Increased Safety "e" Deep Dive

GB/T 3836.3—2021 增安型"e"逐章深度解读

GB/T 3836.3—2021《爆炸性环境 第3部分:由增安型"e"保护的设备》的核心原理是:在正常运行条件下不产生电弧、火花或高温表面——通过提高安全裕量(加大爬电距离、增强绝缘、限制温升)来防止点燃。与隔爆"d"的"承受爆炸"不同,增安"e"是"避免产生点燃源"。本文逐章拆解 tE 时间、爬电距离/电气间隙、接线端子、旋转电机等核心内容。

18+正文章节
tE关键参数
Gb/GcEPL覆盖
MOD修改采用IEC
📜 版权声明:本文为 AlliedEx 原创技术解读,引用 GB/T 3836.3—2021 标准条文用于说明性目的。标准正文仅跳转至国家标准全文公开系统或IEC Webstore官方渠道获取。不提供标准 PDF 下载。
外行 30 秒懂

增安型“e”的思路是“本来就不让它起火花”:把电气设备的绝缘、接线、温升都做得特别稳妥,让它正常工况下根本点不着周围的爆炸性气体。

打个比方:像给电器穿了层绝缘防护服,平时不漏电、不发热,自然安全。

关你(设备厂 / 设计 / 采购)啥事:e 型常用于接线端子、灯具、电机,性价比高但不能用在会起弧的设备上。它的死穴是“温度”——温升限制和 tE 时间卡得很死,散热和绝缘是设计重点。

4 术语和定义 Terms & Definitions
条款号术语英文认证实务含义
4.1增安型"e"increased safety "e"正常运行下不产生点燃源的防爆措施
4.2t_E 时间time t_E (tE)交流绕组从启动电流到稳定温升的时间——电机保护的核心参数
4.3初始温度initial temperature通电前绕组的稳定环境温度
4.4额定最高温度rated temperature limit设备允许的最高运行温度(含环境温度+温升)
4.5爬电距离creepage distance沿绝缘表面的最短路径长度
4.6电气间隙clearance两导电部分之间在空气中的最短距离
4.7污染等级pollution degree1=干燥洁净 / 2=一般污染 / 3=导电污染 / 4=持续导电
4.8材料组别(CTI)material group (CTI)I(CTI≥600) / II(400~600) / III(175~400) / IV(<175)
实务要点:"tE 时间"是增安型电机认证中最重要的单一参数。它直接决定了电机配套的热过载保护继电器整定值。tE 越短意味着电机热惯性越小,需要更灵敏的保护;tE ≥ 5 s 是很多应用的基本门槛(保证保护电器来得及动作)。
5 通用要求 General Requirements

5.1 增安型的核心设计原则

  1. 不产生电弧/火花:在正常条件下(包括公认的过载条件),电路中的连接点不会分离导致火花
  2. 不产生高温表面:任何外露表面的温度不超过温度组别的限值
  3. 足够的安全裕量:爬电距离、电气间隙、绝缘等级均高于普通工业要求
  4. 可靠的防护:外壳 IP 防护等级防止固体异物和水进入降低绝缘性能

5.2 内部导线与连接

5.3 电气间隙与爬电距离(核心表格)

以下为简化示意(以额定电压 ≤ 250V rms、污染等级 2 为例):

工作电压 (V rms)最小爬电距离 (mm)最小电气间隙 (mm)
材料组 I材料组 II材料组 III/IV
≤ 500.81.01.250.8
1251.251.62.01.5
2502.02.53.22.5
4003.24.05.04.0
5004.05.06.35.0
6906.38.010.08.0
材料组别由 CTI(相比漏电起痕指数)决定:I 组 CTI ≥ 600(如陶瓷、玻璃);II 组 400~600(如三聚氰胺);III 组 175~400(如酚醛树脂);IV 组 < 175(如某些未处理塑料)。CTI 越低,需要的爬电距离越大。

5.4 IP 防护等级要求

设备类型最低 IP 要求典型配置
内部裸露带电部件IP54防尘 + 防溅水
仅在清洁场所安装且定期维护IP43防直径 > 1mm 固体 + 防淋水
绝缘带电部件IP44防直径 > 1mm 固体 + 防溅水
外壳内部(空腔)IP41防直径 > 1mm 固体 + 防滴水
高频不符合项 TOP 3:① 爬电距离不够(PCB 设计时未考虑材料组别);② IP 等级不达标(密封圈老化或装配不当);③ 内部连接不可靠(仅靠锡焊无机械固定)。
6 电气连接(接线端子) Connections / Terminals

6.1 接线端子的基本要求

6.2 导体固定方式

方式适用范围注意事项
螺钉压接最常用,0.5~300 mm²螺扭矩符合规定;需配弹簧垫圈
弹簧式无螺丝细导线,≤ 4 mm²确保弹簧长期可靠性
插拔式模块化设备插拔力足够;有锁定机构

6.3 多根导线接入同一端子

实务要点:接线端子的发热是增安型设备的常见故障点。送检时应提供端子的温升试验数据(在最大持续电流下)。如果端子材质为铜合金(如黄铜),其允许温升比纯铜低,选型时要注意。
7 旋转交流电机(核心章节!) AC Motors — Core Chapter

7.1 增安型电机的特殊地位

增安型"e"是防爆电机最常用的保护型式之一(尤其是 Ex e II T3/T4 Gb 电机)。与隔爆型电机相比,增安电机结构简单、成本低、维护方便,但前提是必须配合正确的热保护和适当的 tE 时间。

7.2 tE 时间详解

tE 时间定义:在最高环境温度下,交流绕组从额定运行达到稳定温升后,再通以启动电流(I_A)时,绕组温度从稳定值上升到极限温度所需的时间。

物理意义:这是电机热惯性的度量——tE 越大,电机越"能扛",保护装置有越多的时间来动作切断电源。
参数含义典型值认证要点
tE堵转加热时间5~30 s(视功率而定)实测值,必须在证书上标出
I_A / I_N启动电流比5~7(鼠笼电机)影响 tE 测试工况
ΔtE转子堵转时间同上定子和转子分别测试

7.3 电机内部要求

项目要求原因
气隙单边气隙 ≥ 0.2 mm(小电机)且须测量记录防止定转子摩擦产生火花
风扇塑料风扇需防静电(电阻 ≤ 1GΩ)或用导静电材料摩擦静电引燃风险
接线盒独立隔爆或增安型接线盒,IP54 以上接线端子是主要点燃源
空间加热器如有,须满足增安要求且不能超过 T 组温度防止停机后冷凝又启动时受潮
轴承滚动轴承需加润滑脂(阻燃型);防止跑外圈摩擦高温

7.4 电机保护系统

增安型电机必须配备专用的热过载保护装置:

严重警告:增安型电机绝对不能用普通断路器或熔断器单独保护!普通断路器的热脱扣响应太慢,无法在 tE 时间内切断堵转电流。必须使用专用的 Ex e 电机保护器(如 EOCR、PTC 热敏电阻 + 专用继电器)。这是增安电机现场事故的第一大原因。
8 变压器与电抗器 Transformers & Reactors

8.1 基本要求

8.2 温度限制

变压器/电抗器的极限温度取决于绝缘等级和温度组别的较低者:

绝缘等级绝缘系统极限温度 (°C)T3 允许 (°C)T4 允许 (°C)
A (105°C)105200 → 受限于 T3=200 ✓135 → 受限于 T4=135 ✓
E (120°C)120200 → 受限于 T3=200 ✓135 → 受限于 T4=135 ✓
B (130°C)130200 → 受限于 T3=200 ✓135 → 受限于 T4=135 ✗
F (155°C)155200 → 受限于 T3=200 ✓135 → 受限于 T4=135 ✗
H (180°C)180200 → 受限于 T3=200 ✓135 → 受限于 T4=135 ✗

* 当绝缘等级极限温度高于温度组别限时,实际限值为温度组别限值

9 照明灯具 Luminaires

9.1 增安型灯具的特点

9.2 灯具的特殊要求

项目要求
光源管形荧光灯、LED 模组等(无裸露电弧的光源)
灯座防松结构;灯管插入后有自锁功能
镇流器/驱动如果是内置式,须满足增安要求(温升、爬电距离)
透明件冲击试验通过;热剧变试验通过;安装牢固
最高表面温度不超过温度组别限值(注意光源集中发热区域)
10 加热设备与加热电阻器 Heating Equipment

10.1 加热设备的特殊性

加热设备本身就是"故意产生高温"的设备,因此增安型对它的控制更加严格:

10.2 加热电阻器/加热电缆

11 蓄电池(补充要求) Batteries

11.1 增安型蓄电池的限制

蓄电池在充电过程中可能产生氢气(尤其是铅酸电池),因此增安型对蓄电池的使用有严格限制:

实务建议:对于矿用本安型手机/手持设备中的锂电池,通常采用复合保护方式:电池本体用浇封型 "m" 保护 + 整体增安 "e" 外壳 + 本安 "ib" 输出回路。单一增安型对大多数电池来说是不够的。
🔧 增安型设计实务(工程篇) Increased Safety Design Practice
前面各章回答"标准怎么规定",本章回答"拿到一台增安型设备,我该怎么设计 / 核算"。增安型"e"的核心逻辑是:正常运行和认可故障下都不产生点燃源——它既没有隔爆外壳的"包容",也没有本安的"限能",而是靠充分裕度的绝缘、温升、间隙与防护把点燃概率压到极低。设计主线四条:① 温度(绕组 / 导体 / 表面不超过极限)② 电气间隙与爬电距离(防击穿)③ 介电强度(耐压)④ 外壳防护 IP(防外界侵害绝缘)。

12.1 设计总流程

  1. 定工况:额定电压 / 频率、环境最高温度、启动方式与频次、防护等级 IP。
  2. 选绝缘等级:按设备类别与温升限值(12.3)确定绕组绝缘耐热等级与允许温升。
  3. 定电气间隙 / 爬电距离:按工作电压、污染等级、材料组别查 3836.3 专用表(12.2)。
  4. 校核温升:含启动过程(t_E 时间内的启动电流累加温升,见 12.4)。
  5. 定介电强度试验电压:按额定电压 / 绝缘等级查表(12.5)。
  6. 定外壳防护 IP 与内部布线:保证内部绝缘不受尘 / 水 / 机械损伤(12.6)。

12.2 电气间隙与爬电距离

增安型的电气间隙和爬电距离按 GB/T 3836.3 表2(依工作电压、材料组别、保护等级、绝缘类型)确定,原理与低压电器一致但取值更严。下列条款值为已核对原文:

材料级别相比漏电起痕指数 CTI说明
I 级600 ≤ CTI无机绝缘(玻璃、陶瓷)无泄痕,通常归入此级
II 级400 ≤ CTI < 600
IIIa 级175 ≤ CTI < 400
IIIb 级100 ≤ CTI < 175
表2 现场查表指引(四步定位)
  1. 定工作电压——交流有效值或直流值。设备有多种额定电压或标称一个电压范围时,取最高额定电压;确定数值时工作电压可高出表值 1.1 倍(常用额定电压已含此系数,勿重复叠加)。
  2. 定材料级别——按上面表1 的 CTI 分级。注意:若绝缘部件带凸筋或凹槽,工作电压至 1100 V 的最小允许爬电距离应按相邻更高的材料级别选取(即用 I 级代替 II 级取值)。
  3. 定保护等级——eb(对应 EPL Gb)还是 ec(对应 EPL Gc),两档取值不同。
  4. 交叉查表——以「电压 × 材料级别 × 保护等级」在表2 中查得三组值:最小爬电距离、最小电气间隙和间隔、涂层下的间距 d。三者是"与"关系,取各自最严者。
工作电压
(交流有效值
或直流)a,b
V
最小爬电距离 mm最小电气间隙和间隔 mm涂层下的
间距d mm
材料级别电气间隙
IIIIIIaIIIb
"eb""ec""eb""ec""eb""ec""eb""ec""eb""ec""eb""ec"
≤101.611.611.61—11.60.40.30.3
≤12.51.61.051.61.051.61.05—1.051.60.40.30.3
≤161.61.11.61.11.61.1—1.11.60.80.30.3
≤201.61.21.61.21.61.2—1.21.60.80.30.3
≤251.71.251.71.251.71.25—1.251.70.80.30.3
≤321.81.31.81.31.81.3—1.31.80.80.30.3
≤401.91.42.41.63.01.8—1.81.90.80.60.6
≤502.11.52.61.73.41.9—1.92.10.80.60.6
≤632.11.62.61.83.42—22.10.80.60.6
≤802.21.72.81.93.62.1—2.12.20.80.80.8
≤1002.41.83.023.82.2—2.22.40.80.80.8
≤1252.51.93.22.14.02.4—2.42.510.80.8
≤1603.224.02.25.02.5—2.53.21.51.11.1
≤2004.02.55.02.86.33.2—3.24.021.71.7
≤2505.03.26.33.68.04—45.02.51.71.7
≤3206.348.04.510.05—56.032.42.4
≤4008.0510.05.612.56.3—6.38.042.42.4
≤500106.312.57.1168—81052.42.4
≤6301281692010—10125.52.92.9
≤800161020112512.5——14744
≤1000201125113213——1485.85.8
≤1250221226123215——1810——
≤1600231327133217——2012——
≤2000251428143220——2314——
≤2500321836184025——2918——
≤3200402245225032——3622——
≤4000502856286340——4428——
≤5000633671368050——5036——
≤63008045904510063——6045——
≤8000100561105612580——8056——
≤100001257114071160100——10070——
≤12500—90—90—125———89——
≤13640—98—98—138———97——
表2 使用说明(逐格视觉转录自 GB/T 3836.3—2021 原文第 22~23 页):
① 上表为 GB/T 3836.3—2021 表2 完整数值(33 个电压档 × 13 列),由标准扫描件页面高保真渲染后经视觉逐格转录。
② 表注摘录:a — 确定爬电距离/电气间隙时,工作电压可比表中电压值高出 1.1 倍;b — 已考虑最大供电电压偏差 ±10%;c — ≤10 V 时与 CTI 无关,可使用不符合 IIIb 要求的材料;d — 涂层下的间距仅适用于印刷电路板(保护等级 "ec",如 4.5 所述)。
③ IIIb 材料组:仅 ≤630 V 有值(与 IIIa 相同),≥800 V 全部为 "—"(不适用)。≥12500 V 时 I/II 级爬电距离 eb 也为 "—"(仅 ec 有值)。
④ 现场布线硬下限(4.3 / 4.4.2):eb ≥ 3 mm、ec ≥ 1.5 mm,任何情况下不得低于此值(覆盖表值时取较严者)。
⑤ 隔离结构硬指标(不依赖表2):本安—非本安端子裸露导电部件间距 ≥ 50 mm;金属隔板 ≥ 0.45 mm(须接地)、非金属隔板 ≥ 0.9 mm;隔板伸入外壳壁 ≥ 1.5 mm。
常见错有三类:① 照搬普通低压电器的间隙值(增安型必须按 3836.3 表2 取值,且要叠加环境最高温度对材料性能的影响);② 忽略"取最高电压"(多种电压或电压范围时按最高档查,不是按常用档);③ 只看间隙不看爬电(爬电距离常是制约项,尤其粉尘 / 凝露环境)。
查表最高频失误是用有效值代替峰值电压——本安型才用峰值,增安型用有效值/直流,两者不要混淆。

12.3 绕组温升与绝缘等级

绕组在额定运行下的温升不得超过绝缘等级的允许值(A / E / B / F / H 各级对应不同极限温度)。增安型对温升的限制严于普通电机,因为要在最不利工况下仍留足裕度。设计要点:

温度组别 T1~T6 直接约束表面温度:增安型设备的允许最高表面温度同样须满足第 6 章温度分组(如 T4 ≤ 135℃),设计阶段就要把绕组温升 + 环境温度叠加核算。

12.4 启动电流比 I_A / I_N 与 t_E 时间(旋转电机核心)

增安型电机最大的设计陷阱在启动过程:启动电流 I_A 可达额定电流 I_N 的数倍,短时间内叠加巨大温升。标准引入两个关键量(3.16 / 3.18):

增安型电机须保证在 t_E 时间内,启动过程绕组温度不超过极限温度。表4 给出不同绝缘耐热等级与测量方法下的绝缘绕组极限温度(单位 ℃),含正常运行最高工作温度与 t_E 终了温度:

项目温度测量方法按照 GB/T 11021 的耐热等级a
105(A)120(E)130(B)155(F)180(H)
"eb""ec""eb""ec""eb""ec""eb""ec""eb""ec"
正常运行下的最高工作温度(单层绝缘绕组)/℃电阻法或温度计法95105110120120130130150155175
电阻法90100105115110120N/A115135N/A
正常运行下的最高工作温度(其他绝缘绕组)
/℃
温度计法b80N/A95N/A100N/A115N/A135N/A
嵌入式传感器
(功率 > 5 MW 或 5 MVA)
95105110120120125135150160170
嵌入式传感器
(300 kW 或 200 kVA ≤ 功率≤ 5 MW 或 5 MVA)
95105110120120130135155160175
时间 tE 终了或通过嵌入式温度传感器断开时电机的最高绕组温度/℃电阻法160N/A175N/A185N/A210N/A235N/A
表4 使用说明(视觉转录自 GB/T 3836.3—2021 第 29 页):
① 保护装置(传感器)可设在电气设备内部和/或外部。
② N/A = 该组合不适用(标准未给出数值)。
③ 表注:a — 作为过渡性措施,按照 GB/T 11021 的符号表示的耐热等级高于 H 级的绝缘材料,其极限温度暂按 180(H) 级考核;b — 只有在不可能用电阻法来测量温度时才允许用温度计法;c — 这些数值由环境温度、绝缘额定运行时的温升和 tE 时间内的温升所组成。当电机绕组受嵌入式传感器保护时,温度由电动机断开后时间确定。

设计时必须:① 实测 / 计算启动电流比;② 核算启动过程温升曲线不超过 t_E 对应的极限;③ 若启动频繁或带载启动,t_E 会被快速耗尽,须选用更大裕度或限制启动频次;④ 必要时按 5.2 配过热保护(热敏电阻 / 传感器)切断电源。

普通电机不能直接当增安型用:普通电机未做 t_E 认证,启动温升可能远超极限。用于爆炸危险场所必须选经 3836.3 认证的增安型电机,且启动方式(直接 / 星三角 / 变频)与频次须与证书一致。

12.5 介电强度试验电压

增安型设备(尤其绕组、固体绝缘)须承受工频耐压试验,试验电压按额定电压与绝缘等级查 3836.3 表确定(通常显著高于常规低压设备)。设计阶段要预留足够的绝缘距离与绝缘厚度以通过试验。

12.6 外壳防护 IP 与内部布线

12.7 设计核算示例(增安接线端子排)

示例 额定 380 V 增安型接线箱端子排

① 工况:U = 380 V(线电压),污染等级 3,材料组别 IIIa,环境 40℃,T4。

② 间隙 / 爬电:按 3836.3 专用表取对应值(随电压与污染等级增大);端子间留足间距,必要时加隔板防异物搭桥。

③ 温升:额定负载下导体温升 ≤ 绝缘等级允许值,叠加 40℃ 后表面温度 ≤ 135℃(T4)。

④ 防护:外壳 IP 满足要求,进线口可靠密封,内部布线固定防松。

⑤ 结论:四项同时满足方可通过;任一项不足即判不符合。具体取值以 3836.3 原文表为准。

12.8 七类常见不符合项(避坑清单)

坑 1 爬电距离按普通电器取值

照搬低压标准间隙,未用 3836.3 专用表,污染环境下碳化导通。

严格按 3836.3 专用表取值,并考虑环境温度对材料性能影响。

坑 2 普通电机当增安型用

未做 t_E 认证,启动温升超限。

选用经 3836.3 认证的增安型电机,启动方式 / 频次与证书一致。

坑 3 启动频次未限制

频繁启动耗尽 t_E,绕组过热。

在说明书中明确启动频次限制与冷却要求。

坑 4 温升测定未含最不利工况

只在常温常压测,忽略最高环境温度叠加。

在最严工况(最高环温 + 电压上限)下测温升。

坑 5 内部布线松动 / 散丝

多股线散丝造成匝间 / 相间短路或发热。

可靠压接 / 搪锡,导线固定,振动环境加绊线。

坑 6 IP 不足或进线口未封堵

粉尘 / 水进入破坏绝缘。

满足最低 IP,多余进线口用合格堵头封堵。

坑 7 材质硬门槛不符

外壳轻金属 / 铜合金成分超 3836.1 第 8 章限值。

选材阶段按 3836.1 解读 7.5 节 校核材质成分。

增安型"e"不依靠包容或限能,而是靠裕度设计。所有数值(间隙表、温升限值、I_A / I_N–t_E 表、介电强度试验电压)均以来源标准 GB/T 3836.3—2021 原文表为准;本章为设计方法论与送检前自查框架,最终以型式试验判定为准。材质成分门槛见 GB/T 3836.1 解读 7.5 节。
Appx 增安型设计速查卡 Quick Reference Card

A. 增安型 vs 隔爆型对比

对比项增安 "e"隔爆 "d"
防爆原理避免产生点燃源承受爆炸 + 不传爆
成本较低较高
适用 EPLGb, Gc(无 Ga)Ga, Gb, Gc
Zone 0 可用✗ 不可以Ga 级可以
典型设备电机、接线箱、灯具、仪表配电箱、开关、电机、灯具
维护难度低(开盖检查方便)中(需保持接合面完好)
依赖外部保护是(电机需专用保护器)否(自身独立)

B. 增安型电机认证文件清单

文件要点
tE 试验报告定子/转子分别测;标明 I_A/I_N 比
温升试验报告额定负载下的各部位温度
气隙检测报告多点测量值及均匀性
保护器匹配证明保护曲线与 tE 匹配计算书
接线盒资料独立认证或整体评估
📜 MOD 差异汇总:GB/T 3836.3 vs IEC 60079-7 MOD Differences
#差异项GB/T 3836.3IEC 60079-7影响
1电机 tE 时间标注铭牌强制标出推荐标出⚠️ 中
2IP 防护等级部分情况要求更高按 EN 60529💡 低
3引用标准GB 系列EN/ISO 系列💡 低
4绝缘材料 CTI明确列出常用材料分组参考 IEC 60664💡 低
总体评价:GB/T 3836.3 与 IEC 60079-7 技术高度一致。增安型的核心参数(爬电距离、电气间隙、tE 时间)全球统一。国标在执行层面增加了对 tE 标注的强制性要求和对电机保护的强调。
📋 增安认证实务速查卡 Practical Checklist
送检前自查要点
✅ 爬电/间隙按电压+污染等级+材料组查表确认
✅ IP 等级内部带电部件 IP54;外壳合格
✅ 绝缘介电强度通过;绝缘等级与温升匹配
✅ 接线端子先固定后松脱;防松可靠;间距足够
✅ 电机 tEtE 实测报告;保护器匹配计算书
✅ 温度所有表面 ≤ 温度组别限值(最严工况)