GBT 25295-2010 電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)則

GB/T25295—2010中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 I 12規(guī)范性引用文件 1 1 1 1 14.3電氣安全設(shè)計的基本要素 5 75.1環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計要求 7 9 5.4機械危險防護的設(shè)計要求 5.5電氣連接和機械連接的設(shè)計要求 5.6運行危險的防護設(shè)計要求 5.7電能控制和危險防范的設(shè)計要求 205.8標(biāo)志和說明書的設(shè)計要求 21 23I1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交流1000V以下，直流1500V以下的電氣設(shè)備安全設(shè)計的基本準(zhǔn)則要求。專業(yè)的或產(chǎn)品的安全設(shè)計應(yīng)依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。沒有專業(yè)的或產(chǎn)品的安全設(shè)計方法時，可依據(jù)2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有GB4208外殼防護等級(IP代碼)(GB4208—2008,IEC60529:2001,IDT)GB/T4776電氣安全術(shù)語GB/T5465.2—2008電氣設(shè)備用圖形符號第2部分：圖形符號(IEC60417DB:2007,IDT)GB/T22696(所有部分)電氣設(shè)備的安全風(fēng)險評估和風(fēng)險降低b)根據(jù)風(fēng)險評估做出安全的判斷，依據(jù)GB/T22696的規(guī)定。4.2基本準(zhǔn)則4.2.1危險因素的區(qū)分和安全要求的一般原則電氣設(shè)備的危險因素有自身的危險因素和外界的危險因素。自身的危險因素，例如電擊危險等。2安全要求的一般原則是在以下條件下電氣設(shè)備的使用是安全的：a)在整個生命周期；b)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定正常使用條件和單一故障條件下；c)在合理預(yù)見的設(shè)計目的；d)在正確安裝、運行和維護的條件下。 如無特殊要求，按一般環(huán)境，或運行條件設(shè)計制造 在使用時可采用專門的與電氣設(shè)備的特性和功能無關(guān)的安全技術(shù)措施。4.2.2安全水平與經(jīng)濟性電氣設(shè)備的安全水平一般由專業(yè)的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)決定，安全的設(shè)計實質(zhì)上是實現(xiàn)專業(yè)的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以達到必要的安全水平。在安全設(shè)計時可能會遇到為了安全不得不限制某些技術(shù)的應(yīng)用，而技術(shù)的創(chuàng)新又不應(yīng)該受到制約，此時確定合理的安全是必要的。就設(shè)計而言，安全是第一的，即新技術(shù)的應(yīng)用只能促進安全水平的提高，或者新技術(shù)的應(yīng)用要以保證安全為前提。但多數(shù)情況下，影響安全水平的因素本身往往是非常不明確，因此，完全用量值來表示相應(yīng)的安全水平是困難的。因此設(shè)計者應(yīng)該注意到安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是為了保證和滿足使用的要求，對成功經(jīng)驗進行的記錄，而沒有確切地提出達到的安全水平。如果在設(shè)計上不能將已知的危險排除在可以避免的程度，則應(yīng)該做出設(shè)計的說明，或者給出必要的文件，例如產(chǎn)品的安裝使用說明書，或者標(biāo)志標(biāo)識等，以起到： 針對防護不完全或無防護的情況，警告面臨風(fēng)險的人員，保持對危險的警覺，或提示應(yīng)當(dāng)采取的適當(dāng)行動； 為面臨危險的人員進行培訓(xùn)4.2.3共性設(shè)計原則和個性設(shè)計原則共性安全要求是由各類電氣設(shè)備的安全特性(要求)加以提煉、概括、綜合、提升而成，這些共性的安全技術(shù)要求、指標(biāo)和檢驗方法，使各類電氣設(shè)備的安全控制在可接受的水平上，成為共同應(yīng)遵守、達到的準(zhǔn)則。設(shè)計者應(yīng)熟悉并掌握共性安全要求的規(guī)律，特別要注意研究要求、指標(biāo)與檢驗方法之間的關(guān)系，即所有的設(shè)計應(yīng)該針對要求與指標(biāo)，但必須通過檢驗才能確定是否達到了要求與指標(biāo)。個性安全要求是結(jié)合產(chǎn)品的特性、要求而具體化、量化的產(chǎn)品的安全技術(shù)要求，包括發(fā)生危險的控制指標(biāo)，考核、檢驗、指標(biāo)的測量、試驗中的參數(shù)規(guī)定等?？紤]到個性設(shè)計的檢驗不確定性(例如介質(zhì)強度的檢驗),因此要求設(shè)計者更加關(guān)注檢驗方法，以使設(shè)計滿足檢驗的要求。34實際應(yīng)用中出現(xiàn)的每一具體電壓值，因此只需為每一個特定的電壓區(qū)段制定通用要求。區(qū)段I包含了：——在某些條件下，依據(jù)電壓值提供電擊防護裝置；區(qū)段Ⅱ包含了：家用、商用和工業(yè)用裝置的供電電壓，這一區(qū)段包含了公用配電系統(tǒng)的所有電壓。所規(guī)定的電壓區(qū)段主要與裝置的一些規(guī)則結(jié)合使用，但也可在制定電氣設(shè)備的要求時使用(見表1和表2)。相間相間IU≤50VU≤50VU≤50VⅡ區(qū)段不接地或非有效接地系統(tǒng)極間極間IU≤120VU≤120VⅡV由于固體絕緣的電氣強度遠遠大于空氣的強度，另一方面，通過固體絕緣材料的絕緣距離通常大大地小于電氣間隙而產(chǎn)生高的電場強度。在絕緣系統(tǒng)中，電極與絕緣之間；不同的絕緣層之間均可能會產(chǎn)生間隙，或絕緣材料本身有氣隙。在這些間隙或氣隙中盡管電壓遠小于擊穿水平，仍可能發(fā)生局部放電，這就會影響固體絕緣的使用壽命。與氣體相比，固體絕緣不是一種可恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，例如偶爾發(fā)生的高壓峰值就可能對固體絕緣造成破壞性效果。絕緣損壞的積累會造成最終的固體絕緣失效。由此形成復(fù)雜的過程，且最終導(dǎo)致絕緣老化。所以電場強度和其他應(yīng)力(例如，熱、環(huán)境)的疊加造成了絕緣老化。可用適當(dāng)條件組成的短期試驗來模擬固體絕緣的長期性能。固體絕緣的厚度與前面所述的失效機理之間基本上沒有關(guān)系。4.2.9局部放電原理常用的固體絕緣物總不可能做得十分純凈致密，總會不同程度地包含一些分散性的異物，如各種雜質(zhì)、水分、小氣泡等。有些是在制造過程中未去凈的，有些是在運行中絕緣物的老化、分解等過程中產(chǎn)生的。由于這些異物的電導(dǎo)和介電常數(shù)不同于絕緣物，故在外施電壓作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強。當(dāng)外施電壓升高到一定程度時，這些部位的場強超過了該處物質(zhì)的游離場強，該處物質(zhì)就產(chǎn)生游離放電，稱之為局部放電。氣泡的介電常數(shù)比周圍絕緣物的介電常數(shù)小得多，氣泡中的場強較大；氣泡的擊穿場強又比周圍絕緣物的擊穿場強低得多，所以，分散在絕緣物中的氣泡常成為局部放電的發(fā)源地。如外施加電壓為交變的，則局部放電就具有重復(fù)的、發(fā)生與熄滅相交替的特征。由于局部放電是分散地發(fā)生在極微小的空間內(nèi)，所以它幾乎并不影響當(dāng)時整體絕緣物的擊穿電壓，但是，局部放電時產(chǎn)生的電子、離子往復(fù)沖擊絕緣物，會使絕緣物逐漸分解、破壞，分解出導(dǎo)電性的和化567圍空氣溫度的下限為-5℃。運輸、貯存和安置條件一般為溫度范圍在一25℃~55℃之間。在短時間內(nèi)(不超過24h)可達一般規(guī)定為戶內(nèi)電氣設(shè)備的大氣條件為空氣清潔，在最高溫度為40℃時，其相對濕度不超過50%,在較低溫度時，允許有較大的相對濕度。例如在20℃時的相對濕度為90%,但應(yīng)考慮到由于溫5.1.4.1一般規(guī)定m0℃508mK02468注：本表的依據(jù)為海拔每升高100m,環(huán)境溫度降低0.5℃。地點的海拔高于使用地點時，溫升極限值為相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升地點的海拔低于使用地點時，溫升極限值為相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升拔每升高100m,溫升極限值按2K計算。5.1.4.3海拔2000m以上時介電強度的修正mm021111注1:低壓電器的介電試驗，例如相與相之間、相和中性線與地之間、同一相斷開觸點之間了對固體絕緣和電氣間隙的絕緣試驗，因此試驗電壓應(yīng)按表的要求進行修正。因?qū)ｉT用于固體絕緣的介電性能不受海拔高度的影響，所以試驗電壓不需要修正。注2:對于工頻耐壓，產(chǎn)品試驗地點在海拔2000m及以下時，修正系數(shù)K。按試驗地點海拔2000m計算。注3:試驗電壓值為常規(guī)型產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值與海拔修正系數(shù)K。的乘9c)表面污垢。表6固體絕緣材料的耐熱等級℃耐熱等級℃AEBFH注：耐熱等級是電氣絕緣材料的最高使用溫a也用于70℃以下等級。5.2.1.4.2絕緣結(jié)構(gòu)標(biāo)明某電工產(chǎn)品為某耐熱等級，并不說明該產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)中的每一種絕緣材料都具有相同的溫度極限。絕緣結(jié)構(gòu)的溫度極限與其中各絕緣材料的溫度極限可能不直接相關(guān)。在絕緣結(jié)構(gòu)中；絕緣材料的溫度極限可能因受到其他組成材料的保護而有所提高，也可能因材料間不相容而使絕緣結(jié)構(gòu)的溫度極限低于各個組成材料的溫度極限。5.2.1.4.3絕緣的使用期電氣設(shè)備的實際使用期取決于運行中的特定條件。這些條件可以隨環(huán)境、工作周期和產(chǎn)品類型的不同而有很大的變化。此外，預(yù)期使用期還取決于產(chǎn)品尺寸、可靠性、有關(guān)設(shè)備的預(yù)期使用期以及經(jīng)濟性等方面的要求。對某些電工產(chǎn)品，由于其特定的應(yīng)用目的，要求其絕緣的使用期低于或高于正常值，或由于運行條件特殊，規(guī)定其溫升高于或低于正常值，而使其絕緣的溫度極限高于或低于正常值。絕緣的使用期在很大程度上取決于其對氧氣、濕度、灰塵和化學(xué)物質(zhì)的隔絕程度。在給定溫度下，受到恰當(dāng)保護的絕緣的使用期會比自由暴露的大氣中的絕緣的使用期長。因而，用化學(xué)惰性氣體或液體作冷卻或保護介質(zhì)，可延長絕緣的使用期。5.2.1.5耐電痕化固體絕緣材料的電痕化是指在電應(yīng)力和電解雜質(zhì)對材料表面的聯(lián)合作用下，固體絕緣材料表面形成導(dǎo)電通路的過程。固體絕緣材料在放電作用下引起蝕損而造成電氣短路、引發(fā)燃燒。通常情況下，采用在潮濕條件下相比電痕化指數(shù)和耐電痕化指數(shù)來表示電氣絕緣材料自身的耐濕絕緣能力。相比電痕化指數(shù)(CTI)是指材料經(jīng)受50滴電解液而沒有電痕化的以伏特為單位的最大電壓值；耐電痕化指數(shù)(PTI)是指材料經(jīng)受50滴電解液而不出現(xiàn)電痕化的以伏特為單位的最大電壓值。電痕化影響著電氣設(shè)備的爬電距離。固體絕緣材料按相比電痕化指數(shù)(CTI)分四類，以比較各種固體絕緣材料在試驗條件下的性能：a)絕緣材料組別I600≤CTIb)絕緣材料組別Ⅱ400≤CTI<600c)絕緣材料組別Ⅲa175≤CTI<400d)絕緣材料組別Ⅲb100≤CTI<1755.2.1.6耐非正常的熱和火由于絕緣材料在電的作用下可能受到熱應(yīng)力影響且有可能使電氣設(shè)備的安全性降低，為了使絕緣材料在非正常熱和火的作用下不應(yīng)產(chǎn)生不利的影響，電氣設(shè)備的材料應(yīng)具有相應(yīng)的耐非正常熱和火的能力。設(shè)計者可以根據(jù)材料的可燃性類別來選擇絕緣材料。當(dāng)在電氣設(shè)備上進行試驗時，可采用灼熱絲試驗。當(dāng)在材料上進行試驗時，可根據(jù)所選擇的可燃性分類法，可選擇采用火焰試驗(與可燃性類別無關(guān))、電熱絲引燃(HWI)試驗和電弧引燃(AI)試驗。5.2.1.7耐潮濕在設(shè)計上要考慮的電氣絕緣受潮的情況有：a)表面受潮，即在相對濕度大于98%的環(huán)境下，電氣絕緣表面被水汽包圍，在環(huán)境溫度突然變化或電氣絕緣表面溫度低于環(huán)境溫度時，水汽在電氣絕緣表面凝結(jié)成水膜，使絕緣部件表面絕緣電阻下降，造成表面的爬電或閃絡(luò)。b)體內(nèi)受潮，即在高溫的環(huán)境中由于水汽擴散滲入電氣絕緣內(nèi)部使吸入潮氣的電氣絕緣的理化性能發(fā)生變化，例如體積電阻下降，介電常數(shù)增加、機械性能亦下降，從而導(dǎo)致絕緣性能破壞造5.2.1.8不能認(rèn)可為電氣絕緣的絕緣材料由于各類電氣設(shè)備使用功能、安全性的要求，以下材料不能認(rèn)可為電氣絕緣：b)傳動帶及不經(jīng)嚴(yán)重破壞能拆卸的絕緣材料制件。5.2.2絕緣配合5.2.2.1電氣間隙和爬電距離設(shè)計要求：a)電氣間隙和爬電距離在理論上由承受沖擊電壓來確定。一般按電場條件、污受額定電壓或沖擊電壓規(guī)定絕緣配合的最小電氣間隙和爬電距離。b)電氣間隙應(yīng)以承受所要求的沖擊耐壓來確定。對于直接接至低壓電網(wǎng)供電的設(shè)備，應(yīng)在綜合考慮沖擊耐受電壓穩(wěn)態(tài)有效值電壓，暫態(tài)過電壓和再現(xiàn)峰值電壓之后，選擇最大的電氣間隙，電氣間隙以承受沖擊電壓來考核，其優(yōu)先值為：330、500,800、1500、2500、4000、6000、穢等級和絕緣的功能。c)確定爬電距離以作用在跨接爬電距離兩端的長期電壓有效值為基礎(chǔ)。此電壓為實際工作電壓、額定絕緣電壓或額定電壓。瞬態(tài)過電壓通常不會影響電痕化現(xiàn)象，因此忽略d)影響電氣間隙的環(huán)境因素主要有氣壓和溫度(如果變化較大)。e)影響爬電距離的環(huán)境因素主要有污染、相對濕度和冷凝作用。5.2.2.2過電壓類別設(shè)計者應(yīng)確定電氣設(shè)備的過電壓類別。過電壓類別的劃分為：a)過電壓類別I的設(shè)備是連接至具有限制瞬時過電壓至相當(dāng)?shù)退酱胧┑碾娐返脑O(shè)備。b)過電壓類別Ⅱ的設(shè)備是由固定式配電裝置供電的耗能設(shè)備。要求的沖擊耐受電壓不是優(yōu)選值中的數(shù)值，則應(yīng)規(guī)定加強絕緣承受基本絕緣要求的沖擊耐受電壓的160%。如果提供其他防護措施(如5.2.3.1到5.2.3.4規(guī)定的保護措施)失效時或使用者疏忽時的附加防使用剩余電流保護器不能認(rèn)為是唯一的保護手段，并且不能因此而取消所采用的是上述5.2.3.1到5.2.3.4規(guī)定的保護措施之一的要求。b)主接地端子；c)外部導(dǎo)電部件；地符號不能設(shè)置在可拆卸的零件上；b)僅用手不能將接地端子的夾緊導(dǎo)體松開，并且采用彈簧墊圈等防松措施來防止接地導(dǎo)線從端c)接地裝置不允許連接除綠/黃雙色芯線的接地保護線外的其他導(dǎo)線；d)接地端子上所有金屬零件不會因這些零件與保護接地導(dǎo)線或其金屬相接觸而產(chǎn)生電腐蝕；防止電擊的保護接地方法一般應(yīng)用于I類電氣設(shè)備。的載流能力。由于接地網(wǎng)的接地電抗相對于接地電阻來說通?？珊雎圆挥?，因此其接地阻抗通a)驗證新裝接地系統(tǒng)；由于電擊的危害程度取決于故障情況下的電氣設(shè)備的可觸及的可導(dǎo)電部分上出現(xiàn)的預(yù)期接觸電壓值和持續(xù)時間。在一般環(huán)境下，只要作用于人體的交流電壓值不超過50V(方均根值),通常不會對人a)將單故障條件下的預(yù)期接觸電壓限制在交流5b)在預(yù)期接觸電壓及其持續(xù)時間對人體造成有害的或危及生命的病理反應(yīng)之前自動切斷供電；c)供電的切斷；供電切斷應(yīng)考慮預(yù)期接觸電壓和保護電氣設(shè)備的最長切斷時間的配合，交流預(yù)期接觸電壓與最長(方均根值)/V最長動作時間s5b)任意外露的可導(dǎo)電部分與接地點之間的電阻不大于0.1Q;c)保護導(dǎo)體的截面積應(yīng)滿足表8的要求。電路上的導(dǎo)線截面積S1S23注：接入多個電路的保護導(dǎo)體的截面積應(yīng)按這些電路分別計算后再相接地回路和電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)當(dāng)按其配電系統(tǒng)的接地型式與保護雙重絕緣電氣設(shè)備不必另設(shè)附加保護裝置而能安全地使用。雙重絕緣結(jié)構(gòu)中各零件之間的關(guān)系必須滿足：a)帶電零件與不易觸及金屬零件之間必須用基本絕緣隔開；b)不易觸及的金屬零件與易觸及金屬零件或易觸及表面應(yīng)用附加絕緣隔開；c)帶電零件與易觸及的金屬零件或易觸表面之間必須用雙重絕緣或加強絕緣隔開。其他絕緣設(shè)計的形式有：a)基本絕緣，即帶電部分上對防止電擊起基本保護作用的絕緣。b)附加絕緣，在基本絕緣損壞的情況下，為防止電擊而在基本絕緣之外使用的獨立絕緣。c)加強絕緣，加強絕緣是相當(dāng)于雙重絕緣保護程度的單獨的絕緣結(jié)構(gòu)。在設(shè)計上，加強絕緣在結(jié)構(gòu)上置于帶電部分和易觸及的金屬零件之間或其易觸及的表面之間。由于加強絕緣不能像雙重絕緣那樣提供兩種獨立的保護措施，在保護程度上還只能相當(dāng)于雙重絕緣而不能完全等同于雙重絕緣。因此，在Ⅱ類電氣設(shè)備中的應(yīng)用上要受到限制，只能在提供單獨的基本絕緣及附加絕緣明顯不切實際時才使用，一般使用在換向器與轉(zhuǎn)軸間、轉(zhuǎn)子繞組端部與轉(zhuǎn)軸間、定子繞組端部與機殼間和刷握與機殼上的安裝。附加絕緣、加強絕緣的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、尺寸及介質(zhì)強度、絕緣電阻等均應(yīng)優(yōu)于基本絕緣，且進行單獨考核。在結(jié)構(gòu)上，基本絕緣置于帶電部分上并直接與帶電部分接觸；附加絕緣靠近易觸及的金屬零件或是使用者易觸及的。按基本絕緣和附絕緣的構(gòu)成原則，處于同一劣化環(huán)境中，在同一部位上的由兩種不同材料組成的不可分的絕緣，不能構(gòu)成雙重絕緣。對基本絕緣、附加絕緣、加強絕緣的要求并不意味著帶電部分必須用固體絕緣物進行完全包封或隔開，也可以用空氣隙來代替固體絕緣以達到絕緣目的。5.3電能的間接作用外界因素危險防護的設(shè)計要求5.3.1電能間接作用危險防護電氣設(shè)備應(yīng)能承受電能間接作用時因自身過載、短路而產(chǎn)生的過熱、蒸汽、有害氣體、爆炸、噪聲、振動、旁鄰設(shè)備的過熱等。在設(shè)計上應(yīng)考慮影響因素程度以及可能造成危險不同而采取不同的對應(yīng)設(shè)5.3.2外界因素危險防護電氣設(shè)備應(yīng)能承受外界諸如沖擊、壓力、潮濕、異物侵入等因素的作用。設(shè)計者應(yīng)該仔細研究產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的要求。5.4機械危險防護的設(shè)計要求5.4.1外殼防護電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)計有一個堅固、連續(xù)、封閉的外殼或罩殼，以將帶電零件、機械結(jié)構(gòu)部分包封起來，防止異物進入和人體直接觸及帶電部分和運動部件。外殼上允許有規(guī)定尺寸的開口，但其遮擋物不允許能被任意拆卸。一般情況下，外殼防護包括以下兩種形式的防護：a)防止人體觸及或接近