【独家】电气安全有关的常见设计问题——IEC标准与我国实践对比

【独家】电气安全有关的常见设计问题——IEC标准与我国实践对比
【独家】电气安全有关的常见设计问题——IEC标准与我国实践对比
2015-05-13
前言 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDUxMDIxNA==&mid=399026833&idx=1&sn=25c02ff02d2d83853a956affcb266572&scene=5#rd


低压电气系统常见于有人场所，故与人身安全极为相关。IEC60364系列标准是国际上广泛认可的，基于保证安全的标准。作为国际标准，IEC60364并非高规格标准，反而是电气安全方面最基本、最低层次的要求。多数国家（如英、法、德，等等）均以之为基础，深化并提高相关条款，建立了本国的电气规范。从这个角度上看，对于中国的电气标准/规范与实践来说，参照和学习IEC标准在较长一段时间内都具有现实意义。通过与IEC专业人士的交流和积累，电气工程师俱乐部的工作组总结了一些常见实例，并通过对比的方式呈现。在此分享给电气工程师同仁们。由于我们的外语交流和专业见识所限，以下仅代表编者的理解,而非IEC官方观点。

1接地故障自动切断电源时间
I《电击防护》IEC 60364-4-41:2005 411.3.2.2条：对于不超过32 A的终端回路，其最长的切断电源的时间（摘录）120 V a.c. < U0 ≤ 230 V a.c.TN系统： 0.4 sTT 系统：0.2 s《电流对人和家畜的效应》IEC/TS 60479-1:2005 表11和图20中的AC-3（曲线b至c）：可强烈地不自主的肌肉收缩、呼吸困难、可逆性的心脏功能障碍、活动抑制可能出现……..
国内规范、观点或做法
《低压配电设计规范》GB50054-2011 5.2.9条：仅供给固定式电气设备用电的终端线路，不宜大于5 s。
注：
1.以上规定误用早已作废的IEC 60364- 4-41：2002旧版本的规定。该标准现行最 新的2005年版也已转化为GB 16895.21 -2011正式出版实行。
2. 根据IEC/TS 60479-1:2005 表11和图20中的AC-3区段可知：电流通过接触固定式或手持式（移动式）设备的人体,均可能出现“活动抑制”（不能自主摆脱）效应。
3.IEC/TC64正在讨论扩展到63A终端回路。
国内现行规定、做法存在的风险
在无专业人员或熟练人员监控保护电器的前提下，无形中扩大了人身电击伤亡事故发生的几率。尤其是，家用多为 ≤ 32 A的终端回路。

2露天电气装置EC标准的规定
IEC 60364-7-714 室外照明装置。
同上规范5.2.12条：在室外无法做总等电位联结的场所往往采用TT系统或局部TT系统。国内现行规定、做法存在的风险
在此情况下，户外装置除非每个分支回路采用≤ 30 mA RCD 作为附加保护才可确保人身安全。此为IEC标准规定的做法。

3TT系统
IEC标准的规定
同上标准 411.5.1条：由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，都应通过保护导体连接至这些外露可导电部分共用的接地极上。
国内规范、观点或做法
同上规范 5.2.14条文说明： TT系统中配电线路内由同一间接接触防护电器保护的外露可导电部分，应用保护导体连接至共用或各自的接地极上。国内现行规定、做法存在的风险保护导体连接至各自的接地极不可行（例如公路路灯：欠缺分支回路有效的电击防护），达不到安全可靠供电的结果。

4TN、TT多电源系统
IE不符合IEC标准的规定。
在变电所内两台配电变压器连通的PEN母线实行一点接地后，从低压母线引出TN-S、TN-C、TN-C-S以至TT等不同接地系统的供电线路。国内现行规定、做法引出TN-C馈电回路，即变为“多点接地”，整个主母线变为的TN-C系统（存在电击危险和电磁干扰的危害）。

5直接接触 防护
IEC标准的规定
同上标准附录B.3： 置于伸臂范围之外注： 置于伸臂范围之外的保护措施，只能用于防止无意地触及带电部分(注：定义含绝缘导体)。
国内规范、观点或做法
同上规范 5.1.11条中的“置于伸臂范围之外”，所指的防范对象是裸带电体。国内IEC标准规定是“带电部分”（live parts），而且仅适用于由合格的专业人员监控的场所。



6电气防火
IEC60364无与国内做法相对应的规定。IEC 62606关于AFDD的内容可供参考。建筑设计防火规范》GB50016-2014 10.2.7条文说明：电气火灾监控系统由漏电探测器、漏电报警器组成。主要观点：认为采用上述监控系统是防范发生小接地电流和电弧故障引起电气火灾的有效措施。国内现行规定、做法存在的风险漏电探测器、漏电报警器对电弧故障无效。IEC 标准规定≤ 300 mA的RCD适用于火灾危险场所（BE2场所）的终端回路。

7不同接地系统
无与国内做法相对应的规定。《低压配电设计规范》GB50054-2011 3.1.15条：在符合下列情况时，应选用具有断开中性极的开关电器：有中性导体的IT系统与TT系统或TN系统之间的电源转换开关电器。国内现行规定、做法存在的风险误区，不可行（终端用电设备原有正常运行的保护电器无法自动变换）。

8喷水池
IEC标准的规定
《游泳池和其他水池》IEC 60364-7-702:1997 （注:已转化为GB 16895.19-2002）702.2.21.1条：让人进入的喷水池，按游泳池的有关规定和要求执行。
702.471.3.1 总则：喷水池0区和1区，只允许采用标称电压不大于交流12 V或直流30 V的SELV保护方式。702.55.4条：在游泳池和其它水池的1区内安装低压电气设备的特殊要求。以低压供电的专用于游泳池和其它水池（例如滤水池、喷水池）的固定式安装设备允许安装在1区内，但应满足以下所有要求：a）这些设备应设在具有相当于附加绝缘的外护物内，该外护物应能耐受AG2级的机械冲击。b）至d）详见标准原文，此略。注：本标准已被IEC 60364-7-702:2010版取代。
国内规范、观点或做法
《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 12.9.4条：喷水池的0、1区的供电回路的保护，可采用下列任一种方式：1）对于允许人进入的喷水池，应采用安全特低电压供电，交流电压不应大于12V；不允许人进入的喷水池，可采用交流电压不大于50V的安全特低电压供电；2）由隔离变压器供电；3）由剩余电流动作保护器保护的线路供电，其额定动作电流值不应大于30mA。国内现行规定、做法存在的风险JGJ 16-2008 12.9.4条第2和3款的做法未达到IEC 标准的安全防护要求，或成为全国多起电击伤亡事故的设计上的原因。

9
接地极防腐蚀
IEC标准的规定
《保护导体和接地配置》IEC60364-5-54:2011 C.4：任何钢质电极不应（must not）直接从混凝土基础进入土壤，除非电极由不锈钢制作或另外采用适当的预制防潮措施较好地防护。表面热浸镀锌或涂漆或其他类似材料满足不了防腐蚀的要求。国内规范、观点或做法宜采用铜材、包铜钢材、不锈钢等作土壤内的接地极和接地线与混凝土基础内的钢筋相连接。国内现行规定、做法存在的风险“不应”和“宜”两种语气对于安全的效果截然不同。
10
中性线断保护 C标准的规定
无与国内做法相对应的规定。
国内规范、观点或做法
《住宅建筑电气设计规范》JGJ242—2011 6.3.2 条：每套住宅应设置自恢复式过、欠电压保护电器。国内现行规定、做法存在的风险保护电器的电压、动作时间的整定值、安装位置、自恢复的安全性的依据和理由毫无说明，也未见国家有关的认证材料。某一个分支线断线，将无选择地导致上级电源断电。

11高低压共用接地
《电压骚扰和电磁骚扰的防护》IEC 60364-4-44:2007 442.2条：高压接地时在低压系统的过电压
查图44.A.1确定不同的接地系统、高低压共用或分开接地、变电所的接地电阻RE、通过变电所的接地电阻的高压接地故障电流IE和低压系统相对地电压U0。
查表44.A1计算在低压系统中的工频应力电压U1、U2和工频故障电压Uf（见图）。注：RE 和IE分别相当于GB/T 50065的R和 IG。Uf = RE×IEU1（U2）= RE×IE + U0表44.A2 允许的工频应力 U1（U2）高压系统接地故障的持续时间：≤ 5 s低压设备允许的U1（U2）= U0 + 1200 V∴ RE×IE ≤ 1200 V（高压低电阻接地系统）注：1. 查GB/T 50065自行改为：R×IG ≤ 2000V2. 只要符合IEC标准的以上规定就能达到安全的要求。
国内规范、观点或做法
GB/T 50065-2012 7.2.6条：高压低电阻接地系统TT和IT低压系统电源中性点严禁与该高压变低压变压器的保护接地共用接地装置。另有如下观点：1. 高压小电阻接地系统，低压为TT系统：1）在变电所内的变压器外露可导电部分的保护接地和低压系统电源中性点接地共用接地装置时，当10 kV变电所内高压侧发生接地故障时，低压TT系统内容易发生设备对地绝缘击穿，从而引起电气短路火灾，特别是电弧性接地故障火灾。2）在变电所内分开设置变压器外露可导电部分的保护接地和低压系统中性点接地后，高压侧的故障过电压无由传导到低压系统内，TT系统内不可能出现带电导体的对地过电压，自然不会发生击穿对地绝缘的危险。3. 变电所与低压电气装置共处同于一建筑物内，较适宜采用TN-S系统。4．高压小接地电流接地系统，且变电所和TN系统低压用户在同一建筑物内时，由于具有总等电位联结的作用，无须采取防范低压电气装置内的工频暂时过电压的危害。国内现行规定、做法存在的风险按照GB/T 50065的R≤ 2000/IG上限校验，将超出低压电气设备允许的工频应力电压，造成绝缘损坏或击穿。按照7.2.6条的规定，举IT系统为例：若按R≤ 2000/IG上限校验，不管高低压系统共用接地与否，总是有可能出现低压设备由于工频应力电压值超标，却走投无路促使设备损坏而告终。设想当变压器（或发电机）的高压侧发生接地故障时，由该电源所供的低压配电回路（假设也包含要求不允许断电的2类医疗场所）将全部瘫痪（备有多套应急电源也难解决问题）。这很可能酿成严重事故。

12剩余电流保护器（RCD）的应用
《隔离、通断和控制》IEC 60364-5-53:2002 531.2.2.2条：只有满足下列两个条件之一时，才允许采用在辅助电源失效的情况下不能自动动作的带辅助电源的剩余电流保护器：— 即使在辅助电源失效的情况下，仍能满足IEC 60364-4-41规定的接地故障保护自动切断电源的要求；— 安装在电气装置中的保护电器由受过培训的人员（BA4）或熟练的人员（BA5）进行操作、试验和检查。注：电子式RCD的控制单元的作用类似辅助电源的性能。国内规范、观点或做法《低压配电设计规范》GB50054-20113.1.11条3款：剩余电流保护器的类型，应根据接地故障的类型按现行国家标准《剩余电流动作保护电器的一般要求》GB/Z 6829-2008的有关规定确定。国内现行规定、做法存在的风险家用多为≤ 32 A回路：最怕的是采用该RCD的N控制线及其接头不良,出事后很难发现（无专业人员监控，试验按钮也测不出。），导致保护失效造成人身伤亡的风险。注：相对IEC 60364-5-53 2002的相关内容而言，GB/Z 6829的条文尚有欠缺。该欠缺或危及人身安全。
说明：
1. 国内现行规范的安全隐患和误区尚不止以上实例。其影响范围涉及到千家万户的生命安全。
2. 这些国内争议的观点尚未从IEC国外专家处得到评判。
3. 以上的内容是基于个人的理解，经整理而得，因此不能保证充分的客观和正确。某些问题需要多方充分地讨论，方能对业内实践具有更大的指导意义。