GB 7000.1—2015對燈具電路間的絕緣要求

施曉紅，陳超中

(上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114)

GB 7000.1—2015對燈具電路間的絕緣要求

施曉紅，陳超中

(上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114)

GB 7000.1—2015《燈具 第1部分：一般要求與試驗》第4.31條和附錄X在舊版標準基礎(chǔ)上新增了與LED燈具相關(guān)的重要技術(shù)要求。本文詳細分析了GB 7000.1—2015第4.31條和附錄X的規(guī)定，解析了該標準對燈具電路間的絕緣要求。

標準；燈具；LED；SELV電路；FELV電路

引言

GB 7000.1—2007《燈具 第1部分：一般要求與試驗》中，絕緣要求是基于LV電源接入與燈具一體的控制裝置或變壓器的燈具，或雖然與燈具分體，但LV電源與控制裝置或變壓器的二次電路之間未提供電氣絕緣的燈具，如果我們把這種燈具稱為一元絕緣系統(tǒng)的燈具的話，那么當(dāng)燈具的LV電源和控制裝置二次電路之間提供了電氣絕緣(如基本絕緣、雙重絕緣或加強絕緣)、且燈具由分體的控制裝置及由其二次電路供電的光源腔組成時，我們不妨把這種燈具視作為二元絕緣系統(tǒng)的燈具。當(dāng)絕緣要求保持不變時，二元絕緣系統(tǒng)的燈具中，由與LV電源隔離的控制裝置二次電路供電的燈具部件(通常是光源腔，或含有部分控制電路的光源腔)的絕緣要求是基于隔離的兩次電路基礎(chǔ)上的，該光源腔的絕緣結(jié)構(gòu)與一元絕緣系統(tǒng)是不同的。

隨著燈具中二元絕緣系統(tǒng)的應(yīng)用，對防觸電保護是II類的光源腔來說，II類燈具使用金屬材料外殼的可能性增加了。對于一個不連續(xù)金屬外殼，等電位連接不僅能增加燈具的可靠性，而且同樣的絕緣結(jié)構(gòu)，有等電位連接的燈具更加安全，或者說等電位連接的燈具更容易達到安全要求。

在GB 7000.1—2015中，第4.31條規(guī)定了上述二元絕緣系統(tǒng)電路間的絕緣要求，其中帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件的絕緣要求在附錄X中給出。

1 GB 7000.1—2015附錄X中關(guān)于電路的有源部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求

附錄X是GB 7000.1—2015新增的規(guī)范性附錄，被標準中的第4.31條“電路間的絕緣”多次引用，對控制裝置輸出電路中對有源部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求提出了要求。

1.1 標準要求

附錄X中對有源部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求如表1所示，光源與可觸及金屬部件間的

絕緣如圖1所示。

圖1 LV電源和Uout的說明以及光源與可觸及金屬部件間的絕緣Fig.1 Declaration of LVsupply and Uout and the insulation barriers between the light source and accessible parts

控制裝置有源部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求LV電源與二次電路的絕緣輸出電壓Ⅰ類接地的可觸及導(dǎo)電部件的絕緣Ⅱ類一個可觸及導(dǎo)電部件或有等電位連接的一個以上可觸及導(dǎo)電部件的絕緣Ⅱ類無等電位連接的一個以上可觸及導(dǎo)電部件的絕緣無Uout>LV電源滿足Uout的基本絕緣滿足Uout的雙重絕緣或加強絕緣滿足Uout的雙重絕緣或加強絕緣Uout≤LV電源滿足LV電源的基本絕緣滿足LV電源的雙重絕緣或加強絕緣滿足LV電源的雙重絕緣或加強絕緣基本絕緣大于ELV的電壓滿足Uout的基本絕緣滿足Uout加上LV電源的附加絕緣應(yīng)滿足a)或b)的較高要求：a)滿足Uout加上LV電源的附加絕緣b)滿足Uout的雙重絕緣或加強絕緣ELV(FELV)滿足Uout的基本絕緣滿足Uout加上LV電源的附加絕緣滿足Uout加上LV電源的附加絕緣雙重絕緣或加強絕緣大于ELV的電壓滿足Uout基本絕緣滿足Uout基本絕緣滿足Uout的雙重絕緣或加強絕緣ELV(SELV)滿足Uout的基本絕緣還見GB70001的第8章、第10章和第11章的要求滿足Uout的基本絕緣還見GB70001的第8章、第10章和第11章的要求滿足Uout的基本絕緣還見GB70001的第8章、第10章和第11章的要求

注：GB 7000.1表X.1已給出要求的概括，表1并未修改和增加要求。

1.2 標準理解

a.附錄X適用于二元絕緣系統(tǒng)的燈具,規(guī)定了燈具的有源部件(帶電部件)與易觸及導(dǎo)電部件的絕緣要求。

b.燈具的帶電部件與易觸及導(dǎo)電部件的絕緣要求與控制裝置的輸出電壓，以及燈具的防觸電類別有關(guān)。

c.控制裝置的一次電路(LV電源)與二次電路(輸出電路)之間可能有絕緣，可能沒有絕緣。應(yīng)對控制裝置上標記的絕緣類別進行識別，包括無絕緣、基本絕緣、雙重絕緣或加強絕緣(圖2)。

圖2 絕緣類別的符號Fig.2 Symbol of insulation

d.控制裝置LV電源與二次電路之間沒有絕緣時，該燈具為一元絕緣系統(tǒng)，附錄X中列出的帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求與第10章一致，即當(dāng)Uout大于LV電源時，是基于Uout的絕緣。當(dāng)Uout不大于電源電壓LV電源時，按照就高原則，I類燈具或II類燈具中的帶電部件與易觸及導(dǎo)電部件的絕緣是關(guān)于LV電源的絕緣，電氣強度試驗和爬電距離電氣間隙試驗時U對應(yīng)的是電源電壓值。詳見表2。

e.控制裝置LV電源與二次電路之間有絕緣時，而且燈具由二次電路供電時，燈具為二元絕緣系統(tǒng)。對于有可觸及導(dǎo)電部件的II類燈具，二元絕緣系統(tǒng)中由二次電路供電的部件的絕緣結(jié)構(gòu)要求可能降低。

表2 LV電源與二次電路之間沒有絕緣時帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求Table 2 Insultation requirements between active parts and accessible conductive parts for luminaires without insultation between LVsupply and second circuit

①絕緣要求是針對帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件即金屬部件之間的，即II類燈具的帶電部件與金屬外殼或外殼的金屬部件之間，如果II類燈具不存在這樣的可觸及導(dǎo)電部件，附錄X關(guān)于II類燈具的絕緣要求不適用。

②我們知道，一元絕緣系統(tǒng)的II類燈具中，帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件之間(即金屬外殼或安裝面)應(yīng)符合雙重絕緣或加強絕緣的要求。在二元絕緣系統(tǒng)的II類燈具中，只有一個可觸及導(dǎo)電部件或一個以上導(dǎo)電部件有等電位連接的，那么由二元絕緣系統(tǒng)的二次電路供電的II類結(jié)構(gòu)燈具中的帶電部件與上述可觸及導(dǎo)電部件之間有附加絕緣就滿足要求了。

③由二元絕緣系統(tǒng)中的二次電路供電的燈具，要考慮的電壓值與一元絕緣系統(tǒng)不同。我們知道，一元絕緣系統(tǒng)中II類燈具要絕緣的電壓值是Uout或LV電源。對于二元絕緣系統(tǒng)，當(dāng)控制裝置LV電源與二次電路之間為基本絕緣時，應(yīng)考慮基本絕緣失效時電路中可能存在的電壓，因此II類燈具中應(yīng)基于Uout加上LV電源考慮絕緣電壓。

④對于二元絕緣系統(tǒng)的燈具，II類燈具采用金屬外殼的可行性提高了。當(dāng)控制裝置LV電源與二次電路之間存在絕緣時，由二元絕緣系統(tǒng)二次電路供電的II類燈具中的帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣要求降低至基本絕緣的可能性大大增加，因此，燈具采用金屬外殼變得更加可行了。

⑤存在一個以上的可觸及導(dǎo)電部件II類燈具，等電位連接可提高燈具的安全性。沒有對多個導(dǎo)電部件進行等電位連接的燈具，當(dāng)兩處附加絕緣擊穿的情況下，這兩個導(dǎo)電部件之間可能存在電位差，一個人的兩手各觸及一個導(dǎo)電部件時就有電流通過人體，顯而易見，帶電部件與這些可觸及導(dǎo)電部件之間附加絕緣是不安全的，這樣，達到Uout加強絕緣要求的可能性大大增加。反之，當(dāng)存在等電位連接時，兩個可觸及導(dǎo)電部件之間是等電位的，即電位差為零，即使II類燈具中的附加絕緣失效，也不會有電流通過人體，這時附加絕緣是安全的。

⑥關(guān)注IEC 60598-1:2014第1號修訂件。在應(yīng)用附錄X的絕緣要求時，會發(fā)現(xiàn)關(guān)于要考慮的絕緣電壓與標準的多個章節(jié)有不協(xié)調(diào)的地方，如執(zhí)行第10章的試驗時的試驗電壓考慮的電壓是基于Uout，而附錄X中可能是基于Uout+LV電源。主要原因是GB 7000.1—2015(等同采用IEC 60598-1:2014)的相關(guān)章節(jié)中，絕緣要求都是針對一元絕緣系統(tǒng)的燈具的，而附錄X適用于二元絕緣系統(tǒng)燈具的，為了使標準規(guī)定與附錄X相協(xié)調(diào)，IEC發(fā)布了IEC 60598-1:2014第1號修訂件，具體內(nèi)容如下：

IEC 60598-1:2014第1號修訂件：

IEC 60598-1:2014第4.31條、第10章、第11章、附錄M和附錄X

對于有源(載流/帶電)部件和可觸及部件之間的絕緣要求，附件X的表X.1應(yīng)作為確定所需絕緣的參考。此外，表X.1的具體規(guī)定要被用作建立“工作電壓”的基礎(chǔ)應(yīng)用于第10章的電氣強度試驗和第11章的爬電距離和間隙的要求。

具體來說，在第10章、第11章中，工作電壓是Uout，這是針對一元絕緣系統(tǒng)的燈具的。對于一個二元絕緣系統(tǒng)的燈具，燈具的工作電壓不一定是Uout，不同情況下燈具的工作電壓應(yīng)依據(jù)附錄X。

2 等電位連接

將導(dǎo)電部件之間用導(dǎo)體作電氣連接，使其電位相等或接近，稱之為等電位連接。如圖1所示，可觸及金屬部件A與可觸及金屬部件B之間采用導(dǎo)體作電氣連接，從而使可觸及金屬部件A的電位與可觸及金屬部件B的電位相等。這種連接的作用主要是傳遞電位而非傳送電流，采用等電位連接的示意圖如圖3所示。

圖3 采用等電位連接的燈具示意圖Fig.3 Example of Luminaire With Equipotential Bonding

2.1 等電位連接與接地的區(qū)別

I類燈具中絕緣失效時可能變?yōu)閹щ姷目捎|及的金屬部件的接地，也可理解為I類燈具該金屬部件與地球這個巨大的導(dǎo)體作等電位連接。因此，就此而言兩者是等同的。但兩者也有不同，接地可泄放電流，而與地絕緣的等電位連接則不能泄放電流，例如在使用安全隔離變壓器的II類燈具中，人手一旦接觸絕緣失效的A或B時，由于使用了隔離變壓器，腳與地沒有形成回路，因此手對腳沒有電流流過，如圖4所示。

圖4 II類燈具中使用安全隔離變壓器、未采用等電位連接，絕緣失效時手對腳未流過電流的示意圖Fig.4 No current through body where insulation failure occur for Class II luminaire with safety isolated transformer and no equipotential bonding

等電位連接的作用主要是傳遞電位而非傳送電流，接地連接的作用既傳遞電位又傳遞電流。

2.2 II燈具中的等電位連接

II類燈具中一個以上的可觸及金屬部件，采用等電位連接，可防止與帶電部件的間接接觸。

如圖5所示，II類燈具中一個以上的可觸及金屬部件，如果采用等電位連接，假如人接觸絕緣失效的A和B時，A和B產(chǎn)生的電位差為0，左手到右手電流路徑就不會有電流流過，因此沒有安全隱患。

圖5 采用等電位連接的II類燈具中，接觸絕緣失效的A點和B點時，兩手間沒有電流流過的示意圖Fig.5 No current through body when touch insulation failure point A and B for Class II luminaire with equipotential bonding

如圖6所示，II類燈具中一個以上的可觸及金屬部件，如果未采用等電位連接，假如人接觸絕緣失效的A和B時，A和B會有電位差產(chǎn)生，如果該電位差不等于0，就會有電流通過兩個手流過心臟，當(dāng)通過左手到右手電流路徑的電流達200 mA時就會有引起心室纖維性顫動的危險性。

圖6 未采用等電位連接的II類燈具中，人接觸絕緣失效點A和B時，兩手間有電流流過的的示意圖Fig.6 Current through body when touch insulation failure point A and B for Class II luminaire without equipotential bonding

間接接觸是指因絕緣失效，原本不帶電壓的燈具外露導(dǎo)電部件因此帶故障電壓時，人體接觸此故障電壓。如圖4和圖5所示，人接觸絕緣失效的A和B，這種情況就屬于帶電部件的間接接觸，因為正常工作時A和B并不帶電。相對于間接接觸的是直接接觸。直接接觸是指人體因種種原因直接接觸帶電部件。防止帶電部件的直接接觸的方法，例如覆蓋絕緣物質(zhì)等。

3 第4.31條電路間的絕緣

3.1 概要

在一個二元絕緣系統(tǒng)的燈具電路中，可能存在ELV電路和非ELV電路。

①ELV電路指不超過特低電壓的電路，根據(jù)與LV電源的絕緣，ELV電路可能是SELV電路(與LV電源加強絕緣或雙重絕緣)或FELV電路(與LV電源基本絕緣)。

②非ELV電路是指燈具中電壓大于ELV的電路。與LV電源可能不存在隔離，也可能存在隔離，存在的隔離如基本絕緣及加強絕緣或雙重絕緣。

第4.31條規(guī)定了二元絕緣系統(tǒng)燈具絕緣的總要求，具體的SELV電路，F(xiàn)ELV電路和其他電路應(yīng)滿足4.31.1，4.31.2和4.31.3的要求。

3.2 標準內(nèi)容

對于電路間的絕緣，第4.31條從適用范圍、絕緣要求的原則、可控?zé)艟叩慕^緣要求等方面進行了闡述(見表3)。

表3 標準第4.31條的要求Table 3 Requirement of Clause 4.31

3.3 注意事項

1)第4.31條適用于使用的變壓器或控制裝置在其LV電源與二次電路之間有隔離，同時燈具使用的電路與LV電源絕緣的燈具。也就是說當(dāng)變壓器或控制裝置中LV電源(一次電路)和輸出電路(二次電路)之間存在電氣絕緣，而且燈具與控制裝置是分體、由二元絕緣系統(tǒng)的二次電路的供電的，二元絕緣系統(tǒng)的燈具示例和構(gòu)成要素見圖7。第4.31條不適用于一元絕緣系統(tǒng)燈具，其示例和構(gòu)成要素見圖8。

2)第4.31條適用的電路間，以及這些電路與燈具的外部可觸及導(dǎo)電部件之間，應(yīng)提供適宜的絕緣，這在4.31.1、4.31.2和4.31.3中有具體展開。

3)可控?zé)艟呤侵悄苷彰鞯年P(guān)鍵要素，基于現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不同絕緣類型，應(yīng)考慮引入控制系統(tǒng)后，燈具絕緣水平的可維持性，如圖9所示，但一個III類燈具中使用了DALI(FELV控制信號，與LV電源基本絕緣)控制系統(tǒng)，除非燈具內(nèi)采用了附加

二元絕緣系統(tǒng)的要素：

-控制裝置或變壓器的LV電源與二次電路之間有絕緣；而且，的絕緣措施，否則燈具的防觸電保護類別就難以保持III類了，而是II類了。

-控制裝置或變壓器與燈具分體，燈具在于LV電源隔離的電路下工作。

圖7 二元絕緣系統(tǒng)的燈具
Fig.7 Luminare with binary insulation system

一元絕緣系統(tǒng)的要素：

-控制裝置或變壓器的LV電源與二次電路之間有絕緣，但控制裝置或變壓器與燈具一體 (見圖8(a)) ；或

-控制裝置或變壓器的LV電源與二次電路之間沒有絕緣，控制裝置或變壓器與燈具一體(見圖8(b))；或

-控制裝置或變壓器的LV電源與二次電路之間沒有絕緣，控制裝置或變壓器與燈具分體(見圖8(c))。

圖8 一元絕緣系統(tǒng)的燈具
Fig.8 Luminare with uniform insulation system

圖9 引入控制系統(tǒng)后的燈具防觸電保護等級Fig.9 Protection against electric shock for luminaire introduced control circuit

4)4.31條規(guī)定了電路間絕緣的總要求，根據(jù)輸出電路的不同類型，合格性由4.31.1～4.31.3來檢驗。

4 第4.31.1條SELV電路

4.1 標準要求

標準中的第4.31.1條針對SELV電路給出了要求，如表4所示。

表4 第4.31.1條SELV電路的要求Table 4 Requirement of SELV circuit in Clause 4.31.1

4.2 標準理解

1)第4.31.1條適用于二次電路為安全特低電壓的電路。

2)SELV電路與LV電源之間的應(yīng)使用雙重絕緣或雙重絕緣隔離，并列出了三類滿足此要求的源。同時，在列出的為SELV電路供電的三類源中包括獨立于較高電壓電路的電化學(xué)源，因此使用獨立于LV電源的電池的燈具屬于此范疇。

3)在二元絕緣系統(tǒng)的燈具中，控制裝置可能是一個，也可能是多個，一個控制裝置也可能有多個輸出，以完成電壓、電流、色溫、光輸出、顏色的節(jié)奏性變化等多種控制任務(wù)，這樣除了SELV電路以外，燈具中就可能存在其他電路。由于SELV電路本身可能是沒有絕緣并可能直接接觸，為了保持SELV安全特低電壓特性，需要與其他電路隔離，以滿足安全要求。SELV電路與其他電路之間，應(yīng)滿足規(guī)定的絕緣要求如下：

①SELV電路與其他非SELV電路(FELV除外)之間：應(yīng)用雙重絕緣或加強絕緣(基于等于電路中最高電壓的工作電壓)隔離。

②SELV電路與FELV電路之間：應(yīng)用附加絕緣(基于等于LV電源電壓的工作電壓)隔離。

③SELV電路與其他SELV電路之間：應(yīng)用基本絕緣(基于等于電路中的最高電壓的工作電壓)隔離。

4)SELV電路中的電壓不應(yīng)超過ELV，即交流有效值不超過50 V，直流無紋波電壓不超過120 V。SELV的電壓值是控制裝置上標記的最高輸出電壓“Uout值”。

5)SELV電路與可觸及導(dǎo)電部件之間的絕緣，應(yīng)用表X.1中的絕緣隔離。

6)SELV系統(tǒng)中插頭不允許插入其他系統(tǒng)的插座、插座不應(yīng)該允許其他系統(tǒng)的插頭進入，且不允許存在保護導(dǎo)體的觸點。

5 第4.31.2條 FELV電路

5.1 標準要求

標準中第4.31.2條針對FELV電路給出了要求，如表5所示。

表5 第4.31.2條FELV電路的要求Table 5 Requirement of FELV circuit in Clause 4.31.2

5.2 注意事項

a．關(guān)于FELV電路與可觸及導(dǎo)電部件的絕緣。與SELV電路不同，功能特低電壓電路FELV指電路中的電壓不超過特低電壓，F(xiàn)ELV電路與LV電路之間只有基本絕緣，因此FELV電路與可觸及導(dǎo)電部件的絕緣要求高于SELV電路。在具體實踐中，常見一些燈具的光源腔是功能特低電壓的，但設(shè)計者誤以為是SELV電路，使用的絕緣結(jié)構(gòu)不滿足FELV電路的要求。

b.FELV電路與SELV電路之間應(yīng)用附加絕緣(基于等于LV電源電壓的工作電壓)隔離。

6 第4.31.3條其他電路

6.1 標準要求

標準中的第4.31.3條對其他電路給出了相關(guān)要求，如表6所示。

表6 第4.31.3條其他電路的要求Table 6 Requirement of other circuit in Clause 4.31.3

6.2 注意事項

a.等電位連接是指使各外露導(dǎo)體可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分電位基本相等的電氣連接。除了用電安全以外，等電位對防雷以及電子信息設(shè)備的正常工作和安全使用都是十分必要的。

b.非FELV電路或非SELV電路的II類燈具中，一個以上的可觸及金屬部件使用等電位連接與否，將帶電部件與可觸及金屬部件之間的絕緣也是不同的。例如，在一個非SELV電路中，當(dāng)有等電位連接時，可觸及導(dǎo)電部件與帶電部件之間的絕緣要求是“滿足Uout基本絕緣”，按照第10章的電氣強度試驗電壓是(2Uout+1 000)V，而沒有等電位連接時，相關(guān)部件之間的絕緣要求是“滿足Uout的雙重絕緣或加強絕緣”，對應(yīng)的電氣強度試驗電壓是4Uout+2 000，有無等電位連接電氣強度試驗電壓增加1倍。詳見表7。

表7 非FELV電路和非SELV電路的II類燈具的絕緣Table 7 Insulation requirements for class II luminaire of non-FELV circuit and non-SELV circuit

7 結(jié)束語

在第4.31條的各個分條款和附錄X中，都提到了要用第8章、第10章和第11章來檢驗合格性。也就是說在這些章節(jié)中都有燈具絕緣相關(guān)的要求，如電氣強度、爬電距離和電氣間隙的試驗和檢驗，還有防觸電保護要求中，關(guān)于帶電部件的判定等等，因此應(yīng)根據(jù)標準的提示，在第4.31條的合格性判定，以及在應(yīng)用附錄X時，應(yīng)系統(tǒng)考慮標準中的相關(guān)要求和規(guī)定。

[1] 王厚余.建筑物電氣裝置600問[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2] 燈具 第1部分：一般要求與試驗：GB 7000.1—2015.

Requirements for Insulation among the Circuits of Luminaires in GB 7000.1—2015

SHI Xiaohong， CHEN Chaozhong

(ShanghaiAlphaLightingEquipmentTestingLtd.，Shanghai201114,China)

Requirements focused on LED luminaire are included in Clause 4.31 and Appendix X of GB 7000.1—2015LuminairesPart1:GeneralRequirementsandTestsbased on the older versions. This article analyzes the provisions of Clause 4.31 and Appendix X in detail.The Requirements for insulation between the circuits of luminaires in this standard were explained.

standard; luminaire; LED; SELV circuit; FELV circuit

TM93

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.02.016