什么是本质安全型仪器电缆？
什么是本质安全型仪器电缆？
在炼油、化工和采矿等行业，空气中含有易燃气体、蒸汽或粉尘。在这些危险区域，即使是仪表电缆损坏产生的简单电火花，也可能引发灾难性的爆炸。
一个本质安全型（IS）仪器电缆解决方案就在于此。与试图将爆炸限制在密封外壳内的传统防爆（Ex-d）电缆或导管不同，IS电缆通过确保流经电线的电能完全防止爆炸。温度始终不够高，无法产生火花。那可能会引燃大气层。
本指南解释了 IS 仪表电缆的工作原理、其强制性构造要求、关键电气参数，以及如何在危险区域安装中正确指定它们。
- 定义及工作原理
国际标准IEC 60079-11本质安全定义为基于能量限制原理的保护技术。
官方定义：本质安全电路是一种“在规定的试验条件下，任何火花或热效应都无法点燃空气中可燃或可燃材料的混合物。”
（本质安全型与防爆型：本质安全型通过限制能量来防止点燃（IEC 60079-11），而防爆型则将爆炸限制在密封外壳内）
工作原理：
- 隔离（Ex-d）：制造一个足够坚固的重型金属箱，以承受内部爆炸。
- 预防（Ex-i / IS）：将进入危险区域的电压、电流和功率限制得足够低，以至于即使是短路也只会产生极小的电流。无火花和无热效应能够点燃。
在鼎尊电缆公司我们生产的 IS 仪表电缆经过精心设计，即使在故障情况下也能保持这些严格的能量限制，从而确保您危险区域的仪表安全无虞。
- IS 仪器电缆的关键要求（符合 IEC 60079-14 标准）
并非所有电缆都适用于本质安全系统。本质安全电缆具有特定的结构和标识要求，以确保系统完整性。
表 1：强制性 IS 仪器电缆要求
| 要求 | 规格 | 源标准 | 为什么这很重要 |
| 能量限制 | 必须与非IS电路进行物理隔离。 | IEC 60079-14 | 防止危险能量迁移到危险区域 |
| 屏蔽 | 需要使用（箔片或编织物）来防止电磁干扰耦合 | NFPA 70 第 504.30 节 | 阻断可能诱发电流的射频干扰 |
| 电感控制（LC） | 必须记录（µH/m） | IEC 60079-14 | 防止电路断开时出现电压尖峰 |
| 电容控制（Cc） | 必须提供文件记录（nF/km） | IEC 60079-14 | 限制可能以火花形式放电的储存电荷 |
| 机械防护 | 坚韧的鞘（PUR 或 LSZH） | IEC 60092-502 | 能够经受恶劣的工业环境 |
| 鉴别 | 浅蓝色（RAL 5015）外层护套 | 全球标准（IEC 60079-14） | 立即进行视觉识别可防止意外连接到非IS电源。 |
| 导体 | 绞合铜（5级或6级） | IEEE 1580 | 安装灵活，抗震性能好 |
关于身份识别的关键说明：IEC 60079-14 严格要求本质安全电路必须能够通过以下方式识别：浅蓝色（RAL 5015）。如果电缆护套为黑色，则不是符合信息系统应用要求。
- 深度解析：IS电缆的屏蔽要求
对于IS仪器电缆而言，屏蔽并非可选项，而是根据NFPA 70第504.30节的规定强制要求。但为什么呢？
问题：在工业厂房中，变频驱动器（VFD）、无线电发射机和焊接设备会产生电磁干扰（EMI）。这种电磁干扰可能感应电压和电流连接到长长的仪器电缆上。即使屏蔽层将功率限制在 1.2W，附近的无线电发射器也可能在未屏蔽的电缆上感应出足够的能量，从而产生足以点火的火花。
解决方案：一个盾牌（编织或箔片）它包裹着传输信号的线对。它就像一个法拉第笼，在感应噪声到达危险区域传感器之前，将其安全地导入地（单点）。
（经认证的本质安全型仪表电缆横截面图，采用镀锡铜绞线导体、PE/XLPE 低电容绝缘层、整体铜编织屏蔽层，以及符合 IEC 60079-14 标准的强制性浅蓝色护套）
表2：IS仪器电缆的屏蔽类型
| 盾牌类型 | 覆盖范围 | 最佳应用 | IS 适用性 |
| 箔片护罩 | 100% | 固定装置，高频电磁干扰 | 适用于短距离、静态运行 |
| 编织护盾 | 70-95% | 动态/柔性应用，低频电磁干扰 | 推荐用于采矿、机器人、移动设备 |
| 复合材料（箔+编织层） | 100% + 编织 | 恶劣的工业环境，高电磁干扰 | 最适用于炼油厂、化工厂、发电厂。 |
IS Shields 的基本规则：屏蔽层必须接地。仅一分（通常在安全区域内的屏障处）防止接地回路引入危险能量。
在鼎尊电缆公司我们的IS仪器电缆具有镀锡铜编织屏蔽层（覆盖率≥85%）作为标准配置，并提供适用于极端 EMI 环境的复合选项——确保您的危险区域电路保持安全。
- 电气参数：电容和电感
该电缆不仅仅是一个被动连接器。它以两种形式储存电能，这两种电能可能在故障时成为点火源。
表 3：关键 IS 电缆电气参数
| 范围 | 象征 | 单位 | 为什么这对本质安全至关重要 |
| 电容（磁芯间） | 抄送 | nF/km | 电缆像电池一样储存电荷。断开连接时，这些电荷会以火花的形式释放。电荷量越大，安全距离越短。 |
| 电容（核心屏幕） | 抄送 | nF/km | 在导体和屏蔽层之间储存电荷。对屏蔽电缆至关重要。 |
| 电感 | 液化石油气 | µH/m 或 mH/km | 电感电路断开时会产生电压尖峰。电感值 Lc 越大，火花能量越高。 |
| 左/右比率 | 左/右 | µH/Ω | 定义电路的时间常数。BS 6704 标准用于矿用电缆。 |
实际影响：如果使用标准的、高电容电缆（廉价的PVC绝缘电线）而不是经过认证的IS电缆（低电容PE/XLPE绝缘），电缆中储存的能量可能会超过屏障的安全认证——即使使用正确的屏障，也会将“安全”的系统变成潜在的爆炸系统。
- 实体概念：匹配电缆、屏障和仪器
要使一个系统获得本质安全认证，这三个组成部分屏障、电缆和现场仪表必须具有兼容的电气参数。这被称为……实体概念。
表4：信息系统验证的实体参数
| 成分 | 关键参数 | 描述 |
| 屏障（安全区域） | 声学（开路电压），伊斯（短路电流）那（最大允许电容值），这（最大允许电感） | 定义了屏障能够限制多少能量。 |
| IS 电缆 | 抄送（电缆电容/公里），液化石油气（电缆电感/公里） | 必须在电缆数据表中记录。 |
| 现场仪器 | 那里（内部电容）那（内部电感） | 由仪器制造商提供 |
验证公式：
- 电容检查：（电缆电容 × 长度）+ 仪器电容 ≤ 屏障电容 (（Cc × L）+ Ci ≤ Ca)
- 电感检查：（电缆电感 × 长度）+ 仪器电感 ≤ 障碍电感 (（Lc × L）+ Li ≤ La)
关键意义：如果电缆制造商不提供抄送和液化石油气如果存在安全隐患，该电缆不能用于经过认证的IS系统。这就是为什么使用“任何屏蔽电缆”都是危险且不合规的原因。
在鼎尊电缆公司我们提供经认证的LC和CC参数每次 IS 电缆发货，都能让您进行准确的实体计算并保持危险区域合规性。
- Ex-ia 与 Ex-ib：内在安全性的级别
IS 电路还可以根据其容错能力和允许的安装区域进行分类。
表 5：仪器电缆的 Ex-ia 与 Ex-ib 防护等级
| 等级 | 容错性 | 适用区域 | 典型仪器应用 |
| 今后 | 两个独立的断层 | 0区（持续爆炸风险） | 甲烷气体探测器、氧气分析仪 |
| 前任 | 单一故障 | 1区（可能存在爆炸风险） | 压力变送器、温度传感器、流量计 |
对电缆选择的影响：为确保在双重故障情况下的安全，Ex-ia 电路对电缆的 L/C 参数要求比 Ex-ib 电路更为严格。在选择电缆之前，务必确认所需的 IS 等级。
- IS仪器电缆的构造要求
表 6：IS 仪器电缆结构规范
| 成分 | 信息系统要求 | 为什么 |
| 导体 | 绞合铜（5级或6级，7至19股） | 安装灵活，抗震性能好 |
| 导体材料 | 镀锡铜（推荐用于工业领域） | 在腐蚀性环境中的耐腐蚀性 |
| 绝缘 | PE（聚乙烯）或者交联聚乙烯 | 低介电常数（ε）ᵣ=2.3) = 低电容 = 更长的安全距离 |
| 配对识别 | 蓝/黑（标准）或编号 | 防止接线错误 |
| 屏蔽 | 整体镀锡铜编织（覆盖率≥85%） | 阻断可能引发点火能量的电磁干扰 |
| 排水线 | 包括（镀锡铜） | 简化屏蔽端接 |
| 内层外套 | 低烟无卤或聚氯乙烯 | 增加机械保护 |
| 外鞘 | 浅蓝色（RAL 5015）低烟无卤或聚氨酯 | 图示可识别IS电路；LSZH用于防火安全，PUR用于耐油/耐磨。 |
| 温度范围 | -40°C 至 +90°C（标准）；-65°C 至 +200°C（优质 FEP） | 能耐受极端植物环境 |
- IS仪器电缆安装规则
即使是最好的IS线缆，如果安装不当也会失效。
表 7：IS 电缆安装要求（IEC 60079-14）
| 规则 | 要求 | 为什么 |
| 分离 | IS电路必须是物理隔离来自非IS电路 | 防止危险的能量泄漏 |
| 隔离距离 | 距非IS电缆≥50毫米（2英寸）（或通过接地金属隔板） | 防止电感/电容耦合 |
| 终端识别 | 使用浅蓝色终端或套管 | 维护人员目视安全检查 |
| 导管系统 | 如果与非IS设备共用导管，则导管必须是浅蓝色或贴有标签 | 防止拉拔过程中意外混匀 |
| 无拼接 | 避免拼接；使用连续电缆 | 拼接会产生未知的电参数 |
| 接地 | 护盾接地仅一分（安全区域） | 防止可能引入危险能量的接地回路 |
- 需要使用IS仪器电缆的应用
对于所有进入危险区域的低能耗电路，IS仪表电缆是强制性的。
（本质安全型（IS）仪表电缆安装）
表 8：IS 仪器电缆在各行业的应用
| 行业 | 危险区域 | 典型的信息系统应用 |
| 石油和天然气 | 1/2区（井口、平台） | 压力变送器、流量计、气体检测器、热电阻 |
| 化学加工 | 1区（反应堆、储罐） | pH传感器、温度探头、液位开关 |
| 制药 | 区域 1（溶剂处理） | 批次控制仪器、洁净室传感器 |
| 煤炭开采 | 0/1区（地下） | 甲烷探测器、指示灯、接近传感器 |
| 废水 | 1区（沼气池建筑） | 甲烷监测器、氧气分析仪 |
| 喷漆房/喷漆室 | 1区 | 空气质量传感器、温度监测器 |
关于鼎尊电缆：您的信息系统仪器电缆工程合作伙伴
和20余年专业制造经验，定尊电缆是全球能源、化工和采矿项目值得信赖的合作伙伴，这些项目需要经认证的资质。本安型仪器电缆我们将深厚的危险区域专业知识与极高的可定制性提供符合您确切的 IS 规范和实体参数的电缆。
（鼎尊电缆本质安全型仪表电缆——符合IEC 60079-11危险区域仪表标准认证）
我们的IS仪器电缆能力：
| 能力 | 定尊规格 |
| 遵守 | IEC 60079-11、IEC 60079-14、NFPA 70、IEEE 1580 |
| IS评级 | 今后（0区）和前任（区域 1） |
| 导体 | 镀锡铜绞线（5/6 类，18-24 AWG） |
| 绝缘 | 聚乙烯或交联聚乙烯（低电容≤150 nF/km） |
| 屏蔽 | 整体镀锡铜编织（覆盖率≥85%，已筛查） |
| 排水线 | 包含便于接地的部件 |
| 鞘色 | 浅蓝色（RAL 5015）—根据IEC 60079-14标准强制要求 |
| 护套材料 | LSZH（防火）、PUR（耐油/耐磨）、PVC（通用） |
| 电气参数 | 经认证的 Lc (µH/m) 和 Cc (nF/km)为实体计算提供 |
| 温度范围 | -40°C 至 +90°C（标准）；-65°C 至 +200°C（优质 FEP） |
| 测试 | 100% 电气测试每卷 |
为什么选择鼎尊电缆作为您危险区域仪表的首选：
- 极高的可定制性— 线对数（1 到 100+）、导体规格、屏蔽密度、护套材料——所有这些都根据您的 IS 应用量身定制
- 专家工程团队— 支持实体参数计算（Ca/La 匹配），以确保屏障兼容性
- 直接的专业沟通— 快速报价、包含 Lc/Cc 值的完整技术数据表以及全球配送
- 完整文档— 每批货物均提供测试报告、合规证书和可追溯性
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