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機械設備電氣安全歐洲標準的更新要求解析
發表時間:2020-10-04 14:35:44
前言

最新版的機械設備電氣安全歐洲標準 EN 60204-1: 2018(以下簡稱:新標準) 已經于2019年3月頒布實施,正式取代了此前于2006 年頒布,且于2009年實施過重大修訂的EN 60204-1: 2006+A1: 2009(以下簡稱:舊標準)。與之相應的國家標準 GB/T 5226.1-2019也已經于2019年6月頒布并于2020年1月1日起正式實施了。本文對比最新標準與其所取代標準內容的區別,供廣大機械電氣設備設計相關人員作為參考。

1. 新標準與舊標準的主要內容區別

新標準與舊標準相比較,內容上有了多處修訂,其中的一些要求的改變更可能導致電控系統設計的變更和電裝工藝的改進。現將新標準較舊標準有內容改變的重要章節摘要列舉如下:

4.4.2 Electromagnetic compatibility (EMC)

舊標準:列出了改善設備電磁兼容性能的常用技術措施,包括設備如何降低產生的傳導和發射電磁騷擾,以及增強對外界傳導和輻射的電磁騷擾的抵抗能力;
新標準:強調電氣設備原則上應當通過測試驗證其在電磁兼容性能上的符合性,除非設備的器件選型和安裝、接線工藝都能滿足要求。將舊標準中改善設備電磁兼容性能的常用技術措施從正文中刪除,并在新的 Annex H中更加全面和具體地闡述了電磁兼容相關的技術和工藝要求,可以作為電控設計和電裝工藝的參考。

5.3.2 Type(主電源切斷開關的類型)

舊標準:主電源開關類型b) - 符合IEC 60947-3 帶有輔助觸點的隔離器;
新標準:主電源開關類型b) - 符合 IEC 60947-6-2的控制及保護開關裝置。

5.3.4 Operating means of the supply disconnecting device

舊標準:只對安裝高度有要求;

新標準:增加了關于帶有其他控制裝置的帶有動力源的主電源開關可以不配備外部操作手柄的內容,以及允許將不用做緊急斷開功能外部操作手柄置于能隨時隨手打開的防護罩內部。內有主開關手柄的防護罩上面要貼如下圖所示的標記:


5.3.5 Excepted circuits

舊標準:不被主開關切斷的例外電路中包含“用于聯鎖功能的控制電路”
新標準:擴大了“聯鎖控制電路”的適用范圍,允許切斷聯鎖控制電路的開關位于本設備之外。

6 Protection against electric shock

舊標準:電氣防護分為“直接接觸防護”和“間接接觸防護”
新標準:把原來舊標準中晦澀難懂的改成了語義更明確的“基本防護”和“故障防護”,具體的條款修訂也著重于語義更明確,指導意義更強。

7.10 Short-circuit current rating

舊標準:無此條款。在16.4 中包含關于設備銘牌標注設備額定短路電流的要求,但并沒有指出額定短路電流參數應當如何確定。
新標準:新增條款7.10 關于如何確定額定短路電流的方法。同時在16.4 已經刪除了額定短路電流一項,即該技術指標不屬于必須標注在銘牌上的信息,可以只在設備說明書及其他技術文檔中體現即可。

8.1 General

舊標準:舊版本的接地保護系統示意圖;
新標準:新的電氣設備接地保護線路示意圖,圖示更全面清晰。

8.2 Protective bonding circuit

舊標準:沒有限定接地保護導線的最小導電截面要求;
新標準:對于接地保護導線給出了最小導電截面要求。

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

舊標準:對于對地泄露電流超過10mA的設備的保護連接有相關要求;
新標準:對比舊標準增加了關于保護連接線必須完全受到機械防護的要求。機械防護的具體方法,見于標準的13.3 及13.4.

9.1.1 Control circuit supply

舊標準:以隔離變壓器作為控制回路的供電電源;
新標準:在傳統的控制變壓器提供控制回路電源的基礎上,增加了滿足相應要求的開關電源裝置作為控制回路的供電電源。

9.4.3 Protection against malfunction of control circuits

舊標準:闡述為應對接地故障導致控制失靈采取的技術措施;
新標準:闡述為應對絕緣失效導致控制失靈采取的技術措施,較舊標準更全面具體。

10.2.2 Markings

舊標準:包含了電源控制裝置的常用規范符號;
新標準:更新了電源控制裝置的常用規范符號,增加了操作裝置的常用規范符號。

符合新標準要求的操作裝置符號 - 電源部分

符合新標準要求的操作裝置符號-操作部分

12.4 Current-carrying capacity in normal service

舊標準:對于導線截面低于0.75mm2的控制回路導線的載流能力沒有明確要求;
新標準:對于導線截面低于0.75mm2的控制回路導線的電流限值可以供設計參考。

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

舊標準:無此條款;
新標準:新增條款,直接摘錄自IEC 60364-5-52。主要闡明交流電路中應當避免覆鋼鎧的單芯電纜的使用。

14.2 Motor enclosures

舊標準:電機外殼推薦符合IEC 60034-5。最低防護等級IP23。
新標準:電機外殼強制符合IEC 60034-5。不限定最低防護等級,防護措施參考4.4的要求根據應用環境確定。

15.1 Socket-outlets for accessories

舊標準:包含對于外部供電插座的技術要求;
新標準:在舊標準的基礎上增加關于故障電流切斷裝置相應時間的要求,以及小容量供電插座的過流保護裝置應當附帶剩余電流保護(漏電保護)的要求。

16.2 Warning signs

舊標準:電擊和高溫警示標記僅有樣式要求,無顏色要求;
新標準:更新了電擊警示標記和高溫警示標記的樣式,采用帶有黃色背景的黑色標志。


16.4 Marking of enclosures of electrical equipment

舊標準:設備應掛銘牌并包含關鍵技術信息,其中包括:

         - 設備認證標記;

         - 額定短路電流;

         - 主文件編號;

         - 額定電氣參數,其中包含滿載電流最低值的要求;

新標準:標識形式和樣式不再局限于銘牌,技術要求有以下變化:

         - 除了認證標記,也可使用符合當地法律法規要求的其他標記

         - 取消了需要標注額定短路電流值的要求(但要在技術資料中包含該參數);

         - 增加了標注設備名稱型號的可選要求;

         - 主文件號的標注變為可選要求;

         - 額定電氣參數,刪去了滿載電流最低值的要求;

新標準的其他要求與舊標準相同。

17.2 Information related to the electrical equipment

新標準對于隨機資料的內容要求和組織方式的要求與舊標準有所區別,詳見新標準要求。

18.1 General

新標準增加了對于標準8.2.6款的驗證要求。

18.2.1 General

新標準對于測試流程的要求做了細化,詳見新標準要求。

18.2.4 Application of the test methods for TN-systems

新標準對于通過計算替代測試驗證回路阻抗性能的方式做了細化要求,詳見新標準要求。

2. 新標準與舊標準之間的差異可能導致的設計及工藝變動。

新標準部分條款相較舊標準的變動可能導致電控系統設計及工藝的變更。其中常見的會涉及以下幾項:

8.2.2 Protective conductors

舊標準中對于低容量回路的保護連接導體的最低截面并沒有明確要求,只是原則性地要求其等于載流導體的截面。而新標準中對于保護連接導體的最低截面有了更明確和具體的要求。其中,對于采用現場單獨配線連接的保護連接導線,在具有機械防護的條件下最小截面為2.5mm2銅導體,而沒有機械防護的條件下最小截面為4mm2銅導體。這一要求可能對一些低容量設備的控制供電部分,以及驅動回路在電柜內的連接部分造成影響,導致設計和工藝的變更需求。舉例來說,如果設備中有一個額定輸入電壓AC 220V,額定輸出電壓 DC24V,額定輸出電流 10A 的開關電源,且直流負載端的最大工作電流不超過5A,則選擇導線截面時,輸入端及輸出端都選擇常用的1.5mm2導線是足夠的,相應地,按照舊標準,輸入及輸出的接地保護線也應該選用1.5mm2導線。但是,按照新標準要求,輸入端的接地保護導線需要換成截面不低于2.5mm2的導線。至于輸出端的保護連接導線,可以判定其屬于 Functional bonding,不受到接地保護導體的最低截面限制,繼續使用1.5mm2導線。

而不受機械保護的保護接地導體,典型的如電柜門的接地線,和電柜外面沒有穿管的接地線等,允許的最小截面是4mm2。

9.1.1 Control circuit supply

使用直流電源作為控制回路供電電源時,該直流電源的交流輸入應當來自隔離變壓器的次級。但是舊標準中原來有一條注釋內容:

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

根據這一注釋,滿足相關結構要求的直流開關電源可以直接接入動力電源回路,使用輸出的直流電壓給控制回路供電。而新標準中已經刪除了該注釋,因此用于產生直流控制電壓的直流開關電源,必須由隔離變壓器供電。

上述新舊標準的區別可以通過以下兩圖的對比體現出來。


9.4.3 Protection against malfunction of control circuits

新標準的相關部分,其內容與舊標準差異較大,要求更加詳細和具體。但在此前長期的設備檢查和圖紙審查中,我們發現很多廠商對于舊標準的要求也沒能全面落實。主要體現在一方面,出于某些顧慮或者技術慣性,對于控制回路沒有做單點接地設計,同時,對于控制回路的過流保護又沒有按照控制回路不接地的條件做相應的合理設計,從而導致控制回路的可靠性不足,不能切實避免發生絕緣失效的情況下出現控制功能失靈的現象。

作為強調,我們在此引用了新標準關于防止控制功能失效的幾種最常用的原理圖示,以提醒廣大設計人員重視此類問題。


而在以往的設備檢查過程中,我們常常看到如下圖所示的不當設計:


如上圖所示,該控制回路既沒有做單點接地,又沒有按照標準推薦的幾種方法合理設置控制回路的過流保護以防止故障狀態下出現控制功能失靈。為切實滿足標準此條款的要求,針對類似設計,需要參考標準中控制回路單點接地的圖示,改成控制回路單點接地的設計,或者參考標準中控制回路不做接地的方法1,2,或3中的一種,改進控制回路。

3. 結語

限于本文篇幅,我們只能針對上述設計的最常見、影響最普遍的環節做一般性的討論。應用新標準取代舊標準的過程還需要在電控系統的設計和工藝環節落實很多的技術細節。但新標準本身已經給出了全面實施新標準要求的最后期限:2021年9月14日。屆時與新標準沖突的設計,即便原本符合舊標準的要求,也將被判定為不符合。為此,廣大面向歐洲市場供貨的設備生產廠家,有必要盡快研讀新版 EN 60204-1標準的要求,并協調技術、工藝、采購、質控等相關部門,全面貫徹新標準要求,確保生產的產品切實符合新標準。