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最新版机械设备电气安全欧洲标准的更新要求解析

最新版机械设备电气安全欧洲标准的更新要求解析

原创
2020-09-11 19:00:00
技术文章
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前言

最新版的机械设备电气安全欧洲标准 EN 60204-1: 2018(以下简称:新标准) 已经于2019年3月颁布实施,正式取代了此前于2006 年颁布,且于2009年实施过重大修订的EN 60204-1: 2006+A1: 2009(以下简称:旧标准)。与之相应的国家标准 GB/T 5226.1-2019也已经于2019年6月颁布并于2020年1月1日起正式实施了。本文对比最新标准与其所取代标准内容的区别,供广大机械电气设备设计相关人员作为参考。

1. 新标准与旧标准的主要内容区别

新标准与旧标准相比较,内容上有了多处修订,其中的一些要求的改变更可能导致电控系统设计的变更和电装工艺的改进。现将新标准较旧标准有内容改变的重要章节摘要列举如下:

4.4.2 Electromagnetic compatibility (EMC)

旧标准:列出了改善设备电磁兼容性能的常用技术措施,包括设备如何降低产生的传导和发射电磁骚扰,以及增强对外界传导和辐射的电磁骚扰的抵抗能力;
新标准:强调电气设备原则上应当通过测试验证其在电磁兼容性能上的符合性,除非设备的器件选型和安装、接线工艺都能满足要求。将旧标准中改善设备电磁兼容性能的常用技术措施从正文中删除,并在新的 Annex H中更加全面和具体地阐述了电磁兼容相关的技术和工艺要求,可以作为电控设计和电装工艺的参考。

5.3.2 Type(
主电源切断开关的类型)

旧标准:主电源开关类型b) - 符合IEC 60947-3 带有辅助触点的隔离器;
新标准:主电源开关类型b) - 符合 IEC 60947-6-2的控制及保护开关装置。

5.3.4 Operating means of the supply disconnecting device

旧标准:只对安装高度有要求;

新标准:增加了关于带有其他控制装置的带有动力源的主电源开关可以不配备外部操作手柄的内容,以及允许将不用做紧急断开功能外部操作手柄置于能随时随手打开的防护罩内部。内有主开关手柄的防护罩上面要贴如下图所示的标记:




5.3.5 Excepted circuits

旧标准:不被主开关切断的例外电路中包含“用于联锁功能的控制电路”
新标准:扩大了“联锁控制电路”的适用范围,允许切断联锁控制电路的开关位于本设备之外。

6 Protection against electric shock

旧标准:电气防护分为“直接接触防护”和“间接接触防护”
新标准:把原来旧标准中晦涩难懂的改成了语义更明确的“基本防护”和“故障防护”,具体的条款修订也着重于语义更明确,指导意义更强。

7.10 Short-circuit current rating

旧标准:无此条款。在16.4 中包含关于设备铭牌标注设备额定短路电流的要求,但并没有指出额定短路电流参数应当如何确定。
新标准:新增条款7.10 关于如何确定额定短路电流的方法。同时在16.4 已经删除了额定短路电流一项,即该技术指标不属于必须标注在铭牌上的信息,可以只在设备说明书及其他技术文档中体现即可。

8.1 General

旧标准:旧版本的接地保护系统示意图;
新标准:新的电气设备接地保护线路示意图,图示更全面清晰。

8.2 Protective bonding circuit

旧标准:没有限定接地保护导线的最小导电截面要求;
新标准:对于接地保护导线给出了最小导电截面要求。

8.2.6 Additional requirements for electrical equipment having earth leakage currents higher than 10 mA.

旧标准:对于对地泄露电流超过10mA的设备的保护连接有相关要求;
新标准:对比旧标准增加了关于保护连接线必须完全受到机械防护的要求。机械防护的具体方法,见于标准的13.3 及13.4.

9.1.1 Control circuit supply

旧标准:以隔离变压器作为控制回路的供电电源;
新标准:在传统的控制变压器提供控制回路电源的基础上,增加了满足相应要求的开关电源装置作为控制回路的供电电源。

9.4.3 Protection aga
inst malfunction of control circuits

旧标准:阐述为应对接地故障导致控制失灵采取的技术措施;
新标准:阐述为应对绝缘失效导致控制失灵采取的技术措施,较旧标准更全面具体。

10.2.2 Markings

旧标准:包含了电源控制装置的常用规范符号;
新标准:更新了电源控制装置的常用规范符号,增加了操作装置的常用规范符号。


符合新标准要求的操作装置符号 - 电源部分


符合新标准要求的操作装置符号-操作部分


12.4 Current-carrying capacity in normal service

旧标准:对于导线截面低于0.75mm2的控制回路导线的载流能力没有明确要求;
新标准:对于导线截面低于0.75mm2的控制回路导线的电流限值可以供设计参考。

13.1.4 AC circuits – Electromagnetic effects (prevention of eddy currents)

旧标准:无此条款;
新标准:新增条款,直接摘录自IEC 60364-5-52。主要阐明交流电路中应当避免覆钢铠的单芯电缆的使用。

14.2 Motor enclosures

旧标准:电机外壳推荐符合IEC 60034-5。最低防护等级IP23。
新标准:电机外壳强制符合IEC 60034-5。不限定最低防护等级,防护措施参考4.4的要求根据应用环境确定。

15.1 Socket-outlets for accessories

旧标准:包含对于外部供电插座的技术要求;
新标准:在旧标准的基础上增加关于故障电流切断装置相应时间的要求,以及小容量供电插座的过流保护装置应当附带剩余电流保护(漏电保护)的要求。

16.2 Warning signs

旧标准:电击和高温警示标记仅有样式要求,无颜色要求;
新标准:更新了电击警示标记和高温警示标记的样式,采用带有黄色背景的黑色标志。

 


16.4 Marking of enclosures of electrical equipment

旧标准:设备应挂铭牌并包含关键技术信息,其中包括:

         - 设备认证标记;

         - 额定短路电流;

         - 主文件编号;

         - 额定电气参数,其中包含满载电流最低值的要求;

新标准:标识形式和样式不再局限于铭牌,技术要求有以下变化:

         - 除了认证标记,也可使用符合当地法律法规要求的其他标记

         - 取消了需要标注额定短路电流值的要求(但要在技术资料中包含该参数);

         - 增加了标注设备名称型号的可选要求;

         - 主文件号的标注变为可选要求;

         - 额定电气参数,删去了满载电流最低值的要求;

新标准的其他要求与旧标准相同。

17.2 Information related to the electrical equipment

新标准对于随机资料的内容要求和组织方式的要求与旧标准有所区别,详见新标准要求。

18.1 General

新标准增加了对于标准8.2.6款的验证要求。

18.2.1 General

新标准对于测试流程的要求做了细化,详见新标准要求。

18.2.4 Application of the test methods for TN-systems

新标准对于通过计算替代测试验证回路阻抗性能的方式做了细化要求,详见新标准要求。

2. 新标准与旧标准之间的差异可能导致的设计及工艺变动。

新标准部分条款相较旧标准的变动可能导致电控系统设计及工艺的变更。其中常见的会涉及以下几项:

8.2.2 Protective conductors

旧标准中对于低容量回路的保护连接导体的最低截面并没有明确要求,只是原则性地要求其等于载流导体的截面。而新标准中对于保护连接导体的最低截面有了更明确和具体的要求。其中,对于采用现场单独配线连接的保护连接导线,在具有机械防护的条件下最小截面为2.5mm2铜导体,而没有机械防护的条件下最小截面为4mm2铜导体。这一要求可能对一些低容量设备的控制供电部分,以及驱动回路在电柜内的连接部分造成影响,导致设计和工艺的变更需求。举例来说,如果设备中有一个额定输入电压AC 220V,额定输出电压 DC24V,额定输出电流 10A 的开关电源,且直流负载端的最大工作电流不超过5A,则选择导线截面时,输入端及输出端都选择常用的1.5mm2导线是足够的,相应地,按照旧标准,输入及输出的接地保护线也应该选用1.5mm2导线。但是,按照新标准要求,输入端的接地保护导线需要换成截面不低于2.5mm2的导线。至于输出端的保护连接导线,可以判定其属于 Functional bonding,不受到接地保护导体的最低截面限制,继续使用1.5mm2导线。

而不受机械保护的保护接地导体,典型的如电柜门的接地线,和电柜外面没有穿管的接地线等,允许的最小截面是4mm2

9.1.1 Control circuit supply

使用直流电源作为控制回路供电电源时,该直流电源的交流输入应当来自隔离变压器的次级。但是旧标准中原来有一条注释内容:

NOTE Switch-mode units fitted with transformers having separate windings in accordance with IEC 61558-2-17 meet this requirement.

根据这一注释,满足相关结构要求的直流开关电源可以直接接入动力电源回路,使用输出的直流电压给控制回路供电。而新标准中已经删除了该注释,因此用于产生直流控制电压的直流开关电源,必须由隔离变压器供电。

上述新旧标准的区别可以通过以下两图的对比体现出来。




9.4.3 Protection aga
inst malfunction of control circuits

新标准的相关部分,其内容与旧标准差异较大,要求更加详细和具体。但在此前长期的设备检查和图纸审查中,我们发现很多厂商对于旧标准的要求也没能全面落实。主要体现在一方面,出于某些顾虑或者技术惯性,对于控制回路没有做单点接地设计,同时,对于控制回路的过流保护又没有按照控制回路不接地的条件做相应的合理设计,从而导致控制回路的可靠性不足,不能切实避免发生绝缘失效的情况下出现控制功能失灵的现象。

作为强调,我们在此引用了新标准关于防止控制功能失效的几种最常用的原理图示,以提醒广大设计人员重视此类问题。




而在以往的设备检查过程中,我们常常看到如下图所示的不当设计:



如上图所示,该控制回路既没有做单点接地,又没有按照标准推荐的几种方法合理设置控制回路的过流保护以防止故障状态下出现控制功能失灵。为切实满足标准此条款的要求,针对类似设计,需要参考标准中控制回路单点接地的图示,改成控制回路单点接地的设计,或者参考标准中控制回路不做接地的方法1,2,或3中的一种,改进控制回路。

3. 结语

限于本文篇幅,我们只能针对上述设计的最常见、影响最普遍的环节做一般性的讨论。应用新标准取代旧标准的过程还需要在电控系统的设计和工艺环节落实很多的技术细节。但新标准本身已经给出了全面实施新标准要求的最后期限:2021年9月14日。届时与新标准冲突的设计,即便原本符合旧标准的要求,也将被判定为不符合。为此,广大面向欧洲市场供货的设备生产厂家,有必要尽快研读新版 EN 60204-1标准的要求,并协调技术、工艺、采购、质控等相关部门,全面贯彻新标准要求,确保生产的产品切实符合新标准。

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