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增安型灯具的安全要求

文档作者：於立成文档来源：国家灯具质量监督检验中心		点击数：	更新时间： 2022年07月28日
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《电气防爆》2008，2 增安型灯具的安全要求
增安型灯具的安全要求
於立成
(国家灯具质量监督检验中心，上海200233)
[关键词】增安型灯具；光源；异常工作状态；安全要求
[摘要]根据照明电器技术和防爆原理，分析了增安型灯具允许使用、以及不允许使用
的光源及其工作原理，阐述了增安型防爆灯具的关键技术及安全要求。
[中图分类号】TM923．46 [文献标识码】A [文章编号】1004—9118(2008)02—0001—04
Requirements Oil Increased safety Lightir~
YU U —cheng
(Ch／na￡姗 加 Tea Center， 聊 200233)
Key words：increased safety luminaire；illuminant；abnormity operation；safety requirements
Abstract：Based on the illuminate electric appliance technology and explosion protection principle，it
is analyzed the utilized illuminants adopted in increased safety luminaries and those not allowable．Mean ．
while，the author presents the critical techn ology and safety requirements of increased safety lightings．
0 引言
常见的防爆灯具主体结构通常有两种防爆型
式：隔爆型“d”和增安型“e”，增安型灯具具有与隔
爆型灯具相同的安全裕度，且符合其照明灯具的
产品特性，具有较高的性价比。但相对隔爆型灯
具而言，增安型灯具允许采用的光源种类比较少，
产品设计的难度比较高，需要综合运用照明电器
技术和防爆原理，这影响了增安型灯具产品的开
发和运用，也造成了目前增安型灯具品种数量较
少的现状。
1 定义
首先，让我们从相关的术语和定义中来理解
增安型灯具。
防爆电气设备：在规定条件下不会引起周围
爆炸性环境点燃的电气设备。
增安型“e”：对在正常运行条件下不会产生电
弧或火花的电气设备进一步采取措施，提高其安
全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花
的可能性的防爆型式。
灯具：能分配、透出或转变一个或多个光源发
出光线的一种器具，并包括支承、固定和保护光源
必需的所有部件(但不包括光源本身)，以及必需
的电路辅助装置和将它们与电源连接的装置。
防爆灯具：为防止点燃周围爆炸性混合物而
采取了各种特定措施的灯具。
从上述术语和定义来看，增安型灯具的技术
关键在于防止灯具产生危险温度、电弧和火花的
可能性。那么，普通照明灯具中有哪些环节可能
会产生危险温度、电弧和火花呢?首先光源泡壳
碎裂或漏气，可能会使可燃性气体混合物进入到
泡壳内，直接与炽热的电极或放电管接触，引起爆
炸；灯具的电气连接松动，接触不良，可能产生危
险温度、电弧和火花；灯具的绝缘承受不了过高的
电压，产生电弧；光源寿命终止时可能出现的灯具
异常工作状态(如整流效应)，可能会导致灯具控
制装置产生危险温度；光源控制装置可能会产生
危险温度、电弧和火花等等。
只有从技术上解决上述种种难题，才能设计
出符合标准要求的增安型灯具。
[收稿日期】2008—04—28
[作者简介】於立成，男，1960年生，1981年毕业于上海市轻工业专科学校，高级工程师，主要从事照明灯具检测工作。
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2 增安型灯具的安全要求 《电气防爆》2OO8，2
2 允许采用的光源及原理分析
GB 3836．3-2000／eqv IEC 60079—7：1990／(爆
炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”》
第5．2．1条已对增安型灯具允许采用的光源作出
了明确的规定，IEC 60079—7：2001第5．3．1条又
对该条款进行了完善。
目前增安型灯具允许采用的光源有：Fa6单
插脚无启动器的荧光灯管、无预热阴极启动和运
行电路的G5或G13双插脚荧光灯管、普通白炽
灯、自镇流高压汞灯，以及灯泡破裂后，光源部分
温度迅速降低至极限温度以下的其他光源。
Fa6单插脚无启动器的荧光灯管的工作原理
是灯管启动时通过灯管壁上的导电膜导电预热阴
极，帮助灯管启动。一旦灯管碎裂或漏气，灯管壁
上的导电膜会随即断裂或氧化，使灯管断路，停止
工作。
无预热阴极启动和运行电路的G5或G13双
插脚荧光灯管的工作原理是将灯管的双插脚通过
灯座连接短路，使灯管阴极的灯丝不通过电流，灯
管启动时依靠配套的非预热启动型电子镇流器产
生的高频脉冲电压击穿灯管内电场开始工作。如
果灯管碎裂或漏气，灯管停止工作。普通白炽灯
的工作原理是钨丝通过电流会发光和发热，一旦
灯泡碎裂或漏气，导电钨丝会瞬间氧化断裂。
自镇流高压汞灯实际是在一个高压汞灯泡中
串入一个钨丝，在启动初期，钨丝通电发光和发
热，同时，对高压汞灯相当于起到了预热和镇流器
的作用。一旦灯泡碎裂或漏气，导电钨丝也会瞬
间氧化断裂，使灯管断路，停止工作。
其他可用于增安型灯具的光源还有卤钨灯，
一种泡壳内充有卤族气体的钨丝灯，其工作原理
与白炽灯相同。
LED发光二极管，其工作原理是通过施加电
场，使半导体材料中的电子、空穴发生注入、复合
发光，半导体材料是用塑料灌封在发光二极管内
的。
根据工作原理分析上述这些光源，即使光源
碎裂或漏气，可燃性气体混合物可能进入到泡壳
内，也不可能与炽热的钨丝、电极或放电管接触而
引起爆炸。
普通白炽灯、自镇流高压汞灯、卤钨灯的发光
效率均不高，光源表面的温度通常都超过200℃，
因此用作增安型灯具的光源时，增安型灯具的温
度组别只能定为 或T1组，适用的爆炸性气体
环境就比较少。
LED发光二极管目前尚处于研发阶段，目前
能形成生产的单颗LED，最大功率为5 w，而且经
济成本很高。目前LED运用在灯具中绝大部分
是用作指示、装饰，用作照明的很少。
最适合用作增安型灯具的光源是上述两款荧
光灯，Fa6单插脚无启动器的荧光灯管和无预热
阴极启动和运行电路的G5或G13双插脚荧光灯
管是专为增安型灯具的使用而研发的，具有发光
效率高、光源表面温度低、安全性高的特点，使用
该两款荧光灯的增安型灯具的温度组别至少能定
为T4或 组，适用的爆炸性气体环境非常广泛。
3 不允许采用的光源及原理分析
目前增安型灯具不允许采用的光源有：普通
的荧光灯管(包括双端和单端荧光灯管)、高强度
气体放电灯(高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯
等)、低压钠灯。
普通荧光灯管的工作原理是灯管阴极灯丝通
电预热后，由配套的镇流器产生高压，使阴极电子
在灯管电场中激发击穿，使荧光灯管启动正常工
作。灯丝预热后再由镇流器产生高压使阴极电子
激发，这样能减缓阴极老化，延长灯管寿命。但用
作增安型灯具光源时，一旦灯管泡壳碎裂或漏气，
可燃性气体混合物就可能会进入到泡壳内，直接
与炽热的灯丝或电极接触，引起爆炸。
高强度气体放电灯在泡壳完全碎裂后，放电
管仍能保持电气连接，炽热的放电管一旦与可燃
性气体混合物直接接触即可点燃，引起爆炸。
任何光源当其泡壳碎裂或漏气时，光源内部
不能瞬时断开电气连接，迅速降低光源内部温度，
可燃性气体混合物就有可能会进入到泡壳内，引
起爆炸。增安型灯具不能采用具有类似危险的光
源。
低压钠灯与高压钠灯不同，高压钠灯放电管
中主要含有以钠汞脐形式存在的钠分子，比较稳
定，而低压钠灯的放电管中由于含有较多的游离
钠，游离钠化学分子形式不稳定，非常活泼，一旦
与水或蒸气接触，游离钠与水分子就会发生剧烈
的化学反应，同时会产生大量热量，可能会引燃环
境中的可燃性气体混合物，发生爆炸危险。因此，
低压钠灯不但在增安型灯具中不能使用，所有的
防爆灯具都不能使用低压钠灯，低压钠灯不能进
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《电气防爆》2008，2 增安型灯具的安全要求 3
入有爆炸性危险的场所，一旦有人将低压钠灯带
入有爆炸性危险的场所而不小心摔落打碎，游离
钠与地面的水分子接触就会发生剧烈的化学反
应，就有可能发生爆炸危险。
4 电气连接
灯具的电气连接松动，接触不良，可能产生危
险温度、电弧和火花。增安型灯具的电气连接应
牢固可靠，不会自行松动，应对灯具所有的电气连
接点采取附加措施，提高其可靠连接程度。
电气连接的附加措施有很多，如螺钉连接增
加弹簧垫圈、具有防止导体滑出的结构、机械方式
连接后再焊接等等。
5 灯座
由于光源属于易耗件，使用寿命远低于灯具，
在整个灯具使用寿命周期中需要多次更换光源，
为方便使用者更换光源，专门设计了灯座，为光源
的安装提供便捷的机械固定和电气连接，对于灯
座这个环节如何采取附加措施来确保灯头灯座的
电触点连接既安全可靠又方便快捷，GB 3836．3—
2000／eqv IEC 60079—7：1990第6．3．1条和附录A
对灯座提出了相关的要求。
(1)灯座须采取防止灯泡在灯座中自行松脱
的措施。
(2)螺口灯座和Fa6单插脚荧光灯座的电触
点须包覆在隔爆小室内，将灯头与灯座的电触点
可能产生松动而引发的电弧和火花控制在隔爆小
室内，以防止在增安型灯具内产生爆炸的危险。
(3)IEC 60079—7：2001第5．3．7条提出了安
装无预热阴极启动和运行电路的G5或G13双插
脚荧光灯管的灯座的要求，灯座将灯管的双插脚
电路合并连接，同时分别对每一个插脚保持足够
可靠的弹簧夹紧力，使插脚接触松动的概率降低
了一倍，符合增安型的附加措施的要求。
6 绝缘
灯具的绝缘如果承受不了过高的电压，就会
产生击穿电弧。增安型灯具为增加绝缘性能而采
取了提高电气间隙和爬电距离要求的附加措施，
使得绝缘性能显著提高。GB 3836．3—20o0／eqv
IEC 60079—7：1990第4．3和4．4条对提高电气间
隙和爬电距离要求作出了明确的规定。
7 光源寿命终止时可能出现的灯具
异常工作状态
从增安型灯具所允许采用的光源来看，仅有
两种荧光灯在寿命终止时可能对灯具工作状态产
生影响。
对使用Fa6单插脚无启动器荧光灯管的增安
型灯具来讲，其配套的电感镇流器可能受到灯管
老化后产生的整流效应的影响。当单插脚无启动
器荧光灯管阴极老化接近寿命终止时，灯管两端
的阴极损坏总有先后，当灯管的一端阴极损坏而
另一端阴极尚正常时，通过灯具电气回路的交流
电就会产生一端阴极导通、一端阴极断路的现象，
流经电感镇流器的电流就从原来的交流正弦波变
为单向半波了，此时，电感镇流器的矽钢片中由于
磁滞会使单向半波电压逐渐趋于直流平铺，使矽
钢片中的v0偏离0位，产生磁通饱和，使电感量
下降、阻抗下降、电流大增，也会进一步使磁滞、涡
流加剧，从而使温度大幅度上升，产生危险温度。
GB 3836．3-2000／eqv IEC 60079—7：1990第
5．2．6条规定，荧光灯的镇流器应能承受灯管老
化后产生的整流效应，其温度不允许超过极限温
度。
另一种双插脚荧光灯管配套使用的无预热阴
极启动和运行电路的(瞬时启动)电子镇流器，由
于灯管阴极未经预热而直接高频脉冲激发，将会
影响灯管的使用寿命，除非灯管是专为瞬时启动
特制加工的灯管。
双插脚荧光灯管寿命终止时会对灯具工作状
态产生影响，主要表现为电子镇流器损坏，如果电
子镇流器具有异常保护功能，则会使异常保护功
能启动，使电子镇流器得到保护而避免损坏。
8 光源控制装置故障
增安型灯具中的控制装置(镇流器)在其寿命
终止时，会出现故障状态，此时的镇流器温度会大
幅度提高直至烧坏，会产生危险温度、电弧和火花
等等。因此设计增安型灯具时一定要关注灯具控
制装置(镇流器)防爆结构的选择和设计，并且要
兼顾考虑正常工作状态、光源异常工作状态和控
制装置故障状态时灯具是否会产生危险温度、电
弧和火花。
首先从电子镇流器来讲，在其寿命终止时，经
常会出现故障状态就是电子元器件被击穿、烧坏，
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4 增安型灯具的安全要求 《电气防爆》2O08，2
由于其电子线路较为复杂、元器件较多，事先很难
判断出是什么部位的元器件烧坏，因此较难估计
故障发生时确切的温度，只能从故障发生后的焦
痕来判断。由于电子镇流器总是以元器件烧坏的
故障状态而告终，其内部总有可能产生危险温度、
电弧和火花，因此，增安型灯具中使用的电子镇流
器的防爆措施不应采用增安型“e”，而应采用隔爆
型“d”或浇封型“m”、充沙型“q”等其他防爆型式。
电感镇流器的理论寿命是十年，在其整个工
作寿命期间，所配用的灯管由于是易耗件，使用寿
命短，需要及时更换，因此，在镇流器整个工作寿
命期间，出现几次异常工作是必然的，有些维护较
差的大型场所中，经常可以看到由于未及时更换
灯管，使灯具镇流器长期处于异常工作状态。电
感镇流器绕组的异常工作温度大大高于正常工作
温度，以一个twl30普通电感镇流器为例，正常工
作时绕组温度低于130 qC，异常工作时绕组温度
将接近232 oC。
当电感式镇流器寿命将要终止时产生故障状
态，镇流器线圈的绝缘漆开始老化，匝间绝缘逐步
被击穿，在匝间绝缘击穿的初期，镇流器内阻减
少，流经线圈的电流增大，线圈发热增加，继而进
一步加速线圈匝间绝缘老化击穿的过程，直至线
圈发热温度达到350 oC时，线圈漆包线熔化烧断，
电气线路断路，这个过程才算终止。如果将电感
式镇流器的防爆措施设计为增安型“e”，那么其温
度组别仅能定为T1，适用范围过小，不经济。通
常会将电感式镇流器设计成隔爆型“d”或浇封型
“ m ”
、充沙型“q”等其他防爆型式。
即使电感式镇流器在采取了上述防爆措施
后，还应加强对电感式镇流器线圈温度和表面温
度进行监控，通过线圈温度和表面温度的测量来
推算出当镇流器故障状态线圈温度达到350 oC时
产生的最高表面温度，从而来确定灯具的温度组
别。
9 防爆灯具安全要求的完整性
防爆灯具完整的安全要求不但应包括GB
3836／eqv IEC 60079的防爆安全要求，还应包括GB
7000／IEC 60598族标准的一般安全要求，两个标准
族之间的相应关系已分别在IEC 60079和IEC
60598标准的适用范围中进行了说明。
IEC 60079仅包括了防爆安全要求，不包括其
他的一般安全要求。防爆灯具的安全要求不但应
包括IEC 60079的防爆安全要求，而且还符合IEC
60598标准中相关的一般安全要求，当GB 3836／
eqvIEC 60079与GB 7000／IEC 60598的内容有冲
突时，应优选采用GB 3836／eqv IEC 60079标准的
要求。
由于IEC 60079族标准是针对各类防爆电器
的防爆安全要求的，因此，不可能对各类防爆电器
各自相关的一般安全要求都予以说明，而各类防
爆电器的一般安全要求均应符合各自相关的IEC
一般安全要求标准。
防爆灯具是一种特殊的灯具，其安全性能不
仅必须符合GB 3836／eqv IEC 60079族标准的防
爆安全要求，还应符合GB 7000／IEC 60598族标准
的一般安全要求。如果仅仅按GB 3836／eqv IEC
60079标准进行考核，只能证明其防爆安全性能，
而不能说明其一般安全性能是否可靠，一旦一般
安全性能发生电器部件烧坏、接地不连续、外壳防
护和绝缘失效等严重故障，同样可能会引起爆炸
事故的发生。如温度试验(热试验)。
GB 3836／eqv IEC 60079标准对防爆灯具仅提
出了表面温度和电缆引入口温度的控制要求和基
本试验方法，而GB 7000／IEC 60598标准对防爆灯
具的热性能提出了全面的考核要求。
GB 3836／eqv IEC 60079标准仅对防爆灯具提
出了接地连接件及接地线最小截面积的要求，而
GB 7000／IEC 60598标准对防爆灯具的接地连接
件、接地连续性、接地电阻、接地导线等提出了系
统的要求。
1O 结束语
综上所述，防爆灯具安全认证检测如果仅仅
依据GB 3836标准进行检验是不够全面的，而且
可操作性也不强。我们认为，防爆灯具安全认证
的检测应依据GB 3836和GB 7000标准中相适用
的条款进行全面的安全检验，既检验防爆灯具的
防爆安全性能，也要检验防爆灯具的一般安全性
能，只有这样，才能全面、完整地评价防爆灯具的
安全性。
参考文献
[1]GB 7000．1w2~／／IEC 60598—1：2OO3，灯具一般安全要
求与试验[s]．
[2]IEC 6(X)79—7：2001，爆炸性气体环境用电气设备第3
部分：增安型“e”[S]．

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