固有安全系統可在爆炸性氣氛中保護生命和設施，然而許多安裝卻因工程師選擇的標準電纜接頭損害 IS 電路完整性、造成接地迴路或超出可引燃爆炸性氣體並導致毀滅性爆炸的能量參數而慘遭失敗。為一般工業用途而設計的傳統電纜接頭通常缺乏 IS 應用所需的特殊功能，包括適當的電離隔離、低電容結構，以及可維持安全屏障的認證能量參數。
用於本安系統的電纜接頭必須保持電偶隔離、提供經認證的低電容和低電感參數、確保正確的接地安排，並具備適當的 IS 認證，以維護安全屏障的完整性，並防止爆炸性大氣中的火源。 這些特殊需求要求根據 IS 電路參數、危險區域分類和安全柵規格進行謹慎選擇，以確保人員安全並符合法規要求。
我曾與安全工程師、儀錶專家和設施經理合作，服務過德克薩斯州的石化廠、北海的離岸平台，以及中東各地的化學設施。讓我與大家分享選擇保持本質安全完整性的電纜接頭的關鍵知識。
目錄
- 什麼是本質安全原則和要求？
- 電纜接頭如何影響 IS 電路完整性？
- 哪些認證和標準適用於 IS 電纜接頭？
- 如何為不同的應用選擇 IS 電纜接頭？
- 有哪些安裝和維護要求？
- 關於本質安全電纜接頭的常見問題
什麼是本質安全原則和要求？
本質安全1 原則是透過能量限制、電感隔離和故障保護，將危險區域電路中的電能限制在無法引燃的程度，這需要專用的電纜接頭來維持這些安全屏障，而不會引入額外的電容、電感或漏電路徑。
瞭解 IS 原則是非常重要的，因為任何損害能量限制或隔離的元件都可能產生點火源，使整個安全系統失效。
能量限制基本原理
電壓限制： IS 系統限制最大電壓以防止火花引燃，在大多數應用中通常為 28V DC，因此需要不會產生壓降或隔離斷層的電纜接頭。
電流限制： 最大電流限制可防止可能引燃爆炸性氣體的加熱效應，而電纜接頭則需要維持低阻抗路徑，不會造成電流集中點。
功率限制： 總功率耗散限制可防止因發熱而引燃，這就要求電纜接頭具有低損耗特性，不會為 IS 電路增加大量功耗。
能量儲存限制： 電容和感應能量儲存限制可防止因儲存能量放電而引燃，因此電纜接頭的電氣參數對於系統安全計算至關重要。
電離隔離要求
地球隔離： IS 電路必須與大地保持適當的隔離，這就需要採用絕緣安裝的電纜接頭，或不影響安全屏障的特定接地安排。
電路分離： 不同的 IS 電路需要彼此隔離，這就要求電纜接頭能夠防止獨立安全系統之間的交叉耦合或干擾。
障礙完整性： 安全區域中的安全柵欄必須與危險區域電路保持隔離，這就要求電纜接頭在整個安裝過程中保持這種關鍵的隔離。
故障保護： IS 系統必須在單一或多重故障條件下保持安全，這就要求纜線接頭的設計能夠在元件故障或損壞時仍能保持安全。
危險區域分類
Zone 0/1/2 要求： 不同的危險區域有不同的 IS 設備要求，電纜接頭需要針對連續、間歇或異常爆炸性氣氛的存在進行適當的認證。
氣體群分類： 不同的爆炸性氣體（IIA、IIB、IIC）具有不同的點燃能量，因此需要具有適當能量參數和結構材料的電纜接頭，以應對特定的氣體危害。
溫度分類： 設備溫度限制 (T1-T6) 限制了最高表面溫度，因此需要具有適當溫度等級和散熱特性的電纜接頭。
粉塵環境： Zone 20/21/22 灰塵危害區域要求電纜接頭具有適當的灰塵侵入保護和可燃性灰塵應用的表面溫度限制。
Ahmed 是沙特阿拉伯一家大型石化綜合企業的安全工程師，他在一次設施擴建過程中發現了正確選擇 IS 電纜接頭的重要性。他的團隊最初為新壓力變送器的安裝指定了標準的黃銅電纜接頭，但卻沒有意識到這些接頭會影響到壓力變送器的性能。 電氣隔離2 的 IS 電路。在調試前的安全審查中，我們發現金屬電纜接頭產生的接地路徑違反 IS 原則，並可能產生火源。我們將其更換為經過認證的 IS 電纜接頭，具有適當的隔離屏障和低電容結構，確保安全系統符合當地法規和國際 IS 標準。
電纜接頭如何影響 IS 電路完整性？
電纜接頭透過電氣參數（包括電容、電感和漏電電阻）影響 IS 電路的完整性，這些參數必須包含在安全障礙計算中，同時還要提供適當的接地安排和隔離障礙物，以維持系統的安全裕度。
瞭解這些電氣效應至關重要，因為電纜接頭會顯著影響 IS 電路參數和安全計算。
電氣參數注意事項
電容效應： 電纜接頭會增加 IS 電路的電容，這些電容必須包含在安全障礙計算中，以確保總電路電容維持在特定危險區域分類的安全限值內。
電感影響： 纜線接頭中的電感元件會影響 IS 電路行為和能量儲存計算，對於有電感負載或長纜線運行的電路尤其重要。
抗漏電性： 導體與大地之間透過電纜接頭的絕緣電阻會影響安全障壁的性能，必須符合 IS 標準和安全計算中規定的最小值。
地球循環預防： 不當的電纜接頭接地可能會產生接地迴路，損害 IS 電路的完整性，並將雜訊或安全危害導入敏感的儀器系統。
隔離和接地要求
Galvanic Isolation 維護： IS 電纜接頭必須維持危險區域電路與接地設備外殼之間的適當隔離，同時提供必要的機械支撐與環境密封。
螢幕接地： 透過 IS 電纜接頭進行電纜屏蔽接地需要特定的技術，以維持 IS 的完整性，同時提供電磁相容性和安全接地功能。
等電位鍵合： 透過 IS 電纜接頭適當地接合金屬元件，可確保電氣安全，同時維持 IS 電路隔離的要求。
故障電流路徑： IS 電纜接頭必須提供受控制的故障電流通路，在故障情況下不會影響安全柵操作或產生額外的火源。
材料與施工影響
導電材料： 金屬電纜接頭需要仔細考慮接地安排和隔離要求，以防止因意外的導通路徑而影響 IS 電路的完整性。
絕緣材料： 非金屬電纜接頭可以提供更好的 IS 隔離，但必須符合危險區域應用的機械強度、耐環境性和火焰傳播要求。
混合設計： 有些 IS 電纜接頭結合了金屬強度與絕緣屏障，為要求嚴苛的應用提供最佳的機械與電氣性能。
表面電阻： 電纜接頭表面處理和塗層會影響電氣參數，必須在 IS 系統設計和安全計算中加以考慮。
安裝設定效果
| 安裝類型 | IS 考慮因素 | 電纜接頭要求 | 安全影響 |
|---|---|---|---|
| 直接安裝 | 地球隔離的關鍵 | 絕緣或隔離設計 | 高 |
| 柵欄安裝 | 保持安全/危險分離 | 正確接地的標準 | 中型 |
| 接線盒 | 多重電路隔離 | 獨立電路分離 | 高 |
| 導管系統 | 連續接地通路 | 結合與隔離平衡 | 中型 |
安裝方法： 不同的電纜壓蓋安裝方式會影響 IS 電路參數和接地安排，因此需要仔細考慮電氣連續性和隔離要求。
電纜佈線： IS 電纜穿過電纜接頭的路線會影響電路參數，必須考慮分離距離、電磁相容性和安全屏障的完整性。
哪些認證和標準適用於 IS 電纜接頭？
IS 電纜接頭認證包括 IECEx、ATEX、FM、CSA 及其他國家認證，可驗證是否符合本質安全標準，包括 IEC 60079、EN 60079，以及特定地區的法規。 危險區域分類3 和氣體群分類。
適當的認證是強制性的，因為未經認證的元件可能會使整個 IS 系統的認證失效，並在發生事故時產生法律責任。
國際認證機構
IECEx 認證： 國際電工委員會防爆氣體認證計劃，提供 IS 電纜接頭的全球認可，並在參與國之間相互承認。
ATEX 指令： 歐盟爆炸性氣體指令要求在歐洲裝置中使用或出口至歐盟市場的 IS 電纜接頭必須具有 CE 標誌和公告機構認證。
FM 認證： Factory Mutual 認證適用於北美市場，為用於 I 類、1 級和 2 級危險場所的 IS 電纜接頭提供認證。
CSA 認證： 適用於加拿大市場的加拿大標準協會認證，通常需要與 FM 認證同時取得，才能完全進入北美市場。
地區和國家標準
IEC 60079 系列： 爆炸性氣氛設備（包括 IS 電纜接頭）的國際標準，涵蓋全球市場的結構、測試和應用要求。
EN 60079 系列： 以 IEC 60079 為基礎的歐洲協調標準，包含額外的歐洲要求，強制 IS 電纜接頭必須符合 ATEX 規範並取得 CE 標誌。
NFPA 70/NEC： 美國 IS 安裝的國家電氣規範要求，影響美國專案的電纜接頭選擇和安裝實務。
API 標準： 美國石油協會標準適用於石油和天然氣產業應用，為上游石油設施中的 IS 電纜接頭提供額外要求。
認證參數和標誌
實體參數： 經過「實體」設備認證的 IS 電纜接頭包括電氣參數 (Co、Lo、Ro)，這些參數必須包含在系統安全計算和屏障選擇中。
簡單儀器： 有些電纜接頭屬於"簡單儀器4" 具有固有的安全電氣參數，無需包含在安全障礙計算中。
溫度代碼： 認證標記包括溫度等級 (T1-T6)，顯示特定安裝環境在正常和故障條件下的最高表面溫度。
瓦斯集團評級： 認證包括氣體群組分類 (IIA、IIB、IIC)，顯示適用於不同爆炸性氣體環境，以及不同的點火能量要求。
文件和可追蹤性
合格證書： 適當的文件證明 IS 電纜壓蓋符合適用的標準和認證，這是監管核准和保險承保所必需的。
安裝說明： 經過認證的安裝程序，可確保 IS 電纜接頭的正確安裝，以維持認證的有效性和系統安全的完整性。
參數聲明： IS 系統計算和安全柵欄選擇所需的電氣參數文件，包括電容、電感和電阻值。
維護要求： 認證規定的維護程序和檢查間隔，以確保在整個使用壽命內持續符合規範和安全效能。
Marcus 是荷蘭鹿特丹一家大型化工廠的儀器管理人員，他在一次工廠現代化專案中了解到認證的複雜性。他的團隊需要 IS 電纜接頭來安裝新的分析儀，但發現現有供應商的產品只有 ATEX 認證，而他們的安全柵欄則需要 IECEx 認證5 系統計算的實體參數。如果不匹配，就需要進行昂貴的安全屏障變更或系統重新設計。我們為 IS 電纜接頭提供了 ATEX 和 IECEx 認證，包括適當的實體參數文件，使其能夠與現有安全系統無縫整合，同時滿足所有歐洲法規要求。
如何為不同的應用選擇 IS 電纜接頭？
IS 電纜接頭的選擇需要分析電路參數、危險區域分類、環境條件和安全障礙要求，以選擇適當的認證、電氣參數、材料和結構特性，從而維持特定應用的本質安全完整性。
不同的 IS 應用有其獨特的需求，這些需求會影響電纜接頭的選擇和系統整合的考量。
製程儀表應用
壓力變送器： IS 壓力變送器需要具有低電容和適當屏蔽接地的電纜接頭，以保持信號完整性，同時在 1 區應用中保持安全屏障性能。
溫度感測器： RTD 和熱電偶電路需要具有最小熱效應和適當隔離的 IS 電纜接頭，以防止測量誤差，同時保持 IS 電路的完整性。
流量計： 電磁流量計和超音波流量計需要具備 EMC 相容性和適當接地安排的 IS 電纜接頭，以防止干擾，同時維持安全屏障。
分析儀器： 氣相色譜儀和分析儀需要具有超低洩漏和抗污染能力的 IS 電纜接頭，以便在危險環境中進行精確測量。
控制系統整合
DCS 整合： 分散式控制系統需要與特定安全柵欄類型和通訊協定相容的 IS 電纜接頭，同時維持整個系統的 IS 完整性。
PLC 系統： 配備 IS I/O 模組的可程式邏輯控制器需要支援數位通訊的電纜接頭，同時提供適當的隔離及電磁相容性。
安全儀表系統： SIL 等級的安全系統要求 IS 電纜接頭具有適當的可靠度等級和失效模式特性，以支援整體系統的安全完整性等級。
無線系統： IS 無線傳輸器需要能容納天線連接的電纜接頭，同時保持 RF 性能和本質安全要求。
環境與安裝注意事項
離岸平台： 海洋環境需要 IS 電纜接頭具備優異的耐腐蝕性，通常採用不銹鋼結構，並取得鹽霧和極端氣候條件的相關認證。
化學處理： 惡劣的化學環境需要 IS 電纜接頭採用特殊的材料和塗層，以抵抗特定的化學物質，同時維持電氣參數和認證。
高溫應用： 煉油廠和石化廠可能需要溫度等級和熱穩定性更高的 IS 電纜接頭，以安裝熱製程設備。
振動環境： 壓縮機站和旋轉式設備需要 IS 電纜接頭具有更強的機械強度和抗震性，以防止鬆脫或故障。
纜線類型相容性
| 電纜類型 | IS 考慮因素 | 腺體需求 | 典型應用 |
|---|---|---|---|
| 儀器 | 低電容關鍵 | 指定實體參數 | 變送器、分析儀 |
| 熱電偶 | 熱效應最小 | 低熱質設計 | 溫度測量 |
| 光纖 | 隔離維護 | 非導電結構 | 高速資料 |
| 裝甲 | 地球連續性 | 適當的鎧裝端接 | 惡劣的環境 |
多芯電纜： 具有多電路的 IS 應用要求電纜接頭能夠在同一電纜入口內的不同 IS 電路之間提供適當的分隔和隔離。
混合電纜： IS 應用中的電源和訊號組合需要專門的電纜接頭，以保持適當的隔離，同時滿足不同的導體類型和絕緣要求。
有哪些安裝和維護要求？
IS 電纜接頭的安裝和維護需要嚴格遵守認證要求、正確的接地程序、定期檢查時間表和文件慣例，以確保持續符合本質安全標準和法規要求。
正確的安裝和維護非常重要，因為不正確的程序會破壞 IS 的完整性，並造成安全隱患。
安裝最佳實務
符合認證規定： 所有安裝程序必須遵循經認證的安裝說明，以維持 IS 電纜接頭的認證和整個安裝過程中的系統安全完整性。
接地程序： 根據 IS 標準和當地電氣規範進行適當的接地安排，在不影響 IS 電路隔離要求的情況下確保安全性。
扭力規格： 根據製造商規格精準使用扭力，以確保正確的密封和電氣接觸，而不會損壞 IS 電纜接頭元件或認證。
環境密封： 適當的密封技術可維持 IP 等級，並防止濕氣或污染物侵入，以免影響 IS 電路參數或安全效能。
檢查和測試要求
目視檢查： 定期目視檢查計劃，以找出可能影響 IS 電纜接頭性能或安全完整性的物理損壞、腐蝕或劣化情況。
電氣測試： 定期進行電氣參數驗證，包括絕緣電阻、連續性和接地測試，以確保持續符合 IS 要求。
認證驗證： 定期審查認證文件和符合性狀態，以確保在整個服務生命週期中持續有效並符合法規要求。
環境監測： 評估可能影響 IS 電纜接頭性能的環境條件，包括溫度、濕度、化學曝曬和機械應力。
文件和記錄保存
安裝記錄： IS 電纜壓蓋安裝的詳細文件，包括認證號碼、安裝程序、測試結果，以及符合法規和保險要求的驗證。
維護記錄： 全面的維護記錄，包括檢驗結果、測試資料、維修和更換，以證明持續符合規定，並支援可靠性分析。
變更管理： 對 IS 電纜接頭裝置進行任何可能影響安全完整性或認證合規性的變更時，都要有適當的文件記錄和核准程序。
緊急程序： 明確的 IS 電纜接頭故障或損壞的應變程序，這些故障或損壞可能會危及安全系統或造成危險狀況。
總結
為本質性安全系統選擇電纜接頭需要深入瞭解 IS 原理、認證要求和特定應用的考慮因素。成功與否取決於選擇具有適當電氣參數的正確認證元件，同時實施正確的安裝和維護程序，以在整個系統生命週期中保持安全完整性。
IS 應用中的利害關係可謂生死攸關，因此正確的電纜接頭選擇和實施對於人員安全和法規遵從至關重要。在 Bepto，我們了解本質安全的重要性，並提供經過認證的 IS 電纜接頭以及適當的文件和技術支援，以確保安裝的安全性和合規性。我們的團隊與安全工程師密切合作，確保 IS 電纜接頭的正確選擇和實施，在滿足操作要求的同時保持安全完整性。
關於本質安全電纜接頭的常見問題
問：IS 電纜接頭與防爆電纜接頭有何不同？
A: IS 電纜接頭透過限制能量和提供隔離來維持本質安全，而防爆電纜接頭則在機殼內抑制爆炸。IS 系統透過限制能量來防止燃燒，而防爆系統則透過堅固的結構來抑制燃燒效應。
問：IS 電纜接頭是否需要特殊認證？
A: 是的，IS 電纜接頭需要特定的認證，例如 IECEx、ATEX、FM 或 CSA，視您的地點和應用而定。這些認證驗證是否符合本質安全標準，並包括安全障壁計算所需的電氣參數。
問：如何計算 IS 系統的電纜壓蓋參數？
A: 在您的安全柵欄計算中，將電纜接頭電容、電感和電阻值與電纜和現場裝置參數一併計算。總電路參數必須維持在安全柵和危險區域分類所指定的安全限制範圍內。
問：我可以在 IS 應用中使用金屬電纜接頭嗎？
A: 可以，但金屬 IS 電纜接頭需要適當的接地安排和隔離考慮，以維持 IS 電路的完整性。某些應用可能需要絕緣安裝或特定的接地技術，以防止損害安全屏障。
問：IS 電纜接頭應多久檢查一次？
A: 檢查頻率取決於環境條件和法規要求，通常在惡劣環境下為每月一次，在受控條件下為每年一次。請遵循製造商的建議和當地法規，瞭解特定的檢查時間表和程序。
