GB/T 25295-2010 电气设备安全设计导则

　　ICS 29. 020 K 09

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25295—2010

　　电气设备安全设计导则

　　Guidelineson safetydesignsforelectricequipments

　　2010-11-10发布 2011-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25295—2010

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 电气安全设计的原则 1

　　4. 1 概述 1

　　4. 2 基本准则 1

　　4. 3 电气安全设计的基本要素 5

　　5 电气安全设计要求 7

　　5. 1 环境适应性设计要求 7

　　5. 2 电击危险防护的设计要求 9

　　5. 3 电能的间接作用 、外界因素危险防护的设计要求 17

　　5. 4 机械危险防护的设计要求 17

　　5. 5 电气连接和机械连接的设计要求 18

　　5. 6 运行危险的防护设计要求 19

　　5. 7 电能控制和危险防范的设计要求 20

　　5. 8 标志和说明书的设计要求 21

　　参考文献 23

　　GB/T 25295—2010

　　前 言

　　本标准依据 GB 19517《国家电气设备安全技术规范》制定 。

　　本标准由全国电气安全标准化技术委员会(SAC/TC25)提出并归 口 。

　　本标准主要起草单位 :机械工业北京电工技术经济研究所 、上海电动工具研究所 、四方电气(集团)有限公司 、正泰电气股份有限公司 、上海电器科学研究所(集团)有限公司 、山东艾诺仪器有限公司 。

　　本标准主要起草人 :李锋 、包革 、李邦协 、方晓燕 、季慧玉 、田蘅 、曾雁鸿 、刘江 、赵涛 、颜景新 、杨之峰 。

　　Ⅰ

　　GB/T 25295—2010

　　电气设备安全设计导则

　　1 范围

　　本标准规定了交流 1 000 V 以下 ,直流 1 500V 以下的电气设备安全设计的基本准则要求 。

　　本标准适用于电气设备的安全设计 。

　　专业的或产品的安全设计应依据相应的标准规定 。没有专业的或产品的安全设计方法时 ,可依据本标准 。

　　注 1: 电气设备包括输 、配 、贮存 、测量 、监督 、控制 、调节 、转换和消费电能的产品及信息技术领域中与其组成一体的电气装备 、电气装置 、电气器具 。

　　注 2: 即使设计者按照本标准规定的内容完成了电气设备的设计 ,也不意味着电气设备符合了安全的要求 。 电气设备只有经过了规定的检验或试验 ,并经过合格评定后 ,方可认为是安全的 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB 4208 外壳防护等级(IP代码)(GB 4208—2008,IEC 60529:2001,IDT)

　　GB/T 4776 电气安全术语

　　GB/T 5465. 2—2008 电气设备用图形符号 第 2部分 : 图形符号(IEC 60417DB:2007,IDT)

　　GB/T 22696(所有部分) 电气设备的安全 风险评估和风险降低

　　3 术语和定义

　　GB/T 4776确立的术语和定义适用于本标准 。

　　4 电气安全设计的原则

　　4. 1 概述

　　4. 1. 1 国家电气安全的法律法规 ,包括强制性标准 ,其内容及所认定的符合性标准是电气设备安全设计的基本依据 ,符合性标准会随着技术的发展而不断更新 。

　　注 : 例如 GB 19517,反映了安全的技术概念与人们行为之间的差别 , 即 “在正常的条件下使用或在其他由制造商预见到的误用条件下使用 ,可以合法地要求某些产品 、加 工 过 程 或 服 务 具 有 一 定 程 度 的 风 险 ,但 不 会 危 及 人 员 的健康 、环境的质量等 ”。其附录 A所列符合性标准 , 即各类专业产品的安全标准 ,是国家强制性技术规范认定的技术标准 。一般情况 ,符合性标准是 遵 照 国 家 强 制 性 安 全 技 术 规 范 中 的 要 求 , 结 合 专 业 产 品 的 特 性 进 行 具 体化 、量化要求 ,并能指导产品在设计阶段就采取必要的预防措施 。

　　4. 1. 2 在设计过程中 ,如果设计者认为存在有新的风险 ,并且新的风险对安全构成明显的危害 ,则应注意 :

　　a) 分析研究安全与风险的关系 。安全与风险总是相伴而存的 ,安全不能免除全部风险 , 即绝对的安全是不可能的 。

　　b) 根据风险评估做出安全的判断 ,依据 GB/T 22696的规定 。

　　c) 风险评估和判断安全是十分复杂的过程 ,往往设计者很难有能力单独完成 。

　　4. 2 基本准则

　　4. 2. 1 危险因素的区分和安全要求的一般原则

　　电气设备的危险因素有自身的危险因素和外界的危险因素 。 自身的危险因素 , 例如电击危险等 。

　　1

　　GB/T 25295—2010

　　外界的危险因素 ,例如环境 、过载 、振动 、冲击 、异物 、辐射危险等 。

　　安全要求的一般原则是在以下条件下电气设备的使用是安全的 :

　　a) 在整个生命周期 ;

　　b) 在技术标准的规定正常使用条件和单一故障条件下 ;

　　c) 在合理预见的设计目的 ;

　　d) 在正确安装 、运行和维护的条件下 。

　　或 :

　　— 如无特殊要求 ,按一般环境 ,或运行条件设计制造 ;

　　— 在使用时可采用专门的与电气设备的特性和功能无关的安全技术措施 。

　　4. 2. 2 安全水平与经济性

　　电气设备的安全水平一般由专业的安全技术标准决定 ,安全的设计实质上是实现专业的安全技术标准的要求 , 以达到必要的安全水平 。

　　在安全设计时可能会遇到为了安全不得不限制某些技术的应用 ,而技术的创新又不应该受到制约 ,此时确定合理的安全是必要的 。就设计而言 , 安全是第一的 , 即新技术的应用只能促进安全水平的提高 ,或者新技术的应用要以保证安全为前提 。

　　注 : 正是因为没有任何产品和活动是绝对安全的 。 因此 ,制定绝对安全的标准是不可能的 。反过来 , 消费者或用户也不会接受一项客观的 、始终不变的安全标准 。而要取得一项渐进的安全标准 ,则必须研究有关发生伤害的可能性或伤害发生率及发生伤害导致严重后果 、社会因素 、经济成本等之间的平衡因素 。

　　但多数情况下 ,影响安全水平的因素本身往往是非常不明确 , 因此 ,完全用量值来表示相应的安全水平是困难的 。 因此 ,设计者应该注意到安全技术标准是为了保证和满足使用的要求 ,对成功经验进行的记录 ,而没有确切地提出达到的安全水平 。

　　注 : 例如爬电距离和电气间隙确定就是典型 ,安全技术标准中给出的量值应视为经验的数值 ,供设计时参考 。

　　如果在设计上不能将已知的危险排除在可以避免的程度 ,则应该做出设计的说明 ,或者给出必要的文件 ,例如产品的安装使用说明书 ,或者标志 、标识等 , 以起到 :

　　— 防护电气设备的危险 ,保护面临风险的人员 ;

　　— 针对防护不完全 ,或无防护的情况 ,警告面临风险的人员 ,保持对危险的警觉 ,或提示应当采取的适当行动 ;

　　— 为面临危险的人员进行培训 。

　　4. 2. 3 共性设计原则和个性设计原则

　　共性安全要求是由各类电气设备的安全特性(要求)加以提炼 、概括 、综合 、提升而成 ,这些共性的安全技术要求 、指标和检验方法 ,使各类电气设备的安全控制在可接受的水平上 ,成为共同应遵守 、达到的准则 。

　　设计者应熟悉并掌握共性安全要求的规律 ,特别要注意研究要求 、指标与检验方法之间的关系 , 即所有的设计应该针对要求与指标 ,但必须通过检验才能确定是否达到了要求与指标 。

　　注 : 共性的规定或要求 、指标和相应的测量 、试验方法并 不 意 味 着 所 有 的 电 气 设 备 都 要 达 到 全 部 要 求 , 而 是 应 根 据不同电气设备的特性 、使用的场所进行选择适 用 的 、必 须 的 要 求 、指 标 。例 如 手 持 式 、可 移 式 、固 定 式 使 用 的 电气设备的安全要求是不全部相同 ,达到的项目也是不一样的 。

　　个性安全要求是结合产品的特性 、要求而具体化 、量化的产品的安全技术要求 ,包括发生危险的控制指标 ,考核 、检验 、指标的测量 、试验中的参数规定等 。考虑到个性设计的检验不确定性(例如介质强度的检验) , 因此要求设计者更加关注检验方法 , 以使设计满足检验的要求 。

　　注 1:例如介质强度是各类电气设备都应控制的共性要求 ,但不同种类的电气设备 、使用的不同电压等级 、使用的场所不同 ,有的电气设备仅考核工频耐电压能力 ,有的还要考核匝间介质强度 。对工频耐电压能力 ,不同用途 、不同电压等级的电气设备 ,施加的工频试验电压值也不一样 。

　　注 2: 例如防潮性 ,应用在不同环境条件下电气设备的防潮性的考核是不一样的 。

　　2

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　　4. 2. 4 安全性技术的分类

　　4. 2. 4. 1 电气设备的安全性可分为 :

　　a) 设计制造时的安全性 ,包括设计 、加工 、装配 、运行 、运输 、拆卸时的安全 。

　　b) 使用时的安全性 ,指与电气设备的特性和功能无关的安全技术 ,往往指电气设备在使用时采取的专门措施 ,例如在电气设备运行中 :

　　— 限制随便触及电气设备 ;

　　— 只限于专业人员或受过初级训练人员应用电气设备 。

　　4. 2. 4. 2 电气设备的安全设计技术可分为 :

　　a) 直接安全技术 , 即用设计制造技术防止危险 ,将电气设备制造得没有危险存在 。

　　b) 间接安全技术 , 即用外设防护措施避免危险 ,是直接安全技术解决办法不可能或不完全可能防止危险时所设计的专门的安全技术手段 。所谓的专门的安全技术手段是由在电气设备中或电气设备上不设附加功能就能达到和保证无危险地应用的装置实现 。

　　c) 提示性安全技术 , 即用告知风险 、培训 、使用人身防护设备等方法防止危险 , 即在 a) 和 b) 的安全技术不能达到目的或不能完全达到目的情况 ,说明电气设备无危险应用的条件 。例如提供中文的 ,通俗易懂的使用和操作说明 ,或在电气设备的运输 、储存 、安装 、定位 、接线或运行的方式中给以足够的说明 。

　　4. 2. 5 电击防护类型

　　电气设备按电击防护的方法可设计制造成 0类电气设备 、Ⅰ 类电气设备 、Ⅱ类电气设备 、Ⅲ类电气设备 。

　　0类电气设备 : 防止电击保护依赖基本绝缘 , 即没有把可触及的导电部分连接到电气设备的固定布线中保护导体的措施 ,一旦基本绝缘失效 , 电击保护则依赖于环境 。

　　Ⅰ 类电气设备 : 防止电击保护不仅依靠基本绝缘 ,而且它还包含一个附加的安全保护措施 ,将可触及的导电部分与电气设备中固定布线的保护接地导线连接起来 ,使可触及的导电部分在基本绝缘损坏时不能变成带电体 。

　　Ⅱ类电气设备 : 防止电击保护不仅依靠基本绝缘 ,而且还包含附加的安全保护措施 ,例如双重绝缘或加强绝缘 ,不提供保护接地或不依靠电气设备条件 。

　　Ⅱ类电气设备可分为下列类型之一 :

　　a) 绝缘外壳 Ⅱ类电气设备 。 电气设备有坚固的 、基本上连续的绝缘材料外壳 , 除了一些小零件外 ,例如铭牌 、螺钉和铆钉 ,外壳遮封了所有金属部分 ,这些小零件由至少相当于加强绝缘与带电部分隔开 。

　　b) 金属外壳 Ⅱ类电气设备 。 电气设备有基本上连续的金属外壳 , 除了应用双重绝缘显然是行不通而使用加强绝缘的那些部分外 ,在这类电气设备中全部使用双重绝缘 。

　　c) 组合的 Ⅱ类电气设备 。类型 a)和 b)组合的电气设备 。

　　Ⅲ类电气设备 : 防止电击保护依靠安全特低电压(SELV)供电 , 电气设备中不产生高于特低电压的电压 。

　　注 : 罗马字 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ仅代表电气设备在设计制造时采用 的 安 全 技 术 方 法 , 即 Ⅰ 类 设 备 的 电 击 防 护 采 用 等 电 位 保 护方法 , Ⅱ类设备采用的绝缘保护方法 , Ⅲ类设备采用 三 重 保 护 原 理 的 方 法(基 本 绝 缘 、特 低 电 压 、与 供 电 电 源 隔离) 。在理论上 ,这些方法都是安全的 。所以 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ仅代表采用方法而不是指安全的等级 。

　　4. 2. 6 预期寿命

　　一般情况 , 电气设备在正确使用和维护情况下 ,整个使用期间应该能够保证安全 。但事实上 , 电气绝缘 , 即使达到最好的性能也会随着时间和正常使用中力学的 、热的 、电的 、化学的及其复合的作用下 ,性能会逐渐下降,材料老化而破坏 ,造成危险 。所以 ,合理的预期寿命是重要的 。

　　4. 2. 7 电压区段的划分

　　一些装置规则 ,特别是有关电击防护的措施 ,取决于所使用的电压值 , 由于不可能也没有必要考虑

　　3

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　　实际应用中出现的每一具体电压值 , 因此只需为每一个特定的电压区段制定通用要求 。

　　区段 Ⅰ 包含了 :

　　— 在某些条件下 ,依据电压值提供电击防护装置 ;

　　— 由于运行上的原因 , 电压受到限制的装置(如电信 、信号 、电铃 、控制和报警装置) 。

　　区段 Ⅱ包含了 :

　　家用 、商用和工业用装置的供电电压 ,这一区段包含了公用配电系统的所有电压 。

　　所规定的电压区段主要与装置的一些规则结合使用 ,但也可在制定电气设备的要求时使用(见表 1和表 2) 。

　　表 1 交流电压区段

　　区 段

　　接地系统

　　不接地或非有效接地系统

　　相对地

　　相间

　　相间

　　Ⅰ

　　U≤50V

　　U≤50V

　　U≤50V

　　Ⅱ

　　50 V

　　50 V

　　50 V

　　表 2 直流电压区段

　　区段

　　接地系统

　　不接地或非有效接地系统

　　极对地

　　极间

　　极间

　　Ⅰ

　　U≤120V

　　U≤120V

　　U≤120V

　　Ⅱ

　　120 V

　　120 V

　　50 V

　　4. 2. 8 固体绝缘的失效机理

　　由于固体绝缘的电气强度远远大于空气的强度 ,另一方面 ,通过固体绝缘材料的绝缘距离通常大大地小于电气间隙而产生高的电场强度 。

　　在绝缘系统中 , 电极与绝缘之间 ; 不同的绝缘层之间均可能会产生间隙 , 或绝缘材料本身有气隙 。在这些间隙或气隙中 , 尽管电压远小于击穿水平 , 仍可能发生局部放电 , 这就会影响固体绝缘的 使 用寿命 。

　　与气体相比 , 固体绝缘不是一种可恢复的绝缘介质 ,例如偶尔发生的高压峰值就可能对固体绝缘造成破坏性效果 。绝缘损坏的积累会造成最终的固体绝缘失效 。 由此形成复杂的过程 ,且最终导致绝缘老化 。所以电场强度和其他应力(例如,热 、环境)的叠加造成了绝缘老化 。可用适当条件组成的短期试验来模拟固体绝缘的长期性能 。

　　固体绝缘的厚度与前面所述的失效机理之间基本上没有关系 。

　　4. 2. 9 局部放电原理

　　常用的固体绝缘物总不可能做得十分纯净致密 ,总会不同程度地包含一些分散性的异物 ,如各种杂质 、水分 、小气泡等 。有些是在制造过程中未去净的 ,有些是在运行中绝缘物的老化 、分解等过程中产生的 。

　　由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物 ,故在外施电压作用下 ,这些异物附近将具有比周围更高的场强 。 当外施电压升高到一定程度时 ,这些部位的场强超过了该处物质的游离场强 ,该处物质就产生游离放电 ,称之为局部放电 。

　　气泡的介电常数比周围绝缘物的介电常数小得多 ,气泡中的场强较大 ;气泡的击穿场强又比周围绝缘物的击穿场强低得多 ,所以 ,分散在绝缘物中的气泡常成为局部放电的发源地 。如外施加电压为交变的 ,则局部放电就具有重复的 、发生与熄灭相交替的特征 。

　　由于局部放电是分散地发生在极微小的空间内 ,所以它几乎并不影响当时整体绝缘物的击穿电压 ,但是 ,局部放电时产生的电子 、离子往复冲击绝缘物 ,会使绝缘物逐渐分解 、破坏 ,分解出导电性的和化

　　4

　　GB/T 25295—2010

　　学活性的物质来 ,使绝缘物氧化 、腐烛 ; 同时 ,使该处的局部电场畸变 ,进一步加剧局部放电的强度 ;局部放电处也可能产生局部的高温 ,使绝缘物老化 、破坏 。如果绝缘物在正常工作电压下就有一定程度的局部放电 ,则这种过程将在其正常工作的全部时间中继续和发展 ,这显然将加速绝缘物的老化和破坏 ,发展到一定程度时 ,就可能导致绝缘物的击穿 。

　　所以 ,测定绝缘物在不同电压下局部放电强度的规律 ,能预示绝缘的情况 ,也是估计绝缘电老化速度的重要根据 。

　　4. 2. 10 绝缘配合

　　电气设备绝缘配合是电气基础安全措施之一 ,它指导有关专业对其所涉及的各种设备合理地制定有关要求 ,从而达到绝缘配合的 目的 。

　　绝缘配合意指根据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性 。 只有设备的设计基于在其期望寿命中所承受的作用(例如电压)强度时才能实现绝缘配合 。绝缘配合与电压的关系 ,应考虑下列内容 :

　　a) 在系统中可能出现的电压 ;

　　b) 设备产生的电压(该电压可能会反过来影响系统中的其他设备) ;

　　c) 要求的持续运行等级 ;

　　d) 人身和财产安全 ,使电压强度造成事故的可能性不会导致损害性危险 。

　　环境条件和绝缘配合的关系 :确定污染等级作为考虑绝缘的微观环境条件 。微观环境条件主要取决于设备所处的宏观环境条件 ,在许多情况下 ,这些微观和宏观环境是相同的 。但是 ,微观环境可能会好于或坏于宏观环境 。例如 ,外壳 、加热 、通风或灰尘可能会影响微观环境 。

　　4. 3 电气安全设计的基本要素

　　4. 3. 1 概述

　　电气设备安全设计的基本要素会因产品的特点的不同而会有差异 ,设计者应注意了解专业或产品标准更为细致的规定 。

　　4. 3. 2 规定使用期限内的安全(预期寿命)

　　设计者应对产品使用期限加以科学的界定 。 即设计要保证在规定使用期限内产品的安全 ,不能发生危险 。 即使在超过适当使用期限 ,也不允许电气设备内仍能工作的装置造成危险 。应有下述措施 :

　　a) 有可靠的开关功能 ;

　　b) 设有在紧急危险时切断电源的自动装置 ;

　　c) 设有防止意外起动的装置 ;

　　d) 保证专门安全技术手段可靠性的措施 。

　　注 : 专门安全技术手段是指所有电气设备中 ,不设附加功能就能达到和保证无危险应用的装置 。

　　4. 3. 3 承受预见危险的能力

　　在设计上应保证电气设备能承受预见会出现 、且能引起危险的物理和化学作用(如静态或动态 ,液体或气体,热或特殊气候等)时不会造成危险 。并且 :

　　a) 一旦出现过载 ,立 即 切 断 电 源 或 技 术 过 程 , 或 使 其 变 得 不 危 险 , 技 术 手 段 的 本 身 也 不 能 发 生危险 ;

　　b) 能截获由于材料缺陷 、磨损或过载 、飞逸或跌落造成危险的部件 。

　　4. 3. 4 具备电击危险防护的能力

　　对电击危险 ,其主要特征表现为 :

　　a) 人体构成闭合电路的一个组成部分 ,使人体的一部分相当于电路中的负载阻抗 ;

　　b) 在一个相当长的持续时间间隔内 ,有一个足以危及人身安全的电流通过人体 ;

　　c) 在人身的某两个部分之间施加一个足以危及人身安全的接触电压 。

　　设计上 ,针对上述特征应采取相应的技术手段 ,实现对电击危险的防护 :

　　5

　　GB/T 25295—2010

　　a) 电能直接作用的防护 ;

　　b) 电能间接作用的防护 。

　　电能直接作用的防护技术措施有 :

　　a) 绝缘技术 。

　　b) 防直接接触保护 。 主要的技术措施有 :采用安全特低电压 、外壳防护 、电气隔离等 。

　　c) 防间接接触保护 。 主要的技术措施有 :保护接地 ,双重绝缘结构 ,故障切断等 。

　　4. 3. 5 具备耐热能力

　　电气设备运行时 , 由于电流的热效应 、铁磁材料损耗 、介质损耗 、局部放电 、机械损耗及设备内部的功能性发热元件会使电气设备的温度升高 ,而大于周围的环境温度 。

　　固体绝缘在热应力作用下会使绝缘材料或工程塑料软化 、变形 、脱层 。 然后在机械应力作用下断裂 、破坏而丧失功能 ,造成电击危险 ;支撑带电零件的绝缘过热会引发燃烧而酿成火灾 。

　　电气绝缘的耐热能力和绝缘等级选择是电气设备安全设计的必备因素 。包括导电部件 ,支撑带电零件的电气绝缘的耐热能力是依据其固体绝缘物的耐热等级用温升指标来考核 。温升限值的规定对各类电气设备因使用环境 、工作周期 、使用寿命的不一样而规定有不同限值 。

　　4. 3. 6 具备防直接接触保护的能力

　　防直接接触保护设计要满足保护人和动物不受与电气设备带电部分直接接触时所造成危险的要求 。设计的防护措施必须在任何情况下 ,都能使危险的带电部分不会被有意或无意触及 ,或者将带电部分的电压值或触及电流值降低到没有危险的程度 。

　　在设计上 , 防直接接触保护一般采用绝缘防护 、外壳或遮拦防护 ,采用安全特低电压等 。

　　4. 3. 7 具备防间接接触保护的能力

　　防间接接触保护设计要满足保护人和动物接触到外露导电部分上危险的接触电压时所造成危险的要求 。

　　在设计上 , 间接接触保护一般采用接地保护 、自动切断保护 、双重绝缘保护等 。

　　注 : 外露导电部分是指电 气 设 备 的 可 触 及 的 导 电 部 分 , 不 是 带 电 部 分 , 但 在 故 障 情 况 时 能 处 于 危 险 的 接 触 电 压之下 。

　　4. 3. 8 可靠的电气连接和机械连接

　　设计者应充分考虑电气设备在使用中受到的热 、振动及其他机械应力作用 ,其连接的松动或脱落而造成电击 、机械危险 。

　　4. 3. 9 防止静电积聚的措施

　　必须有防止静电积聚的技术措施 。

　　4. 3. 10 规定燃料和工作介质燃料和工作介质必须满足 :

　　a) 燃料和工作介质不能对电气设备造成有害影响 ;

　　b) 燃料不能外溢 ,或外溢量不能造成危险 。

　　4. 3. 11 选择适应的材料材料的选择应满足 :

　　a) 采用的材料在电气设备制造过程中和所有可能的运行状态下都不能对人的健康 、生命产生有害影响 ;

　　b) 必须有足够的抗老化能力 ;

　　c) 用于有腐蚀危险的部件必须采用抗腐蚀的材料 。

　　4. 3. 12 人体工效学的应用

　　电气设备的外形 、结构 、尺寸 、布局等要与人体尺寸 、体力 、环境和生理学 、解剖学的特点相匹配 , 即符合人类工程学 。

　　6

　　GB/T 25295—2010

　　5 电气安全设计要求

　　5. 1 环境适应性设计要求

　　5. 1. 1 使用环境温度

　　设计者应设定电气设备使用的最高环境温度和最低环境温度 。也可给出 24h 的平均温度的要求 。对运输 、贮存有温度要求时 ,也应给出适合的温度 。

　　一般规定为户内电气设备的周围空气温度不超过 40 ℃而且在 24 h 内平均温度不超过 35 ℃ 。周围空气温度的下限为 -5 ℃ 。

　　运输 、贮存和安置条件 一 般 为 温 度 范 围 在 - 25 ℃ ~ 55 ℃之 间 。 在 短 时 间 内(不 超 过 24 h) 可 达70 ℃ 。

　　5. 1. 2 大气条件

　　设计者应规定电气设备使用环境的大气条件 。

　　一般规 定 为 户内 电 气 设 备 的 大 气 条 件 为 空 气 清 洁 , 在 最 高 温 度 为 40 ℃时 , 其 相 对 湿 度 不 超 过50% ,在较低温度时 ,允许有较大的相对湿度 。 例如在 20 ℃时的相对湿度为 90% ,但应考虑到由于温度的变化 ,有可能会偶尔产生适度的凝露 。

　　5. 1. 3 污染等级

　　污秽对固体绝缘物的爬电距离和空气介质的电气间隙影响很大 ,设计上必须控制电气设备外界和运行中产生的污秽 , 以减少在电气绝缘上的积沉 ,保证电气绝缘的介质强度 。

　　为了确定电气间隙和爬电距离 ,设计者应按下列四个微观环境的划分 ,确定电气设备使用环境的污染等级 ;

　　污染等级 1:无污染或仅有干燥的 、非导电性的污染 ,该污染无任何影响 。

　　污染等级 2:一般仅有非导电性污染 ,然而必须预期到凝露偶然发生短暂的导电性污染 。

　　污染等级 3:有导电性污染或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性污染 。

　　污染等级 4:造成持久的导电性污染 ,例如由于导电尘埃或雨雪引起的 。

　　5. 1. 4 海拔

　　5. 1. 4. 1 一般规定

　　一般规定为海拔不超过 2 000 m。

　　5. 1. 4. 2 海拔 2 000 m 以上时温升的修正

　　温升的修正方法应参考以下情况 :

　　a) 不同海拔高度处的平均环境温度值可参考表 3;

　　表 3 不同海拔高度的平均温度值

　　海拔高度

　　m

　　0

　　1 000

　　2 000

　　3 000

　　4 000

　　5 000

　　平均环境温度℃

　　20

　　20

　　15

　　10

　　5

　　0

　　注 : 海拔升高 ,空气密度降低 ,使以空气介质为散热方式的产品散热困难 。一般 ,海拔每升高 100 m ,产品温升增加约 0. 4 K。但海拔升高的同时 ,环境温度降低 。一般情况下 ,海拔每升高 100 m ,环境温度降低 0. 5 ℃ 。对高发热电器(如电阻器等) ,海拔每升高 100 m ,温升增加 2 K。

　　b) 一般来说 ,在高海拔地区的户内及局部特定环境(如冶金 、化工 、钢铁 、发电厂等房内) ,若环境温度的降低值不能补偿由于海拔升高而导致的温升增加值 ,此时不允许对温升限值进行海拔修正 ;

　　c) 在高海拔地区的户外使用及无人值守(如小型配电站等) 场所使用的产品 , 由于环境温度降低的补偿作用明显 ,允许对温升极限值按表 4进行海拔修正 ;

　　7

　　GB/T 25295—2010

　　表 4 温升极限值的海拔修正值

　　使用或试验地点的海拔高度 H

　　m

　　Δτ K

　　H= 2 000

　　0

　　2 000

　　2

　　2 500

　　4

　　3 000

　　6

　　3 500

　　8

　　4 000

　　10

　　4 500

　　12

　　注 : 本表的依据为海拔每升高 100 m ,环境温度降低 0. 5 ℃ 。

　　d) 当试验地点的海拔与使用地点的海拔不同时 ,温升极限值按两者的海拔差进行修正 。 当试验地点的海拔高于使用地点时 ,温升极限值为相应产品标准规定的温升值加上修正值 。 当试验地点的海拔低于使用地点时 ,温升极限值为相应产品标准规定的温升值减去修正值 。计算海拔差时 ,低于 2 000 m 的海拔均算作 0 m ;

　　e) 对高发热电器(如电阻器等) ,温升极限值的海拔修正也按上述方法计算 ,但修正的数值改为海拔每升高 100 m ,温升极限值按 2 K计算 。

　　5. 1. 4. 3 海拔 2 000 m 以上时介电强度的修正

　　由于海拔升高 ,产品绝缘表面及不同电位的带电间隙比较容易击穿 ,特别是对电气间隙和爬电距离的影响较大 。

　　对于使用地点高于 2000 m 的设备 ,工频耐受电压值和冲击耐受电压值应符合常规型相应产品标准的要求 。在产品使用地点海拔与试验地点海拔不同时 ,试验电压值应乘以修正系数 ,修正系数可参见表 5。

　　表 5 工频耐压和冲击耐压的海拔修正系数 Ka

　　产品使用地点海拔

　　m

　　2 000

　　3 000

　　4 000

　　5 000

　　产品试验

　　地点海拔

　　m

　　0

　　1. 25

　　1. 43

　　1. 67

　　2

　　1 000

　　1. 11

　　1. 25

　　1. 43

　　1. 67

　　2 000

　　1

　　1. 11

　　1. 25

　　1. 43

　　3 000

　　0. 91

　　1

　　1. 11

　　1. 25

　　4 000

　　0. 83

　　0. 91

　　1

　　1. 11

　　5 000

　　0. 77

　　0. 83

　　0. 91

　　1

　　注 1: 低压电器的介电试验 ,例如相与相之间 、相和中 性 线 与 地 之 间 、同 一 相 断 开 触 点 之 间 的 介 电 性 能 试 验 包 括了对固体绝缘和电气间隙的绝缘试验 , 因此 试 验 电 压 应 按 表 的 要 求 进 行 修 正 。 因 专 门 用 于 固 体 绝 缘 的 介电性能不受海拔高度的影响 ,所以试验电压不需要修正 。

　　注 2: 对于工频耐压 ,产品试验地点在海拔 2 000 m 及以下时 ,修正系数 Ka 按试验地点海拔 2 000 m 计算 。

　　注 3: 试验电压值为常规型产品标准规定值与海拔修正系数 Ka 的乘积 。

　　注 : 示例 1: 当产品使用地点为海拔 4000 m 时 ,试验地点为海拔 2000 m,在海拔 2 000 m 处常规型产品标准规定的

　　冲击耐受试验电压为 4 kV(额定冲击耐受电压为 4 kV时) ,则冲击耐受电压试验值应为 :4 kV×1. 25= 5 kV。

　　示例 2: 当产品使用地点为海拔 4000 m 时 ,试验地点为海拔 1000 m。在海拔 2000 m 及以下时 ,常规型产品

　　标准规定的冲击耐受试验电压为 4 kV(额定冲击耐受电压为 4 kV 时) ,则在海拔 1 000 m 处 试 验 的 冲 击 耐 受

　　电压8

　　试验值应为 :4 kV×1. 43= 5. 72 kV。

　　GB/T 25295—2010

　　5. 1. 5 特殊使用条件

　　设计者可规定电气设备特殊的使用环境条件 。所有安全设计的规定不能因使用条件变化而降低 ,除非有更进一步的规定 。

　　例如 :

　　a) 超出规定的温度值 、相对湿度或海拔高度 ;

　　b) 在使用中 ,温度和/或气压急剧变化 , 以致在电气设备内易出现异常的凝露 ;

　　c) 空气被尘埃 、烟雾 、腐蚀性微粒 、放射性微粒 、蒸汽或盐雾严重影响 ;

　　d) 暴露在强电场或磁场中 ;

　　e) 暴露在高温中 ;

　　f) 受霉菌或微生物侵蚀 ;

　　g) 安装在有火灾或爆炸危险的场地 ;

　　h) 遭受强烈振动或冲击 。

　　5. 2 电击危险防护的设计要求

　　5. 2. 1 绝缘的基本要求

　　5. 2. 1. 1 绝缘电阻

　　绝缘电阻值按产品的使用环境 、使用场所 、应用的功能在专业或产品标准规定相应的数值 ,设计者应根据所规定的数值选择绝缘材料 。

　　通过测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷 :

　　a) 两极间有穿透性的导电通道 ;

　　b) 受潮 ;

　　c) 表面污垢 。

　　通过测量绝缘电阻一般不能发现下列缺陷 :

　　a) 绝缘中的局部缺陷(如不穿透的局部损伤或裂缝 、含有气泡 、分层脱开等) ;

　　b) 绝缘的老化(因为老化了的绝缘 ,其绝缘电阻还可能是相当高的) 。

　　5. 2. 1. 2 泄漏电流

　　设计上应该注意这样的实际情况 , 即应用在电气设备上任何品质优良 、完好的绝缘在正常工作时都会有漏电流流过绝缘经外壳流入大地 。这是因为电气设备在运行中的电火花 、磁路饱和 、非线性器件 、电路产生高次谐波电势 , 在绝缘上形成高次谐波电流 , 所以流经绝缘的电流总是客观存在的 , 应 予 以限制 。

　　注 : 泄漏电流的限值应用了(IEC)TC64技术委员会报告中的摆脱电流阀值和感知电流阀值 。

　　所谓的摆脱电流阀 值 即 是 人 能 自 主 摆 脱 带 电 物 体 的 电 流 。 取 概 率 为 0. 5%女 性 的 最 大 自 主 能 摆 脱 的 电 流5 mA;感知电流阀值即是对人体的肌肉无反应 ,能防止二次事故的人体的反应(感知)电流为 0. 5 mA~ 1 mA。 0. 5 mA被美国保险商实验室(UL实验室) 长期应用 ; 国际电工委员会按各类电气设备防电击保护的分类采用了不同数值 ,被世界上大多数国家采用 , 即 Ⅰ 类设备 0. 75 mA; Ⅱ类设备 0. 25 mA; Ⅲ类设备 0. 5 mA;带有电加热的电气设备最大不超过 5 mA。

　　设计者可按产品或专业标准规定的详细要求设计 。

　　5. 2. 1. 3 接触电流

　　接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时才存在 。就安全而言 , 主要考虑可能流过人体的有害电流(该电流不一定等于流过保护导体的电流) 。

　　有害电流作用在人体上的主要表现为感知 、反应 、摆脱和电灼伤 。

　　设计者可按产品或专业标准规定的要求设计 。

　　5. 2. 1. 4 固体绝缘的耐热等级

　　5. 2. 1. 4. 1 耐热等级的规定

　　固体绝缘材料的耐热等级见表 6。

　　9

　　GB/T 25295—2010

　　表 6 固体绝缘材料的耐热等级

　　相对耐热温度

　　℃

　　耐热等级

　　℃

　　较早的符号

　　<90

　　70

　　>90~ 105

　　90

　　Ya

　　>105~ 120

　　105

　　A

　　>120~ 130

　　120

　　E

　　>130~ 155

　　130

　　B

　　>155~ 180

　　155

　　F

　　>180~ 200

　　180

　　H

　　>200~ 220

　　200