什麼是本質安全型電纜？
- 引言：為什麼「本質安全」如此重要
在煉油廠、化工廠、天然氣加工廠、地下煤礦和製藥廠等行業，空氣中含有易燃氣體、蒸汽或可燃粉塵。在這些危險區域，即使是電纜損壞或連接鬆動產生的簡單電火花，都可能引發災難性的爆炸。
（本質安全（IS）系統圖）
這裡本質安全（IS）電纜成為關鍵任務。
本質安全型電纜的設計目的是為了無法產生或儲存足夠的電能即使在短路或接地故障等故障情況下，也會引發點火。與將爆炸限制在厚重外殼內的防爆（Ex-d）方法不同，本質安全從源頭防止爆炸的發生。
本指南解釋了本質安全電纜的含義、工作原理、電容和電感的關鍵作用，以及為什麼全球危險區域安裝都必須使用藍色顏色代碼。
- 定義：什麼是本質安全型電纜？
官方定義：本質安全電路是指「在規定的測試條件下，任何火花或熱效應都無法引起空氣中可燃或可燃材料混合物的點燃的電路」（IEC 60079-11）。
以電纜為例，Eland Cables 給了一個切實可行的解釋：
「電纜本質上是密封的，因此在某些應用中，如果能防止損壞、外部電場或磁場 (EMI) 的影響，並與非本質安全電路隔離，則可以被視為本質安全。”
簡單來說：本質安全型電纜，當與經過認證的 IS 系統配合適當的能量限制屏障使用時，永遠不會產生足夠熱或足夠強的火花來點燃周圍的危險氣體。
關鍵區別：
| 保護方法 | 工作原理 | 電纜的作用 |
| 防爆型（Ex-d） | 將爆炸限制在厚重的防爆外殼內。 | 電纜透過防爆接頭進入；外殼起到保護作用。 |
| 本質安全型（Ex-i / IS） | 防止點火透過將電能限制在點火閾值以下 | 必須控制電纜的電氣參數（電容、電感）；屏蔽層必須防止電磁幹擾。 |
在鼎尊電纜公司我們的本質安全型儀表電纜採用低電容、低電感結構和符合 IEC 60079-14 標準的淺藍色護套設計，確保您的危險區域儀表保持安全並獲得認證。
- 工作原理：能量限制原理
本質安全系統並不依賴厚重的外殼。相反，它依賴於…能量限制。
3.1 資訊系統架構
典型的IS儀器迴路由三個協同工作的組件構成：
| 成分 | 地點 | 功能 |
| 資訊系統障礙（齊納二極體或電隔離器） | 安全區（控制室） | 將電壓、電流和總功率限制在安全等級（通常為低於 1.3 瓦（通常 |
| IS 電纜 | 危險區域（0/1/2區） | 在傳輸有限能量的同時不儲存額外能量這可能以火花的形式釋放出來。 |
| IS現場儀器 | 危險區域（例如，1 區） | 設計用於在有限的能量範圍內安全運行。 |
3.2 儲能問題：電容和電感為何重要
即使設置完美的屏障將功率限制在 1.3W 以下，電纜本身可以以兩種形式儲存電能：
電容（C）：電纜就像一個電容器。每根導線以及導線和屏蔽層之間的空間都會儲存電荷。當電纜斷開或短路時，這些儲存的電荷會以火花的形式釋放。電容越大，火花越大，點火風險越高。
電感（L）：電纜環路儲存磁能。當電路斷開時，儲存的磁場會消失，產生一個電壓尖峰，該尖峰可能引發火花。電感越大=電壓尖峰越大=點火風險越高。
表1：低電容和低電感對於IS電纜的重要性
| 範圍 | 象徵 | 單位 | 風險 | 資訊系統要求 |
| 電容（磁芯間） | 副本 | nF/km 或 pF/m | 電纜儲存電荷。短路時，電荷以火花的形式釋放。電荷量越大，火花越大。電纜儲存的電荷量越大。 | 必須低（典型值 |
| 電容（核心屏蔽） | 副本 | nF/km 或 pF/m | 在導體和屏蔽層之間儲存電荷。對屏蔽電纜至關重要。 | 必須有書面記錄。 |
| 電感 | 液化石油氣 | µH/m 或 mH/km | 電纜環路儲存磁能。當環路打開時，磁場坍縮會產生電壓尖峰。 | 必須低且可控 |
| 左/右比率 | 左/右 | µH/Ω | 電路時間常數；用於礦用電纜認證（BS 6704） | 必須符合屏障規格 |
實際意義：普通的高電容電纜（例如，便宜的PVC絕緣電線）比經過認證的低電容IS電纜（PE或XLPE絕緣）儲存更多能量。將未經認證的電纜與經過認證的IS屏障一起使用，可能會完全破壞安全系統—因為電纜本身會成為點火源。
在鼎尊電纜公司我們的IS儀器電纜使用PE（聚乙烯）或XLPE絕緣材料具有低介電常數（ε）ᵣ=2.3），導體間電容為≤150 nF/km—確保危險區域裝置的安全儲能水準。
- 藍色代碼：為什麼資訊系統線纜是藍色的
在全球範圍內，用於本質安全電路的電纜都以某種標識進行識別。藍色外鞘（通常為淺藍色，RAL 5015）。
（本質安全（IS）電纜 安裝）
表 2：藍色顏色代碼要求（IEC 60079-14）
| 要求 | 規格 | 為什麼這很重要 |
| 鞘色 | 淺藍色（RAL 5015） | 安裝和維護期間可立即進行目視識別 |
| 標記 | 耐久性標記：“Ex-ia”或“Ex-ib” | 確認電纜的本質安全等級 |
| 終端 | 淺藍色端子或套管 | 防止意外連接到非IS電源電路 |
| 導管系統 | 如果使用導管，導管必須是淺藍色或貼上標籤。 | 與非IS電路隔離 |
為什麼顏色編碼至關重要：
在危險區域工作的電工和維修人員必須能夠立即區分IS電路（安全電源）和非IS電源電路（危險電源）。如果技術人員不慎將非IS電源線（例如，120V交流電）連接到IS接線端子上，產生的能量可能超過隔離柵的安全額定值，使原本經過認證的「安全」系統變成爆炸隱患。
合規說明：如果你的電纜護套是黑色、灰色或除淺藍色以外的任何顏色，那麼它就是不是符合 IEC 60079-14 標準的 IS 電路—無論其電氣性能如何。
在鼎尊電纜公司我們本質安全型電纜具有以下特點：淺藍色（RAL 5015）外層護套採用耐用的 Ex-ia/Ex-ib 標記－確保立即符合危險區域規定。
- 實體概念：為什麼必須驗證電纜參數
為了使資訊系統保持認證狀態，這三個組成部分屏障、電纜和現場儀表必須具有相容的電氣參數。這被稱為…實體概念。
表3：資訊系統驗證的實體參數
| 成分 | 關鍵參數 | 描述 |
| 屏障（安全區域） | Voc (V), Isc (A),Ca（最大允許電容），La（最大允許電感） | 定義了屏障能夠安全承受的電纜能量上限。 |
| IS 電纜 | Cc（電纜電容/公里），Lc（電纜電感/公里） | 必須在電纜資料表中記錄。 |
| 現場儀器 | Ci（內部電容），Li（內部電感） | 儀器製造商提供 |
驗證公式：
- 電容檢查：(Cc × 電纜長度) + Ci ≤ Ca
- 電感檢查：(Lc × 電纜長度) + Li ≤ La
關鍵意義：如果電纜製造商不提供副本（電容）和液化石油氣如果（電感）值不符合要求，則該電纜不能用於經過認證的IS系統。這就是為什麼在危險區域使用「任何屏蔽電纜」都是危險且不合規的原因——沒有資料就無法驗證實體參數。
在鼎尊電纜公司我們提供經認證的 Lc (µH/m) 和 Cc (nF/km) 參數每次 IS 電纜發貨，您都可以執行準確的實體計算並保持危險區域合規性。
- Ex-ia 與 Ex-ib：內在安全的級別
IS 電路還可以根據其容錯能力和允許的危險區域進行分類。
表 4：電纜的 Ex-ia 與 Ex-ib 防護等級
| 等級 | 容錯性 | 適用區域 | 電纜要求 |
| 今後 | 兩個獨立的斷層 | 0區（持續爆炸風險） | 需求最緊信用狀限額；最高安全完整性 |
| 前任 | 單一故障 | 1區（可能有爆炸風險） | 需求緩和信用證限制；標準IS電纜適用 |
| 前 | 無故障（僅正常運作） | 2區（不太可能，持續時間短） | 無特殊L/C限制；標準電纜即可接受 |
對電纜選擇的影響：為了確保在雙重故障情況下的安全，Ex-ia 電路對電容和電感的要求比 Ex-ib 電路更低。在選擇電纜之前，請務必確認所需的 IS 等級。
- IS電纜的屏蔽要求
根據 NFPA 70 第 504.30 節，需要屏蔽用於本質安全電路，以防止電磁幹擾耦合。
為什麼屏蔽很重要：變頻驅動器（VFD）、無線電發射機和焊接設備都會產生電磁幹擾（EMI）。這種電磁幹擾可能感應電壓和電流如果連接到較長的樂器電纜上——即使屏障將功率限制在 1.2W，外部 EMI 來源也可能產生足夠的能量來產生點火火花。
（鋁箔篩網鍍錫銅絲編織）
表5：IS電纜的屏蔽選項
| 盾牌類型 | 覆蓋範圍 | 最佳應用 | IS 適用性 |
| 箔片護罩 | 100% | 固定裝置，高頻電磁幹擾 | 適用於短距離、靜態運行 |
| 編織護盾 | 70-95% | 動態/柔性應用，低頻電磁幹擾 | 推薦用於採礦、機器人領域 |
| 複合材料（箔片+編織層） | 100% + 編織 | 惡劣的工業環境，高電磁幹擾 | 最適用於煉油廠和化工廠 |
接地規則：屏蔽層必須接地。僅一分（通常在安全區域內的屏障處）防止接地迴路引入危險能量。
在鼎尊電纜公司我們的IS儀器電纜具有鍍錫銅編織屏蔽（覆蓋率≥85%）作為標準配置－在保持 IS 合規性的同時，阻止 EMI 感應。
- IS電纜的關鍵技術規格
在為危險區域選用本質安全型電纜時，請確認下列關鍵參數：
表 6：IS 電纜規格清單
| 範圍 | 資訊系統要求 | 為什麼這很重要 |
| 電容（磁芯間） | ≤150 nF/km（PE/XLPE絕緣材料） | 限制儲存電荷；確保實體與屏障鈣值的兼容性 |
| 電容（核心屏蔽） | ≤250 nF/km | 對屏蔽電纜至關重要；影響儲能。 |
| 電感 | ≤0.8 mH/km | 限制電路斷開時的電壓尖峰 |
| 鞘色 | 淺藍色（RAL 5015） | 符合IEC 60079-14標準的視覺識別 |
| 屏蔽 | 整體編織覆蓋率（≥85%） | 阻止電磁幹擾傳入危險區域 |
| 排水線 | 包含（鍍錫銅） | 簡化單點接地 |
| 絕緣 | PE 或 XLPE（低ε）ᵣ） | 低介電常數 = 低電容 |
| 導體 | 絞合鍍錫銅 | 柔韌性+耐腐蝕性 |
| 溫度等級 | -40°C 至 +90°C（最低） | 能在工業環境中生存 |
| 火焰等級 | IEC 60332-1-2 或更高版本 | 消防安全 |
- 關於本質安全型電纜的常見誤解
| 神話 | 現實 |
| “任何屏蔽電纜都符合IS標準。” | 錯誤。 IS電纜需要受控的電容/電容參數和藍色護套。標準屏蔽電纜缺乏認證參數。 |
| “護欄本身就能起到安全作用——鋼纜並不重要。” | 錯誤。電纜會儲存能量（電容/電感）。高電容電纜會降低防護欄的安全等級。 |
| “藍色電纜只是營銷噱頭而已。” | 錯誤。根據IEC 60079-14標準，藍色是IS電路標識的強制性顏色。非藍色電纜不符合標準。 |
| “IS電纜對我的應用來說有點性能過剩了。” | 視情況而定。如果正常運作中存在任何易燃氣體/蒸氣/粉塵，則根據電氣規範，必須符合 IS（或 Ex-d）標準。 |
| “我可以用標準連接器拼接IS電纜。” | 錯誤。拼接會產生未知的電參數（Ci、Li），使實體計算無效。 |
和20餘年專業製造經驗，定尊電纜是全球能源、化學、礦業和製藥項目值得信賴的合作夥伴，這些項目需要獲得認證。本安型儀器電纜我們將深厚的危險區域專業知識與極高的可自訂性到d 符合您確切的 IS 規範和實體參數的傳輸電纜。
我們的IS電纜能力：
| 能力 | 定尊規格 |
| 遵守 | IEC 60079-11、IEC 60079-14、NFPA 70、IEEE 1580 |
| IS評級 | 今後（0區）前任（區域 1）前（第二區） |
| 鞘色 | 淺藍色（RAL 5015）— 根據IEC 60079-14標準強制執行 |
| 護套材料 | LSZH（防火）、PUR（耐油/耐磨）、PVC（通用） |
| 絕緣 | 聚乙烯或交聯聚乙烯— 低電容（≤150 nF/km） |
| 屏蔽 | 整體鍍錫銅編織（覆蓋率≥85%）+ 排水槽 |
| 導體 | 鍍錫銅絞線（5/6 類，18-24 AWG） |
| 電氣參數 | 經認證的 Lc (µH/m) 和 Cc (nF/km)為實體計算提供 |
| 溫度範圍 | -40°C 至 +90°C（標準）；-65°C 至 +200°C（優質 FEP） |
| 火焰等級 | IEC 60332-1、IEC 60332-3（低煙無鹵選項） |
| 測試 | 100% 電氣測試每卷 |
為什麼 定尊電纜 適用於您的危險區域安裝：
- 極高的可自訂性— 線對數（1 到 100+）、導體規格、屏蔽密度、護套材料——所有這些都根據您的 IS 應用量身定制
- 專家工程團隊— 支援實體參數計算（Ca/La 匹配），以確保屏障相容性
- 直接的專業溝通— 快速報價、包含 Lc/Cc 值的完整技術資料表以及全球配送
- 完整文檔— 每批貨物均提供測試報告、合規證明和可追溯性