術(shù)語是特定專業(yè)領(lǐng)域中一般概念的詞語指稱,一般概念對(duì)應(yīng)于兩個(gè)或多個(gè)客體共性的概念;對(duì)術(shù)語的定義應(yīng)只描述一個(gè)概念,標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語應(yīng)包括術(shù)語、指稱及其定義的標(biāo)準(zhǔn)化。我國于1997年成立了全國電工術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),全面負(fù)責(zé)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)電工術(shù)語領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工作;負(fù)責(zé)IEC國際電工詞匯(IEV)系列標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)歸口等工作。2000年,漢語正式成為IEV標(biāo)準(zhǔn)語言。

實(shí)際工程中,低壓電氣術(shù)語往往不被重視,形式相近的術(shù)語還可能混淆不清,例如“外露可導(dǎo)電部分”和“外界可導(dǎo)電部分”,雖僅一字之差,保護(hù)措施卻差別很大,對(duì)術(shù)語理解不當(dāng),甚至可能出現(xiàn)安全問題。

電氣裝置和電氣系統(tǒng)

電氣裝置和電氣設(shè)備

電氣裝置(electrical installation)是IEC TC64委員會(huì)的一條重要術(shù)語,指相關(guān)電氣設(shè)備的組合,并具有為實(shí)現(xiàn)特定目的所需的相互協(xié)調(diào)的特性。根據(jù)GB/T 16895.1 - 2008 /IEC 60364 - 1:2005《低壓電氣裝置   第1部分:基本原則、一般特性評(píng)估和定義》,電氣裝置的內(nèi)容包括:

a.標(biāo)稱電壓為交流1 000V及以下或直流1 500V及以下供電的回路;

b.由不超過交流1 000V電壓的裝置產(chǎn)生,而工作電壓超過1000V的回路;

c.用電器具的標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確包括的任何布線系統(tǒng)和電纜;

d.建筑物外的所有用戶裝置;

e.用于信息與通訊技術(shù)、信號(hào)、控制以及類似用途的固定布線;

f.電氣裝置改建或擴(kuò)建的部分和現(xiàn)有電氣裝置中受到改建或擴(kuò)建影響的部分。

電氣設(shè)備(electric equipment)是用于發(fā)電、變電、輸電、配電或利用電能的設(shè)備,例如電機(jī)、變壓器、開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x器、保護(hù)器件、布線系統(tǒng)和用電設(shè)備。

可見,電氣裝置是指定場(chǎng)所內(nèi)電氣設(shè)備和相關(guān)電氣及控制線路組合的整體,包括:照明裝置、配電裝置、成套裝置、直流配電裝置、特低電壓照明裝置、室外用戶照明裝置等,但不包括防雷裝置,通常也不包括公共電網(wǎng)的發(fā)電、配電裝置,以及公共電網(wǎng)的道路照明裝置。電氣設(shè)備是電氣裝置的重要組成部分,電氣裝置包含了電氣設(shè)備的選擇和應(yīng)用。

裝置、系統(tǒng)和設(shè)備

系統(tǒng)(system)指在規(guī)定的含義上看成是一個(gè)整體,并與其環(huán)境分開的相互關(guān)聯(lián)的元件的集合。系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

a.一般著眼于它能達(dá)到的預(yù)期目的而定義,例如:低壓系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、接地系統(tǒng)等。

b.系統(tǒng)的元件既可以是天然材料或人造材料,也可以是思維模式及其結(jié)果(例如組織形式、數(shù)學(xué)方法、編程語言)。

c.系統(tǒng)可看成是用一個(gè)假想面將其與環(huán)境和外部系統(tǒng)分開,此假想面切斷了系統(tǒng)與他們之間的聯(lián)系。

d.系統(tǒng)可以增加限定詞,如控制系統(tǒng)等。

電氣裝置和電氣系統(tǒng)的比較見表1。

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裝置、系統(tǒng)和設(shè)備具有統(tǒng)一性,并應(yīng)執(zhí)行統(tǒng)一的電擊防護(hù)措施;符合特定功能屬性的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)應(yīng)在裝置、系統(tǒng)和設(shè)備的預(yù)期壽命期內(nèi)有效。

帶電部分和導(dǎo)電部分

帶電部分和導(dǎo)電部分

帶電部分(live part)指預(yù)期在正常運(yùn)行中帶電的導(dǎo)體或可導(dǎo)電部分,包括中性導(dǎo)體,但不包括 PEN導(dǎo)體、PEM導(dǎo)體或PEL導(dǎo)體 。在某種條件下,危險(xiǎn)帶電部分能造成傷害性電擊。可導(dǎo)電部分(conductive part)是能傳導(dǎo)電流的部分,包括外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分。當(dāng)絕緣損壞,外露可導(dǎo)電部分可能變?yōu)槲kU(xiǎn)帶電部分;外界可導(dǎo)電部分通常為地電位,當(dāng)與帶電的外露可導(dǎo)電部分連接時(shí),可能變?yōu)槲kU(xiǎn)帶電部分。其中,外露可導(dǎo)電部分的安全性尤其重要。

電擊防護(hù)規(guī)則

電擊防護(hù)的基本規(guī)則是,在正常狀態(tài)下或在單一故障狀態(tài)下:

——危險(xiǎn)的帶電部分不應(yīng)是可觸及的;

——可觸及的可導(dǎo)電部分不應(yīng)是危險(xiǎn)的帶電部分。

具體分析如下:

a.正常情況下,對(duì)于非熟練人群,為防止接觸危險(xiǎn)的帶電部分,應(yīng)設(shè)置以下基本防護(hù)措施:

——基本絕緣;

——遮攔或外護(hù)物。

b.單一故障狀態(tài)下,主要包括兩種故障情況:

——可觸及的可導(dǎo)電部分變?yōu)槲kU(xiǎn)帶電部分,如基本絕緣損壞;

——危險(xiǎn)的帶電部分變?yōu)榭捎|及,如外護(hù)物機(jī)械損壞。

帶電部分和外露可導(dǎo)電部分故障情況見表2。

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從電氣防護(hù)的角度,兩者具有統(tǒng)一性,正常情況下,采用基本絕緣、遮攔或外護(hù)物等措施可避免出現(xiàn)危險(xiǎn)帶電部分;在單一故障情況下,需要采取故障防護(hù)措施,防止外露可導(dǎo)電部分變?yōu)槲kU(xiǎn)的帶電部分。

外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分

外露可導(dǎo)電部分(exposed‍‑conductive‑part)是電氣設(shè)備可觸及的金屬部分,該金屬部分正常不帶電,當(dāng)基本絕緣失效后可能帶電。常見的外露可導(dǎo)電部分包括:

a.設(shè)備的金屬外殼;

b.布線系統(tǒng)的鋼管、金屬槽盒、金屬電纜護(hù)套等;

c.金屬布線附件箱體和封板等。

外界可導(dǎo)電部分(extraneous‑conductive‑part)指不屬于電氣裝置一部分的可導(dǎo)電部分,且易于引入地電位。外界可導(dǎo)電部分可能是:

a.建筑物結(jié)構(gòu)的金屬部分;

b.用于煤氣、水、供熱等的金屬管道系統(tǒng);

c.非絕緣的地板和墻壁。

當(dāng)非電氣設(shè)備的可導(dǎo)電部分與大地之間絕緣,不容易引入地電位時(shí),則不認(rèn)為是外界可導(dǎo)電部分,不需要納入等電位聯(lián)結(jié)范疇,例如孤立的、小尺寸的金屬門窗框等。

外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分比較見表3。

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例如,穿線鋼管內(nèi)帶電導(dǎo)體絕緣損壞出現(xiàn)接地故障時(shí),穿線鋼管將出現(xiàn)對(duì)地故障電壓。此穿線鋼管屬于外露可導(dǎo)電部分,需要和PE導(dǎo)體連接以形成低阻抗的故障回路。當(dāng)布線鋼管或金屬槽盒需要設(shè)置跨接線時(shí),應(yīng)按能承載故障電流的PE導(dǎo)體選取,而不應(yīng)按聯(lián)結(jié)線選擇。

當(dāng)人體同時(shí)接觸因接地故障而帶電的外露可導(dǎo)電部分和附近的外界可導(dǎo)電部分時(shí),可能發(fā)生電擊事故。在特定外部條件或特殊場(chǎng)所,為了避免伸臂范圍內(nèi)以上兩者之間出現(xiàn)危險(xiǎn)的電位差,可設(shè)置輔助等電位聯(lián)結(jié),將預(yù)期接觸電壓降到最低值。

系統(tǒng)接地和保護(hù)接地

接地的定義:在系統(tǒng)、裝置和設(shè)備的給定點(diǎn)與局部地之間進(jìn)行電連接。與局部地之間的連接可以是:

——有意的,或;

——無意的或意外的;

——也可以是永久的或臨時(shí)性的。

系統(tǒng)接地和保護(hù)接地屬于有意的、永久的接地。

系統(tǒng)接地(system earthing)指電力系統(tǒng)的一點(diǎn)或多點(diǎn)的功能接地和保護(hù)接地。保護(hù)接地(protective earthing)是為了電氣安全,將系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的一點(diǎn)或多點(diǎn)接地。功能接地(functional earthing)則是出于電氣安全之外的目的,將系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的一點(diǎn)或多點(diǎn)接地。功能性接地也稱工作接地(operational earthing)。

圖1 TN-S系統(tǒng)中,RA是保護(hù)接地。RB是系統(tǒng)接地,具有限制雷電過電壓、防閃電電涌侵入和防高壓串入等保護(hù)性功能,因此,RB不宜稱為工作接地或功能性接地。

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通常系統(tǒng)接地才有較低的接地電阻要求,根據(jù)高壓是采用不接地系統(tǒng)還是小電阻接地,低壓是TN-C-S、TN-S、TT還是IT系統(tǒng)等因素確定 。

對(duì)于變電所在建筑物外的室內(nèi)電氣裝置的保護(hù)接地,主要考量接地故障回路的阻抗,而不僅僅是接地電阻的大小。重要的信息系統(tǒng)可以設(shè)置S型或M型等電位連接,以提供更低的連接網(wǎng)絡(luò)阻抗和穩(wěn)定的工作電平,而不必追求過低的保護(hù)接地電阻。

剩余電流、泄漏電流和雜散電流

剩余電流(residual current)指同一時(shí)刻,在電氣裝置中的電氣回路給定點(diǎn)處的所有帶電體電流值的代數(shù)和 。泄漏電流(leakage current)是正常運(yùn)行狀況下,在不期望的可導(dǎo)電路徑內(nèi)流過的電流。雜散電流(stray current)是因有意或無意的接地,在大地中或埋在地下的金屬物體中產(chǎn)生的泄漏電流。

以圖2為例,泄漏電流i1、i2、i3不包括故障情況,剩余電流iL=i1+i2+i3+i0包含了正常和故障兩種情況。剩余電流是回路中所有帶電導(dǎo)體中電流的代數(shù)和。民用建筑中雜散電流主要是由中性導(dǎo)體或保護(hù)接地中性導(dǎo)體多點(diǎn)接地引起,包括了正常運(yùn)行和故障情況下的雜散電流。

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剩余電流、泄漏電流和雜散電流的比較見表4。

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過負(fù)荷保護(hù)、過載保護(hù)和過電流保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷(overload)指實(shí)際負(fù)載超過滿載的超出量,以其差值表示 。過負(fù)荷電流指電氣回路在未出現(xiàn)短路或接地故障時(shí)出現(xiàn)的過電流,此電路應(yīng)未受到損傷。

過負(fù)荷保護(hù)(overload protection)指預(yù)定當(dāng)被保護(hù)區(qū)出現(xiàn)過負(fù)荷時(shí)動(dòng)作的保護(hù)。被保護(hù)線路導(dǎo)體的絕緣熱承受能力一般呈反時(shí)限特性,因此,過負(fù)荷保護(hù)電器的時(shí)間-電流特性也宜為反時(shí)限特性,以實(shí)現(xiàn)熱效應(yīng)的配合。防止電纜過負(fù)荷的保護(hù)電器工作特性應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件:

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兩個(gè)公式應(yīng)同時(shí)滿足,其中公式(2)的I2由保護(hù)電器的動(dòng)作特性決定,1.45Iz由電纜的熱效應(yīng)特性決定,滿足公式(1)相對(duì)來說更重要。例如,某回路IB = 42 A,In = 50 A,選用YJV - 10 mm2電纜,Iz = 57 A。根據(jù)家用微型斷路器的特性I2 = 1.45In  = 72.5 A < 1.45Iz = 84.1 A,滿足過負(fù)荷保護(hù)要求。若后期增加負(fù)荷,計(jì)算電流IB = 65 A,IB > Iz,則線路已經(jīng)過負(fù)荷,但是由于IB = 65 A < I2 = 72.5 A,過負(fù)荷保護(hù)不能保證跳閘。導(dǎo)致線纜可能長(zhǎng)期過載,絕緣老化,使用壽命降低,甚至可能產(chǎn)生火災(zāi)危害。

過電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)

過電流(overcurrent)是超過額定電流的電流,對(duì)于導(dǎo)體來說,過電流指超過導(dǎo)體的載流量的電流。過電流保護(hù)(overcurrent protection)指預(yù)定在電流超過規(guī)定值時(shí)動(dòng)作的一種保護(hù)。

根據(jù)GB 16895.5 - 2012 / IEC 60364 - 4 - 43:2008《低壓電氣裝置 第4 - 43部分:安全防護(hù) 過電流保護(hù)》,過電流保護(hù)包括了過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù);芈方^緣損壞前的過電流稱為過負(fù)荷,回路絕緣損壞后的過電流稱為短路。通常,過負(fù)荷會(huì)使設(shè)備和線纜超過允許的溫升,長(zhǎng)時(shí)間過負(fù)荷會(huì)損壞設(shè)備和線纜;過負(fù)荷保護(hù)的功能是超過所允許的過負(fù)荷電流值或過負(fù)荷時(shí)間前斷開電源。短路保護(hù)可能使絕緣損壞或使開關(guān)操作產(chǎn)生故障,短路時(shí)產(chǎn)生的電弧、熱應(yīng)力和電應(yīng)力會(huì)損壞設(shè)備并危及操作人員的安全;短路保護(hù)的功能是盡快切斷短路電流,把故障限制在最小范圍內(nèi) 。過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)比較見表5。

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過電流保護(hù)包括了電路正常情況時(shí)的過負(fù)荷保護(hù),以及短路情況下的短路保護(hù)。

標(biāo)準(zhǔn)中的過負(fù)荷保護(hù)和過載保護(hù)

過負(fù)荷和過載的英文術(shù)語都是“overload”,在GB/T 2900電工術(shù)語系列標(biāo)準(zhǔn)中,過負(fù)荷和過載兩個(gè)術(shù)語同時(shí)存在,但是只有“過負(fù)荷保護(hù)”術(shù)語,卻沒有“過載保護(hù)”。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)兩個(gè)術(shù)語的應(yīng)用并不統(tǒng)一,有的標(biāo)準(zhǔn)采用過負(fù)荷保護(hù),如GB 16895.5-2012/IEC 60364-4-43:2008《低壓電氣裝置   第4-43部分:安全防護(hù)  過電流保護(hù)》、JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 50062-2008《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》等,以及《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第4版;也有的采用過載保護(hù),如GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分:斷路器》、GB/T 13869-2017《用電安全導(dǎo)則》,以及《中國電氣工程大典》。甚至同一標(biāo)準(zhǔn)的不同版本也不一致,最典型的是兩個(gè)主要配電設(shè)計(jì)規(guī)范中兩個(gè)術(shù)語的應(yīng)用情況,見表6。

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根據(jù)老一輩規(guī)范編制人介紹,在高壓系統(tǒng)繼電保護(hù)中,一直用過負(fù)荷一詞。低壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了3種:過負(fù)荷、過負(fù)載、過載,用法全憑習(xí)慣。1972年,54個(gè)單位組成83版規(guī)范大規(guī)范組,曾經(jīng)討論過這個(gè)問題,當(dāng)時(shí)的結(jié)論是:過負(fù)荷用于電氣,過載用于機(jī)械,送審稿按此上報(bào),F(xiàn)在看來,名詞術(shù)語應(yīng)該統(tǒng)一,電氣專業(yè)中宜用過負(fù)荷、過負(fù)荷保護(hù);所謂機(jī)械過載,只涉及電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷,不僅是機(jī)械過載,還包括所有低倍數(shù)過電流,特別是端子電壓降低時(shí)的過電流。廣義的電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷保護(hù),還包括溫度保護(hù),涉及所有導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫度過高的情況,如環(huán)境溫度過高、電機(jī)散熱不良等。

注:83版規(guī)范本是一個(gè)整體,分為若干篇,全大組共同討論。后來批準(zhǔn)頒布時(shí)各篇獨(dú)立,分為GBJ 52 - 83 ~ GBJ 65 - 83共14本國家標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)表6,83版已經(jīng)統(tǒng)一為“過負(fù)荷”和“過負(fù)荷保護(hù)”。根據(jù)原國家標(biāo)準(zhǔn)總局和一機(jī)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所的要求,IEC / TC 64國內(nèi)歸口委員會(huì)秘書處于1983年6月出版過IEC標(biāo)準(zhǔn)譯文集,其中IEC 60364 - 4 - 43:1977(第一版)譯文中采用“過負(fù)荷”和“過負(fù)荷保護(hù)”等術(shù)語,《國際電工辭典  第826章 —— 建筑物電氣裝置》譯文中第826 - 05 - 07條術(shù)語采用“過負(fù)荷電流overload current”。GB 50055 - 93和GB 50054 - 95修訂說明中明確觀點(diǎn)“向國際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)靠攏”,從這個(gè)角度來看,GB 50055 - 93和GB 50054 - 95不宜再次改為“過載保護(hù)”和“過負(fù)載保護(hù)”。

另據(jù)GB 50054 - 2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》主要編制人介紹,為了和GB 16895.5 - 2000 / IEC 60364 - 4 - 43:1977《建筑物電氣裝置  第4 - 43部分:安全防護(hù)  過電流保護(hù)》術(shù)語統(tǒng)一,GB 50054 - 2011將“過負(fù)載保護(hù)”改為“過負(fù)荷保護(hù)”。

綜上所述,合理的用法是:過負(fù)荷用于線路和電氣設(shè)備,而過載用于機(jī)械設(shè)備;線纜和電氣設(shè)備中承載電流的保護(hù)宜采用過負(fù)荷保護(hù)。

正確理解列舉的幾組低壓電氣術(shù)語,有助于掌握以下幾點(diǎn):

a.裝置、系統(tǒng)和設(shè)備在電氣安全方面具有統(tǒng)一性。符合特定功能屬性的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)應(yīng)在裝置、系統(tǒng)和設(shè)備的預(yù)期壽命內(nèi)有效。

b.系統(tǒng)接地同時(shí)具有功能接地和保護(hù)接地功能,其接地電阻值應(yīng)在滿足防雷和50 Hz人身安全的前提下,并根據(jù)高壓和低壓系統(tǒng)具體情況確定。

c.剩余電流、泄漏電流和雜散電流涉及系統(tǒng)的正常運(yùn)行、故障防護(hù)和EMC問題,應(yīng)當(dāng)區(qū)別對(duì)待。

d.過電流保護(hù)包括了電路正常情況時(shí)的過負(fù)荷保護(hù),以及短路情況下的短路保護(hù);線纜和電氣設(shè)備中承載電流的保護(hù)宜采用過負(fù)荷保護(hù)。