充砂型電氣設備是一種專用防爆型式的電氣設備，在工業(yè)企業(yè)中有一定的特殊用途。這種防爆型式通常用符號“q”表示。

　　所謂充砂型防爆型式是指這樣一種防爆型式，將電氣設備的電氣元器件固定在設備外殼內(nèi)的適當位置，并且用填充材料將這些元器件完全掩埋起來，以防止它們點燃外部的可燃性氣體一空氣混合物。

　　充砂型防爆結(jié)構(gòu)并不能防止可燃性氣體進入設備內(nèi)部而被電路所點燃。但是，由于設備內(nèi)部填充材料的顆粒很小，顆粒之間的空隙很小，而且電氣元器件埋入填充材料內(nèi)一定的深度，所以，即使外部的可燃性氣體進入設備內(nèi)部被點燃，燃燒火焰也會在通過填充材料的空隙時被熄滅，因而不能點燃外部的爆炸性氣體環(huán)境。這就是這種防爆型式的防爆原理。

　　這種防爆型式不分防爆級別；設備保護級別只有一級：b級，實際應用時，可以表示為Gb級或Mb級。

　　充砂型防爆結(jié)構(gòu)不適用于大功率的電氣設備。

　　通常情況下，充砂型電氣設備的額定電壓不應該超過1000V，額定功率不應該大于100W，額定電流不應該大于16A。當電氣設備的功率較大時，放電火花有可能會影響外殼內(nèi)填充材料的性質(zhì)，甚至發(fā)生熔融，失去防爆安全性能。

　　由于填充材料的顆粒特性，充砂型電氣設備僅僅適用于特定安裝的場合。

一、填充材料

由前述可知，充砂型防爆型式是由填充材料來保證電氣設備的防爆安全性能的，所以選用合適的材料是至關重要的。

　　就目前而言，常常選用純凈的石英砂粒或石英玻璃顆粒作為這種填充材料；顆粒的粒度大小應該在0.5—1mm范圍內(nèi)。

　　為保證填充材料具有很好的電氣絕緣性能，填充材料在填充之前應該進行電氣強度試驗。

　　在試驗時，填充材料應該在溫度為(23±2)℃、相對濕度為45％～55％的環(huán)境中存放24h。試驗采用如圖1.38所示的電極系統(tǒng)。被試材料將電極掩埋起來，材料覆蓋電極的厚度在各個方向上都不小于10mm。然后，試驗人員將1000V(誤差為+5％)的直流電壓施加在電極上。

　　假若試驗中測得的填充材料的漏電電流不大于10A，就可以認為這種材料符合要求。

二、外殼結(jié)構(gòu)

充砂型電氣設備的外殼被稱為“充砂外殼”，應該具有一定的機械強度。通常情況下，充砂外殼是由金屬薄板或塑料材料制成的，因此，必須承受機械沖擊試驗，而且在進行沖擊試驗時應該使用高危險級別的沖擊能量(參見GB 3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分：設備通用要求》)。此外，充砂外殼還應該承受外殼機械強度的耐壓試驗。

　　充砂型電氣設備的防護等級至少為GB/T 4208—2017《外殼防護等級(IP代碼)》中規(guī)定的IP54。當設備使用在清潔、干燥的房間內(nèi)時，防護等級允許不低于IP43。假若防護等級為IP55或者更高一級，那么這種設備還應該設置呼吸裝置。而且，在所配置的呼吸裝置中應該放置一些合適的干燥劑，以防止?jié)駳馔ㄟ^呼吸裝置進入填充材料中影響絕緣性能。

　　充砂型電氣設備的所有連接部位的最大間隙，都應該至少比所用的填充材料的最小尺寸小0.1mm。這樣的尺寸可以防止填充材料發(fā)生外漏。

　　充砂型電氣設備的內(nèi)裝元器件可以是電子電路、傳感器、熔斷器、繼電器、本質(zhì)安全型設備、關聯(lián)設備、電氣開關等，但是，在這些元器件中所有電容的儲能量不應該超過20J。干電池和蓄電池在沒有采取合適的防護措施時不允許使用在充砂型電氣設備內(nèi)，因為電解液的泄漏會影響填充材料的絕緣性能。

三、填充間距

前面已經(jīng)講過，將帶電零部件埋入填充材料內(nèi)一定深度，是保證不發(fā)生外部點燃的一項重要手段。填充間距就是指的這種“深度”，它是帶電零部件與絕緣部件、帶電零部件與外殼內(nèi)表面之通過填充材料的最短距離。填充材料內(nèi)的小短距離應該符合表1中的規(guī)定值。

在充砂型電氣設備內(nèi)，有時往往安裝一些帶有小孔腔的器件，例如小型繼電器。這種器件常常有一個密封的外殼，用以防止外物進入器件內(nèi)削弱它的功能。在這種情況下，這種器件的外殼外表面與充砂型電氣設備外殼的內(nèi)表面之間通過填充材料的距離《厚度)不應該小于：

　?、佼斊骷鈿?nèi)容積小于或等于3cm3時，表2中所承的相應數(shù)值。

　?、诋斊骷鈿?nèi)容積大于3cm3而小于或等于30cm3時，表1中所示的相應數(shù)值，但是至少為15mm。

　　通常情況下，充砂型電氣設備內(nèi)部可能出現(xiàn)的密封外殼的內(nèi)容積不要大于30cm3。

　　這里應該特別指出的是，盡管充砂型電氣設備的適用電壓等不應該超過1000V，但是，表1中還是列出了大于1000V的可能出現(xiàn)的電壓。這主要是考慮到，當設備內(nèi)部發(fā)生故障時可能造成內(nèi)部局部的電壓升高，以及有一些設備在起動時間要激勵的高壓脈沖電壓(例如熒光燈的起動器或觸發(fā)器)。因此，在選擇電壓等級確定最短距離時，設計人員應該估計充砂型電氣設備內(nèi)可能發(fā)生的故障工況以及一些設備的特殊情況，并計算和評估這種情況下可能產(chǎn)生的過電壓。

四、溫度限制

在確定充砂型電氣設備的溫度組別時，不僅要考慮設備外殼的表面溫度。而且還要考慮外殼壁內(nèi)部填充材料5mm深處的溫度。在考慮這些溫度時，設計人員應該充分估計到可能發(fā)生的故障工況對溫度造成的影響。

　　在充砂型電氣設備中，設計人員應該設置限溫保護裝置，防止設備內(nèi)部的溫度超過規(guī)定值。限溫保護裝置可以采用熱電偶等感溫元件作為傳感器，當溫度接近規(guī)定值時，限溫裝置發(fā)出聲光報警，并切斷電源；也可以采用熱熔斷器，此時，熱熔體應該密封在玻璃或陶瓷制成的外殼內(nèi)。

充砂型“q”保護的設備密閉和密封的要求

概述：

由充砂型“q”保護的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件的箱體，應在制造時進行填充和密封，密閉和密封的方法有以下兩種：

a) 在制造時永久密封的箱體

箱體應在制造時被永久密封，其結(jié)構(gòu)應是開箱能留下可見的開箱痕跡，相關的技術手段有：焊接、釬焊、粘結(jié)接合面、鉚接、粘接螺釘或鉛封螺釘。箱體應增加警告標語“箱體永久密封，不能修理”，且應在說明書中清楚說明。

b) 可以打開進行維修的箱體

設計可以維修的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件，在對設備進行維修、重新填充、重新密封時，采用的密封方法應不會對箱體造成損壞。箱體應增加警告標語“工廠密封箱體——修理時參照制造商說明書”，且說明書中應包含對已打開待修理的充砂型“q”設備重新填充、重新密封、重新試驗的具體要求。

由充砂型“q”保護的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件的箱體，在其正常運行條件下，即在正常使用中所有開口都閉合的情況下，至少應符合GB/T 4208規(guī)定的IP54防護等級的要求。如果防護等級為IP55或更高，且箱體不是氣密型，則箱體應配置呼吸裝置。采用呼吸裝置的箱體至少應符合GB/T 4208規(guī)定的IP54防護等級的要求（例如：裝有電池或蓄電池的箱體），應在未裝填料的空箱體上進行防護試驗。防水試驗結(jié)束時箱體內(nèi)不應有可見的水。

注1：進行防護試驗時，為了判定箱體內(nèi)是否有粉塵或水進入，可能需要破壞箱體，因此需要準備兩個試驗樣品，分別進行防塵、防水試驗；

注2：當箱體也是外殼時，GB/T 3836.1對外殼的試驗要求適用；

注3：對于由充砂型“q”保護的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件中裝有電池或蓄電池的箱體，應安裝呼吸裝置，當電池或蓄電池的容量不大于1.5Ah或者正常運行條件下不釋放氣體，并且符合GB/T 3836.3中對容量25Ah以下的原電池和蓄電池的要求時，可不安裝呼吸裝置。

對于由充砂型“q”保護的箱體或電氣設備部件，如果僅在潔凈、干燥的房間內(nèi)使用，防護等級可降至IP43。對于這種設備，應按照GB/T 3836.1的要求，在防爆合格證編號后加符號“X”，并且防爆合格證規(guī)定的特殊使用條件中應詳細說明使用限制條件。

當由充砂型“q”保護的Ex元件安裝在符合GB/T 3836.1規(guī)定的其他防爆型式的外殼內(nèi)時，外部外殼的防護等級至少應為IP54。如果Ex元件的安裝位置使其不可能受任何少量可能進入外殼的水影響，則不需要規(guī)定內(nèi)部箱體的防護等級。

注4 ：對于安裝在符合GB/T 3836.1要求的另一外殼內(nèi)的Ex元件，由于外殼提供了沖擊和跌落保護，GB/T 3836.1規(guī)定的外殼沖擊試驗和跌落試驗一般不再適用。

對于由充砂型“q”保護的箱體，其最大間隙至少應比規(guī)定的填充材料最小尺寸小0.1mm。這里的填充材料應為石英或固體玻璃顆粒，應按照ISO 2591-1的程序確定為干燥材料，顆粒大小應在規(guī)定的篩子規(guī)格范圍內(nèi)：

a.GB/T 6003.1或GB/T 6003.2公稱孔徑為1mm的篩網(wǎng)；

b.GB/T 6003.1公稱孔徑為500um的篩網(wǎng)。

注5：對間隙尺寸的限制目的是為了防止填料泄漏；

注6：制造商的文件應提供顆粒材料的技術要求、顆粒尺寸范圍、填充方法以及保證正確填充的措施。

充砂型“q”箱體防護等級的要求

由充砂型“q”保護的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件的箱體，在其正常運行條件下，即在正常使用中所有開口都閉合的情況下，至少應符合GB/T 4208規(guī)定的IP54防護等級的要求。如果防護等級為IP55或更高，且箱體不是氣密型，則箱體應配置呼吸裝置。采用呼吸裝置的箱體至少應符合GB/T 4208規(guī)定的IP54防護等級的要求（例如：裝有電池或蓄電池的箱體），應在未裝填料的空箱體上進行防護試驗。防水試驗結(jié)束時箱體內(nèi)不應有可見的水。

注1：進行防護試驗時，為了判定箱體內(nèi)是否有粉塵或水進入，可能需要破壞箱體，因此需要準備兩個試驗樣品，分別進行防塵、防水試驗；

注2：當箱體也是外殼時，GB/T 3836.1對外殼的試驗要求適用；

注3：對于由充砂型“q”保護的電氣設備、電氣設備部件或Ex元件中裝有電池或蓄電池的箱體，應安裝呼吸裝置，當電池或蓄電池的容量不大于1.5Ah或者正常運行條件下不釋放氣體，并且符合GB/T 3836.3中對容量25Ah以下的原電池和蓄電池的要求時，可不安裝呼吸裝置。

對于由充砂型“q”保護的箱體或電氣設備部件，如果僅在潔凈、干燥的房間內(nèi)使用，防護等級可降至IP43。對于這種設備，應按照GB/T 3836.1的要求，在防爆合格證編號后加符號“X”，并且防爆合格證規(guī)定的特殊使用條件中應詳細說明使用限制條件。

當由充砂型“q”保護的Ex元件安裝在符合GB/T 3836.1規(guī)定的其他防爆型式的外殼內(nèi)時，外部外殼的防護等級至少應為IP54。如果Ex元件的安裝位置使其不可能受任何少量可能進入外殼的水影響，則不需要規(guī)定內(nèi)部箱體的防護等級。

注4 ：對于安裝在符合GB/T 3836.1要求的另一外殼內(nèi)的Ex元件，由于外殼提供了沖擊和跌落保護，GB/T 3836.1規(guī)定的外殼沖擊試驗和跌落試驗一般不再適用。

對于由充砂型“q”保護的箱體，其最大間隙至少應比規(guī)定的填充材料最小尺寸小0.1mm。這里的填充材料應為石英或固體玻璃顆粒，應按照ISO 2591-1的程序確定為干燥材料，顆粒大小應在規(guī)定的篩子規(guī)格范圍內(nèi)：

a.GB/T 6003.1或GB/T 6003.2公稱孔徑為1mm的篩網(wǎng)；

b.GB/T 6003.1公稱孔徑為500um的篩網(wǎng)。

注5：對間隙尺寸的限制目的是為了防止填料泄漏；

注6：制造商的文件應提供顆粒材料的技術要求、顆粒尺寸范圍、填充方法以及保證正確填充的措施。