簡析絕緣機箱的安全設(shè)計

王亞智

（中煤電氣有限公司）

簡析絕緣機箱的安全設(shè)計

王亞智

（中煤電氣有限公司）

絕緣機箱因其一次性成型而整體強度高、防護等級高，并且與器件尺寸配合方便，在市場上形成了一定的規(guī)模。該類產(chǎn)品廣泛用于儀表箱、照明箱以及小型控制箱等,一般可地面、墻面以及掛置安裝。本文將簡要分析絕緣機箱的安全設(shè)計。

絕緣機箱；安全

0 引言

絕緣機箱的安全設(shè)計主要包括環(huán)境適應(yīng)性要求與試驗、機械試驗、表面要求、絕緣性能要求、溫升、電氣性能、機械性能、外殼防護等級等內(nèi)容。

1 環(huán)境適應(yīng)性要求與試驗

產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)滿足以下要求和試驗的檢驗。

1.1 環(huán)境條件分類

氣候條件的選擇按GB/T 4798.4規(guī)定的要求。選擇等級1無氣候防護場所包括具有適中氣候的所有范圍，選擇等級2無氣候防護擴展場所包括具有惡劣氣候的所有范圍。

1.2 氣候試驗

氣候試驗見表1。

1.3 生物試驗

生物試驗見表2。

表1 環(huán)境等級1和等級2的氣候條件

表2 生物試驗

1.4 抗化學(xué)活性物質(zhì)試驗

抗化學(xué)活性物質(zhì)試驗見表3。

1.5 抗機械活性物質(zhì)試驗

抗機械活性物質(zhì)試驗見表4。

表3 抗化學(xué)活性物質(zhì)試驗

表4 抗機械活性物質(zhì)試驗

2 機械試驗

機械試驗的目的是確保機箱經(jīng)受操作、貯存、運輸和安裝中的機械應(yīng)力。更嚴酷的機械條件預(yù)期在公共場所中出現(xiàn)。

產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)滿足以下要求和試驗的檢驗。

2.1 動載荷試驗

機箱的動載荷試驗應(yīng)以預(yù)期的運輸狀態(tài)進行，因為運輸中對產(chǎn)品的應(yīng)力大大超過正常的操作和貯存，見表5，嚴酷等級的選擇按GB/T 4798.4規(guī)定的2M1。

表5 振動和沖擊試驗

2.2 提吊試驗

如果裝有吊環(huán)，按GB/T 18663.1規(guī)定的要求進行試驗。

3 表面要求

絕緣材料的表面應(yīng)均勻平整，無明顯凹凸和裂紋、雜質(zhì)、飛邊、色澤不均等缺陷，環(huán)境適應(yīng)性試驗前后無明顯變化（有的驗證項目可能會明顯影響試驗前后的變化）。

金屬材料（包括導(dǎo)體材料）應(yīng)被覆處理，表面應(yīng)光滑無毛刺、擦傷、無明顯的裂紋，環(huán)境適應(yīng)性試驗前后無明顯變化（有的驗證項目可能會明顯影響試驗前后的變化）。

4 絕緣性能要求

產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)滿足以下要求和試驗的檢驗。

4.1 電氣間隙

電氣間隙的確定應(yīng)符合GB/T 16935.1—2008中5.1的規(guī)定。如在過電壓類別為Ⅱ、材料組別為Ⅲ；污染等級為Ⅲ、不均勻電場等界定條件下的空氣總最小電氣間隙見表6。

表6 界定條件下的空氣總最小電氣間隙

4.2 爬電距離

爬電距離的確定應(yīng)符合GB/T 16935.1—2008中5.2的規(guī)定。如在材料組別為Ⅲ、污染等級為Ⅲ等界定條件下的承受長期應(yīng)力的最小爬電距離見表7。

4.3 絕緣電阻

基本絕緣的絕緣電阻值不小于2MΩ。

4.4 泄漏電流

可觸及的絕緣表面及金屬零件至電源任何一極間的泄漏電流值不應(yīng)大于0.25mA。

4.5 表面耐電痕

表7 界定條件下的承受長期應(yīng)力的最小爬電距離

絕緣件材料的相比漏電起痕指數(shù)（CTI）值應(yīng)不小于175。

4.6 耐受沖擊電壓試驗的能力

本要求適用于空氣絕緣和固體絕緣。應(yīng)符合GB/ T 16935.1—2008中的6.1的規(guī)定。如在海拔高度不高于2000 m時的沖擊耐受電壓值見表8。

表8 界定條件下的沖擊耐受電壓值

4.7 耐受交流工頻電壓試驗的能力

本要求適用于固體絕緣，應(yīng)符合GB/T 16935.1—2008中的6.1的規(guī)定。與額定絕緣電壓對應(yīng)的交流工頻電壓值見表9。

表9 與額定絕緣電壓對應(yīng)的交流工頻電壓值

5 溫升

5.1 絕緣結(jié)構(gòu)耐熱等級的溫升(見表10)

表10 耐熱等級與最高正常溫升

產(chǎn)品正常工作時的溫升見表11。

表11 溫升極限

5.2 耐受灼熱絲試驗的能力

按GB/T 5169.10和GB/T 5169.11規(guī)定進行測定。嚴酷等級：850℃。

6 電氣性能

（1）對端子要求

銅（或黃銅）鍍錫的溫升極限為65K ，銅（或黃銅）鍍銀或鍍鎳的溫升極限為70K。端子所有的接觸部件和載流部件都應(yīng)由導(dǎo)電良好的金屬材料制成，并應(yīng)有足夠的機械強度。端子的連接應(yīng)該用螺釘?shù)然蚱渌刃У姆椒ㄅc導(dǎo)體連接以保持必要的接觸壓力。端子的結(jié)構(gòu)應(yīng)能在適合的接觸面間壓緊導(dǎo)體，而不會對導(dǎo)體和端子有任何顯著的損傷。

應(yīng)考慮端子連接導(dǎo)線的能力，即規(guī)定端子適用聯(lián)接的導(dǎo)線類型（硬線或軟線，單芯線或多股線），最大和最小導(dǎo)線截面以及同時能接至端子的導(dǎo)線根數(shù)（如果適用）。端子緊固用螺釘和螺母除固定端子本身就位或防止其松動外，不應(yīng)作為其他任何零部件之用。端子標志應(yīng)能清楚而永久識別。

（2）接地

保護接地應(yīng)與外殼保持可靠的絕緣，由機箱外接入的保護電路的部分也應(yīng)保持可靠地絕緣。對外露的導(dǎo)體部件（如門鎖、鉸鏈等金屬部件），除非它們不構(gòu)成危險，否則都應(yīng)在電氣上相互連接并連接到保護接地端子上，以便連接到接地極或外部保護導(dǎo)體。保護接地端子應(yīng)具有適當?shù)目垢g措施。保護接地端子不應(yīng)兼做他用。保護接地端子的標志應(yīng)能清楚而永久識別。根據(jù)GB/T 5465.2的規(guī)定，采用圖形符號表達。

7 機械性能

沖擊應(yīng)能經(jīng)受GB/T 2423.5規(guī)定的沖擊試驗。嚴酷等級：加速度峰值A(chǔ)：500m/s2，50gn；相應(yīng)的標稱脈沖持續(xù)時間D：11ms。碰撞應(yīng)能經(jīng)受GB/T 2423.6規(guī)定的碰撞試驗。嚴酷等級：加速度峰值A(chǔ)：250m/s2，25gn；相應(yīng)的標稱脈沖持續(xù)時間D：6ms；相應(yīng)的速度變化量?V為0.9m/s。自由跌落應(yīng)能經(jīng)受GB/T 2423.8中方法一：自由跌落試驗。嚴酷等級：自重不大于1000g的，跌落高度為1000mm；自重大于1000g的，跌落高度為500mm。振動應(yīng)能經(jīng)受GB/T 2423.10規(guī)定的振動試驗。嚴酷等級：加速度：5 m/ s2；頻率范圍：10～150Hz；在每一軸線方向上的掃頻循環(huán)次數(shù)：50；耐久時間：10min。

8 外殼防護等級

用于防護人直接接觸的防護等級至少為IP20?？梢砸?guī)定某一個面的防護等級，其防護方向為垂直于防護面。產(chǎn)品的外殼應(yīng)起到以下作用：防止其他固體物體進入；防止故障的危險結(jié)果（如火焰）沿間隙進入。防止固體進入的表征用IP等級的第一位數(shù)字表示，見表12。

表12 IP等級第一位數(shù)字的含義

2016-10-20）