电气设备基础标准及防护等级.docx

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电气设备基础标准及防护等级

电气设备基础标准及防护等级[第1讲]——何谓IP（防护等级）

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　　IP（INTERNATIONALPROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION）所起草。

将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。

这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。

IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电器离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，娄字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级如表一及表二

　　表一：

第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度

　　表二：

第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度

电气设备基础标准及防护等级[第2讲]——继电保护及自动化产品电磁兼容性标准

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　　目前，在继电保护及自动化行业领域内，越来越多的生产制造企业意识到电磁兼容对产品的质量影响，电力用户对入网产品的电磁兼容性也提出了越来越高的要求。

因此，像许继、四方、南瑞和南自行业领军企业以及ABB、施耐德、Sel等国际公司都在自己的企业标准中提出了对产品的电磁兼容性进行全面的检测，以提高产品在市场的核心竞争力。

　　为了让电力用户及电力制造企业对目前的继电保护及自动化产品的电磁兼容性标准要求有一个更好的了解，国家继电器质量监督检验中心将出版发行的《电磁兼容测试导则》，下面简单介绍相关标准的内容。

　　继电保护及自动化产品的电磁兼容性要求基本上分为两大部分：

电磁敏感度（electromagneticsusceptibility，简称EMS）和电磁干扰（electromagneticinterference，简称EMI）。

　　其中EMS包括：

　　1）振荡波抗扰度（IEC60255-22-1：

1988（GB/T14598.13-1998））

　　2）静电放电（ESD）抗扰度（IEC60255-22-2：

1996（GB/T14598.14-1998））

　　3）射频电磁场辐射抗扰度（IEC60255-22-3：

1989（GB/T14598.9-1995））

　　4）电快速瞬变/脉冲群抗扰度（IEC60255-22-4：

1992（GB/T14598.10-1996））

　　5）浪涌（冲击）抗扰度（IEC60255-22-5：

2002）

　　6）射频场感应的传导骚扰抗扰度（IEC60255-22-6：

2001）

　　7）工频抗扰度（IEC60255-22-7：

2003）

　　8）工频磁场抗扰度（IEC61000-4-8：

1998（GB/T17626.8-1998））

　　9）脉冲磁场抗扰度（IEC61000-4-9：

1993（GB/T17626.9-1998））

　　10）阻尼振荡磁场抗扰度（IEC61000-4-10：

1993（GB/T17626.10-1998））

　　11）电压暂停，短时中断和电压变化抗扰度（IEC61000-4-11：

1994（GB/T17626.11-1999））

　　12）谐波和谐间波抗扰度（IEC61000-4-13）

　　EMI包括：

　　1）谐波电流发射限值（IEC61000-3-2（GB17625.1：

1998））

　　2）电压波动与闪烁（IEC61000-3-3（GB17625.2：

1999））

　　3）射频传导发射限值（IEC60255-25（GB/T14598.16））

　　4）辐射发射限值（IEC60255-25（GB/T14598.16））

　　各项标准的试验等级要求及试验方法

（1）振荡波抗扰度（IEC60255-22-1：

1988（GB/T14598.13-1998））

　　振荡波分为非重复性的振铃波和重复性的阻尼振荡波两种形式。

单次冲击的暂态振荡称为“振铃波”，它是由电源和控制线的开关切换或雷击引起，可能呈现在设备端口上。

阻尼暂态振荡波称为“阻尼振荡波”，出现在设备端口上的阻尼振荡波，是由电厂、高中压变电站及重工业设备的电弧再放电或切换产生的。

振荡波抗扰度也就是传统上常讲的1MHz、100kHz振荡波试验。

（2）静电放电（ESD）抗扰度（IEC60255-22-2：

1996（GB/T14598.14-1998））

　　一般带静电的物体进行放电时会产生放电电流，这个电流会产生短暂的强度很大的电磁场。

放电时产生短暂的放电电流和相应的电磁场可能引起电气、电子设备的电路发生故障，甚至损坏。

该试验的目的就是检验电气、电子设备在遭受这类静电放电骚扰时的性能。

静电放电分为接触放电和空气放电，试验等级见表1。

　　接触放电是优先选择的试验方法，空气放电则是用在不能使用接触放电的场合中。

每种试验方法的电压列于表1中，由于试验方法的差别，每种方法所示的电压是不同的。

两种试验方法的严酷程度并不表示是相等的。

　　（3）射频电磁场辐射抗扰度（IEC60255-22-3：

2000；（GB/T14598.9-2002）

　　电磁辐射有一些来自于有意产生的电磁辐射源，如维修和保安人员操作着的小型手持无线收发机、固定的无线电广播电视台的发射机和各种工业电磁源；另外还有一些来自于无意产生的寄生辐射源，例如电焊机、晶闸管整流器、荧光灯、感性负载的开关操作等等。

电磁辐射对大多数电子、电气设备会产生一定的影响，轻则使设备性能、功能暂时降低或丧失，重则造成永久性损坏。

试验等级见表2。

　　表中给出了未调制信号的场强。

作为试验设备，要用1kHz的正弦波对未调制信号进行80%的幅度调制来模拟实际情况。

　　（4）电快速瞬变/脉冲群抗扰度（IEC60255-22-4：

1992（GB/T14598.10-1996））

　　重复性快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。

试验要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。

试验等级见表3。

　　列出了对设备的供电电源、保护接地（PE）、信号和控制端口进行电快速瞬变试验时应优先采用的试验等级范围。

　　（5）浪涌（冲击）抗扰度（IEC60255-22-5：

2002）

　　开关操作（例如电容器组成的切换、晶闸管的通断、设备和系统对地短路和电弧故障等）或雷击（包括避雷器的动作）可以在电网或通信线上产生暂态过电压或过电流。

通常将这种过电压或过电流称作浪涌。

浪涌呈脉冲状，其波前时间为数微秒，脉冲半峰值时间从几十微秒到几百微妙，脉冲幅度从几百伏到几万伏，或从几百安到上百千安，是一种能量较大的骚扰。

试验等级见表4。

　　表4优先选择的试验等级范围。

　　试验等级还应根据安装情况来选择，安装类别请查找相应的标准来获取。

　　（6）射频场感应的传导骚扰抗扰度（IEC60255-22-6：

2001）

　　本试验所涉及的骚扰源，通常是指来自射频发射机的电磁场。

该电磁场可能作用于连接安装设备的整个电缆上。

虽然被骚扰设备（多数是较大系统的一部分）的尺寸，比骚扰频率的波长小，但输入和输出线，例如电源线、通信线、接口电缆等，由于其长度可能是几个波长，则可能成为无源的接受天线网络。

　　该测量方法是使受试设备在骚扰源作用下形成的电场和磁场来模拟来自实际发射机的电场和磁场。

这些骚扰场（电场和磁场）由试验配置所产生的电压或电流形成的近区电场和磁场来近似表示的。

　　试验等级见表5。

　　在9～150kHz频率范围内，对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰不要求测量。

　　（7）工频抗扰度（IEC60255-22-7：

2003）

　　本标准基于IEC61000-4-16所描述的概念，引用了该出版物的适用部分，规定了用于电力系统保护（包括系统所用的控制、监视和过程接口设备）的量度继电器和保护设备的电力频率抗扰度试验的一般要求。

　　（8）工频磁场抗扰度（IEC61000-4-8：

1993（GB/T17626.8-1998））

　　工频磁场是由导体中的工频电流产生的，少量是由邻近的其他装置（如变压器漏磁通）所产生。

试验等级见阻尼振荡磁场抗扰度中合成的表6。

　　（9）脉冲磁场抗扰度（IEC61000-4-0：

1993（GB/T17626.9-1998））

　　脉冲磁场是由雷击建筑物和其他金属构架（包括天线杆、接地体和接地网），以及由低压、中压和高压电力系统中故障的起始暂态产生的；也可由高压变电所的断路器操作高压母线和高压线路产生。

试验等级见阻尼振荡磁场抗扰度中合成的表6。

　　（10）阻尼振荡磁场抗扰度（IEC61000-4-10：

1993（GB/T17626.10-1998））

　　在高压变电所中，高压母线上的隔离刀闸的切合操作是产生阻尼振荡磁场的典型情况。

隔离刀闸的开断和合闸操作产生的瞬变过程的陡波波前时间达到几十纳秒的数量级。

试验等级见表6，为阻尼振荡磁场试验等级的优先范围。

　　（11）电压暂降，短时中断和电压变化抗扰度（IEC61000-4-11：

1994（GB/T17626.11-1999））

　　由于电网、变电设备产生故障或负荷突然发生大的变动，或者负荷相对比较平稳的连续变化引起的对电气、电子设备产生的干扰。

该试验就是为了检验电气、电子设备在遭遇上述三种电压变化时的性能。

　　（12）谐波和谐间波抗扰度（IEC61000-4-13）

　　由于近年来电力电子技术的发展和大容量、高电压电力电子器件在高压直流输电、工业电炉、电气化铁道、家用电器等方面的广泛应用及电力系统中的非线性负荷迅速增加，谐波问题变得日益严重，致使一些抗电磁骚扰能力不强的电气和电子设备工作不正常，甚至引发设备安全问题，影响产品的质量或者干扰通信系统。

　　（13）谐波电流发射限值（IEC61000-3-2（GB17625.1：

1998））

　　谐波骚扰一般是由非线性负载产生谐波电流造成的，尤其是开关电源、电子镇流器、调速装置、不间断电源和铁磁性设备等。

有关谐波电流发射限值的国家标准（GB17625.1：

1998）对准备接入公用低压配电系统中的电气、电子设备可能产生的谐波分量规定了限值。

只有经过试验证实符合该标准限值要求的设备才能接入到配电系统中。

　　（14）电压波动与闪烁（IEC61000-3-3（GB17625.2：

1999））

　　电网中接有大量的自动接通和切断控制的负荷，如含有控温器或/和定时器的厨房器具、电加热器、空调器、复印机、和其他设备，当自动控制循环进行接通和断开时，将引起电源负荷的频繁变化，其结果使电网电压产生波动；进而对接在同一网络的照明设备的亮度产生变化，这种灯光的闪烁容易使人烦恼且对某些人（如有癫痫病的人）的健康特别有害。

　　上述现象产生的后果导致标准化立法机构制定了新的电气和电子产品标准，以限制这类现象的产生，对交流电网进行规范和净化。

我国采用IEC61000-3-3：

1994制定了GB17625.2：

1999。

　　（15）射频传导发射限值（IEC60255-25（GB/T14598.16））

　　（16）辐射发射限值（IEC60255-25（GB/T14598.16））

　　本相关标准规定了可接受的传导和辐射发射的限值，并描述了试验程序。

试验的目的是证实被试设备不会产生超出上述规定限值而可能影响其他设备正常工作的传导或辐射发射。

具有无线电发射和（或）接收基本功能的任何设备或设备的部分，不包括在本部分内。

如表7、表8所示。

　　产品性能判据

　　对不同产品可根据该产品的工作条件和功能规范分类：

　　a）技术要求范围内的性能正常；

　　b）功能暂时降低或丧失，但可自行恢复功能；

　　c）功能暂时降低或丧失，要求操作人员干预或系统复位；

　　d）由于设备（元件）或软件的损坏或数据的丧失，而造成不可恢复的功能降低或丧失。

　　符合a）的产品，试验结果应判为合格；符合b）的产品，试验结果应视其产品标准、产品使用说明书或试验大纲的规定，认为某些影响是不重要的，因而也是可以判为合格的；符合c）的产品，试验结果除了特殊情况并且不会造成危害以外，多数判为不合格；符合d）的产品判别为不合格。

电气设备基础标准及防护等级[第3讲]——电磁兼容性（EMC）

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　　电磁兼容性（ＥＭＣ）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。

因此，ＥＭＣ包括两个方面的要求：

一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。

　　所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。

而所谓电磁干扰是指因电磁干扰而引起的设备或系统的性能下降。

习惯上说，ＥＭＣ包含ＥＭＩ（电磁干扰）和ＥＭＳ（电磁敏感性）两个方面。

　　电磁兼容最早是在1934年由国际电工委员会（IEC）提出的（当时针对音频广播）。

20世60年代，一些技术先进的国家全面展开对电磁兼容的研究，其在世界范围内开始发展。

我国的电磁兼容问题在90年代初才被提出，到96年欧共体电磁兼容指令89/336/EEC执行，我国正式对部分行业提出相应EMC标准，电磁兼容迅速升温。

1999年12月1日，我国绝大部分行业开始强制执行各自的EMC标准。

　　电磁兼容指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰。

简单讲就是设备在同一电磁环境中的干扰与被干扰问题。

干扰一般有传导干扰和辐射干扰两种形式。

其是与信号频率直接相关的。

解决设备的电磁兼容问题应了解电磁兼容的三个要素。

　　即：

　1、电磁干扰源2、传输途径3、接收机（设备）

　　针对以上三个要素进行设计都可以有效解决EMC问题，但实际中最可行、有效的方法是切断传输途径和提高接收机性能。

　　在最新颁布的中国调速电气传动系统国家标准（标准号：

GB12668）的第三部分中，特别给出产品的电磁兼容性标准及其特定的实验方法。

规定了电气传动系统（PDS）的电磁兼容性（EMC）要求，包括调速的交流电动机传动和直流电动机传动，特指安装在工业环境和民用环境的PDS，同样不包含牵引应用和电动车辆。

其中PDS的抗干扰—抗扰度要求与安全性的最低要求是国家质量监督检验检疫局规定的强制性要求，其余部分为推荐性要求。

　　基础性电磁兼容标准

　　部分名词缩写

电气设备基础标准及防护等级[第4讲]——危险场所危险性的划分及防爆方法对危险场所的适用性

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　　爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能量。

急剧速度释放的能量，将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。

　　爆炸必须具备的三个条件：

1）爆炸性物质：

能与氧气（空气）反应的物质，包括气体、液体和固体。

（气体：

氢气，乙炔，甲烷等；液体：

酒精，汽油；固体：

粉尘，纤维粉尘等。

）2）氧气：

空气。

3）点燃源：

包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等

　　很多生产场所都会产生某些可燃性物质。

煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；化学工业中，约有80%以上的生产车间区域存在爆炸性物质。

氧气:

空气中的氧气是无处不在的。

点燃源:

在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花,机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时。

　　客观上很多工业现场满足爆炸条件。

当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。

因此采取防爆就显得很必要了。

　　危险场所危险性的划分

　　防爆方法对危险场所的适用性

电气设备基础标准及防护等级[第5讲]——爆炸性危险气体危险性分类

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　　根据可能引爆的最小火花能量，我国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级:

　　美国和加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成三个CLASS（类别）:

CLASSⅠ气体和蒸气;CLASSⅡ尘埃;CLASSⅢ纤维.然后再将气体和尘埃分成Group（组）：

　　气体温度组别划分:

电气设备基础标准及防护等级[第6讲]——仪表的防爆标志

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　　Ex（ia）ⅡCT6:

　　Ex（ia）ⅡC:

　　注:

该标志中无温度组别项,说明该仪表不与爆炸性气体直接接触

电气设备基础标准及防护等级[第7讲]——防爆术语及标准

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　　安全栅安全参数定义：

　　安全栅最高允许电压：

Um

　　保证安全栅本安端的本安性能，允许非本安端可能输入的最高电压

　　安全栅最高开路电压：

Uoc

　　在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值

　　安全栅最大短路电流：

Isc

　　在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值

　　安全栅允许分布电容：

Ca

　　保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容

　　安全栅允许分布电感：

La

　　保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感

　　防爆标志格式说明：

　　将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。

　　防爆标志格式：

　　防爆标记:

Ex防爆等级:

（ia）气体组别:

ⅡC温度组别:

T4

　　防爆等级说明：

　　ia等级：

　　在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。

　　正常工作时，安全系数为2.0；

　　一个故障时，安全系数为1.5；

　　二个故障时，安全系数为1.0。

　　注：

有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。

　　ib等级:

　　在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。

　　正常工作时，安全系数为2.0；

　　一个故障时，安全系数为1.5。

　　正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施，一个故障时安全系数为1.0。