本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)的防爆電氣設(shè)計(jì)，主要是指人們根據(jù)爆炸性危險(xiǎn)場所的具體情況(危險(xiǎn)區(qū)域、可燃性氣體的防爆級(jí)別和溫度組別)來選擇相應(yīng)的本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備(包括關(guān)聯(lián)設(shè)備)和具有合適參數(shù)的電纜(電線)，以及確定它們之間的合理匹配關(guān)系。為此，設(shè)計(jì)人員可以參照以下步驟進(jìn)行工作。
1.編制系統(tǒng)描述文件
在進(jìn)行本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)的防爆電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該編制所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)描述文件，說明在某種危險(xiǎn)場所中系統(tǒng)所需的防爆電氣設(shè)備(型號(hào)和參數(shù))、互聯(lián)電纜(電線)的結(jié)構(gòu)型式和相關(guān)參數(shù)以及它們之間的匹配關(guān)系。
(1)系統(tǒng)描述文件的主要內(nèi)容
在編制系統(tǒng)描述文件時(shí)，首先，人們應(yīng)該掌握、確定并在文件中列出以下主要內(nèi)容：
·環(huán)境(介質(zhì))溫度；
·爆炸性危險(xiǎn)場所的區(qū)域等級(jí)(0區(qū)、1區(qū)和2區(qū))以及這些區(qū)域中可燃性氣體的防爆級(jí)別(Ⅱ*、ⅡB級(jí)和1I C級(jí))、溫度組別(Tl組一T6組)；
·本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備(包括關(guān)聯(lián)設(shè)備)的防爆級(jí)別(Ⅱ*、ⅡB級(jí)和ⅡC級(jí))、設(shè)備保護(hù)級(jí)別(“ia”級(jí)、“ib”級(jí)和“ic”級(jí))和溫度組別(T1組～T6組)，以及與本質(zhì)安全性能有關(guān)的相關(guān)參數(shù)(Um；Uo，Io，Po，Co，Lo，Lo／Ro；Ui，Ii，Pi，Ci，Li；)；
·適用于危險(xiǎn)區(qū)域的電纜的型式(結(jié)構(gòu)、芯線)和相關(guān)參數(shù)(Lc，Cc或Lc/Rc)；
·電纜屏蔽層的接地以及電路的功能性接地(必要時(shí))；
·如有必要，防止雷電和其他的浪涌電壓(電流)沖擊的保護(hù)措施。
接著，人們應(yīng)該根據(jù)這些相關(guān)信息來確認(rèn)和描述所選用的設(shè)備、電纜(電線)與危險(xiǎn)區(qū)域的符合性以及它們之間的匹配關(guān)系。
(2)系統(tǒng)的參數(shù)匹配關(guān)系
設(shè)計(jì)人員在確認(rèn)設(shè)備與設(shè)備之間的匹配關(guān)系時(shí)，既應(yīng)該考慮“下層”設(shè)備與“上層”設(shè)備的輸入、輸出參數(shù)的匹配，還應(yīng)該考慮它們之間互聯(lián)電纜(電線)的相關(guān)參數(shù)的影響。
1)參數(shù)匹配關(guān)系
根據(jù)本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)電路參數(shù)的確定原則，關(guān)聯(lián)設(shè)備(或本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備)與現(xiàn)場
本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備、電纜分布參數(shù)的參數(shù)匹配關(guān)系應(yīng)該符合下列各式：
Uo小于等于Ui
10小于等于Ii
Po小于等于Pi
Co大于等于∑Ci+∑Gc
Lo大于等∑Li+∑Lc
式中Uo，Io，Po，Co，Lo—關(guān)聯(lián)設(shè)備(或本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備)的最大輸出電壓，最大輸出電流，最大輸出功率，最大外部電容，最大外部電感；
Ui，li，Pi，Ci，Li—現(xiàn)場本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的最大輸入電壓，最大輸入電流，最大輸入功率，最大內(nèi)部電容，最大內(nèi)部電感；
Gc，Lc—電纜電容，電纜電感。
2)電抗參數(shù)匹配關(guān)系判定原則
對(duì)于僅由一個(gè)關(guān)聯(lián)設(shè)備組成的本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)，在確定電抗參數(shù)匹配關(guān)系時(shí)，人們應(yīng)該首先計(jì)算現(xiàn)場本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備和系統(tǒng)所連的其他簡單設(shè)備(如果連接有)的最大內(nèi)部電容之和(Z c；)和(或)最大內(nèi)部電感之和(ZL；)；接著按照下列情況來確定所連電纜的允許分布參數(shù)： ①假若∑ci小于等于1％Co和∑Li小于等于1％L。，則Cc小于等于Go-∑Gi，Lc小于等于Lo-∑Li。
②假若∑Ci大于1％C。，則使用Lo/Ro，且需要計(jì)算電纜的Lo／Ro[參見式(6·1)和式(6.2)]，并應(yīng)滿足Lc/Rc小于等于Lo/Ro。此時(shí)，Cc還應(yīng)該滿足式(11.3)。
③假若∑LI大于1％Lo，則使用Lo/Ro，且需要計(jì)算電纜的Lo/Ro[參見式(6·1)和式(6·2)]，
并應(yīng)滿足Lo/Ro小于等于Lo/Ro。此時(shí)，Co還應(yīng)該滿足式(11.3)，但是，不必計(jì)較∑Li是否滿足Lo。
④假若∑Ci大于1％Co和∑Li>1％Lo，則Cc1小于等于1/2Co-∑Gi，Lc小于等于1/2Lo-∑Li。此時(shí)，不允許使用Lo/Ro。
人們知道了所連電纜的總的允許分布參數(shù)后就可以根據(jù)電纜單位長度的分布參數(shù)來計(jì)算所需電纜的合適長度。
這里舉例來簡要說明這種匹配關(guān)系。
例: 假定由一個(gè)關(guān)聯(lián)設(shè)備和一個(gè)負(fù)載設(shè)備(電阻-電容負(fù)載)組成一個(gè)簡單的本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)設(shè)備的最大輸出電壓(Uo)為28V，最大輸出電流(Io)為93mA，最大外部電感(Lo)為3mH，最大外部電容(Go)為83nF，最大外部電感與電阻比(Lo/Ro)為54μH／Ω。已知負(fù)載設(shè)備(iaII C級(jí))的最大輸入電壓配Ui=30V，最大輸入電流Ii=120mA，最大內(nèi)部電容Gi=1nF。
負(fù)載設(shè)備的最大輸入電壓(Ui)和最大輸入電流(Ii)小于關(guān)聯(lián)設(shè)備的輸出值，符合參數(shù)匹配關(guān)系。
由于關(guān)聯(lián)設(shè)備標(biāo)志的最大外部電容(Go)為83nF，且已知負(fù)載設(shè)備的最大內(nèi)部電容(Ci)為1nF，則Ci>1％C。。于是，根據(jù)電抗參數(shù)匹配關(guān)系判定原則，人們應(yīng)該使用參數(shù)Lo/R。來選取電纜的分布參數(shù)。
按照式(6.2)計(jì)算可知，Lc/Rc≈100μH/Ω。
計(jì)算結(jié)果表明，這個(gè)本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)不符合本質(zhì)安全性能要求。
為保證本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)具有可靠的本質(zhì)安全性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該修正電路方案。這里，在負(fù)載設(shè)備的電容上串聯(lián)一只電阻，就可以減小電容值。例如，串聯(lián)一只lOll的電阻，電容值就減小至0.74nF(參見表13)。顯然，串聯(lián)電阻后的電容值小于1％C。。
在這種情況下，人們就可以按照式(11.3)計(jì)算電纜電容和電纜電感，并進(jìn)行電纜選擇。
電纜電容為
Cc小于等于83nF-1nF
=82nF
電纜電感為
Lc小于等于3mH
根據(jù)允許的電纜電容(Gc)、電纜電感(Lc)和電纜自身的有關(guān)參數(shù)，人們就可以確定所有電纜的允許使用長度。
當(dāng)然，人們可以根據(jù)允許的電纜電容(Cc)、電纜電感(Lc)和所需的電纜長度來選擇合適的電纜參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式，只要滿足Cc+Ci小于等于Co和(或)Lc+Li小于等于Lo的要求，這個(gè)選擇就是正確的。
這里必須指出的是，當(dāng)系統(tǒng)中本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備內(nèi)的最大內(nèi)部電感(厶)不可忽視時(shí)，人們?cè)谟?jì)算互聯(lián)電纜的Lc或Lc/Rc時(shí)應(yīng)該將這個(gè)電感考慮在內(nèi)[參見式(6.1)]。
2.繪制系統(tǒng)連接框圖
本質(zhì)安全防爆電氣系統(tǒng)防爆電氣設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要工作是繪制系統(tǒng)的連接框圖。這種連接框圖，實(shí)際上就是系統(tǒng)描述文件的圖示表達(dá)方式，應(yīng)該包括危險(xiǎn)區(qū)域、電源設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備、中間設(shè)備和機(jī)載設(shè)備的布置與參數(shù)，互聯(lián)電纜的型式和參數(shù)。
這里以一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例來進(jìn)行簡要的說明
