材料百科：本安防爆电路用集散仪表信号电缆

1. 产品概述

本安防爆电路用集散仪表信号电缆是专为易燃易爆危险场所设计的特种通信线缆。它主要用于连接集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）与现场的本安型仪表设备。该类产品符合本质安全防爆原理，通过限制电路的能量（电压和电流），确保在正常或故障状态下产生的电火花或热效应不足以点燃周围的爆炸性气体混合物。

根据结构形式，可分为双绞屏蔽型、星绞屏蔽型以及非屏蔽型；根据护套材质，可选用PVC、交联聚乙烯（XLPE）或低烟无卤阻燃材料。其核心特点包括极低的分布电容和电感、优异的抗电磁干扰能力以及严格的防火性能。

2. 核心参数

参数项目	典型范围/代表值
额定电压等级	300/500 V
工作温度范围	-40°C ~ 70°C（常规型）；-50°C ~ 105°C（耐寒/耐温型）
导体直流电阻（20°C）	≤ 135 Ω/km（针对 1.0mm² 截面积）
绝缘电阻	≥ 100 MΩ·km
工频耐压	交流 1500 V / 5min 不击穿
最大耦合电容（芯-芯）	≤ 60 nF/km
阻燃等级	满足 GB/T 18380 单根垂直燃烧试验要求

注意：分布电容参数直接影响本安电路的储能特性，选型时必须结合现场本安关联设备的认证参数（如 Ca, La 值）进行校核。

3. 结构与工作原理

该电缆采用多层精密结构设计，以实现信号传输的稳定性与本安特性的可靠性：

导体层：采用高纯度退火铜线绞合而成，提供良好的导电性与柔韧性。
绝缘层：挤包专用改性聚乙烯（PE）或交联聚乙烯绝缘料，具备优异的介电性能和低介电常数，从而降低信号衰减和分布电容。
成对绞合：双色线对按节距绞合，抵消外部磁场干扰，减少线间串扰。
屏蔽层：通常采用双层屏蔽结构。内层为铝箔聚酯复合带屏蔽，阻挡高频电场干扰；外层为镀锡铜丝编织屏蔽，提供低频磁场防护及机械强度。
护套层：外用耐候、耐磨、阻燃的聚氯乙稀（PVC）或低烟无卤阻燃聚烯烃外护套，保护内部结构免受化学腐蚀和环境老化。

工作原理：在本安电路中，该电缆不仅负责模拟量或数字量的传输，其低电容和低电感特性还能防止线路本身存储足够的能量产生引燃火花。屏蔽层有效接地后，能大幅抑制工业现场常见的变频器、大功率电机产生的电磁噪声，保证微弱测量信号的精准度。

4. 主要功能

本安能量传输：作为本安回路的一部分，辅助限制能量，确保防爆安全。
高精度信号传输：低噪声设计确保 DC4-20mA、热电偶、热电阻等微弱信号的准确采集与传输。
电磁兼容性：双重屏蔽结构提供高达 90dB 以上的电磁干扰抑制能力。
防火隔离：阻燃护套在火灾发生时延缓火势蔓延，并减少有毒烟雾释放（特别是 LSZH 型号）。

5. 应用场景

石油化工行业中的炼油厂、化工厂、油气田平台等危险区域。
涉及易燃易燃气体的制药厂、油漆制造厂、粮食加工粉尘环境。
现代工厂集散控制系统（DCS）、现场总线系统（FF/HART）的仪表接线。
电力行业的锅炉控制、核电站辅助系统的仪表信号连接。
冶金、轻工等领域存在爆炸性混合物的生产车间。

6. 选型要点

选择合适的本安仪表电缆需综合考虑以下因素：

本安区划分：确认使用区域属于 Zone 0/1/2 还是 Zone 20/21/22，决定是否需要额外的金属铠装或特殊的护套材质。
电气参数匹配：计算线路总电容和总电感，确保不超过本安关联设备允许的最大值（Ca, La）。优先选择电容更低的电缆。
环境适应性：高温环境选 XLPE，户外防紫外线选防老化护套，移动频繁场合选拖链电缆结构，严寒地区选耐寒型号。
抗干扰需求：强电磁干扰环境建议选用双层屏蔽电缆，并确保屏蔽层的引出端接触良好。
环保与消防要求：人员密集区域或对排放有严格要求的场所，应选用低烟无卤（LSZH）阻燃电缆。

7. 安装与维护建议

弯曲半径：敷设时最小弯曲半径应不小于电缆外径的 6 倍，避免折损绝缘层。
独立敷设：本安电缆应尽量与非本安电源线、动力电缆分开桥架敷设，平行间距保持 30cm 以上，交叉时应垂直交叉，严禁平行长距离靠近。
接地处理：屏蔽层必须在两端或一端可靠接地（依系统设计要求），接地电阻应小于 4Ω，且不同本安回路的屏蔽接地应分开。
接头密封：进入防爆接线箱时，必须使用专用的葛兰头（电缆密封套）进行密封固定，防止引入爆炸性气体。
定期检测：维护期间可使用兆欧表定期测量绝缘电阻，检查屏蔽层连通性，发现破损应及时更换。

8. 常见故障及处理

故障现象	可能原因	处理方法
信号波动大或噪声干扰	屏蔽层未接地或接地不良；与其他强电线路并行干扰。	检查并修复屏蔽接地；调整走线路径，增加隔离间距。
回路断路或短路报警	电缆受外力挤压断裂；接线端子松动；绝缘击穿。	分段排查故障点，更换受损段电缆；紧固接线端子。
绝缘电阻下降	护套破损进水受潮；长期超温运行导致老化。	查找渗水点并进行防水封堵；评估老化程度，必要时整体更换。
本安回路无法上电	本安栅保险熔断；电缆对地漏电过大超出安全限值。	检查本安电源柜；测量电缆对地漏电阻，若超标需切断故障电缆段。

9. 相关标准参考

GB 3836.4-2010 《爆炸性环境第 4 部分：由本安型“i”保护的设备》
GB/T 5013.6-2008 《额定电压 450/750V 及以下橡皮绝缘电缆第 6 部分：电缆绕组线》（参考适用部分）
IEC 60079-11 : 2011 《Explosive atmospheres - Part 11: Equipment protection by intrinsic safety "i"》
EN 50288-5-1 《Control/buses for electrical appliances for light building purposes — Sheet 5-1: Specifications for particular applications— Instrument cables for use in hazardous areas》
JB/T 10724-2007 《煤矿用本质安全型电缆通用技术条件》（行业参考）

10. 总结

本安防爆电路用集散仪表信号电缆是现代工业自动化安全体系中的关键基础组件。它不仅承载着工艺数据的精准传递，更是构筑防爆安全屏障的重要防线。在选型和使用过程中，务必严格遵循本质安全理论，关注电容电感指标，规范施工安装，以确保生产装置的本质安全运行。

本条目内容仅供参考，实际选型、安装与验收请以产品说明书、相关国家标准及现场技术要求为准。

关注公众号!

百万资料等您下载