5 x 1.7 x In之熔線； In為熔線額定電流值。 (b) 外加最大供應電壓 Um； (c) 額定功率 1.5 x (1.7 x In之熔線 )2x 限流裝置電阻 5. 確認和測試 (verifications and

21、tests) 5.1 型式確認和測試 5.1.1 外殼壓力型式測試 無論其容積，外殼應施以過壓 0.5bar(50 kPa)之壓力型式測試下，於所有尺度無超過 0.5mm 之永久變形。加壓時間應為 6050+s。 充填外殼如無呼吸或排氣開口，且含有非塑膠片、紙或陶瓷型電容器且充填材料容積低於電容器容積之 8 倍，外殼應施以過壓 15bar(1.5MPa)之壓力型式測試，加壓時間應為 6050+s。 7 CNS 3376-5 , C 1038-5 應於設備正常狀況下測試，但可能於無充填材料出現下做測試。 5.1.2 外殼保護等級確認 外殼保護等級之確認應依據 CNS 14165 指明之方法。任何

22、呼吸裝置應定位。此測試應於第 5.1.1 節壓力型式測試後實施。 5.1.3 材料之燃燒性 (flammability) 燃燒性之要求可應用 CNS 3376-1 之規定。 (見 CNS 3376-1 第 A.3.3 節 ) 5.1.4 充填材料電氣強度 (Electric strength)測試 充填材料之絕緣特性應於充填程序前使用充填材料樣品加以測試。為了此目的所使用之電極配置如圖 1 所示。測試時應使用充填材料蓋住電極四周且厚度至少 10mm。 樣品應先置於溫度 232和相對濕度 45%55%環境下 24 小時。再使用直流 1 000V%50+加於電極上。 如果漏電流不超過 10-6A，

23、充填材料認為符合要求。如果充填材料不符合，不允許更進一步處理和再測試。 5.1.5 最高溫度 如果使用熔線做為限制溫度之保護裝置，故障狀況之最高溫度應於流經熔線電路之連續電流不超過 1.7 倍 In下量測。 備考：模擬故障狀況可能溫度較高於正常操作時，也許較適合將功率零件固定於電機設備內，再施以可能之最大功率。此種被選用之零件及位於設備內時，它們代表之熱特性才是代表性零件。 5.2 例行確認和測試 (Routine verification and tests) 5.2.1 外殼例行壓力測試 體積大於 100cm3之每一外殼應使用 0.5bar(50 kPa)之過壓測試，而於所有尺度不發生超過

24、 0.5mm 之永久變形。加壓時間應為 6050+s。 測試應於設備在正常狀況下實施，但也可能無充填材料出現下實施。 如外殼通過型式測試 4 倍於第 5.1.1 節之參考壓力 (0.5bar 或 15bar)，例行加壓測試可以免除。 5.2.2 充填材料電氣強度測試 充填材料之絕緣特性應於充填程序前使用充填材料樣品加以測試。為了此目的應使用圖 1 之電極配置。測試時應使用充填材料蓋住電極四周且厚度至少 10mm。測試電壓於下列氣候狀況下施以直流 1 000V%50+電壓： 溫度 232 相對濕度 45%與 55%間 如果漏電流不超過 10-6A，充填材料認為符合要求。 如果開始時不符合要求，可

25、以乾燥後再測試。 8 CNS 3376-5 , C 1038-5 6. 標示 標示應依據 CNS 3376-0 之規定且應包含下列額外資訊。 額外標示： (a) 此外殼為工廠密封，請勿打開； (b) 每一連接裝置應清楚標示額定電壓和電流 (例如： 24Vd.c.， 200mA， 230V，100mA )； (c) 如果保護型式依靠熔線時，標示外部熔線資 料。例： 需要外部熔線： 315mA； (d) 容許之預期外部電力供應短路電流。如果機具設計之短路電流依據第 4.8.3 節不同於 1 500A 時。例如：容許供應短路電流： 35A。 9 CNS 3376-5 , C 1038-5 圖 1 充填材料之電氣強度測試配置 絕緣體電極 (黃銅 ) 單位： mm 容許誤差： 1.0mm