简析绝缘机箱的安全设计

2017-01-05王亚智

电气技术与经济 2016年6期

关键词：机箱温升导体

王亚智

（中煤电气有限公司）

简析绝缘机箱的安全设计

王亚智

（中煤电气有限公司）

绝缘机箱因其一次性成型而整体强度高、防护等级高，并且与器件尺寸配合方便，在市场上形成了一定的规模。该类产品广泛用于仪表箱、照明箱以及小型控制箱等,一般可地面、墙面以及挂置安装。本文将简要分析绝缘机箱的安全设计。

绝缘机箱；安全

0 引言

绝缘机箱的安全设计主要包括环境适应性要求与试验、机械试验、表面要求、绝缘性能要求、温升、电气性能、机械性能、外壳防护等级等内容。

1 环境适应性要求与试验

产品设计应满足以下要求和试验的检验。

1.1 环境条件分类

气候条件的选择按GB/T 4798.4规定的要求。选择等级1无气候防护场所包括具有适中气候的所有范围，选择等级2无气候防护扩展场所包括具有恶劣气候的所有范围。

1.2 气候试验

气候试验见表1。

1.3 生物试验

生物试验见表2。

表1 环境等级1和等级2的气候条件

表2 生物试验

1.4 抗化学活性物质试验

抗化学活性物质试验见表3。

1.5 抗机械活性物质试验

抗机械活性物质试验见表4。

表3 抗化学活性物质试验

表4 抗机械活性物质试验

2 机械试验

机械试验的目的是确保机箱经受操作、贮存、运输和安装中的机械应力。更严酷的机械条件预期在公共场所中出现。

产品设计应满足以下要求和试验的检验。

2.1 动载荷试验

机箱的动载荷试验应以预期的运输状态进行，因为运输中对产品的应力大大超过正常的操作和贮存，见表5，严酷等级的选择按GB/T 4798.4规定的2M1。

表5 振动和冲击试验

2.2 提吊试验

如果装有吊环，按GB/T 18663.1规定的要求进行试验。

3 表面要求

绝缘材料的表面应均匀平整，无明显凹凸和裂纹、杂质、飞边、色泽不均等缺陷，环境适应性试验前后无明显变化（有的验证项目可能会明显影响试验前后的变化）。

金属材料（包括导体材料）应被覆处理，表面应光滑无毛刺、擦伤、无明显的裂纹，环境适应性试验前后无明显变化（有的验证项目可能会明显影响试验前后的变化）。

4 绝缘性能要求

产品设计应满足以下要求和试验的检验。

4.1 电气间隙

电气间隙的确定应符合GB/T 16935.1—2008中5.1的规定。如在过电压类别为Ⅱ、材料组别为Ⅲ；污染等级为Ⅲ、不均匀电场等界定条件下的空气总最小电气间隙见表6。

表6 界定条件下的空气总最小电气间隙

4.2 爬电距离

爬电距离的确定应符合GB/T 16935.1—2008中5.2的规定。如在材料组别为Ⅲ、污染等级为Ⅲ等界定条件下的承受长期应力的最小爬电距离见表7。

4.3 绝缘电阻

基本绝缘的绝缘电阻值不小于2MΩ。

4.4 泄漏电流

可触及的绝缘表面及金属零件至电源任何一极间的泄漏电流值不应大于0.25mA。

4.5 表面耐电痕

表7 界定条件下的承受长期应力的最小爬电距离

绝缘件材料的相比漏电起痕指数（CTI）值应不小于175。

4.6 耐受冲击电压试验的能力

本要求适用于空气绝缘和固体绝缘。应符合GB/ T 16935.1—2008中的6.1的规定。如在海拔高度不高于2000 m时的冲击耐受电压值见表8。

表8 界定条件下的冲击耐受电压值

4.7 耐受交流工频电压试验的能力

本要求适用于固体绝缘，应符合GB/T 16935.1—2008中的6.1的规定。与额定绝缘电压对应的交流工频电压值见表9。

表9 与额定绝缘电压对应的交流工频电压值

5 温升

5.1 绝缘结构耐热等级的温升(见表10)

表10 耐热等级与最高正常温升

产品正常工作时的温升见表11。

表11 温升极限

5.2 耐受灼热丝试验的能力

按GB/T 5169.10和GB/T 5169.11规定进行测定。严酷等级：850℃。

6 电气性能

（1）对端子要求

铜（或黄铜）镀锡的温升极限为65K ，铜（或黄铜）镀银或镀镍的温升极限为70K。端子所有的接触部件和载流部件都应由导电良好的金属材料制成，并应有足够的机械强度。端子的连接应该用螺钉等或其他等效的方法与导体连接以保持必要的接触压力。端子的结构应能在适合的接触面间压紧导体，而不会对导体和端子有任何显著的损伤。

应考虑端子连接导线的能力，即规定端子适用联接的导线类型（硬线或软线，单芯线或多股线），最大和最小导线截面以及同时能接至端子的导线根数（如果适用）。端子紧固用螺钉和螺母除固定端子本身就位或防止其松动外，不应作为其他任何零部件之用。端子标志应能清楚而永久识别。

（2）接地

保护接地应与外壳保持可靠的绝缘，由机箱外接入的保护电路的部分也应保持可靠地绝缘。对外露的导体部件（如门锁、铰链等金属部件），除非它们不构成危险，否则都应在电气上相互连接并连接到保护接地端子上，以便连接到接地极或外部保护导体。保护接地端子应具有适当的抗腐蚀措施。保护接地端子不应兼做他用。保护接地端子的标志应能清楚而永久识别。根据GB/T 5465.2的规定，采用图形符号表达。

7 机械性能

冲击应能经受GB/T 2423.5规定的冲击试验。严酷等级：加速度峰值A：500m/s2，50gn；相应的标称脉冲持续时间D：11ms。碰撞应能经受GB/T 2423.6规定的碰撞试验。严酷等级：加速度峰值A：250m/s2，25gn；相应的标称脉冲持续时间D：6ms；相应的速度变化量∆V为0.9m/s。自由跌落应能经受GB/T 2423.8中方法一：自由跌落试验。严酷等级：自重不大于1000g的，跌落高度为1000mm；自重大于1000g的，跌落高度为500mm。振动应能经受GB/T 2423.10规定的振动试验。严酷等级：加速度：5 m/ s2；频率范围：10～150Hz；在每一轴线方向上的扫频循环次数：50；耐久时间：10min。