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低壓電氣術語

來源:有貨號??作者:有貨號?發布時間:? 閱讀:75

術語是特定專業領域中一般概念的詞語指稱,一般概念對應于兩個或多個客體共性的概念;對術語的定義應只描述一個概念,標準化的術語應包括術語、指稱及其定義的標準化。我國于1997年成立了全國電工術語標準化技術委員會,全面負責指導和協調電工術語領域內的標準化技術工作;負責IEC國際電工詞匯(IEV)系列標準的國內歸口等工作。2000年,漢語正式成為IEV標準語言。

實際工程中,低壓電氣術語往往不被重視,形式相近的術語還可能混淆不清,例如外露可導電部分”和外界可導電部分”,雖僅一字之差,保護措施卻差別很大,對術語理解不當,甚至可能出現安全問題。

電氣裝置和電氣設備

電氣裝置(electrical installation)是IEC TC64委員會的一條重要術語,指相關電氣設備的組合,并具有為實現特定目的所需的相互協調的特性。根據GB/T 16895.1 - 2008 /IEC 60364 - 1:2005《低壓電氣裝置   第1部分:基本原則、一般特性評估和定義》,電氣裝置的內容包括:

a.標稱電壓為交流1 000V及以下或直流1 500V及以下供電的回路;

b.由不超過交流1 000V電壓的裝置產生,而工作電壓超過1000V的回路;

c.用電器具的標準中沒有明確包括的任何布線系統和電纜;

d.建筑物外的所有用戶裝置;

e.用于信息與通訊技術、信號、控制以及類似用途的固定布線;

f.電氣裝置改建或擴建的部分和現有電氣裝置中受到改建或擴建影響的部分。

電氣設備(electric equipment)是用于發電、變電、輸電、配電或利用電能的設備,例如電機、變壓器、開關設備和控制設備、測量儀器、保護器件、布線系統和用電設備。

可見,電氣裝置是指定場所內電氣設備和相關電氣及控制線路組合的整體,包括:照明裝置、配電裝置、成套裝置、直流配電裝置、特低電壓照明裝置、室外用戶照明裝置等,但不包括防雷裝置,通常也不包括公共電網的發電、配電裝置,以及公共電網的道路照明裝置。電氣設備是電氣裝置的重要組成部分,電氣裝置包含了電氣設備的選擇和應用。

裝置、系統和設備

系統(system)指在規定的含義上看成是一個整體,并與其環境分開的相互關聯的元件的集合。系統具有以下幾個特點:

a.一般著眼于它能達到的預期目的而定義,例如:低壓系統、直流系統、接地系統等。

b.系統的元件既可以是天然材料或人造材料,也可以是思維模式及其結果(例如組織形式、數學方法、編程語言)。

c.系統可看成是用一個假想面將其與環境和外部系統分開,此假想面切斷了系統與他們之間的聯系。

d.系統可以增加限定詞,如控制系統等。

電氣裝置和電氣系統的比較見表1。

裝置、系統和設備具有統一性,并應執行統一的電擊防護措施;符合特定功能屬性的設計、安裝和維護應在裝置、系統和設備的預期壽命期內有效。

帶電部分和導電部分

帶電部分(live part)指預期在正常運行中帶電的導體或可導電部分,包括中性導體,但不包括 PEN導體、PEM導體或PEL導體 。在某種條件下,危險帶電部分能造成傷害性電擊??蓪щ姴糠郑╟onductive part)是能傳導電流的部分,包括外露可導電部分和外界可導電部分。當絕緣損壞,外露可導電部分可能變為危險帶電部分;外界可導電部分通常為地電位,當與帶電的外露可導電部分連接時,可能變為危險帶電部分。其中,外露可導電部分的安全性尤其重要。

電擊防護規則

電擊防護的基本規則是,在正常狀態下或在單一故障狀態下:

——危險的帶電部分不應是可觸及的;

——可觸及的可導電部分不應是危險的帶電部分。

具體分析如下:

a.正常情況下,對于非熟練人群,為防止接觸危險的帶電部分,應設置以下基本防護措施:

——基本絕緣;

——遮攔或外護物。

b.單一故障狀態下,主要包括兩種故障情況:

——可觸及的可導電部分變為危險帶電部分,如基本絕緣損壞;

——危險的帶電部分變為可觸及,如外護物機械損壞。

帶電部分和外露可導電部分故障情況見表2。

從電氣防護的角度,兩者具有統一性,正常情況下,采用基本絕緣、遮攔或外護物等措施可避免出現危險帶電部分;在單一故障情況下,需要采取故障防護措施,防止外露可導電部分變為危險的帶電部分。

外露可導電部分(exposed‍‑conductive‑part)是電氣設備可觸及的金屬部分,該金屬部分正常不帶電,當基本絕緣失效后可能帶電。常見的外露可導電部分包括:

a.設備的金屬外殼;

b.布線系統的鋼管、金屬槽盒、金屬電纜護套等;

c.金屬布線附件箱體和封板等。

外界可導電部分(extraneous‑conductive‑part)指不屬于電氣裝置一部分的可導電部分,且易于引入地電位。外界可導電部分可能是:

a.建筑物結構的金屬部分;

b.用于煤氣、水、供熱等的金屬管道系統;

c.非絕緣的地板和墻壁。

當非電氣設備的可導電部分與大地之間絕緣,不容易引入地電位時,則不認為是外界可導電部分,不需要納入等電位聯結范疇,例如孤立的、小尺寸的金屬門窗框等。

外露可導電部分和外界可導電部分比較見表3。

例如,穿線鋼管內帶電導體絕緣損壞出現接地故障時,穿線鋼管將出現對地故障電壓。此穿線鋼管屬于外露可導電部分,需要和PE導體連接以形成低阻抗的故障回路。當布線鋼管或金屬槽盒需要設置跨接線時,應按能承載故障電流的PE導體選取,而不應按聯結線選擇。

當人體同時接觸因接地故障而帶電的外露可導電部分和附近的外界可導電部分時,可能發生電擊事故。在特定外部條件或特殊場所,為了避免伸臂范圍內以上兩者之間出現危險的電位差,可設置輔助等電位聯結,將預期接觸電壓降到最低值。

接地的定義:在系統、裝置和設備的給定點與局部地之間進行電連接。與局部地之間的連接可以是:

——有意的,或;

——無意的或意外的;

——也可以是永久的或臨時性的。

系統接地和保護接地屬于有意的、永久的接地。

系統接地(system earthing)指電力系統的一點或多點的功能接地和保護接地。保護接地(protective earthing)是為了電氣安全,將系統、裝置或設備的一點或多點接地。功能接地(functional earthing)則是出于電氣安全之外的目的,將系統、裝置或設備的一點或多點接地。功能性接地也稱工作接地(operational earthing)。

圖1 TN-S系統中,RA是保護接地。RB是系統接地,具有限制雷電過電壓、防閃電電涌侵入和防高壓串入等保護性功能,因此,RB不宜稱為工作接地或功能性接地。

通常系統接地才有較低的接地電阻要求,根據高壓是采用不接地系統還是小電阻接地,低壓是TN-C-S、TN-S、TT還是IT系統等因素確定 。

對于變電所在建筑物外的室內電氣裝置的保護接地,主要考量接地故障回路的阻抗,而不僅僅是接地電阻的大小。重要的信息系統可以設置S型或M型等電位連接,以提供更低的連接網絡阻抗和穩定的工作電平,而不必追求過低的保護接地電阻。

剩余電流(residual current)指同一時刻,在電氣裝置中的電氣回路給定點處的所有帶電體電流值的代數和 。泄漏電流(leakage current)是正常運行狀況下,在不期望的可導電路徑內流過的電流。雜散電流(stray current)是因有意或無意的接地,在大地中或埋在地下的金屬物體中產生的泄漏電流。

以圖2為例,泄漏電流i1、i2、i3不包括故障情況,剩余電流iL=i1+i2+i3+i0包含了正常和故障兩種情況。剩余電流是回路中所有帶電導體中電流的代數和。民用建筑中雜散電流主要是由中性導體或保護接地中性導體多點接地引起,包括了正常運行和故障情況下的雜散電流。

剩余電流、泄漏電流和雜散電流的比較見表4。

過負荷保護

過負荷(overload)指實際負載超過滿載的超出量,以其差值表示 。過負荷電流指電氣回路在未出現短路或接地故障時出現的過電流,此電路應未受到損傷。

過負荷保護(overload protection)指預定當被保護區出現過負荷時動作的保護。被保護線路導體的絕緣熱承受能力一般呈反時限特性,因此,過負荷保護電器的時間-電流特性也宜為反時限特性,以實現熱效應的配合。防止電纜過負荷的保護電器工作特性應滿足以下兩個條件:

兩個公式應同時滿足,其中公式(2)的I2由保護電器的動作特性決定,1.45Iz由電纜的熱效應特性決定,滿足公式(1)相對來說更重要。例如,某回路IB = 42 A,In = 50 A,選用YJV - 10 mm2電纜,Iz = 57 A。根據家用微型斷路器的特性I2 = 1.45In  = 72.5 A < 1.45Iz = 84.1 A,滿足過負荷保護要求。若后期增加負荷,計算電流IB = 65 A,IB > Iz,則線路已經過負荷,但是由于IB = 65 A < I2 = 72.5 A,過負荷保護不能保證跳閘。導致線纜可能長期過載,絕緣老化,使用壽命降低,甚至可能產生火災危害。

過電流保護和過負荷保護

過電流(overcurrent)是超過額定電流的電流,對于導體來說,過電流指超過導體的載流量的電流。過電流保護(overcurrent protection)指預定在電流超過規定值時動作的一種保護。

根據GB 16895.5 - 2012 / IEC 60364 - 4 - 43:2008《低壓電氣裝置 第4 - 43部分:安全防護 過電流保護》,過電流保護包括了過負荷保護和短路保護?;芈方^緣損壞前的過電流稱為過負荷,回路絕緣損壞后的過電流稱為短路。通常,過負荷會使設備和線纜超過允許的溫升,長時間過負荷會損壞設備和線纜;過負荷保護的功能是超過所允許的過負荷電流值或過負荷時間前斷開電源。短路保護可能使絕緣損壞或使開關操作產生故障,短路時產生的電弧、熱應力和電應力會損壞設備并危及操作人員的安全;短路保護的功能是盡快切斷短路電流,把故障限制在最小范圍內 。過負荷保護和短路保護比較見表5。

過電流保護包括了電路正常情況時的過負荷保護,以及短路情況下的短路保護。

標準中的過負荷保護和過載保護

過負荷和過載的英文術語都是overload”,在GB/T 2900電工術語系列標準中,過負荷和過載兩個術語同時存在,但是只有過負荷保護”術語,卻沒有過載保護”。

國內標準中對兩個術語的應用并不統一,有的標準采用過負荷保護,如GB 16895.5-2012/IEC 60364-4-43:2008《低壓電氣裝置   第4-43部分:安全防護  過電流保護》、JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》、GB/T 50062-2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》等,以及《工業與民用供配電設計手冊》(第4版;也有的采用過載保護,如GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低壓開關設備和控制設備 第2部分:斷路器》、GB/T 13869-2017《用電安全導則》,以及《中國電氣工程大典》。甚至同一標準的不同版本也不一致,最典型的是兩個主要配電設計規范中兩個術語的應用情況,見表6。

根據老一輩規范編制人介紹,在高壓系統繼電保護中,一直用過負荷一詞。低壓系統中出現了3種:過負荷、過負載、過載,用法全憑習慣。1972年,54個單位組成83版規范大規范組,曾經討論過這個問題,當時的結論是:過負荷用于電氣,過載用于機械,送審稿按此上報?,F在看來,名詞術語應該統一,電氣專業中宜用過負荷、過負荷保護;所謂機械過載,只涉及電動機。電動機過負荷,不僅是機械過載,還包括所有低倍數過電流,特別是端子電壓降低時的過電流。廣義的電動機過負荷保護,還包括溫度保護,涉及所有導致電動機溫度過高的情況,如環境溫度過高、電機散熱不良等。

注:83版規范本是一個整體,分為若干篇,全大組共同討論。后來批準頒布時各篇獨立,分為GBJ 52 - 83 ~ GBJ 65 - 83共14本國家標準。

根據表6,83版已經統一為過負荷”和過負荷保護”。根據原國家標準總局和一機部標準化研究所的要求,IEC / TC 64國內歸口委員會秘書處于1983年6月出版過IEC標準譯文集,其中IEC 60364 - 4 - 43:1977(第一版)譯文中采用過負荷”和過負荷保護”等術語,《國際電工辭典  第826章 —— 建筑物電氣裝置》譯文中第826 - 05 - 07條術語采用過負荷電流overload current”。GB 50055 - 93和GB 50054 - 95修訂說明中明確觀點向國際電工委員會(IEC)標準靠攏”,從這個角度來看,GB 50055 - 93和GB 50054 - 95不宜再次改為過載保護”和過負載保護”。

另據GB 50054 - 2011《低壓配電設計規范》主要編制人介紹,為了和GB 16895.5 - 2000 / IEC 60364 - 4 - 43:1977《建筑物電氣裝置  第4 - 43部分:安全防護  過電流保護》術語統一,GB 50054 - 2011將過負載保護”改為過負荷保護”。

綜上所述,合理的用法是:過負荷用于線路和電氣設備,而過載用于機械設備;線纜和電氣設備中承載電流的保護宜采用過負荷保護。

正確理解列舉的幾組低壓電氣術語,有助于掌握以下幾點:

a.裝置、系統和設備在電氣安全方面具有統一性。符合特定功能屬性的設計、安裝和維護應在裝置、系統和設備的預期壽命內有效。

b.系統接地同時具有功能接地和保護接地功能,其接地電阻值應在滿足防雷和50 Hz人身安全的前提下,并根據高壓和低壓系統具體情況確定。

c.剩余電流、泄漏電流和雜散電流涉及系統的正常運行、故障防護和EMC問題,應當區別對待。

d.過電流保護包括了電路正常情況時的過負荷保護,以及短路情況下的短路保護;線纜和電氣設備中承載電流的保護宜采用過負荷保護。

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