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低压电气术语,终于搞清楚了!

更新时间:2020-08-28 20:02 点击:

  术语是特定专业领域中一般概念的词语指称,一般概念对应于两个或多个客体共性的概念;对术语的定义应只描述一个概念,标准化的术语应包括术语、指称及其定义的标准化。我国于1997年成立了全国电工术语标准化技术委员会,全面负责指导和协调电工术语领域内的标准化技术工作;负责IEC国际电工词汇(IEV)系列标准的国内归口等工作。2000年,汉语正式成为IEV标准语言。

  实际工程中,低压电气术语往往不被重视,形式相近的术语还可能混淆不清,例如外露可导电部分和外界可导电部分,虽仅一字之差,保护措施却差别很大,对术语理解不当,甚至可能出现安全问题。

  电气装置和电气系统

  电气装置和电气设备

  电气装置(electrical installation)是IEC TC64委员会的一条重要术语,指相关电气设备的组合,并具有为实现特定目的所需的相互协调的特性。根据GB/T 16895.1 - 2008 /IEC 60364 - 1:2005《低压电气装置 第1部分:基本原则、一般特性评估和定义》,电气装置的内容包括:

  a.标称电压为交流1 000V及以下或直流1 500V及以下供电的回路;

  b.由不超过交流1 000V电压的装置产生,而工作电压超过1000V的回路;

  c.用电器具的标准中没有明确包括的任何布线系统和电缆;

  d.建筑物外的所有用户装置;

  e.用于信息与通讯技术、信号、控制以及类似用途的固定布线;

  f.电气装置改建或扩建的部分和现有电气装置中受到改建或扩建影响的部分。

  电气设备(electric equipment)是用于发电、变电、输电、配电或利用电能的设备,例如电机、变压器、开关设备和控制设备、测量仪器、保护器件、布线系统和用电设备。

  可见,电气装置是指定场所内电气设备和相关电气及控制线路组合的整体,包括:照明装置、配电装置、成套装置、直流配电装置、特低电压照明装置、室外用户照明装置等,但不包括防雷装置,通常也不包括公共电网的发电、配电装置,以及公共电网的道路照明装置。电气设备是电气装置的重要组成部分,电气装置包含了电气设备的选择和应用。

  装置、系统和设备

  系统(system)指在规定的含义上看成是一个整体,并与其环境分开的相互关联的元件的集合。系统具有以下几个特点:

  a.一般着眼于它能达到的预期目的而定义,例如:低压系统、直流系统、接地系统等。

  b.系统的元件既可以是天然材料或人造材料,也可以是思维模式及其结果(例如组织形式、数学方法、编程语言)。

  c.系统可看成是用一个假想面将其与环境和外部系统分开,此假想面切断了系统与他们之间的联系。

  d.系统可以增加限定词,如控制系统等。

  电气装置和电气系统的比较见表1。

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  装置、系统和设备具有统一性,并应执行统一的电击防护措施;符合特定功能属性的设计、安装和维护应在装置、系统和设备的预期寿命期内有效。

  带电部分和导电部分

  带电部分和导电部分

  带电部分(live part)指预期在正常运行中带电的导体或可导电部分,包括中性导体,但不包括 PEN导体、PEM导体或PEL导体 。在某种条件下,危险带电部分能造成伤害性电击。可导电部分(conductive part)是能传导电流的部分,包括外露可导电部分和外界可导电部分。当绝缘损坏,外露可导电部分可能变为危险带电部分;外界可导电部分通常为地电位,当与带电的外露可导电部分连接时,可能变为危险带电部分。其中,外露可导电部分的安全性尤其重要。

  电击防护规则

  电击防护的基本规则是,在正常状态下或在单一故障状态下:

  ——危险的带电部分不应是可触及的;

  ——可触及的可导电部分不应是危险的带电部分。

  具体分析如下:

  a.正常情况下,对于非熟练人群,为防止接触危险的带电部分,应设置以下基本防护措施:

  ——基本绝缘;

  ——遮拦或外护物。

  b.单一故障状态下,主要包括两种故障情况:

  ——可触及的可导电部分变为危险带电部分,如基本绝缘损坏;

  ——危险的带电部分变为可触及,如外护物机械损坏。

  带电部分和外露可导电部分故障情况见表2。

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  从电气防护的角度,两者具有统一性,正常情况下,采用基本绝缘、遮拦或外护物等措施可避免出现危险带电部分;在单一故障情况下,需要采取故障防护措施,防止外露可导电部分变为危险的带电部分。

  外露可导电部分和外界可导电部分

  外露可导电部分(exposed‍‑conductive‑part)是电气设备可触及的金属部分,该金属部分正常不带电,当基本绝缘失效后可能带电。常见的外露可导电部分包括:

  a.设备的金属外壳;

  b.布线系统的钢管、金属槽盒、金属电缆护套等;

  c.金属布线附件箱体和封板等。

  外界可导电部分(extraneous‑conductive‑part)指不属于电气装置一部分的可导电部分,且易于引入地电位。外界可导电部分可能是:

  a.建筑物结构的金属部分;

  b.用于煤气、水、供热等的金属管道系统;

  c.非绝缘的地板和墙壁。

  当非电气设备的可导电部分与大地之间绝缘,不容易引入地电位时,则不认为是外界可导电部分,不需要纳入等电位联结范畴,例如孤立的、小尺寸的金属门窗框等。

  外露可导电部分和外界可导电部分比较见表3。

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  例如,穿线钢管内带电导体绝缘损坏出现接地故障时,穿线钢管将出现对地故障电压。此穿线钢管属于外露可导电部分,需要和PE导体连接以形成低阻抗的故障回路。当布线钢管或金属槽盒需要设置跨接线时,应按能承载故障电流的PE导体选取,而不应按联结线选择。

  当人体同时接触因接地故障而带电的外露可导电部分和附近的外界可导电部分时,可能发生电击事故。在特定外部条件或特殊场所,为了避免伸臂范围内以上两者之间出现危险的电位差,可设置辅助等电位联结,将预期接触电压降到最低值。

  系统接地和保护接地

  接地的定义:在系统、装置和设备的给定点与局部地之间进行电连接。与局部地之间的连接可以是:

  ——有意的,或;

  ——无意的或意外的;

  ——也可以是永久的或临时性的。

  系统接地和保护接地属于有意的、永久的接地。

  系统接地(system earthing)指电力系统的一点或多点的功能接地和保护接地。保护接地(protective earthing)是为了电气安全,将系统、装置或设备的一点或多点接地。功能接地(functional earthing)则是出于电气安全之外的目的,将系统、装置或设备的一点或多点接地。功能性接地也称工作接地(operational earthing)。

  图1 TN-S系统中,RA是保护接地。RB是系统接地,具有限制雷电过电压、防闪电电涌侵入和防高压串入等保护性功能,因此,RB不宜称为工作接地或功能性接地。

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  通常系统接地才有较低的接地电阻要求,根据高压是采用不接地系统还是小电阻接地,低压是TN-C-S、TN-S、TT还是IT系统等因素确定 。

  对于变电所在建筑物外的室内电气装置的保护接地,主要考量接地故障回路的阻抗,而不仅仅是接地电阻的大小。重要的信息系统可以设置S型或M型等电位连接,以提供更低的连接网络阻抗和稳定的工作电平,而不必追求过低的保护接地电阻。

  剩余电流、泄漏电流和杂散电流

  剩余电流(residual current)指同一时刻,在电气装置中的电气回路给定点处的所有带电体电流值的代数和 。泄漏电流(leakage current)是正常运行状况下,在不期望的可导电路径内流过的电流。杂散电流(stray current)是因有意或无意的接地,在大地中或埋在地下的金属物体中产生的泄漏电流。

  以图2为例,泄漏电流i1、i2、i3不包括故障情况,剩余电流iL=i1+i2+i3+i0包含了正常和故障两种情况。剩余电流是回路中所有带电导体中电流的代数和。民用建筑中杂散电流主要是由中性导体或保护接地中性导体多点接地引起,包括了正常运行和故障情况下的杂散电流。

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  剩余电流、泄漏电流和杂散电流的比较见表4。

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  过负荷保护、过载保护和过电流保护

  过负荷保护

  过负荷(overload)指实际负载超过满载的超出量,以其差值表示 。过负荷电流指电气回路在未出现短路或接地故障时出现的过电流,此电路应未受到损伤。

  过负荷保护(overload protection)指预定当被保护区出现过负荷时动作的保护。被保护线路导体的绝缘热承受能力一般呈反时限特性,因此,过负荷保护电器的时间-电流特性也宜为反时限特性,以实现热效应的配合。防止电缆过负荷的保护电器工作特性应满足以下两个条件:

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  两个公式应同时满足,其中公式(2)的I2由保护电器的动作特性决定,1.45Iz由电缆的热效应特性决定,满足公式(1)相对来说更重要。例如,某回路IB = 42 A,In = 50 A,选用YJV - 10 mm2电缆,Iz = 57 A。根据家用微型断路器的特性I2 = 1.45In = 72.5 A < 1.45Iz = 84.1 A,满足过负荷保护要求。若后期增加负荷,计算电流IB = 65 A,IB > Iz,则线路已经过负荷,但是由于IB = 65 A < I2 = 72.5 A,过负荷保护不能保证跳闸。导致线缆可能长期过载,绝缘老化,使用寿命降低,甚至可能产生火灾危害。

  过电流保护和过负荷保护

  过电流(overcurrent)是超过额定电流的电流,对于导体来说,过电流指超过导体的载流量的电流。过电流保护(overcurrent protection)指预定在电流超过规定值时动作的一种保护。

  根据GB 16895.5 - 2012 / IEC 60364 - 4 - 43:2008《低压电气装置 第4 - 43部分:安全防护 过电流保护》,过电流保护包括了过负荷保护和短路保护。回路绝缘损坏前的过电流称为过负荷,回路绝缘损坏后的过电流称为短路。通常,过负荷会使设备和线缆超过允许的温升,长时间过负荷会损坏设备和线缆;过负荷保护的功能是超过所允许的过负荷电流值或过负荷时间前断开电源。短路保护可能使绝缘损坏或使开关操作产生故障,短路时产生的电弧、热应力和电应力会损坏设备并危及操作人员的安全;短路保护的功能是尽快切断短路电流,把故障限制在最小范围内 。过负荷保护和短路保护比较见表5。

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  过电流保护包括了电路正常情况时的过负荷保护,以及短路情况下的短路保护。

  标准中的过负荷保护和过载保护

  过负荷和过载的英文术语都是overload,在GB/T 2900电工术语系列标准中,过负荷和过载两个术语同时存在,但是只有过负荷保护术语,却没有过载保护。

  国内标准中对两个术语的应用并不统一,有的标准采用过负荷保护,如GB 16895.5-2012/IEC 60364-4-43:2008《低压电气装置 第4-43部分:安全防护 过电流保护》、JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》、GB/T 50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》等,以及《工业与民用供配电设计手册》(第4版;也有的采用过载保护,如GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》、GB/T 13869-2017《用电安全导则》,以及《中国电气工程大典》。甚至同一标准的不同版本也不一致,最典型的是两个主要配电设计规范中两个术语的应用情况,见表6。

低压电气术语,终于搞清楚了!

  根据老一辈规范编制人介绍,在高压系统继电保护中,一直用过负荷一词。低压系统中出现了3种:过负荷、过负载、过载,用法全凭习惯。1972年,54个单位组成83版规范大规范组,曾经讨论过这个问题,当时的结论是:过负荷用于电气,过载用于机械,送审稿按此上报。现在看来,名词术语应该统一,电气专业中宜用过负荷、过负荷保护;所谓机械过载,只涉及电动机。电动机过负荷,不仅是机械过载,还包括所有低倍数过电流,特别是端子电压降低时的过电流。广义的电动机过负荷保护,还包括温度保护,涉及所有导致电动机温度过高的情况,如环境温度过高、电机散热不良等。

  注:83版规范本是一个整体,分为若干篇,全大组共同讨论。后来批准颁布时各篇独立,分为GBJ 52 - 83 ~ GBJ 65 - 83共14本国家标准。

  根据表6,83版已经统一为过负荷和过负荷保护。根据原国家标准总局和一机部标准化研究所的要求,IEC / TC 64国内归口委员会秘书处于1983年6月出版过IEC标准译文集,其中IEC 60364 - 4 - 43:1977(第一版)译文中采用过负荷和过负荷保护等术语,《国际电工辞典 第826章 —— 建筑物电气装置》译文中第826 - 05 - 07条术语采用过负荷电流overload current。GB 50055 - 93和GB 50054 - 95修订说明中明确观点向国际电工委员会(IEC)标准靠拢,从这个角度来看,GB 50055 - 93和GB 50054 - 95不宜再次改为过载保护和过负载保护。

  另据GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》主要编制人介绍,为了和GB 16895.5 - 2000 / IEC 60364 - 4 - 43:1977《建筑物电气装置 第4 - 43部分:安全防护 过电流保护》术语统一,GB 50054 - 2011将过负载保护改为过负荷保护。

  综上所述,合理的用法是:过负荷用于线路和电气设备,而过载用于机械设备;线缆和电气设备中承载电流的保护宜采用过负荷保护。

  正确理解列举的几组低压电气术语,有助于掌握以下几点:

  a.装置、系统和设备在电气安全方面具有统一性。符合特定功能属性的设计、安装和维护应在装置、系统和设备的预期寿命内有效。

  b.系统接地同时具有功能接地和保护接地功能,其接地电阻值应在满足防雷和50 Hz人身安全的前提下,并根据高压和低压系统具体情况确定。

  c.剩余电流、泄漏电流和杂散电流涉及系统的正常运行、故障防护和EMC问题,应当区别对待。

  d.过电流保护包括了电路正常情况时的过负荷保护,以及短路情况下的短路保护;线缆和电气设备中承载电流的保护宜采用过负荷保护。

温馨提示:所有内容仅供参考,不作为投资依据。