4双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护

第四章双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护张村峰Email：[e-mail]2012年5月电气安全概述双重绝缘和加强绝缘是在基本绝缘的直接接触电击防护的基础上，通过结构上附加绝缘或加强绝缘，使之具备了间接接触电击防护功能的安全措施。安全电压和漏电保护的保护原理，本质上都是将作用于人体的电流能量限制到没有危险的程度前者的着眼点在于对带电部分的电压值进行限制，后者的着眼点在于对作用于人体的电流强度和作用时间进行限制。双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护均属兼有直接接触电击和间接接触电击的安全措施。内容双重绝缘和加强绝缘安全电压电气隔离漏电保护双重绝缘和加强绝缘双重绝缘和加强绝缘的结构工作绝缘，又称基本绝缘或功能绝缘，是保证电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘，位于带电体与不可触及金属件之间。（2M欧姆）保护绝缘，又称附加绝缘，是在工作绝缘因机械破损或击穿等而失效的情况下，可防止触电的独立绝缘，位于不可触及金属件与可触及金属件之间。（5M欧姆）双重绝缘，兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘。（7M欧姆）加强绝缘，是基本绝缘经改进后，在绝缘强度和机械性能上具备了与双重绝缘同等附能力的单一绝缘，在构成上可以包含一层或多层绝缘材料。双重绝缘和加强绝缘的结构双重绝缘和加强绝缘的结构绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级。根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度，按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180℃以上。双重绝缘和加强绝缘的结构按照触电防护方式，电气设备外壳防护分为5类：0类：仅仅依靠基本绝缘来防止触电。0类设备外壳上和内部的不带电导体上都没有接地端子。0Ⅰ类。这种设备也是依靠基本绝缘来防止触电的，但是，这种设备的金属外壳上装有接地(零)的端子，不提供带有保护芯线的电源线。Ⅰ类：这种设备除依靠基本绝缘外，还有一个附加的安全措施。I类设备外壳上没有接地端子，但内部有接地端子，自设备内引出带有保护插头的电源线。-----移动式电气设备大部分是I类产品。双重绝缘和加强绝缘的结构按照触电防护方式，电气设备外壳防护分为5类：Ⅱ类。这种设备具有双重绝缘和加强绝缘的安全防护措施。-----手持电动工具基本上都是Ⅱ类设备。Ⅲ类。这种设备依靠超低安全电压供电以防止触电。双重绝缘和加强绝缘的结构具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于Ⅱ类设备。按外壳特征分为以下三类Ⅱ类设备：第一类，全部绝缘外壳的Ⅱ类设备。此类设备其外壳上除了铭牌、螺钉、胡钉等小金属，其他金属件都在连接无间断的封闭绝缘外壳内，外壳成为加强绝缘的补充或全部。第二类，全部金属外壳的Ⅱ类设备。此类设备有一个金属材料制成的无间断的封闭外壳。其外壳与带电体之间应尽量采用双重绝缘；无法采用双重绝缘的部件可采用加强绝缘。第三类，兼有绝缘外壳和金属外壳两种特征的Ⅱ类设备。双重绝缘和加强绝缘的安全条件由于具有双重绝缘或加强绝缘，Ⅱ类设备无须再采取接地、接零等安全措施，因此，对双重绝缘和加强绝缘的设备可靠性要求较高。双重绝缘和加强绝缘的设备应满足以下安全条件。绝缘电阻和电气强度外壳防护和机械强度电源连接线双重绝缘和加强绝缘的安全条件绝缘电阻和电气强度绝缘电阻在直流电压为500V的条件下测试，工作绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ，保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ，加强绝缘的绝缘电阻不得低于7MΩ。交流耐压试验的试验电压：工作绝缘为1250V、保护绝缘为2500V、加强绝缘为3750V。对于有可能产生谐振电压者，试验电压应比2倍谐振电压高出1000V。耐压持续时间为1min，试验中不得发生闪络或击穿。直流泄漏电流试验的试验电压，对于额定电压不超过250V的Ⅱ类设备，应为其额定电压上限值或峰值的1.06倍；于施加电压5S后读数，泄漏电流允许值为0.25mA。双重绝缘和加强绝缘的安全条件外壳防护和机械强度Ⅱ类设备应能保证在正常工作时以及在打开门盖和拆除可拆卸部件时，人体不会触及仅由工作绝缘与带电体隔离的金属部件。其外壳上不得有易于触及到上述金属部件的孔洞。若利用绝缘外护物实现加强绝缘，则要求外护物必须用钥匙或工具才能开启，其上不得有金属件穿过，并有足够的绝缘水平和机械强度。Ⅱ类设备应在明显位置标上作为Ⅱ类设备技术信息一部分的“回”形标志。例如标在额定值标牌上。双重绝缘和加强绝缘的安全条件电源连接线Ⅱ类设备的电源连接线应符合加强绝缘要求，电源插头上不得有起导电作用以外的金属件，电源连接线与外壳之间至少应有两层单独的绝缘层。电源线的固定件应使用绝缘材料(如使用金属材料)，应加以保护绝缘等级的绝缘。对电源线截面的要求见表4-1。此外，电源连接线还应经受基于电源连接线拉力试验标准的拉力试验而不损坏。一般场所使用的手持电动工具应优先选用Ⅱ类设备。在潮湿场所或金属构架上工作时，除选用安全电压的工具之外，也应尽量选用Ⅱ类工具表4-1电源连接线截面积额定电流IN/A电源线截面积/mm2IN≤100.75①10IN≤13.5113.5IN≤161.516IN≤Q52.525IN≤32432IN≤40640IN≤6310注:①当额定电流在3A以下、长度在2m以下时,允许截面积为0.5mm2。不导电环境利用不导电的材料制成地板、墙壁等，使人员所处的场所成为一个对地绝缘水平较高的环境，这种场所称为不导电环境或非导电场所。不导电环境应符合如下的安全要求：第一，地板和墙壁每一点的电阻：500V及以下者不应小于50kΩ，500V以上者不应小于100Ω。第二，保持间距或设置屏障，使得在电气设备工作绝缘失效的情况下，人体也不可能同时触及到不同电位的导体。第三，为了维持不导电的特征，场所内不得设置保护零线或保护地线，并应有防止场所内高电位引出场所外和场所外低电位引入场所内的措施。第四，场所的不导电性能应具有永久性特征，不应因受潮或设备的变动等原因使安全水平降低。安全电压概念安全电压又称安全特低电压，是属于兼有直接接触电击和间接接触电击防护的安全措施。其保护原理是：通过对系统中可能作用于人体的电压进行限制，从而使触电时流过人体的电流受到抑制，将触电危险性控制在没有危险的范围内。特低电压的区段、限值和安全电压额定值特低电压区段：指如下范围：交流(工频)：无论是相对地或相对相之间均不大于50V(有效值)；直流(无纹波)：无论是极对地或极对极之间均不大于120V。特低电压的区段、限值和安全电压额定值特低电压限值：限值是指任何运行条件下，任何两导体间不可能出现的最高电压值。特低电压值可作为从电压值的角度评价电击防护安全水平的基础性数据。我国国家标准GB3805-83《安全电压》规定，工频有效值的限值为50V、直流电压的限值为120V。我国标准还推荐：当接触面积大于1㎝2、接触时间超过1s时，干燥环境中工频电压有效值的限值为33V、直流电压限值为70V；潮温环境中工频电压有效值的限值为16V、直流电压限值为35V。特低电压的区段、限值和安全电压额定值我国国家标准GB3805-83《安全电压》规定了安全电压的系列，将安全电压额定值(工频有效值)的等级规定为：42V、36V、24V、12V和6V。具体选用时，应根据使用环境、人员和使用方式等因素确定。特别危险环境中使用的手持电动工具应采用42V安全电压；有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压；金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯应采用12V安全电压；水下作业等场所应采用6V安全电压。当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采取防护直接接触电击的措施。特低电压防护的类型及安全条件SELV(SafetyExtraLowVoltage,缩写SELV)。只作为不接地系统的安全特低电压用的防护。PELV(ProtectiveExtraLowVoltage,缩写PELV)。只作为保护接地系统的安全特低电压用防护。FELV(FunctionalExtraLowVoltage,缩写FELV)。由于功能上的原因(非电击防护目的)，采用了特低电压，但不能满足或没有必要满足SELV和PELV的所有条件。FELV防护是在这种前提下，补充规定了某些直接接触电击和间接接触电击防护措施的一种防护。上述三类中以SELV应用最广，国家标准GB3805-83《安全电压》中的安全电压相当于SELV。特低电压防护的类型及安全条件安全条件：要达到兼有直接接触电击和间接接触电击防护的保护要求，必须满足：线路或设备的标准电压不超过标准所规定的安全特低电压值；SELV和PELV必须满足安全电源、回路配置和各自的特殊要求；FELV必须满足其辅助要求SELV和PELV的安全电源及回路配置SELV和PELV对安全电源的要求完全相同，在回路配置上有共同要求，也有特殊要求。SELV和PELV的安全电源及回路配置SELV和PELV的安全电源：安全特低电压必须由安全电源供电。可以作为安全电源的主要有安全隔离变压器或与其等效的具有多个隔离绕组的电动发电机组，其绕组的绝缘至少相当于双重绝缘或加强绝缘；电化电源或与高于安全特低电压回路无关的电源；在故障时仍能够确保输出端子上的电压不超过特低电压值的电子装置电源等。特别介绍：安全隔离变压器特别介绍：安全隔离变压器安全隔离变压器的一次与二次绕组之间必须有良好的绝缘。安全隔离变压器各部分的绝缘电阻不得低于下列数值：带电部分与壳体之间的工作绝缘2MΩ；带电部分与壳体之间的加强绝缘7MΩ；输入回路与输出回路之间5MΩ；输入回路与输入回路之间2MΩ；输出回路与输出回路之间2MΩ；Ⅱ类变压器的带电部分与金属物件之间2MΩⅡ类变压器的带电部分与壳体之间5MΩ；绝缘壳体内、外金属物之间2MΩ。特别介绍：安全隔离变压器安全隔离变压器的额定容量：单相变压器不得超过10kVA；三相变压器不得超过1610kVA；电铃用变压器不得超过100VA；玩具用变压器不得超过200VAo安全隔离变压器的输入和输出导线应有各自的通道。导线进、出变压器处应有护套。固定式变压器的输入电路中不得采用接插件。安全隔离变压器各部分的最高温升不得超过允许限值。SELV和PELV的安全电源及回路配置⑴SELV和PELV回路带电部分相互之间、回路与其他回路之间应实行电气隔离，其隔离水平不应低于安全隔离变压器输入与输出回路之间的电气隔离。；SELV和PELV回路的导线应与其他任何回路的导线分开敷设，以保持适当的物理上的隔离SELV和PELV的安全电源及回路配置SELV及PELV的特殊要求SELV的特殊要求SELV回路的带电部分严禁与大地或其他回路的带电部分或保护导体相连接；外露可导电部分不应有意地连接到大地或其他回路的保护导体和外露可导电部分，也不能连接到外部可导电部分；若标称电压超过25V交流有效值或60V无纹波直流值，应装设必要的遮栏或外护物，或者提高绝缘等级。SELV及PELV的特殊要求PELV的特殊要求：由于PELV允许回路接地，因此，PELV的防护水平要求比SELV要高。利用必要的遮栏或外护物，或者提高绝缘等级来实现直接接触电击防护。如果设备在等电位联结有效区域内，以下情况可不进行上述直接接触电击防护。当标称电压不超过25V交流有效值或60V无纹波直流值，而且设备仅在干燥情况下使用，且带电部分不大可能同人体大面积接触时；在其他任何情况下，标称电压不超过6V交流有效值或15V无纹波直流值。EELV的辅助要求装设必要的遮栏或外护物，或者提高绝缘等级来实现直接接触电击防护。当FELV回路设备的外露可导电部分与一次侧回路的保护导体相连接时，应在一次侧回路装设自动断电的防护装置，以实现间接接触电击的防护。插头及插座为了避免经电源插头和插座将外部电压引入，必须从结构上保证SELV，PELV及FELV回路的插头和插