1、电击防护电击防护的设计,可以理解为一种安全设计。所谓的安全,应该是指设备的安全和人身的安全,需要特别强调的是,人身安全是首要的,这也就是有了内容完整的安全标准后,在设计时往往还要结合产品的情况,加以细致的讨论。电击防护和外壳防护等级设计似乎有相似的地方,但却是不尽相同的。针对设备使用环境时,外壳防护等级设计主要是防止物体(固体,或小到尘埃)和水的侵入,而电击防护设计应用防护等级的概念时,是为了防止人有可能触及带电部件引起的危险,也有技术资料称电击危险的防护。设计按直接接触防护、间接接触的防护的顺序进行,也就是说,在设计上首先要考虑采取直接接触防护。电击防护的设计往往是多重的,至少在机械上和电气
2、上都要考虑电击防护措施,在人易于触及到的带电部件的周围,如果允许采取一种以上的措施时,也应该采取不少与两种防护措施。设计不考虑用安全超低压防护。对于直接接触的防护:除非用户(工程)给出条件,或可不考虑的因素外,应按人(包括经批准的人)可能触及带电部件设计。这些设计包括:1、用绝缘材料(应采用能够承受使用中可能遇到的机械、电和热应力的材料)将带电部件完全包住,并且绝缘材料只有在被破坏后才能去掉。而一般的漆层、搪瓷或类似物品的绝缘强度不够,不能作为正常使用时的触电防护材料。2、利用挡板或外壳进行防护,这是在设计中需要周密考虑的措施之一。应遵守的要求有:(1)所有外壳的直接接触防护等级至少应为 IP
3、2X 或 IPXXB。除非外壳是绝缘材料制成的,金属外壳与被保护的带电部件之间的距离不得小于所规定的电气间隙和爬电距离。(2)为了保证规定的电气间隙,所有挡板和外壳均应安全地固定在其位置上。在考虑它们的特性、尺寸和排列的同时,应使它们有足够的稳固性和耐久性,以承受正常使用时可能出现的变形和应力。 (3)在有必要移动挡板、打开外壳或拆卸外壳的部件(门、护套、覆板和同类物)时,应满足下述条件之一:a)移动、打开或折卸必需使用钥匙或工具,即不能用手就可以直接打开。另一方面,要考虑因钥匙或工具应用对象出现机械故障时对部件的影响,如使用螺丝紧固可能会对部件的移动或解除更为可靠。b)在打开门之前,应使所有
4、的带电部件断电,因为打开门后有可能意外地触及这些带电部件。如果由于操作原因,可以给成套设备装配上一个器件,此器件允计设备带电时,经过批准的人接近带电部件。当门重新关闭时,联锁应当自动地恢复。此时要注意的是,经过批准的人接近带电部件另有规定。c)应给成套设备装设一个内部屏障或活动挡板用来遮挡所有的带电部件,这样,在门被打开时,不会意外地触及带电部件。此屏障或活动挡板应符合(1)和(2) (例外见 d)项) 。它们可以被固定在其位置上,或者在打开门的一瞬间滑入其位置上。除非使用钥匙或工具,否则屏障或活动挡板不可能取下。一般均需加警告标志。d)对挡板或外壳后面的所有带电部件需要做临时处理时(例如:更
5、换灯泡和熔芯) ,如果下列条件得到满足,也可以不用钥匙或工具,并在开关不断开时可以移动、打开或折卸挡板或外壳:在挡板或外壳里面设置一屏障,以便防止人员意外碰到不带其他保护设施的带电部件。但此屏障不必防止有关人员故意用手越过挡板去触及带电部件,不用钥匙或工具不能移动这层屏障。通常应该认为,设计有门类的部件,无论是任何用途,门打开时(这时也应要求必须使用钥匙和工具) ,不应触及带电部件。如果确实需要打开门进行操作(见后述) ,也要根据操作的内容加以严格限制。一般讲,不能因为用户对这一要求的疏忽,而放弃这样的设计。对于间接接触的防护1、利用保护电路进行防护保护电路可由单独的保护导体或导电结构部件组成
6、,或由两者共同组成。它的作用是:防止成套设备内部故障引起的后果;防止向成套设备供电的外部电路的故障引起的后果。在下述条款中给出了保护电路的要求:(1)在结构上采取措施,保证裸露导电部件之间,以及这些部件和保护电路之间的电连续性。并采用通过型式试验的方式验证。(2)如裸露导电部件在下述情况下不会构成危险,则不需与保护电路连接:不可能大面积接触或用手抓住。或者由于裸露导电部件很小(大约 5050mm2) ,或者被固定在其位置上时,不可能与带电部件接触。这适用于螺钉、铆钉和铭牌。也适用于接触器或继电器的衔铁,变压器的铁芯(除非它们带有连接保护电路的端子) ,脱扣器的某些部件等,不论其尺寸大小。(3)
7、手动操作装置(手柄、转轮等)应:安全可靠地同已连接到保护电路上的部件进行电气连接。或带有辅助绝缘物,以将手动操作装置同成套设备的其他导电部件互相绝缘。此绝缘物至少应与手动操作装置所属器件的最大绝缘电压等级一样。操作时通常用手握的手动操作的部件最好采用符合成套设备的最大绝缘电压的绝缘材料来制作或作为护套。(4)用漆层或搪瓷覆盖的金属部件一般认为没有足够的绝缘能力以满足这些要求。(5)应通过直接的相互有效连接,或通过由保护导体完成的相互有效连接以确保保护电路的连续性。a)当把成套设备的一个部件从外壳中取出时(如进行例行维修) ,其余部分的保护电路不应当被切断。b)如果可移式或抽出式部件配备有金属支
8、撑表面,而且它们对支撑表面上施加压力足够大,则认为这些支撑面能充分保证保护电路的连续性,可能有必要采取一定的措施以保证有持久良好的导电性。从连接位置到分离(隔离位置)位置,抽出式部件的保护电路应一直保持其有效性。c)在盖板、门、遮板和类似部件上面,如果没有安装电气设备,通常的金属螺钉连接和金属铰链连接则被认为足以能够保证电的连续性。如果在盖板、门、遮板等部件上装有电压值超过超低压限值的电器时,应采取措施,以保证保护电路的连续性。建议给这些部件装配上一个保护导体,此保护导体的截面积取决于所属电器电源引线截面积的最大值。为此目的而设计的等效的电连接方式(如滑动触点,防腐蚀铰链)也认为是满足要求的。
9、d)成套设备内保护电路所有部件设计,应使它们能够承受在成套设备的安装场地可能遇到的最大热应力和动应力。e)如果将外壳当作保护电路的一部分使用时,其截面积与规定的最小截面积在导电能力方面应是等效的。f)当利用连接器或插头插座切断保护电路连续性时,只有在带电导体已被切断后,保护电路才能断开,并且,在带电导体重新接通以前,应先恢复保护电路的连续性。g)原则上,成套设备内的保护电路不应包含分断器件(开关、隔离器等) ,但 f)项中提及的情况例外。保护导体的整个回路中,唯一允许的措施是设置连接片,这种连接片只有经过批准的人才可借助于工具来拆卸(某些试验可能需要此种连接片) 。(6)用于连接外部保护导体的
10、端子和电缆套的端子应是裸露的铜导体。应该为每条电路的出线保护导体设置一个尺寸合适的单独端子。在成套设备具有导电结构、外壳等部件的情况下,应采取措施以保证成套设备的裸导电部件(保护电路)和连接电缆的金属外皮(钢管、铅皮等)之间的电连续性。用于保证裸露导体与外部保护导体的电的连续性而采取的连接措施不得用作其他用途。注 意 : 对 带 有 密 封 盖 之 类 的 金 属 部 件 , 尤 其 是 使 用 粉 沫 涂 料 具 有 完 善 的 耐 磨 表 面 , 要 采 取 专 门的 措 施 , 以 不 影 响 电 的 连 续 性 。(7)成套设备的内的保护导体(PE)的截面积应按下述方法中的一种来确定:
11、a)保护导体的截面积参照下表采用最接近标准截面积的导线。保护导体的截面积相导线的截面积 S 相应保护导体的最小截面积 SpS1616800S16S/2200S/4注:对某些应用(例如:在三相系统中,两相上发生故障时,有单相运行的可能性时)应验证计算截面积。设计时要使保护导体的材料与相导体的材料相同。b) 保护导体的截面积还可用规定的公式计算求得,或用通过试验等其它方法获得。对确定保护导体的截面积,必须同时满足下述条件:故障电路阻抗值应满足保护器件动作时所要求的条件; 应考虑与保护器件动作值配合,在保护器件动作电流和时间范围内,不会损坏保护导体或破坏它的电连续性。(8)保护导体不需与带有导电材料
12、的构成的结构部件、框架、外壳等绝缘,例外情况见(9) 。(9)接至某些保护电器的导体(如漏电开关) ,包括连接这些器件至单独接地电极的导体,都必须细致地进行绝缘。这适用于诸如电压型故障检测器,同时也适用于变压器中性点的接地线。(10)不能用连接器件连接到保护电路上的可接近导电部件,应用导线连接到成套设备的保护电路上,导线的截面积根据下表选择。铜连接导线的截面积额定工作电流 Ie,A 连接导线的最小截面积,mm 2Ie2020 Ie2525 Ie3232 Ie6363 IeS2.54610S相导体的截面积。(11)PEN 导线的截面积应按中性导线(N)一样的方式确定。最小截面积应是 10mm2铜
13、线。PEN 导线不需绝缘,结构部件不能用作 PEN 导体。然而,用铜或铝做的安装导轨可以用作 PEN 导体2、采用保护电路以外的防护措施保护电路以外的防护措施一般是指电路的电气隔离和/或完全绝缘。完全绝缘要求:a) 电器元件应用绝缘材料完全封闭。外壳上应标有从外部易见的双重绝缘符号。b) 外壳采用绝缘材料制作,这种绝缘材料应能耐受在正常使用条件下或特殊使用条件下易于遭受的机械、电气和热应力,而且还应具有耐老化和阻燃能力。c) 外壳上不应有可能导致故障电压被引至壳体外的导电部件穿过。这就是说,金属部件,如由于结构上的原因必须引出外壳的操作机构的轴,在外壳的内部和外部应按最大的额定绝缘电压与带电部
14、件绝缘,而且, (如果适用)应按成套设备中所有电路的最大额定冲击耐受电压绝缘。如果操作机构是用金属做的, (不管是否用绝缘材料覆盖)应具有为最大额定绝缘电压所规定的隔离,而且, (如果适用)应按成套设备中所有电路的最大额定冲击耐受电压隔离。如果操作机构主要是用绝缘材料做的,若它的任何金属部件在绝缘故障时变得易接触,也应按最大额定绝缘电压与带电部件隔离,而且, (如果适用)也应按成套设备中所有电路的最大额定冲击耐受电压隔离。d) 成套设备准备投入运行并接上电源时,外壳应将所有的带电部件、裸露导电部件和附属于保护电路的部件封闭起来,以使它们不被触及。外壳提供的防护等级至少应为 IP3XD。如果保护
15、导体穿过一个裸露的导电部件已被隔离的成套设备,并延伸到与成套设备负载端连接的电气设备,该成套设备则应配备连接外部保护导体端子,并用适当的标记加以区别。在外壳内部,保护导体及其端子应与带电部件绝缘,对裸露导电部件进行隔离的方法与带电部件相同。e) 成套设备内部的裸露导电部件不应连接在保护电路上,也就是说不应把裸露导电部件用于保护电路这一防护措施中。这同时也适用于内装电气元件,即使它们具有用于连接保护导体的端子。j) 如果外壳上的门或覆板不使用钥匙或工具也可打开,则应配备一个用绝缘材料制成的屏障,此挡板不仅可防止无意识地触及可接近的带电部件,而且还可防止无意识的触及在打开覆板后可接近的裸露导电部件
16、,因此,此档板不使用工具应不能打开。3、电荷放电如果成套设备中包含有断电后存在危险电荷的设备(如电容器等) ,则要求装有警告牌。用于灭弧和继电器延时动作等的小电容器,不应认为是有危险的设备。注:如果在切断电源后的 5S 之内,由静电产生的电压降至直流 120V 以下时,无意识的接触不认为是有危险的。4、成套设备内部操作与维修通道标准正在准备中。但:成套设备内极限深度约 1m 的凹进部分不应视为通道。5、对经过允许的人员接近运行中的成套设备的要求在成套设备带电运行的情况下,除非制造商与用户有协议(有时尽管有这样的协议) ,在设计上,也应对经过允许的人员接近运行中的成套设备加以限制。(1)对进行检
17、查和类似操作而接近成套设备的要求(包括抽出式设备)这类操作可以是:直观检查:a) 开关器件及其它元器件;b) 继电器和脱扣器的定位和指示器;c) 导线的连接方法与标记;继电器、脱扣器及电子器件的调整和复位;更换熔芯;更换指示灯;用于检测故障的某些方法,例如:用设计适宜并绝缘的器件测量电压和电流。(2)对进行维修而接近成套设备的要求(抽出式设备可不考虑)在相邻的功能单元或功能组仍带电的情况下,对已断开的功能单元或功能组进行维修时,应采的措施可以有:在需维修的单元或功能组和相邻的功能单元或功能组之间应留有足够大的空间。对维修当中可能移动的部件要考虑设计夹持固定设施;对每个功能单元或功能组使用带有防护挡板的框架单元;对每个功能单元或功能组使用隔室;插入规定的附加保护器件。