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“n”型电气设备新老国标的主要差异
发布日期:2014/4/7 点击数:817新闻来源:

1  概述

GB 3836.8-2003《爆炸性气体环境用电气设备第8部分:“n”型电气设备》(以下简称新标准),是对GB3836.8-87《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》(以下简称老标准)的第一次修订。GB3836.8-2003已于2003年5月26日发布,2004年1月1日实施。

老标准GB 3836.8-87在当时制订时,是以IEC31(秘书处)125号(1981)“n”型标准草案文件和BS5000第16部分“n”型防爆电机为基础,采用参照的原则编制的,同时,还符合GB3836.1-83的有关规定和要求。对国际标准未作规定的,根据实践证明能够保证产品质量和防爆安全性能的,符合国情的一些内容也编入了标准中。老标准仅对无火花型电动机作了具体的规定,由于当时条件所限,认为时机不成熟,对诸如灯具、插销、插座等其他电气设备未作补充规定。因此,自实施以来,对我国发展爆炸性环境用无火花型电动机起到了非常有效的指导作用,但未能满足其他防爆电气设备的发展需要。

新标准是修改采用IEC60079-15:2001《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:“n”型电气设备》(英文版)标准制订的。新标准的技术内容与IEC标准相同,编写结构也与IEC标准一致。在修改采用IEC标准的同时,新标准还符合GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求》的有关规定和要求。

新标准与老标准相比变化非常大,增加了许多新的内容。

首先,在标准结构上就完全不同。老标准由通用要求、专用规定、试验、标志和检验5大部分组成,仅对无火花电机做了补充规定。

新标准由30章组成:第1章范围、第2章规范性引用文件、第3章术语和定义、第4章总则、第5章结构、第6章连接件和布线、第7章电气间隙、爬电距离和间隔、第8章电气强度、第9章无火花旋转电机的补充要求、第10章无火花熔断器和熔断器组件的补充要求、第11章无火花照明灯具的要求、第12章无火花仪器和小功率设备的要求、第13章无火花电流互感器的要求、第14章无火花插头和插座的要求、第15章无火花单体电池和蓄电池的要求、第16章其他电气设备、第17章产生电弧、火花或热表面的电气设备的通用要求、第18章封闭式断路器和产生电弧、火花或热表面的非点燃元件的要求、第19章产生电弧、火花或热表面的气密装置的要求、第20章产生电弧、火花或热表面的密封装置或浇封装置的要求、第21章产生电弧、火花或热表面的限能设备或电路的要求、第22章产生电弧、火花或热表面的设备限制呼吸外壳的要求、第23章产生电弧、火花或热表面的n-正压保护设备的要求、第24章检查和试验的一般要求、第25章技术文件、第26章型式试验、第27章出厂检查和试验、第28章标志、第29章文件、第30章制造厂责任。新标准不仅适用于无火花电气设备,也适用于那些产生电弧、火花或热表面的部件或电路,且用本标准规定的方法之一保护就不能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。

在新标准颁布与即将实施之际,为便于防爆电气设备制造厂设计、生产和石油化工企业广大用户中的有关技术人员正确理解和执行新标准,现对新老标准的主要技术差异加以说明,供读者参考。

2  新老国标主要技术内容的差异

2.1  标准名称

标准名称由原来的《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》改为《爆炸性气体环境用电气设备第8部分:“n”型电气设备》,与IEC标准名称统一。

2.2  范围

新标准的适用范围与老标准的适用范围不太一样。

新标准规定了潜在爆炸性气体、蒸气和薄雾环境用Ⅱ类“n”型电气设备的结构、试验和标志的要求。适用于无火花电气设备并且也适用于那些产生电弧、火花或热表面的部件或电路,但使用本标准规定的保护方法就不能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。另外,本标准强调非点燃元件只能限制使用在被证明是非点燃的特定电路中,电气设备符合本标准并不意味着取消或降低应遵守的其他标准的任何要求。本标准是针对普通工业应用设备要求的补充和提高。

新标准以注的形式表明:本标准引用GB3836.1的一些专用规定,这并不要求“n”型电气设备整体上全部符合GB3836.1标准,或者符合本标准达到的保护水平,不应认为等于符合GB3836.1和在其中列出的专用标准所达到的保护水平。对于符合本标准的电气设备,应由国家质量监督部门认可的检验单位进行防爆检验。

2.3  规范性引用标准

老标准没有引用标准,而新标准引用了26个国标、1个行标、8个IEC标准。新标准编写时是修改采用IEC标准,国际标准中如果已有相应的国家标准版本,并且该国家标准与国际标准等同或等效,则均采用我国国家标准。尚无我国标准与其等效的,则直接采用IEC标准。

2.4术语和定义

新标准与老标准相比,术语和定义有较大的不同,新标准共有38个定义。现对几个主要定义介绍如下:

1)“n”型防爆

电气设备的一种防爆型式,这种型式的电气设备,在正常运行时和本标准规定的一些异常条件下,不能点燃周围爆炸性气体环境。

实际上,“n”型防爆是用于:

——正常运行中不产生火花的电气设备;

——正常运行中产生火花、电弧或高温热表面的部件或电路电气设备,通过采用本标准中规定的一些防爆措施均可安全地使用在爆炸危险环境2区。

2)无火花装置

装置的结构将正常使用条件下产生能引起点燃危险的电弧、火花的危险减至最小。正常使用不包括带电元件移去或插入。

3)非点燃元件

元件具有通断规定的点燃屯路的触头,其触头结构设计成能使元件在该电路中不会引起点燃规定的爆炸性气体环境。

4)n正压

该技术是用保护气体充入外壳,并保持压力高于周围环境,以阻止外壳内部形成爆炸性环境的一种技术。但与GB

3836.5中所规定的正压型“p”方法有所不同。

5)限制呼吸外壳

设计成能限制气体、蒸气和薄雾进入的一种外壳。

6)气密装置

该装置是通过熔接,如钎焊、铜焊、熔焊或玻璃与金属的熔接来达到气密性能,以阻止外部气

体进入内部。

7)封闭式断路装置

装有通断电触头的装置,它在进入其内部的可燃性气体或蒸气爆炸时不会受损坏,并且也不会将内部爆炸传播到外部可燃性气体或蒸气。

8)能量限制

在本标准所述的试验条件下,设备电路产生的电火花或任何热效应不能点燃规定的可燃性气体或蒸气。

9)Ex元件

标志符号“U”的电气设备的部件或组件(Ex电缆引入装置除外),它不能单独的在爆炸性环境中使用,并且当安装在爆炸性环境中电气设备或系统内时需附加认证。

10)“U”符号

U”是一种加在防爆合格证编号后的符号,以标明是防爆元件。符号“U”和“X”不能同时使用。

本标准删除了老标准中的无火花型电气设备、正常运行和外壳的定义。

2.5  总则

老标准第3章“一般要求”中对设备正常运行时只作了3方面的规定,如不应产生电弧或火花,不产生超过电气设备相应温度组别最高温度的热表面或灼热点,规定比较简单,而对异常运行条件未作规定。这对电气设备的正确使用带来了很大影响。新标准对设备在正常和异常运行条件下运行都有具体的规定,如本标准第17~23章,针对不能产生操作电弧和火花及设备温度组别所对应的最高表面温度,规定了防止表面的或最热点的温度点燃周围爆炸性环境的方法。老标准规定滑动触头在正常运行时被认为是产生火花的。新标准除“滑动触头在正常运行时被认为是有火花的外,还要求滑动触头采取避免产生火花的特殊措施,例如触头本身夹紧到导电轨道上。另外,老标准的标志与新标准的标志也有差异。

1)关于温度

新标准第4章中温度与老标准的温度组别相比基本一致,但增加了一些内容,对于小元件、细导线或印刷电路板的“n”型设备温度,可引用GB3836.4中的放松要求。

2)关于最高表面温度

新标准规定按GB3836.1-2000中5.1.2要求。对封闭式断路装置、限制呼吸外壳、气密装置、灯泡、密封装置、n正压外壳的内部部件或符合表面温度和引燃温度的元件或设备都有具体规定,该条款比老标准详细。

3)Ex元件是新标准中增加的内容。新标准第4.5条规定“n”型Ex元件可以是空外壳、元件或组件,并且对该元件是否全部安装在一个设备外壳内,或全部安装在设备外壳之外,或部分在设备外壳内和部分在设备外壳外,都作了详细规定。例如:接线端子、电流表、灯座、加热器或显示器等。

4)其他要求

新标准明确指出电气设备和Ex元件应按优良的安全工程方案设计。另外,还以注的形式对此进行了详细说明。指出了“n”型设备的特殊性。

2.6  结构

新标准对电气设备结构的要求有较大变化,增加了许多内容。本章除外壳防护等级(IP)与老标准相同外,其他均为新增加的内容。

1)新标准对外壳的防护等级与安装和维护时准备打开的衬垫接合面作了有关规定,衬垫应粘附或固定到一个配合面上,以防止丢失、损坏或错装,衬垫的材料应不会自行粘接在其他接合面上,并且可以用胶粘剂把衬垫粘到配合面上。

2)新标准除对外壳规定的机械强度要求与老标准一样外,还规定携带式电气设备应满足跌落试验的要求,并且强调设备应按照选择的试验要求标志符号“X”。

3)新标准对灯具透明件或观察窗的各种保护罩规定了具体尺寸,其网眼尺寸不应大于50mm×50mm。

4)新标准在5.4条“环流”增加内容,是针对“n”型电动机而言。老标准无此规定。本条对杂散磁场引起的环形电流导致的电弧或火花,或这些电流的存在引起过高温度的地方规定了应采取的预防措施,以注的形式表明,如果外壳或支承结构(外壳内或外)由导电材料制成,在杂散磁场存在的情况下电流可以在其中流动,并且在振动或腐蚀等最不利运行条件下,为了确保可靠的电流传输而没有火花危险,须采用两种预防措施:外壳部件或结构件之间应有足够或适当数量和截面的等电位连接;适当数量紧固件。

5)关于非金属外壳和外壳的非金属部件

新标准增加了非金属外壳和外壳的非金属部件的有关规定。另外,新标准对非金属材料相应于热稳定曲线20000h点的温度指数“TI”或连续运行温度COT规定制造厂应提供具体数据。增加了外壳耐老化的有关试验要求。另外,对外壳预定暴露在阳光下,或紫外线的其他辐射源中,对材料耐光和试验数据都要有详细规定。

新标准仅对非固定式电气设备和可能被摩擦或擦试塑料部件的固定式电气设备的塑料外壳、外壳的塑料部件和电气设备其他裸露塑料件做出了规定。新标准规定,当塑料外壳表面构成的面积大于100cm2时,应设计成在正常使用、维护和清洁条件下避免产生引燃危险的静电荷的结构。该要求可通过合理选材以使绝缘电阻在温度(23±2)℃和湿度为(50±5)%时不超过1GΩ,或者根据尺寸、形状和布置或其他保护方法来防止危险静电电荷的产生。对于不能在设计上避免引燃危险时,必须用一个警告牌标明在运行中须采取的安全措施。

2.7  连接件和布线

对于连接件和布线,新标准第6.1条规定,在正常运行时应可靠地保持电气连接的接触压力。尤其是不应由于工作中绝缘材料(由于温度、湿度等)尺寸变化而受到不利影响。无火花连接件在振动条件下应防止火花。老标准无此要求。

老标准仅在第7章接线装置中说连接件是其中一部分,包括接线盒。而新标准的规定非常详细具体。

1)关于外部导体的连接

新标准增加了外部导体的连接规定。本条与外部电路连接的电气设备包括连接件,规定要有有效防腐保护措施,另外还规定了须设计成能与导线方便连接并且夹紧而不明显减少其截面积,导线夹紧而不松脱和扭转,并能可靠地保持接触压力的方法。对适用电缆线鼻子的接线端子规定了防止偶然将电气间隙缩小的措施。本条款以三个注的形式进行了详细说明。

本条规定连接件至少有适应于相应设备额定电流的导线尺寸。对接触中的部件之一是用轻金属材料制成的连接件,必须采取特殊的预防措施。连接轻金属材料的措施之一,就是采用由钢制成的中间件。

2)新标准表1中保护导线的最小截面积是按装置的每相导线截面积计算的,而老标准没有规定。

3)新标准对于双重绝缘或加强绝缘或不需要附加接地的电气设备规定不需要接地线或等电位连接件。但对于用特殊形式装置的外壳如与接地的金属导管系统接地,应标志“X”。

4)电缆引入和电缆引入装置

老标准对无火花型电气设备的导管引入装置没有专用规定,而是要求引入装置符合GB3836.1的规定。与新标准相比显得很笼统,用户执行非常不方便。新标准对保证电缆引入和电缆引入装置的防爆安全措施作了具体规定,如:

a)其结构和安装能保持设备的防爆型式和规定的特性;

b)电缆无损地通过外壳壁,需要的地方应有金属铠装、护套或屏蔽的跨接。电缆引入装置不应有损坏电缆的锐利棱角;

c)应该满足工业电缆引入装置和电缆引入装置器件的相应标准,等效GB3836.1的要求,或必要时,提供电缆夹紧装置,以防把加在电缆上的拉力或扭转传递到连接件。这种夹紧装置可以是夹紧器件、密封环或填充化合物。但应按要求进行试验。另外,对于软电缆,电缆人口处应是至少75°角的圆弧,半径R至少等于引入装置所允许的最大电缆直径的1/4,但不必超过3mm。

新标准营求导管引入装置的设计和固定,应不会改变它们所安装的电气设备的防爆型式和规定的特性,并且通过螺纹孔拧入或锁紧在光孔中的方式固定于外壳中、装配在外壳内或外壳上的衬板中和合适的填料盒中,该盒与外壳是一个整体或装在外壳上。

在额定运行条件下,电缆或导管引入装置入口处的温度超过70℃时,或导线分支处的温度超过80℃时,应在电气设备的外部设置一块指导用户选择电缆或导管中导线的指示牌。此外,设备应用符号“X”标志。另外,携带式电气设备的任何电缆引入应满足GB3836.1的相应夹紧要求。

2.8  电气间隙、爬电距离和间隔

新标准中的电气间隙、爬电距离和间隔的规定与老标准相比有很大的变化,新标准要求不同电位导电部件之间电气间隙、爬电距离和间隔应按表2的规定,对于不适应的情况也作了具体规定。

1)新标准表2中的电气间隙、爬电距离和间隔的要求值是随工作电压、电气绝缘材料的耐泄痕指数和其表面形式而定。达到10000V的电压级,是以R10系列为根据的,对于达到1000V的工作电压,实际工作电压可以超过表中规定数据的10%。爬电距离的数值是从GB16935.1中得到直到800V,爬电距离是以3级污染为根据,2000V和10000V之间值是以2级污染为根据的,其他数值是用内插法或外插法取得。完全浇封在化合物中,最小深度为0.4mm,或通过固体绝缘材料。在10V及以下,与CTI值无关并且可以采用不符合Ⅲb级材料要求的材料。

新标准表2中的工作电压分档是按照国际标准的规定,而老标准在制订时为与我国标准保持统一,是按GB

3836.3-83的规定制订的。新标准的电气间隙、爬电距离和间隔与GB 3836.3-2000相比,工作电压都低一些。

2)对于外部连接的电气间隙和爬电距离,应满足表2的规定,但表2中的最小值为1.5mm。对于正常运行时不涉及接地的电路,应假设在得到最高电压的点旁边接地。

3)新标准采用了新的测定电气间隙和爬电距离的图例。图中列出了应考虑的一些特点。并且指出接合面内的胶粘剂通常被认为是断了爬电通道或电气间隙。

4)关于使用敷形涂覆。新标准规定这种方法应具有防止湿气进入导体的密封效能。涂层应附到导体部件和绝缘材料上。如果采用喷涂法,则应分别涂两层。用浸渍涂覆、刷涂、真空浸渍法,只要求涂覆一层,但目的是达到有效、持久的完整密封。如果在焊接时不损坏焊接保护层,则焊接保护层被当作两层涂覆的一层。

5)新标准增加的绝缘材料的相对泄痕指数的测定是按照GB/T4207规定的方法。绝缘材料的级别按GB16935.1规定的方法,表3中的材料耐起痕性级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb。

6)关于填充化合物的电缆密封箱中的隔离,新标准增加了表4在填充化合物的电缆密封箱中的隔离参数。如果填充化合物的电缆密封箱被用于额定电压超过750V设备供电的外部电缆终端,则其结构应是在灌入化合物之前从表4中得到的相应裸露带电部件的爬电距离和电气间隙。

2.9  电气强度

关于电气强度的规定,老标准要求电气设备的绝缘介电强度符合有关标准的规定,规定很简单。而新标准增加了对地或机架的绝缘和导电部件之间的绝缘规定。本条对不直接连接到设备机架上或在设备运行时不连接到机架上的电气设备中的电路,所用的绝缘或分开的距离应经受住试验电压历时(60)s不击穿,如电源电压峰值不超过90V或内部电压峰值不超过90V的电气设备,试验电压的有效值为(500)V;对于其他电气设备,或内部电压峰值超过90V,试验电压的有效值为(1000 +2U)V或(1500)V,两者中取较大值。

2.10  无火花旋转电机的补充要求

新标准对于电机的专用补充要求有比较大的变动,增加了较多的内容。

1)新标准对“n”型电动机定子和转子之间气隙的计算公式作了新规定,按新的计算方法计算出的气隙值比老标准稍小一些,这样既能保证安全,又改善了电动机的电气性能。

新标准在专用要求中将欧洲ENV标准的内容纳入到本标准的正文中,该欧洲标准是欧洲电工委员会于1997年发布的暂行规定European Prestandard ENV50269《高压电机的评价和试验》。该标准对高压“n”型电动机外壳的等电位连接、定子线圈绝缘系统以及鼠笼转子结构等做了规定。

新标准的规定适用于GB755范围内的旋转电机,但是时钟电动机及伺服电动机可以符合本标准的相应要求。电机外壳防护等级(IP)与老标准相比,没有裸露带电部件的电机外壳允许不低于IP20。

新标准还以注的形式注明旋转电机按本标准认证时,不要求检验机构检查符合GB755的要求,但制造厂应声明符合此标准。

2)新标准要求裸露带电部件的电机外壳防护等级试验不低于IP54,而在其他情况下不低于IP20。老标准对无此要求。

3)关于接线盒,新标准对连接在运行电压至1000V电机上的接线盒,仅在电机的防护等级为IP44或更高时,才可以与电机内部连通。接线盒外部防护等级应不低于IP54。老标准规定对额定电压为660V以上的电动机,其接线盒和可拆卸盖应由钢板制造,其辅助装置的连接件应置于单独的接线盒内等。新标准要求导管填料盒、电缆密封盒和分线盒的防护等级也不应低于IP54。

4)新标准增加了中性点连接件,规定中性点连接件不作为对该电机的交流电源连接件使用时,最小爬电距离和电气间隙要求按表5规定的假定工作电压确定。如果防护等级为IP44或更高,并且电机不与接地的电网电源连接时,中性点连接件在电机外壳内时,中性连接件可以不绝缘。

5)新标准中增加的轴承密封和转轴密封包括非摩擦密封和曲路密封,要求滚动轴承固定部分和旋转部分之间的任何非摩擦密封或曲路密封的最小径向间隙或轴向间隙不小于0.05mm,滑动轴承的间隙为0.1mm,但最小间隙应适用于转轴在轴承内的所有可能位置。新标准针对摩擦密封规定,如果含有摩擦密封,他们应被润滑或用低摩擦系数材料制成,如聚四氟乙烯(PIFE)。

6)关于鼠笼转子。老标准规定,鼠笼转子的导条和端环不铸成一体时,导条与端环的连接应采用铜焊或熔焊,而新标准规定由导条与端环连接成的转子笼在旋转电机正常运行时应采取防止产生点燃电弧和火花的措施。特别强调在导条和短路环之间接合面应采用铜焊或熔焊,并且要求采用兼容材料制造成高质量接合。对于铸造转子笼应采用压铸或离心浇铸或用同等技术方法保证槽完全填实。

7)新标准增加了对表面温度极限和防止热点燃的内容,要求工作制符合GB755中的S1或S2的电机,确定温度组别时,可不考虑起动时的温升。对于S3~S10工作制则应考虑负载变化和起动情况。对于旋转电机,运行多于一种工作制时,它可以多于一种温度组别,此时电机可以用有关的工作制(S1~S10)和相对应的温度组别标志。

8)新标准增加了带变频电源或非正弦电源的运行的具体措施。特别是对额定值小于1kV的变频器馈电电动机,要求变频器应设计成把对地峰值电压限制到1kV,并且把du/dt限制到500V/μs或更小,对于额定值≥1kV变频器馈电模压绕组电动机,变频器应设计成把对地峰值电压限制到两倍额定线电压,并且把du/dt限制到500V/μs或更小等。对于变频器馈电电动机的应用限值,包括电动机最大速度和负载速度-转矩特性均应在电动机标牌上标明。为适合与指定的电压和输出额定值的电动机一起使用,变频器或变频器/滤波器组合装置应作标志。

2.11  关于无火花熔断器和熔断器组件的补充要求

新标准对熔断器符合GB13539.3要求的非重新布线、显示管式或是非显示管式,在其额定值范围内运行,保险丝才能视为无火花装置,但设备的温度组别应以熔断器的额定电流为基础考虑管的外表面温度。另外,无火花性能的评定按本标准保险丝应安装在无火花的封闭式管座或无火花的弹簧式管座中或焊接在适当位置。

装有熔断器的外壳应连锁,使得切断电源后才能装入或取出更换元件,并且在外壳正确关闭前熔断器不能带电,或在外壳上设置警告牌“通电时不准拆掉熔断器”。

如果熔断器是可互换式的,则应采取措施在靠近熔断器处标上更换熔断器的正确型号和数值。

 

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