本质安全电路是指在标准规定下，包括正常工作和规定的故障条件，产生任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。显然，这种防爆型式是通过限制电路能量和功率的方法来实现防爆的，而在本质安全型电气设备和电路中，阻抗变换电路会直接影响电路的防爆安全性。这是由于当本安电路中采用阻抗变换电路时，有可能会产生“模拟电感”和“模拟电容”。

模拟电感和模拟电容是指在模拟电子电路中，某些包含储能元件的电路环节中可能形成的“虚拟”电感和“虚拟”电容。对这种“虚拟”的储能元件的讨论来源于对回转器的研究。模拟电感和模拟电容的存在解决了由于电路集成化程度的提高，传统储能元件在量值和体积之间存在的矛盾。因此这种模拟元件目前广泛应用于滤波器和其他信号处理电路中，从而实现了模拟元件对实体元件的替换。

目前对开关变换器本安性能判定方法的研究较多，而对于模拟元件对本质安全电路安全性影响的研究较少。有学者提出了模拟电感和模拟电容这种既改变属性又改变数量的异常效应的存在，会影响本安电路的防爆安全性。但是其仅从理论上对模拟电感和模拟电容进行了定性探讨，并没有定量地分析模拟电感和模拟电容对本安电路防爆安全性的影响，也没有给出相应的潜在危险判据。

北方工业大学电气与控制工程学院的研究人员在分析模拟电感和模拟电容的基本原理的基础上，对由不同阻抗变换电路实现的模拟元件的性能用Multisim进行了仿真与比较，得出了模拟元件只能在有限的频率范围内替代其等效的实体元件的结论；然后在此频率范围内分别计算实体储能元件和模拟元件的本质安全边界并进行对比分析以判断电路的本安性能；最终建立模拟电感和模拟电容电路本质安全性能评价判据，以达到恰当评估其“潜在”危险性的目的。

他们认为：

1）模拟电感和模拟电容电路的存在不仅可能改变属性（电感性和电容性），还有可能产生量值的变化。

2）由于运放的带宽和阻抗变换电路结构、等效电路模型的不同，模拟电感和模拟电容只有在有限的频率范围内才能替代实体电感和实体电容。

3）由于实体元件对本安电路的防爆安全性的影响显而易见，因此要将研究的重点放在模拟元件的危险性上。显然实体元件本安且模拟元件非本安是存在潜在危险的情况，研究该情况发生的条件是有必要性的。

4）由于模拟电感和模拟电容的存在对本安电路的影响不可忽略，因此要采用模拟电感和模拟电容电路本质安全性能评价判据，对它们带来的潜在危险性进行恰当的评估。

另外，研究人员指出，对于含有模拟储能元件的电路，采用模拟电感和模拟电容电路本质安全性能评价判据，考核本安电路安全性能，能够正确评估模拟储能元件对本安电路产生的危险性。这对应用在易燃易爆气体环境中的本安电路的设计有一定的参考作用。但这种本质安全性能评估判据的使用需要大量实验数据验证支撑，后续还需要开展更详细的实验以验证前述理论分析。

本文编自2022年第3期《电工技术学报》，论文标题为“本质安全电路模拟储能元件潜在危险性分析及其本质安全判据”，作者为孟庆海、田媛。