GB7251-结构设计

从GB7251.1的新版解读低压柜的结构设计GB7251.1的第七章是“设计和结构要求”，由11条构成，就是：7.1机械设计7.2外壳和防护等级7.3温升7.4电击防护7.5短路保护与短路耐受强度7.6成套设备内装的开关器件和元件7.7用挡板或隔板实现成套设备内部的隔离7.8成套设备内的电气连接：母线与绝缘导线7.9对电子设备供电电路的要求7.10电磁兼容性（EMC）7.11功能单元电气连接形式的说明为了解读方便，可以把其看成十一个部分。在详细解读前，需要做一个整体的说明：一是IEC标准的制定思路已经从满足制造的需要转向了满足设计的需要，也就是说产品首先要按照标准的要求进行设计，标准中所涉及的要素和产品的设计密切相关，而一些和制造技术（工艺）等方面的内容在逐步减少，甚至没有。按照标准设计产品，再通过试验验证产品是否达到设计要求是标准的基本目的。二是技术要素间的相关性，也就是论述某一具体要求时往往会涉及到多方面的其他要求。三是对一些基础标准要求的细化和具体化，例如环境、安全、外壳防护等级、绝缘等都有更基础的标准，而在GB7251.1中做了细化的描述。第一部分：机械设计该条款主要叙述成套设备结构要求的总原则、和结构密切相关的电气间隙、爬电距离和隔离距离及外接导线端子。由于电气间隙、爬电距离和隔离距离直接与介电性能有关（参见GB/T16935.1《低压系统内设备绝缘配合》，因此，在本条款中同时叙述了耐受电压要求及与电气间隙、爬电距离和隔离距离之间的关系。在外接导线端子叙述中，除介绍成套设备外接导线端子外，还对与端子的连接线（包括５０电缆线）及电缆入口的结构等要求进行规定。[标准原文]7.1.1总则成套设备应由能够承受一定的机械应力、电气应力及热应力的材料构成,此材料还应能经得起正常使用时可能遇到的潮湿的影响。为了确保防腐,成套设备应采用防腐材料或在裸露的表面涂上防腐层,同时还要考虑使用及维修条件。所有的外壳或隔板包括门的闭锁器件,可抽出部件等应具有足够的机械强度以能够承受正常使用时所遇到的应力。成套设备中电气元件和电路的布置应便于操作和维修,同时要保证必要的安全等级。[解读]对材料、结构部件及电器元件和电路的布置提出总体要求。1）成套设备的材料应能承受工作中的机械、电气和热应力及潮湿的影响。2）采用防腐材料或裸露表面涂上防腐层，以确保防腐。同时需考虑使用和维修条件。3）外科或隔板（包括门的闭锁器件）、可抽出式部件等能经受正常工作中的应力。4）电气元件和电路的布置应便于操作和维修，保证必要的安全等级。[理解要点]----对于成套设备的材料，例如：成套设备的相关结构部件、母排及绝缘支撑件等应能承受短路事故产生的电动力和热应力，并能满足短路事故不影响电气间隙、爬电距离和隔离距离的安全等级。----以上提出的4项机械设计总体要求，即是针对GB7251.1产品的，又是作为GB7251.2～GB7251.5基本要求提出的。但本版本对于执行GB7251.1的产品，在试验项目的安排上并没有全部落实这些要求，例如：潮湿对材料的影响及防腐蚀问题。这是由于等同采用的IEC60439-1标准的国际维修工作组正在讨论这些问题，为了不破坏对应于IEC60439-1标准的国际维修工作组正在讨论这些问题，为了不破坏对应于IEC60439-1标准的文本结构，在转换为国家标准时未增加潮湿及防腐蚀的相应试验项目。但我们在将IEC62208-2002《低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求》等同转化为国家标准时（已完成标准的报批工作，处于标准的审批阶段），已较全面的将这方面要求列入到该空壳体标准中。----总体要求是对材料、结构部件及电气元件和电路的布置提出的，因此满足这些要求除需遵从7.1相关条款的内容外，还需满足第7章各条款的相关内容及试验要求。[标准原文]５１7.1.2.1电气间隙和爬电距离成套设备内电器元件的间距应符合各自相关标准中的规定,而且,在正常使用条件下也应保持此距离。在成套设备内部布置电气元件时,应符合其规定的电气间隙和爬电距离或冲击耐受电压,同时要考虑相应的使用条件。对于裸露的带电导体和端子(例如:母线,电器之间的连接,电缆接头),其电气间隙和爬电距离或冲击耐受电压至少应符合与其直接相连的电器元件的有关规定。另外，异常情况(例如短路)不应永久性地将母线之间,连接线之间、母线与连接线之间(电缆除外)的电气间隙或介电强度减小至小于与其直接相连的电气元件所规定的值。亦见8.2.2。对于按照本标准中8.2.2.6进行试验的成套设备,在表14和表16中给出了昀小值,在7.1.2.3中给出了试验电压值。[解读]成套设备内的电气间隙和爬电距离要求见表1。表1电气间隙和爬电距离要求部位电气间隙和爬电距离要求内部电器元件的间距符合各自相关规定的要求，而且在正常使用条件下也应保持此距离。内部布置的电气元件应符合其规定的电气间隙和爬电距离或冲击耐受电压，同时要考虑相应的使用条件。裸露的带电导体和端子（例如：母线、电器之间的连接、电缆接头）电气间隙和爬电距离或冲击耐受电压至少应符合与其直接相连的电器元件的有关规定。母线之间、连接线之间、母线与连接线之间（电缆除外）短路也不应将电气间隙或介电强度减小至小于与其直接相连的电气元件所规定得值（亦见8.2.2）注：进行冲击耐受电压试验的成套设备标准中表14（电气间隙）和表16（爬电距离）给出了昀小值，7.1.2.3中给出试验电压值。在具体进行某一产品设计时，通常所选择的电气间隙和爬电距离都要比标准表中的基本要求大得多。例如：动力配电柜的电气间隙和爬电距离选择≥8～10mm,抽出式功能单元的隔离距离常选择20-25mm以上。[理解要点]----表1给出了成套设备内需考虑的各个部位的电气间隙和爬电距离设计问题。通常，我国一些生产成套设备的企业，对设备内的电气间隙和爬电距离往往仅注意到裸５２露带电体之间的电气间隙和爬电距离，而且在出厂检验时由于时间等因素，很难全面检查这些参数是否符合标准的要求。实际上要保证产品全面符合标准要求是依靠设计和严格的质量控制达到的，也就是说产品质量不仅仅是依赖于检验，检验只是一种对质量把关的手段。因此，制造商对涉及不同电位的带电体之间的电气间隙和爬电距离，需根据标准中的绝缘配合等要求进行设计。国外一些先进国家制造的成套设备，其中很多参数是通过制造过程中的检查来实现的，例如：检查是否按规定图纸生产，是否满足了图纸要求的加工精度等。----关于表1中内部电器元件的间距问题，标准中提出需符合内部电器元件各自的规定，因为成套设备内组装的电器元件，不同制造商生产的元件在满足同一国家标准时，有时在一些方面是会有差别的，例如：塑壳开关在安装上有的允许2个开关之间的安装间距为0，有的需要有一定的间距，这在制造商给出的元件产品样本中会列出（如果没这方面参数可以索取），因此，成套设备制造商在设计时，应了解设备内组装电器元件的有关参数，并按他们要求进行设计和组装。----关于表7-2中内部布置电气元件的电气间隙和爬电距离，标准指出：应符合各自电气元件规定的电气间隙和爬电距离，也就是说我们设计成套设备时要了解他们的有关参数和要求，在成套设备内的电气元件，有的所处回路的电压较低，根据绝缘配合要求同时结合电气元件要求，我们可以选择较小的电气间隙和爬电距离。由于以空气为介质的电气间隙与冲击耐受电压有对应关系，我们亦可用冲击耐受电压来考核电气间隙是否满足要求。----关于表1中裸露的带电导体和端子的电气间隙和爬电距离，标准指出：与电器元件连接时，要符合电器元件的电器间隙和爬电距离要求。在裸露导电体之间的电气间隙和爬电距离要保证在短路期间和短路后仍能保证安全间距。[标准原文]7.1.2.2抽出式部件的隔离距离如果功能单元安装在抽出式部件上,如设备处于新的条件下,隔离距离至少要符合GB/T14048.3—2002中关于隔离器规定的要求,同时要考虑到制造公差和由于磨损而造成的尺寸变化。[解读]抽出式功能单元处于隔离位置时，隔离距离至少要符合隔离器要求（见GB14048.3），同时要考虑制造公差和由于磨损而造成的尺寸变化。[理解要点]----GB14048.3《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》标准中对隔离器的定义为：在隔离位置上能符合规定隔离功能要求的一种机械开关电器。----隔离器要求对其断开的触头间隙能承受GB14048.1中表14（与本标准表15相同）５３所列的对应于额定冲击耐受电压的试验电压，以满足规定的隔离功能要求。因此，抽出式功能单元处于隔离位置时的隔离距离，只要能经受本标准中表15所列的对应于额定冲击耐受电压的试验电压，即可达到隔离要求。----标准中表15的值选取：对于第1列中的额定冲击耐受电压Uimp值，当成套设备符合标准中表G.1条件时，其Uimp昀小值按表G.1中的额定工作电压对地值、电源系统的标称电压及设备安装位置的过电压类别来选取。表中的试验电压值，应按试验地点的海拔高度来选取。[标准原文]7.1.2.3介电性能当制造商标明了成套设备一个电路或多个电路的额定冲击耐受电压时,则适用第7.1.2.3.1～7.1.2.3.6的要求,而且该电路应满足8.2.2.6和8.2.2.7规定的介电强度试验和验证。在其他情况下,成套设备的电路应满足8.2.2.2、8.2.2.3、8.2.2.4和8.2.2.5规定的介电强度试验。注:然而,在此情况下,宜考虑绝缘配合的要求不能得到验证。以额定冲击耐受电压值为基础进行绝缘配合是昀优选的。7.1.2.3.1总则下述要求以GB/T16935.1—1997的原则为依据,并提供了在成套设备内部条件下绝缘配合的可能性。成套设备的电路应能承受附录G中给出的符合过电压类别的额定冲击耐受电压(见4.1.3),或者如果适用的话,应能承受表13给出的相应的交流或直流电压。施加在隔离器件的隔离距离或抽出式部件的隔离距离上的耐受电压在表15中给出。注:电源系统的标称电压与成套设备电路的冲击耐受电压之间的关系在附录G中给出。对于给定的额定工作电压，额定冲击耐受电压不应低于附录G中给出的与成套设备使用处的电路电源系统标称电压相应值和适用的过电压类别。7.1.2.3.2主电路的冲击耐受电压a)带电部件与接地部件之间，极与极之间的电气间隙应能承受表13给出的对应于额定冲击耐受电压的试验电压值。b)对于处在隔离位置的抽出式部件，断开的触点之间的电气间隙应能承受表15给出的与额定冲击耐受电压相适应的试验电压值。c)与a)及b)项的电气间隙有关的成套设备的固态绝缘应承受a)和b)规定的冲击电压（如适用）。５４7.1.2.3.3辅助电路的冲击耐受电压a)以主电路的额定工作电压（没有任何减少过电压的措施）直接操作的辅助电路应符合7.1.2.3.2中a)和c)项的要求。b)不由主电路直接操作的辅助电路，可以有与主电路不同的过电压承受能力。这类交流或直流电路的电气间隙和相关的固态绝缘应该承受附录G中给出的相应电压值。7.1.2.3.4电气间隙电气间隙应使电路足以承受7.1.2.3.2和7.1.2.3.3给出的试验电压值。对于情况B－—均匀电场，电气间隙应至少与表14给出的值相同。与额定冲击耐受电压及污染等级有关的电气间隙，如果大于表14给出的情况A——非均匀电场的值，则不要求进行冲击耐受电压试验。测量电气间隙的方法在附录F中给出。7.1.2.3.5爬电距离a)尺寸的选定对于污染等级1和污染等级2，爬电距离不应小于按照7.1.2.3.4选择的相关的电气间隙。对于污染等级3和污染等级4，即使电气间隙小于7.1.2.3.4允许的情况A的值，爬电距离也应不小于情况A的电气间隙，以减少由于过电压引起击穿的危险性。测量爬电距离的方法在附录F中给出。爬电距离应符合6.1.2.3规定的污染等级和表16给出的在额定绝缘电压（或工作电压）下的相应的材料组别。按照相比漏电起痕指数（CTI）（见2.9.18）的数值范围，材料组别分类如下：——材料组别I600≤CTI——材料组别Ⅱ400≤CTI600——材