安全与性能基本要求

关键词： 医疗器械

安全与性能基本要求（精选八篇）

安全与性能基本要求 篇1

1. GHTF安全与性能基本要求

医疗器械安全与性能基本要求是以医疗器械作为对象,对其在整个生命周期内必须达到的安全与性能要求做的明确规定。任何人向社会推出医疗器械产品,都必须符合这个基本要求。因此,无论是医疗器械上市的审查、医疗器械质量体系审查、医疗器械临床试验、医疗器械上市后的不良事件监测,等等,都是围绕医疗器械安全与性能的基本要求进行的。

按照GHTF相关文件要求(附件1),医疗器械安全与性能基本要求分为两大部分共20条,其中“通用要求(General Requirements)”6条,“设计与制造要求(Design and Manufacturing Requirements)”14条。通用要求摘要见表1,它提出了安全与性能基本要求的原则及方法。设计和制造要求是对实现总体要求的细化要求,可分成产品特性、产品防护和专有产品要求三个方面,如图1。

2.GHTF关于安全性能基本要求的技术文件汇总

医疗器械上市前的评价(我国称为注册审查)是监管的主要环节,评价的资料在国际上一般称为“技术文件汇总”(STED)。这些资料之间紧密的联系,成为说明器械是如何遵循医疗器械安全与性能基本要求的系统性文件。

制造商应提供包括医疗器械设计和制造过程的系统性文件用以证明产品安全和有效原则的符合性,评价机构对这些文件是否能证明产品符合安全有效基本要求做出系统的评定。因此,STED是双方之间达成一致的桥梁和规则,有助于提高上市前评价的效果和效率。

2.1 STED组成要素

STED内容的深度和信息量取决于产品的分类和复杂程度,同时依据GHTF相关文件要求,也取决于产品是否具有以下特征:

(1)采用了新技术;

(2)与已上市但申报的预设用途不同;

(3)对制造商是全新产品。

审评机构可要求制造商提供更详细的资料、组织专家会或补充试验数据。

STED的组成大体可以分为三个层次,第一层次为清单,起到了提纲挈领的作用,第二部分是按照大类关键点区分的技术文件要求,第三部份是细化文件要求,层次结构图见图2,具体要求见表2。

2.2 基本要求清单

基本要求清单(以下简称清单)是STED的核心文件,它对审评的重要意义在于:第一,该清单是审评者逐条对应基本要求评价产品符合性的基础,从而保证审评的科学性;第二,该清单提供了STED文件证明产品符合性的逻辑目录,从而保证审评的系统性。由此STED文件构成了以安全性能基本要求为核心、有关联的评价系统资料。从“清单”上除了一一对照基本要求以外,也可以从清单上搜索到客观证据的信息(建立了和其他文件的联系)。

依据GHTF规定,清单应以表格方式逐条对应基本要求编写,其中证明符合性的方法包括:符合公认标准;符合业界普遍接受的方法;模拟试验;临床试验;与已上市同类产品的比较等。

为符合性提供了客观证据的受控文件可以是证书、检测报告、确认报告、临床试验报告或其他根据证明方法得到的客观数据。同时,清单必须给出所有证据及参考文件在STED汇总中的位置。

清单模版如表3。其中第一列应与最新发布的基本要求一致。

3. GHTF所规定的STED与我国注册审评要求的技术文件的对比

GHTF将医疗器械按照风险等级分为ABCD四个类别,其中A级为风险最低级别,并推荐了不同风险等级医疗器械的符合性评价原则。

依据GHTF的医疗器械符合性评价原则(附件2),对这四个类别实施符合性评价至少包括两个基本要素,一是质量管理体系符合性评价,二是医疗器械安全和性能的符合性评价。

其中A级医疗器械,质量管理体系符合性评价除特殊情况,如保证灭菌性测量的功能等,一般不要求法规管理审查。上市前不需提交技术汇总文件给管理当局或评价机构进行符合性评价,但企业应制定并保存技术汇总文件,在管理当局需要生产企业提供时应能提供相关资料;B级医疗器械质量管理体系符合性评价要求满足现有的、适宜的质量管理(QMS)体系;上市前根据情况实施质量管理体系检查,不需要提供技术汇总文件,要求同A级医疗器械但应提供符合性声明;C级和D级医疗器械需要提交技术汇总文件进行符合性评价,其中D级产品对技术汇总文件的内容要求要更为深入。此外,D级医疗器械必须在上市前实施质量管理体系检查,而C级医疗器械与B级医疗器械类似,根据情况在上市前实施质量管理体系检查。

我国按照不同风险等级将医疗器械分为三类,其与GHTF风险分类对应关系是:

一类医疗器械包含A级和部分B级医疗器械;

二类医疗器械包含部分B级和部分C级医疗器械;

三类医疗器械包含部分C级和全部D级医疗器械;

不考虑医疗器械质量管理体系审查,在医疗器械安全和性能符合性评价方面其对应关系见表4。

因我国法规规定医疗器械必须经过注册方能上市销售,故不存在类似GHTF中A级医疗器械的管理模式。下面GHTF中B级与我国一类医疗器械,GHTF中C、D级与我国二、三类医疗器械的注册申报资料进行对比如下。

3.1 GHTF中B级与我国一类技术审评资料对比

我国一类医疗器械注册申报资料与GHTF同类风险等级产品的管理模式差别较大,GHTF对B级医疗器械不要求提供技术文件,仅要求提供符合性声明,如表5所示。

管理当局(RA)或符合性评价机构(CAB)可以评审并确认符合性声明是否充分,如果需要的话,可检查支持文件或其他证据。

我国的一类医疗器械管理需要提供部分技术文件,如注册产品标准,但由于缺少技术报告和风险分析报告作为关联性资料,且相应审评机构的能力有限,故管理上存在漏洞,是目前我国医疗器械注册管理上的薄弱环节。

3.2 GHTF中C、D级与我国二、三类技术审评资料对比

我国的二、三类医疗器械注册申报资料包括申请表、企业资质证明、技术报告、风险分析报告、适用的标准及说明、性能自测报告、注册检测报告、临床试验资料、说明书、质量体系考核的有效证明资料及自我保证声明共十一份资料,其基本可以与GHTF要求的技术汇总文件找到对应的关系,但与GHTF的技术汇总文件相比,存在两个主要缺点:第一是系统性差,文件之间的有机关联不明显;第二是一致性差,因为缺少具体规定,企业编写时具有很大的随意性,导致审评难。具体对比分析见表6。

4. 我国医疗器械注册技术审查中存在的主要问题

4.1我国当前医疗器械法规没有明确的安全与性能基本要求的定义,对医疗器械“安全性和有效性”表述过于笼统,缺少细化要求,这样一方面,产品注册者难以将“安全性、有效性”的理念在设计和制造中真正地贯彻执行;另一方面审评与审批人员也缺少参照,难以在注册审评中明确审查关键点,有效地开展符合性评价。

4.2医疗器械注册申报资料无明确的细化要求,如法规所规定需提交的产品技术报告,缺少细化的内容,申报者不了解该文件需要说明的内容,多泛泛而谈,堆砌内容;而且,由于注册申报资料没有与安全与性能基本要求结合,导致各注册文件缺少主线,没有关联,如风险管理报告与技术标准、说明书等缺乏内在的联系,在这种情况下,审评人员只能从资料中搜寻审查内容,效率低下,且易遗漏重点。究其根本,除了问题一所述的原因外,申报者与审评者缺少按照安全性能基本要求组织的细化的资料要求,即类似于国外所述STED,也是原因之一。

5. 在注册审查中贯彻安全和性能基本要求的建议

通过以上研究,GHTF及美国欧盟等发达国家在监督管理层面以“安全性能基本要求”为核心,在技术审评层面以技术汇总文件STED为统领,这是我国改革和发展医疗器械监管应当借鉴之精髓。结合我国实际情况,建议可通过如下方式在今后注册审查中贯彻安全和性能基本要求:

5.1 明确安全与性能基本要求法律地位

采纳国际先进监管经验,将GHTF有关安全与性能基本要求作为《医疗器械注册管理办法》附件发布及实施。从而赋予安全与性能基本要求法律地位,指导有关产品设计、生产和注册审查工作的开展。

5.2 以安全与性能基本要求为基础,进一步细化明确注册申报资料

参照GHTF对STED的要求,对现行注册申报资料要求予以修改,在技术要求方面不再区分境内、境外医疗器械,增加器械描述、部分验证及确认报告、设计及生成情况等资料。具体注册申报资料应递交内容见下页表7。该细化要求可以考虑以指导原则形式发布。

5.3 对技术审评报告内容进行修改,充分体现安全与性能基本要求

技术审评报告是技术审评过程的输出,编写者是审评机构或审评人,审阅者是政府行政审批机构或审批人,故审评报告应具有以下特征:应从技术的角度阐述审评过程及结论;应具有统一的形式和内容;应能提供审批需要的信息。综合上述意见,建议技术审评报告内容修改如表8。

5.4 对申报材料进一步予以区分

申报资料的编写要求源于安全性能基本要求,而目前该基本要求分为两种情况,即:为医疗器械产品、体外诊断产品。考虑到该方式得到了欧盟、加拿大等国家的采用实施,故建议我国按照这种方式进行区分,也可以考虑进一步将医疗器械产品分为有源产品和无源产品。

同时,因注册形式一般分为首次注册、重新注册和变化注册,也应考虑根据不同注册的风险评价过程,分别做出注册申报材料的要求。

摘要：目的:研究GHTF医疗器械安全与性能基本要求,为我国医疗器械注册审查工作提供借鉴。方法:采用文献研究的方法,对GHTF第一工作组发布的技术文件及进行综合分析,包括医疗器械安全与性能基本要求、医疗器械符合性评价原则、证明医疗器械安全和性能基本要求符合性的技术汇总文件(STED)。结果与结论:GHTF主张以“安全性能基本要求”为核心,以技术汇总文件STED为统领,从而保证注册审查工作的系统性,这是当今发达国家医疗器械管理的经验总结和研究成果;我们应制定符合国情的“安全与性能基本要求”,研究行之有效的注册审查体系,为我国医疗器械注册工作的改革提供借鉴。

关键词：GHTF,医疗器械,安全与性能基本要求,技术汇总文件,注册审查

参考文献

[1]GHTF/SG1/N68.Essential Principles of Safety and Performance of Medical Devices[EB/OL].[2012-11-02].http://www.imdrf.org.

[2]GHTF/SG1/N78.Principles of Conformity Assessment for Medical Devices[EB/OL].[2012-11-02].http://www.imdrf.org.

油箱安全性能要求 篇2

1额定容量应控制在燃油箱最大液体容量的95％，额定容量在95L以上的汽油箱必须配备安全阀装置。安全阀装置可附属于汽油箱，也可以在附件系统中。当汽油箱遇火灾时，此装置可防止汽油箱因内部压力升高导致箱体破裂。

2配备燃油蒸发排放系统的汽油箱必须有一个排气口，此排气口应在汽油箱充满时位于油面的上方，保证蒸发排放物能随时排出汽油箱。

3燃油箱盖的密封性.柴油箱盖的最大泄漏量不得大于30G／MIN；汽油箱盖不允许泄漏。

4安全阀开启压力,装有安全阀装置的燃油箱，安全阀的开启压力为35～50KPA，安全阀开启后，燃油箱内压力不得比安全阀开启压力高出5KPA以上。

5燃油箱的振动耐久性，不允许燃油箱有泄漏现象。

6金属燃油箱的耐压性能,金属燃油箱模拟装车形式固定在试验装置上，密封好所有进、出口，向燃油箱内施加80 KPA的压力，保持压力30S，不允许出现泄漏、开裂现象。

7塑料燃油箱的耐压性能，塑料燃油箱模拟装车形式固定在试验装置上，保持53℃±2℃的环境温度，往燃油箱中加入53℃±2℃额定容量的水，盖好燃油箱盖，密封好所有进、出口，向燃油箱内施加30 KPA的压力，保持压力5H。不允许出现泄漏、开裂现象，但可以有永久变形。

8塑料燃油箱的低温耐冲击性，不允许燃油箱有泄漏现象。

9塑料燃油箱耐热性，燃油箱模拟装车形式固定在试验装置上，向燃油箱内加入1／2额定容量的20℃±2℃的水，在95℃±2℃的环境温度下(如置于95℃±2℃的水蒸汽介质中）放置1H。不允许燃油箱有泄漏现象。10塑料燃油箱的耐火性好，不允许有泄漏现象。制造燃油箱所用材料的热、机械和化学性能必须在预期使用条件下始终符合要求。

12燃油箱及其相邻部件必须设计为不能产生任何静电荷以导致在油箱和车架间产生火花，以免点 燃燃油和空气的混合气。燃油箱必须耐腐蚀。燃油箱必须经过压力为相对工作压力两倍的渗漏一密封性试验，并且在任何情况下该压力不得 小于130 KPA的绝对压力。必须有适当装置（通风孔、安全阀等）自动释放任何额外压力或超过工作压力的压力。通风孔必 须设计为能排除任何点火危险。燃油不能从加油口盖或任何为释放过高压力而安装的装置处流出，即在燃油箱完全倒置时，其 最大滴油量不应超过30G;M IN,17燃油箱

设 计、制 造和安装时应保证燃油箱附件系统在任何行驶条件下实现其功能。

18燃油供给系统

发 动 机 供油系统部件必须由部分车架或车体进行适当保护，以避免受到地面障碍物的撞击。如果 上述部件位于车辆的下面，且比位于其前面的部分车架或车体离地面远，则不需要这种保护。

安全与性能基本要求 篇3

泵送混凝土是一种粘滞流体物质, 坍落度在100 mm以上, 具有流动性大、不离析、不泌水或很少泌水的特性。其施工是以混凝土泵为动力, 当混凝土从搅拌运输车中卸入混凝土泵的料斗后, 利用泵的压力将混凝土通过管道直接输送到浇筑地点, 因具有速度快、施工方便、质量好、节省工人等特点已得到了广泛的应用[1]。本文对泵送混凝土原材料及拌合物性能要求、常见的质量通病及防范措施进行了分析。

1 泵送混凝土对原材料的基本要求

泵送混凝土不仅要求具有良好的力学性能与耐久性能, 而且需具有良好的和易性。泵送混凝土的性能与原材料的性质密切相关, 其对水泥、骨料、掺合料、外加剂等原材料均提出了相应的技术要求[2,3]。

1) 水泥。泵送混凝土要求水泥的保水性好, 泌水少, 一般不少于300 kg/m3。但是不同的工程所处的环境、结构特点以及混凝土的设计强度等对水泥的品种与标号提出了不同的要求。例如, 对于大体积混凝土工程, 宜使用矿渣水泥, 并适当提高砂率、降低坍落度、掺加粉煤灰以降低水泥水化热, 防止混凝土裂缝的产生。

2) 骨料。对于粗骨料而言, 卵石表面光滑、粒形较好, 同条件下, 可泵性优于碎石。若采用碎石, 应确保针片状含量低于10%, 碎石中的针片状材料不利于混凝土的可泵性。同时, 泵送混凝土对粗骨料的最大粒径也提出了一定的要求, 当泵送高度在50 m以下时, 卵石和碎石粗骨料的最大粒径与输入管道内径之比分别宜为1∶2.5, 1∶3, 当泵送高度在50 m~100 m时宜为1∶3~1∶4, 泵送高度100 m以上时, 宜为1∶4~1∶5。对细骨料而言, 掺量约为40%, 小于0.135 mm的含量应不小于15%, 且以中砂最为适宜, 若砂过粗, 容易产生离析, 导致管路堵塞。若使用细砂, 需要增加混凝土中水泥和水的用量, 易加速泵机的磨损。

3) 掺合料的选择。与普通的混凝土不同, 泵送混凝土是通过一种特殊的工艺实现, 为改善泵送混凝土的性能, 往往会掺入粉煤灰、矿渣、沸石粉等掺合料。粉煤灰因具有球状玻璃结构可以在一定程度上改善混凝土的和易性, 从而提高混凝土的可泵性。同时, 沸石粉的细粉料含量高约90%, 因而已成为泵送混凝土的一种理想材料, 且其对泵送混凝土力学性能、耐久性的改善作用优于粉煤灰。

4) 高效减水剂。混凝土的高流态性能不是靠传统的多加拌和水的办法获得, 而是靠掺高效的外加剂。一般来说, 减水剂的减水率一般在25%以上, 不仅具有减水作用, 而且对改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性均具有一定的作用。

泵送混凝土对混凝土的性能也具有一定的要求, 与普通混凝土相比, 泵送混凝土最大的特点就是具有良好的可泵性。泵送混凝土在泵送过程中, 泵送压力应该适宜, 压力过大或过小, 都易造成堵管。同时, 为了确保混凝土能顺利通过管道, 应降低混凝土与管壁的摩擦阻力, 且确保混凝土在泵送过程中质量不会发生显著的离析、泌水等变化。

2 泵送混凝土质量通病的防治措施

2.1 裂缝

泵送混凝土因具有水泥用量大、骨料粒径小、坍落度大等特点, 致使裂缝已成为其最主要的质量通病之一。常见的裂缝主要有化学收缩裂缝、塑性收缩裂缝和干缩裂缝。泵送混凝土裂缝的控制措施主要如下:

1) 原材料的控制。根据泵送混凝土对原材料的要求, 严格控制原材料的质量。且除严格控制混凝土组成材料水泥、骨料、掺合料、外加剂等的质量外, 应合理配置抗裂构造钢筋。2) 工艺的控制。a.合理的振捣时间与方式。一般振动采用短振、快插、慢拔, 频率以10 s/次~15 s/次为宜;b.在大体积混凝土浇筑过程中, 采用水平分层浇筑工艺或埋冷却管的方式或可掺入小于20%的碎石。且在分层浇筑时, 应选择合理的施工间歇时间;c.适时拆模。模板对混凝土具有一定的保温作用, 致使混凝土与外界的环境温度存在一定的差异性。在拆模时, 应尽可能的减小混凝土拆模前后的温度差。选择合适的拆模时间, 并保证拆模后对混凝土的保温 (湿) 养护。3) 养护制度的控制。养护制度的控制包括输送管道的降 (保) 温与混凝土养护制度的控制。在泵送施工过程中, 若在夏季, 应对泵送管道覆盖湿草帘进行润湿养护;若在冬季, 应保证混凝土的出机温度大于15℃, 入模温度大于5℃。在施工完成后, 应注意混凝土的保温与保湿养护, 减小混凝土的内外温差导致的表层裂缝与混凝土表面脱水产生的收缩裂缝, 且养护时间不得小于14 d。

2.2 堵塞

泵送混凝土在施工过程中, 经常会发生输送管道堵塞, 主要原因有混凝土配合比设计不合理、混凝土输送管道布置不合理、混凝土坍落度控制不严等。防治混凝土输送管道堵塞的措施有[4]:1) 选用可泵性较好的材料与级配, 严格控制混凝土的水灰比及坍落度, 严禁在混凝土的泵送过程中向料斗内加水, 保证混凝土的坍落度在泵送过程中不发生较大的变化。2) 在混凝土泵的料斗上加装滤网, 杜绝过大料径的石子或异物进入料斗内, 泵送混凝土前, 先将输送管道充分润滑。3) 泵送混凝土过程中, 如发现压力升高, 输送管道明显抖动等现象, 应用木槌对管道中的弯管、锥形管等易堵塞部位进行敲击, 放慢泵送速度, 或进行反泵将混凝土吸回料斗中重新搅拌后再进行泵送。如多次反泵无效, 应停止泵送, 拆下堵塞管道排除故障后再进行泵送。4) 合理组织混凝土的供应, 尽量减少混凝土泵送停歇间隔时间。当混凝土供应不及时, 需降低泵送速度。泵送暂时中断供料时, 应每隔10 min反泵一次, 使管中混凝土形成前后往复运动, 保持良好的可泵性, 以免混凝土发生沉淀, 堵塞管道。泵送混凝土中途停歇时间一般不应大于60 min。

3 结语

普通混凝土与泵送混凝土最大的不同在于其可泵性, 泵送混凝土不仅要满足力学性能、耐久性能方面的要求, 而且需要其具有良好的和易性。为此, 泵送混凝土对水泥、集料、掺合料、外加剂等原材料及其配比组成提出了更高的要求。同时泵送混凝土存在易产生裂缝、施工过程易堵管等技术问题, 应从严格控制原材料入手, 通过原材料的合理匹配以及施工工艺的适当调整, 确保泵送混凝土具有优良的力学性能、耐久性能与施工性能。

摘要：总结了泵送混凝土对原材料基本性能的要求, 同时对目前泵送混凝土存在的裂缝与堵管两大质量通病的防范措施进行了分析, 为泵送混凝土的应用提供了一定的技术支撑。

关键词：泵送混凝土,性能,质量通病,防治措施

参考文献

[1]孙曼莉.泵送混凝土施工过程中常见文献分析[J].山西科技, 2006 (3) :57-58.

[2]李学安.泵送混凝土的施工与质量控制[J].水科学与工程技术, 2009 (4) :51-53.

[3]唐昌丽, 丰华瑜.泵送混凝土的施工质量控制及裂缝处理[J].西南公路, 2009 (3) :15-17.

消防安全基本要求 篇4

一、保障安全出口和疏散通道畅通

 生产场所人员集中，如果安全出口或通道堵塞，发生火灾时会使员工无法及时逃离火场，或相互挤踩，造成人员重大伤亡。因此安全出口附近和通道内不能堆放物品。

部分相关法规要求：

 严禁占用安全出口和疏散通道；

 严禁在安全出口或疏散通道上安装栅栏等影响疏散的障碍物；

 在工作时间内常闭式防火门应处于开启状态（公司的防火门为常闭式），防火卷帘下严禁堆放物品影响使用；

 在工作时间内严禁将安全出口上锁、遮挡；  不得有其它影响安全疏散的行为；

 建筑物室内主要疏散通道宽度不得小于2米；  防火门应为外开式；

 建筑物内同一楼层的安全出口和疏散通道、楼梯不得少于2个；  不得改变防火门原有的防火、防烟功能；  应保障消防车通道畅通；

二、应急照明、应急指示标志应清楚明了

 生产场所应急照明灯、指示灯平常应处于充电状态，不能关闭电源。部分相关法规要求：

 应急照明灯、安全疏散指示标志严禁被遮挡、覆盖；

 应急照明灯、安全疏散指示灯应处于充电状态，不能关闭电源；  应急照明灯、安全疏散指示灯应处于完好、有效状态；

 应急照明灯、安全疏散指示标志应安装在安全出口（防火门）上方和疏散通道及其拐角处墙壁上；

三、灭火器材应易于取用

 消防设施、灭火器材（消火栓、灭火器、警铃按钮等）应设置在明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。

部分相关法规要求：

 消火栓、灭火器不得被遮挡、压埋或圈占等影响使用行为或被挪作它用，正前面下方0.5-1.0m2范围内不得堆放物品；

 应保障消火栓、灭火器在能正常使用的压力范围；  手提式灭火器宜设置在挂钩、托架上或灭火器箱内，其顶部离地面高度应小于1.5米，底部离地面不宜小于0.15米；

 灭火器应设置稳固，其铭牌必须朝外且完整清晰；

 灭火器不应设置在潮湿或强腐蚀性的地点，当必须设置时，应有相应的保护措施；

 设置在室外的灭火器应有保护措施；

 灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点；

 灭火器的配置应根据场所的火灾等级确定其数量，设有消火栓、灭火系统

2的场所，可按相关规定减少灭火器配置数量（一般要求30-50m配置一具4kg手提式灭火器）；

 一个灭火器配置场所内的灭火器不应少于2具，每个设置点的灭火器不宜多于5具；

四、其它要求

 严禁违章搭建和乱拉电线；

带电安全作业的基本要求 篇5

带电作业是指在没有停电的设备或线路上进行的工作。如在带电的电气设备上或线路上,用特殊的方法(如用绝缘杆、等电位、水冲洗等操作方法)进行测试、维护、检修和个别零部件的拆装工作。

带电作业人员按作业是否直接接触带电体,可分为直接作业和间接作业。按作业人员作业时所处的电位高低,可分为等电位作业、中间电位作业和地电位作业。目前带电作业采取的主要方式有间接带电作业、等电位作业、沿绝缘子串进入强电场作业、分相作业、全电缆作业等。

间接带电作业也称为地电位作业,是指作业人员站在地上或站在接地物(铁塔、杆塔横担)上,与检修设备带电部分保持规定的安全距离,利用绝缘工具对带电导体进行的作业。地电位作业时,有泄漏电流流过人体,流过人体泄漏电流的途径是: 地→人→绝缘工具→带电导体。由于人体电阻很小,绝缘工具的电阻很大,流过人体的泄漏电流主要取决于绝缘工具的绝缘电阻,故要求绝缘电阻越大越好。

中间电位作业是指人体站在绝缘梯子上,或站在绝缘强度合格的升高机具内,手持绝缘工具对带电体进行作业。中间电位作业也属作业范围。这种作业的泄漏电流途径是:地→绝缘站台(梯子) →人→绝缘工具→带电导体。中间电位作业时,人处于带电体与绝缘站台之间,人体对带电体、地分别存在的电容。由于电容的耦合作用,人体具有一定的电位。因此,作用人员应穿屏蔽服,遵守有关规定进行带电作业。

等电位作业就是使作业人员各部位的电位与带电体的电位始终相等的作业。等电位作业是带电作业中直接作业的方式之一,它包括等电位作业、全绝缘作业、分相接地作业等方式。等电位作业时,作业人员应穿全套屏蔽服,借助各种绝缘安全用具进入强磁场进行作业操作。在等电位状态下,人体已与地面全面绝缘,而与带电体处于相同电场之中,人体与带电体之间不存在电位差。由于作业人员身体处于屏蔽服保护下,通过人体的电流为零。因此,作业人员可直接接触带电体进行工作。

2带电作业的一般规定

凡是参加带电作业的人员,必须经过严格的工艺培训,考试合格后才能参加带电作业。

工作票签发人和工作负责人必须批准。带电作业工作票签发人和工作负责人应具有带电作业的实践经验,熟悉带电作业现场和作业工具,在某些不熟悉的带电作业现场,能组织现场查看、作业判断、确定作业方法及应采取的措施。工作票签发人必须经上级有关领导批准,工作负责人经本单位(工区)领导批准。

带电作业必须设专人监护,监护人应由有带电作业实践经验的人员担任,监护人在监护过程中不得直接操作,监护的范围不得超过一个作业点,复杂的或高杆塔上的作业应增设塔上监护人。

对于比较复杂的、难度较大的带电作业新项目和使用新研制的作业工具必须进行科学实验, 试验合格,确认其安全可靠后,编出操作工艺方案和安全措施,并经厂主管生产领导批准后方可使用。

带电作业应在良好天气下进行,如遇雷、雨、 雪、雾等天气,不得进行带电作业,风力大于5级时,一般不宜进行带电作业。

雷电时,直击雷和感应雷都会产生雷电过电压,该过电压可能使设备绝缘和带电作业工具遭到破坏,给作业人员的人身安全带来严重危险。 雨、雾天气,绝缘工具长时间在露天中会受潮,使绝缘强度明显下降,高温天气时,作业人员在杆塔、导线上工作时间过长会中暑,严寒风雪天气, 导线弛度减小,应力增加,此时,作业会加大导线荷载,甚至发生导线断线。当风力大于5级时,空中作业人员会出现较大的侧向受力,工作稳定度差, 给作业造成困难,监护能见度差,易引起事故。

在特殊情况下,必须在恶劣天气下进行带电作业时,应组织有关人员充分讨论。编制检修方案,采取必要的安全措施,等到调度同意后方可进行,工作结束后应进行汇报。

带电作业时必须停用重合闸。导电作业有下列情况之一者应停用重合闸,并不得强行送电。

中性点有效接地(直接接地)的系统中有可能引起单相接地的作业。

中性点非有效接地(中性点不接地或经消弧线圈接地)的系统中有可能引起相间短路的作业。

工作票签发人或工作负责人认为需要停用重合闸的作业。

严禁越时停用或恢复重合闸。

带电作业过程中设备突然停电后,不得强行送电。如果在带电作业过程中设备突然停电,则作业人员仍视设备为带电设备。此时,应对工具和自身安全措施进行检查,以防出现意外过电压,工作负责人应尽快与调度联系,调度未与工作负责人取得联系前不得强行送电。

以上规定适用于在海拔1000米及以下、交流10k V-500k V的高压架空线、发电厂和变电站的电气设备上,采用等电位、中间单位和地电位的方式进行的带电作业及低压带电作业。

3低压设备带电作业的安全规定

低压系统电压在250V及以下。对于一些可以不停电的工作,没有偶然触及带电部分的危险工作,或作业人员使用绝缘辅助工具直接接触带电体及在带电体设备外壳上的工作,均可进行低压带电作业。虽然低压带电作业的对地低压不超过250V,但不能理解为此电压为安全电压。实际上交流220V电源的触电对人身的危害是严重的,特别是低压带电作业使用很普遍,为防止低压导电作业对人身的触电事故伤害,作业人员应严格遵守低压带电作业有关规定和注意事项等。

在低压设备上带电作业,应遵守下列规定。

在带电的低压设备上工作,应使用有绝缘柄的工具,工作时应站在干燥的绝缘垫、绝缘站台或其它绝缘物上进行,严禁使用锉刀、金属尺和带有金属物的毛刺、毛掸等工具。使用有绝缘柄的工具, 可以防止人体直接接触带电体。站在绝缘垫上工作。人体即使触及带电体,也不会造成触电伤害。 低压带电作业时如使用金属工具,金属工具可能会引起相间短路或对地短路的事故。

在带电的低压设备上工作时,作业人员应穿长袖工作服,并戴手套和安全帽,戴手套可以防止作业时手指触及带电体;戴安全帽可以防止作业过程中头部同时触及带电体及接地的金属盘架,造成头部接近短路或头部碰伤。穿长袖工作服可防止手臂同时触及带电和接地体引起短路和烧伤事故。

在带电的低压盘上工作时,应采取防止相间短路和单相接地短路的绝缘隔离措施。为防止人体或作业工具同时触及两相带电体与接地体,在作业前将相与相间或相与地(盘沟架)间用绝缘板隔离,以免作业过程中引起短路事故。

严禁雷、雨、雪天气及六级以上大风天气在户外带电作业,雷电天气也不应在在室内进行带电作业。

雷电天气,系统容易引起雷电过电压,危及作业人员的安全,不应在室内、外带电作业;雨雪天气、气候潮湿,不宜带电作业。

在潮湿和潮气过大的室内,禁止带电作业。工作位置过于狭窄时,禁止带电作业。

低压带电作业时,必须有专人监护。带电作业时由于作业场地、空间狭小,带电体之间、带电体与地之间绝缘距离小,或由于作业时的错误动作, 均可能引起触电事故。因此。带电作业时,必须有专人监护,随时纠正不正确的动作。

4低压线路带电作业安全规定

在400V三相四线制的线路上带电作业时,应遵守下列规定。

上杆前应先分清火线及零线,只有这样才能选好杆上的作业位置和角度。在地面上辨别火线及零线时,一般根据一些标志和排列方向、照明设备接线等进行辨认。初步确定火线及零线后,可在登杆后用验电器或低压试电笔进行测试,必要时可用电压表进行测量。

断开低压线路时,应先断开火线,后断开零线。搭接导线时,顺序相反。三相四线制低压线路在正常情况下接有动力、照明及家电负荷。当带电断开低压线路时,如果先断开零线,则因零线带电,断开时会产生电弧。因此,断开四根线均会带电断开。所以应按照《电业安全工作规程》规定,先断开火线,后断开零线。接通时,先接零线,后接火线。

人体不得同时触及两根线头。带电作业时,若人体同时触及两根线头,则人体串入电路会造成人体触电伤害。

高低压同杆架设时,在低压带电线路上工作时,应先检查与高压线的距离,采取防止误碰带电高压线或高压设备的措施。在低压带电导线未采取绝缘措施时(裸导线),工作人员不得穿越。

高低压同杆架设时,在低压带电线路上工作时,作业人员与高压带电体的距离不得小于规定的数值。还要采取以下措施。

防止误碰,误接近高压导线的措施。

登杆后在低压线路上工作,防止低压接地短路及混线的作业措施。

工作中在低压导线(裸导线)上穿越的绝缘隔离措施。

严禁雷、雨、雪天及六级以上大风天气在户外低压线路上带电作业。

低压线路带电作业,必须设专人监护,必要时杆上设专人监护。

5低压带电作业的注意事项

带电作业人员必须经过培训并考试合格,工作时不少于2人。

严禁穿背心、短裤,穿拖鞋带电作业。

带电作业使用的工具应合格,绝缘工具应试验合格。

低压带电作业时,人体对地必须保持可靠的绝缘。

在低压配电盘上工作时,必须装设防止短路事故发生的隔离措施。

只能在作业人员的一侧带电。若其它还有带电部位而又无法采取安全措施者,则必须将其它侧电源切断。

带电作业时,若已接触一相火线,要特别注意不要再接触其他火线或者零线(火接地部分)。

带电作业时间不宜过长。

摘要：分析了带电作业的基本要求。包括带电作业的含义,带电作业的一般规定,低压设备带电作业的安全规定,以及低压线路带电作业的安全规定等。

安全与性能基本要求 篇6

本质安全电源(以下称本安电源)是煤矿井下应用十分普遍的防爆电气设备之一,它能够为其它的本质安全设备提供电源,保证这些设备正常工作,是实现煤矿自动化的基础性防爆电气设备[1]。本文主要介绍本安电源的基本要求和设计方法,希望对本安电源的设计者和使用者有一定的帮助。

1 本安电源概念

本安电源的主要功能是将非本质安全输入通过一定的措施转换成本质安全输出,是关联电气设备的一种。关联电气设备在《GB3836.1—2010爆炸性环境第1部分:设备通用要求》中的定义:内装能量限制电路和非能量限制电路,且在结构上使非能量限制电路不能对能量限制电路产生不利影响的电气设备[2]。由此可见,本安电源的关键核心是能量限制电路。能量限制电路即是能够实现本质安全输出的电路。本质安全是从限制电路中的能量入手,通过可靠的控制电路参数将潜在的火花能量降低到可点燃规定的气体混合物能量以下,导线及元件表面发热温度限制在规定的气体混合物的点燃温度之下。本质安全电路在《GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》中的定义:本质安全电路是指在正常工作和规定的故障条件下,产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路[3]。

2 本安电源技术性能

由于本安电源工作在煤矿井下爆炸性危险环境中,与普通电源相比,它有许多特殊要求,其中最主要的就是将故障条件下释放出的能量限制在很小的范围内,即限制电路发生故障时的放电电压、电流和时间。在具体的电路实现上有限压电路、限流电路、过流保护电路、过压保护电路。

2.1 电气隔离

本安电源内部实现的是非本质安全向本质安全过渡的过程,为防止非本质安全的输入传递到本质安全的输出,输入与输出之间必须采取电气隔离,而且必须具备相应的耐压等级。

结合目前实际的电路实现模式(隔离变压器+开关电源)和相关标准的要求,本安电源电气隔离一般采用隔离电源模块或隔离变压器来实现电气隔离。

《GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》中的6.3.12条规定:本质安全电路和非本质安全电路之间的绝缘应能承受2U+1 000 V交流有效值试验电压,但应不小于1 500 V。其中U指本质安全电路和非本质安全电路的电压有效值之和。在煤矿井下用电源行业标准《MT/T1078—2008矿用本质安全直流输出电源》中亦有同样的要求[4]。同时,如果采用变压器进行电气隔离时,应满足《GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全“i”保护的设备》中的8.1条的要求。

安标国家矿用产品安全标志中心于2010年7月组织召开了防爆电气产品技术研讨会,形成了49号文件“2010年度防爆电气产品技术研讨会纪要”,文件中规定:隔爆兼本质安全产品中利用电源模块作为隔离部件时,其耐压值不低于2 500 V。同时,向本质安全电路供电的变压器原边电压等级在660 V及以上时,该变压器应满足《GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》中的规定。

2.2 限能保护电路

对于输出功率小、稳压要求不高的本安电源,可以采用限流电阻或增加电源内阻、齐纳二极管的限能保护电路;对于输出功率大、稳压要求高的本安电源,则要采用具有稳压、过压保护、过流保护的电子元器件组成限能保护电路。随着科学技术的发展,电子元器件的制造工艺和集成水平也越来越高,许多芯片只需要极少的外围电路就可实现高效能的限能效果。限能保护电路分为过流保护电路和过压保护电路2个部分,过流保护电路又分为限流型保护电路、截流型保护电路、减流型保护电路和开关型保护电路。

2.2.1 限流型保护电路

限流型保护电路工作原理:当负载电流达到限流值,保护电路进入恒流状态,使负载电流在限流值以下。该保护电路的优点:相对容易实现并且可实现全载启动;最大缺点:在过电流保护状态下,调整管将承受限流值电流与输入电压所产生的损耗,即P=UI。很明显,为确保调整管在过流保护时不被损坏,调整管需要很大的散热器,从而降低了可靠性。

2.2.2 截流型保护电路

当本安电源输出出现过流故障时,截流型保护电路迅速动作。该保护电路的优点:动作速度快、效果好、调整管的损耗小;缺点:抗干扰和抗负载冲击的能力差,过流故障解除后,不能自动恢复,需增加另外的恢复电路或手动恢复。

2.2.3 减流型保护电路

当本安电源输出出现短路或过载故障时,减流型保护电路迅速动作,输出电流随输出电压的减小而减小到一个固定值,从而使调整管的损耗即使在过流保护时也不至于过大,避免了限流型保护电路的缺点[5]。该保护电路的保护性能、动作速度和带载能力介于限流型保护电路和截流型保护电路之间,但容易产生“锁定”效应,即输出电压被锁定在低于正常稳压值的低电压上而无法正常启动,不能达到预期效果。

2.2.4 开关型保护电路

开关型保护电路既具有限流型保护电路的自动复位特性,又具有截流型保护电路在过流保护后调整管的低功率损耗特性[6]。

负载电流过大时,开关型保护电路进入保护状态,一定时间后(该时间可通过芯片外部所接的电阻或电容来调整)重新恢复限流保护状态;如果此时负载电流恢复正常,则输出正常,如果过电流现象依然存在,保护电路再一次进入截止状态,周而复始。这样既能满足本质安全性能要求,又能满足抗浪涌冲击的要求。

2.2.5 过压保护电路

为了达到本质安全的目的,对所有的本安电源都要求有过压保护的功能,一旦电压超过规定的数值,将可能存在引燃爆炸性混合物的危险[7,8]。因此,出现过压故障时,本安电源应能迅速切断输出,使调整管处于截止状态。

2.3 多重化保护电路

根据不同的应用场所的危险等级,本质安全电气设备分为“ia”、“ib”、“ic”三种保护等级。“ia”保护等级的设备需要三重化保护电路;“ib”保护等级的设备需要双重化保护电路;两者采用的多重化保护电路可采用相同的保护电路,也可采用不同的保护电路。目前,煤矿一般不允许使用“ic”保护等级的设备。

“ib”保护等级的保护电路需要考虑一个计数故障,因此,应假设双重化保护电路中的任何一个保护电路损坏,其输出的能量均不能使爆炸性危险环境中的可燃性气体爆炸。

3 本安电源技术指标

本安电源除具有普通电源的技术指标外,还有一些需要满足本质安全的技术指标。

3.1 输入参数

最大输入电压Ui:可施加到电气设备连接装置上而不会使防爆型式失效的最大电压(交流峰值或直流)。

最大输入电流Ii:可施加到电气设备连接装置上而不会使防爆型式失效的最大电流(交流峰值或直流)。

3.2 内部参数

最大内部电容Ci:呈现在电气设备连接装置上的电气设备最大等效内部电容。

最大内部电感Li:呈现在电气设备连接装置上的电气设备最大等效内部电感。

3.3 输出参数

最大输出电压Uo:施加电压到最高电压时,可能出现在设备连接装置上的最大输出电压(交流峰值或直流)。

最大输出电流Io:可从电气设备连接装置上获得的电气设备的最大电流(交流峰值或直流)。

最大外部电容Co:可连接到电气设备连接装置上而不会使防爆型式失效的最大电容。

最大外部电感Lo:可连接到电气设备连接装置上而不会使防爆型式失效的最大电感。

最大输出功率Po:可从电气设备连接装置上获得的最大功率。

4 本安电源的分析与设计

4.1 本质安全电路放电形式的分析

针对本安电源的特性,最关心的是它的输出参数。由于本质安全性能的限制,通常本安电源的输出功率较小,一般为几瓦到几十瓦,输出电压一般在25 V以下。本安电源在电路切换时有3种基本的放电形式:火花放电、电弧放电和辉光放电。火花放电是在接通和断开带电容的本质安全电路时,由于击穿放电间隙而产生的;在切换小电流且低电压的本质安全电路时,由于液态金属桥的断开形成电弧放电;在电压很高而电流较小时,可形成辉光放电。

由于火花放电和电弧放电引燃爆炸性混合气体的能量远小于辉光放电,因此,主要考虑前2种放电形式[9]。试验表明,各种爆炸性危险气体都有其最小的点燃能量(如氢气为19μJ,乙烯为60μJ,丙烯为200μJ,甲烷为280μJ),在正常工作和故障状态下,当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于该能量时,本质安全电路不可能点燃相应的爆炸性危险气体。

4.2 本质安全电路设计要点

在本安电源输出短路的过程中,存在的放电形式在电源两极接触的瞬间将产生火花,可能引燃爆炸性气体,该过程主要受Uo和Li的影响,同时直接关系到本安电源带Co的能力;在电源两极一直接触的时间里,对于开关型保护电路,本安电源输出端的Co和Lo在间歇性的充电;在电源两极释放的瞬间,最容易产生电弧放电,该过程主要受Io和Li的影响,同时直接关系到本安电源带Lo的能力;电源两极完全释放开后,在正常的工作过程中,则Co和Lo都将充满电。

因此,在设计本安电源时,需考虑4个本质安全输出参数(Uo、Io、Lo、Co)之间的关系:Uo与Io(Po)成反比,当需要增大Uo时,则Io(Po)减小。Uo与Io及Po的关系如表1所示。从表1可看出,Uo为20 V时的电流约是Uo为24 V时的2倍。因此,设计本安电源时,为了达到最大输出功率,可以尽量选择较低的Uo而不是较高的Uo。

5 结语

分析了本安电源的电气隔离方法和限能电路的保护方式,介绍了本安电源的主要放电形式和设计要点,指出在设计本安电源时,需考虑最大输出电压、最大输出电流、最大外部电容、最大外部电感4个本质安全输出参数之间的关系,为了达到最大输出功率,可以尽量选择较低的最大输出电压。另外,根据本安电源的输出功率与输出电压和输出电流的关系,可以更合理地设计本安电源的输出电压和输出电流。

参考文献

[1]王尽余.防爆电气手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]GB3836.1—2010爆炸性环境第1部分:设备通用要求[S].北京:中国标准出版社,2011.

[3]GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备[S].北京:中国标准出版社,2011.

[4]MT/T1078—2008矿用本质安全直流输出电源[S].北京:中国标准出版社,2008.

[5]李云胜.电源的截止型过流保护电路设计[J].实验科学与技术,2010(1):5-7,22.

[6]王磊,李振璧.一种新型的本安电源[J].工矿自动化,2008(2):82-84.

[7]刘树林,钟久明,刘健,等.基于UC3842的开关电源输入过压保护电路研究[J].铸造技术,2005,26(10):876-879.

[8]史凌峰,王根荣,来新泉,等.新型过压保护电路设计[J].电子科技大学学报,2011(2):52-55.

安全与性能基本要求 篇7

1 等级保护概述

信息安全等级保护,是指对国家秘密信息、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护,对信息系统中使用的信息安全产品实行按等级管理,对信息系统中发生的信息安全事件分等级响应、处置。信息系统的安全保护等级共分五级。第一级为用户自主保护级,第二级为系统审计保护级,第三级为安全标记保护级,第四级为结构化保护级,第五级为访问验证保护级。

2 需求分析

根据《关于开展全国重要信息系统安全等级保护定级工作的通知》(公信安[2007]861 号])和《信息安全技术信息系统安全等级保护定级指南》(GB/T 22240-2008)文件要求,市政府网站群属于重要信息系统,当网站群的业务信息安全被破坏时,公民、法人和其他组织的合法权益会受到严重损害。因此,网站群的业务信息安全保护等级定为第二级;当网站群系统服务安全被破坏时,社会秩序、公共利益受到严重损害,因此,网站群的系统服务安全等级定为第三级。信息系统的安全保护等级由业务信息安全和系统服务安全等级较高者决定,所以网站群的安全保护等级定为第三级。

根据《信息安全等级保护安全建设整改工作指南》和《信息系统安全等级保护基本要求》中等级保护第三级要求,结合网站群的现状,坚持技术和管理并重原则,建立网站群的安全防护体系,提高网站群整体安全防护能力。

3 安全技术要求

3.1 物理安全

物理安全包括:物理访问控制、防盗窃和防破坏,防雷击、防火、防水、防潮、温湿度控制和电力供应。

网站群的服务器都放置于数据中心机房内,参照等级保护第三级要求,网站群在物理环境上基本符合等级保护第三级要求,需要安全整改的内容:加强机房硬件的标签管理,采用难以去除的标签对重要设备进行标记;安装红外报警器,结合现有的门禁系统、视频监控系统、24 小时不间断保安值班、运维人员和工作人员值班等措施,对数据中心加强安全管理;按照功能划分物理功能区,将数据中心划分为:网络区、数据库区、托管区、刀片服务器区和存储区等;使用消防认可的防火铯钾玻璃进行隔离,并安装气体消防灭火设施。

3.2 网络安全

网络安全包括:结构安全、访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防范、恶意代码防范和网络设备防护。

网站群系统属于重要应用系统,在网络发生拥堵时,要优先保护网站群的业务不受影响,所以需要增加网络流控设备,通过设置带宽优先级策略,来保证网站群的业务带宽;将所有网站群涉及的服务器、安全设备和网络设备的IP地址和MAC地址进行绑定,防止造成ARP欺骗攻击等网络攻击行为的发生;在网络内部部署入侵检测系统,对来自网络内部的网络攻击行为进行监控,监测内部区域之间各种网络攻击行为;网络边界部署防病毒网关,可以监测、识别和阻断网络中包含恶意代码的数据流,防止病毒、木马等恶意程序进入网内,从而对网络中的用户资源进行保护;网络设备、完全设备使用两种以上的鉴别方式,关闭交换机的Telnet远程登录,采用SSH和https等加密方式进行远程登录管理,并结合数字证书来鉴别登录。

4 安全管理要求

4.1 安全管理制度

制定信息安全工作的总体方针,建立和健全信息安全管理体系;制定一系列安全管理制度,如《信息安全与保密管理制度》《门禁卡和人员出入管理制度》等;做好管理台账,如《机房日常巡检记录表》《人员出入机房记录表》等;制定服务器、网络设备、安全设备以及机房主要基础设施的操作规程,如《数据备份与恢复手册》《交换机操作手册》等;指定专门的部门和人员负责安全管理制度的制定、评审和发布,定期对安全管理制度进行修订;定期对应急预案进行演练,通过演练来修改和完善应急预案。

4.2 安全管理机构

成立信息安全等级保护工作领导小组,指导和管理信息安全工作,并专门设立信息安全工作职能部门;按照工作职责划分资产管理员、系统管理员、网络管理员、安全管理员、数据库管理员和备份管理员等岗位;对系统变更、资源申请、重要维护操作和物理访问等事项建立审批制度,按照审批制度执行审批流程,对重要活动建立逐级审批制度;加强各部门之间的沟通合作,加强交流,并聘请信息安全专家作为信息安全顾问。

5 总结与展望

安全与性能基本要求 篇8

GB 19517-2009《国家电气设备安全技术规范》;

GB/T 25295-2010《电气设备安全设计导则》;

GB/T 18663.1-2008《电子设备机械结构公制系列和英制系列的试验第1部分:机柜、机架、插箱和机箱的气候、机械试验及安全要求 (IEC 61587-1:2007) 》;

GB/T 18663.2-2007《电子设备机械结构公制系列和英制系列的试验第2部分:机柜和机架的地震试验 (IEC 61587-2:2000) 》;

GB/T 18663.3-2007《电子设备机械结构公制系列和英制系列的试验第3部分:机柜、机架和插箱的电磁屏蔽性能试验 (IEC 61587-3:2006) 》。

本文是将这些基础标准中的相关要求综合于对机柜产品属性这一对象的进一步描述。

所谓机柜产品属性, 即机柜可以作为商品由制造商提供给用户。

本文指出了机柜的安全的基本要素和设计要求。不排除可以达到要求的任何不同于本文所述的要求, 只要这些方法经过试验或评估可以满足安全水平的要求。

机柜一般用金属材料制造, 但其中的结构件可能会用其他非金属材料制造。在涉及安全设计时, 认为金属材料具备导电的特性, 而非金属材料则应满足对绝缘材料的要求。

一、机柜安全的基本要素

机柜的安全的基本要素会因产品的特点的不同而会有差异, 应注意了解产品标准更为细致的规定。基本要素主要包括

1、使用期限内的安全 (预期寿命)

安全水平应在产品使用期限内保持不变, 即保证在规定使用期限内机柜应保持规定的安全水平, 即使在超过适当使用期限, 也不允许造成危险。

2、承受预见危险的能力

机柜应能承受预见会出现、且能引起危险的物理和化学作用 (如静态或动态、液体或气体、热或特殊气候等) 时不会造成危险。并且:

——一旦出现危险 (过载) , 采用安全的技术手段中断技术过程 (例如可立即切断电源) ;

——能截获或处置由于材料缺陷、磨损或过载、跌落造成危险的部件

3、电击危险防护的能力

对电击危险, 其主要特征表现为:

——人体构成闭合电路的一个组成部分, 使人体的一部分相当于电路中的负载阻抗;

——在一个相当长的持续时间间隔内, 有足以危及人身安全的电流通过人体;

——在人身的某两个部分之间施加足以危及人身安全的接触电压。

设计上, 针对上述特征应采取相应的技术手段, 实现对电击危险的防护:

——电能直接作用的防护;

——电能间接作用的防护。

电能直接作用的防护技术措施有:

——绝缘技术;

——防直接接触保护。主要的技术措施有:采用安全特低电压、外壳防护、电气隔离等;

——防间接接触保护。主要的技术措施有:保护接地, 双重绝缘结构, 故障切断等。

4、耐热能力

由于电流的热效应、铁磁材料损耗、介质损耗、局部放电、机械损耗及设备内部的功能性发热元件会使机柜的温度升高, 而大于周围的环境温度。

固体绝缘在热应力作用下会使绝缘材料或工程塑料软化、变形、脱层。然后在机械应力作用下断裂、破坏而丧失功能, 造成电击危险;支撑带电零件的绝缘过热会引发燃烧而酿成火灾。

电气绝缘的耐热能力和绝缘等级选择是机柜安全设计的必备因素。包括导电部件, 支撑带电零件的电气绝缘的耐热能力是依据其温度特性和固体绝缘物的耐热等级用温升指标来考核。温升限值的规定对机柜因使用环境、工作周期、使用寿命的不一样而规定有不同限值。

5、防直接接触保护的能力

防直接接触保护设计要满足保护人和动物不受与机柜带电部分直接接触时所造成危险的要求。设计的防护措施必须在任何情况下, 都能使危险的带电部分不会被有意或无意触及, 或者将带电部分的电压值或触及电流值降低到没有危险的程度。

6、防间接接触保护的能力

外露可导电部分是指机柜的可触及的导电部分, 不是带电部分, 但在故障情况时能处于危险的接触电压之下。

防间接接触保护设计要满足保护人和动物接触到机柜外露导电部分上危险的接触电压时所造成危险的要求。

7、可靠的电气联接和机械联接

应充分考虑机柜在使用中受到的热、振动及其他机械应力作用, 其联接的松动或脱落而造成电击、机械危险。

8、防止静电积聚的措施

应有防止静电积聚的技术措施。

9、选择适应的材料

材料的选择应满足:

——采用的材料在产品制造过程中和所有可能的运行状态下都不能对人的健康、生命产生有害影响;

——应有足够的抗老化能力;

——用于有腐蚀危险的部件应采用抗腐蚀的材料。

10、人体工效学的应用

机柜的外形、结构、尺寸、布局等要与人体尺寸、体力、环境和生理学、解剖学的特点相匹配, 即符合人类工程学。

二、机柜安全设计要求

(一) 环境适应性

1、使用环境温度的设定

一般规定为户内机柜的周围空气温度不超过40℃而且在24h内平均温度不超过35℃。周围空气温度的下限为-5℃。

运输、贮存和安装条件一般为度范围在-25℃～+55℃之间。

2、大气条件的设定

一般规定为内机柜的大气条件为空气清洁, 在最高温度为40℃时, 其相对湿度不超过50%;在较低温度时, 允许有较大的相对湿度。例如在20℃时的相对湿度为90%, 但应考虑到由于温度的变化, 有可能会偶尔产生适度的凝露。

3、污染等级的设定

为了确定电气间隙和爬电距离, 应按下列四个微观环境的划分, 确定机柜使用环境的污染等级:

污染等级1:无污染或仅有干燥的、非导电性的污染, 该污染无任何影响。

污染等级2:一般仅有非导电性污染, 然而必须预期到凝露偶然发生短暂的导电性污染。

污染等级3:有导电性污染或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性污染。

污染等级4:造成持久的导电性污染, 例如由于导电尘埃或雨雪引起的。

4、海拔高度的设定

一般规定为海拔高度不超过2000 m。海拔2000 m以上时应修正温升限值。

5、特殊使用条件

特殊使用条件例如:超出规定的温度值、相对湿度或海拔高度、在使用中, 温度和/或气压急剧变化, 以致在机柜内易出现异常的凝露、空气被尘埃、烟雾、腐蚀性微粒、放射性微粒、蒸汽或盐雾严重影响、暴露在强电场或磁场中、暴露在高温中、受霉菌或微生物侵蚀、安装在有火灾或爆炸危险的场地、遭受强烈振动或冲击。

(二) 电击危险防护

1、绝缘的基本要求

(1) 绝缘电阻

绝缘电阻值按产品的使用环境、使用场所、应用的功能在产品标准规定相应的数值, 应根据所规定的数值选择绝缘材料。

通过测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷:

——两极间有穿透性的导电通道;

——受潮;

——表面污垢 (比较有、无屏蔽环极时所测得的值即可知) 。

通过测量绝缘电阻一般不能发现下列缺陷:

——绝缘中的局部缺陷 (如不穿透的局部损伤或裂缝、含有气泡、分层脱开等) ;

——绝缘的老化 (因为老化了的绝缘, 其绝缘电阻还可能是相当高的) 。

(2) 泄漏电流

应该注意这样的实际情况, 即应用在机柜任何品质优良、完好的绝缘在正常工作时都会有漏电流流过绝缘经外壳流入大地, 应予以限制。

(3) 接触电流

接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时才存在。就安全而言, 主要考虑可能流过人体的有害电流 (该电流不一定等于流过保护导体的电流) 。

有害电流作用在人体上的主要表现为感知、反应、摆脱和电灼伤。

(4) 固体绝缘的耐热等级

a) 耐热等级的规定

固体绝缘材料的耐热等级见表1。

b) 绝缘结构

标明某绝缘制品 (产品) 为某耐热等级, 并不说明该制品 (产品) 绝缘结构中的每一种绝缘材料都具有相同的温度极限。绝缘结构的温度极限与其中各绝缘材料的温度极限可能不直接相关。

在绝缘结构中, 绝缘材料的温度极限可能因受到其他组成材料的保护而有所提高, 也可能因材料间不相容而使绝缘结构的温度极限低于各个组成材料的温度极限。

c) 绝缘的使用期

机柜的实际使用期取决于运行中的特定条件。这些条件可以随环境、工作周期和产品类型的不同而有很大的变化。此外, 预期使用期还取决于产品尺寸、可靠性、有关设备的预期使用期以及经济性等方面的要求。

绝缘的使用期在很大程度上取决于其对氧气、湿度、灰尘和化学物质的隔绝程度。在给定温度下, 受到恰当保护的绝缘的使用期会比自由暴露的大气中的绝缘的使用期长, 但机柜一般不会采取这样的措施保护绝缘的使用。

(5) 耐电痕化

固体绝缘材料的电痕化是指在电应力和电解杂质对材料表面的联合作用下, 固体绝缘材料表面形成导电通路的过程。固体绝缘材料在放电作用下引起蚀损而造成电气短路、引发燃烧。

通常情况下, 采用在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数来表示电气绝缘材料自身的耐湿绝缘能力。

相比电痕化指数 (CTI) 是指材料经受50滴电解液而没有电痕化的以伏特为单位的最大电压值;耐电痕化指数 (PTI) 是指材料经受50滴电解液而不出现电痕化的以伏特为单位的最大电压值。

电痕化影响着电气设备的爬电距离。固体绝缘材料按相比电痕化指数 (CTI) 分四类, 以比较各种固体绝缘材料在试验条件下的性能:

——绝缘材料组别Ⅰ 600≤CTI

——绝缘材料组别Ⅱ 400≤CTI<600

——绝缘材料组别Ⅲa 175≤CTI<400

——绝缘材料组别Ⅲb 100≤CTI<175

CTI即是绝缘材料表面经受50滴电解液而不形成电痕化的最高电压值。

(6) 耐非正常的热和火

由于绝缘材料在电的作用下可能受到热应力影响且有可能使机柜的安全性降低, 为了使绝缘材料在非正常热和火的作用下不应产生不利的影响, 机柜的材料应具有相应的耐非正常热和火的能力。可以根据材料的可燃性类别来选择绝缘材料。

当在机柜进行试验时, 可采用灼热丝试验。

当在材料上进行试验时, 可根据所选择的可燃性分类法, 可选择采用火焰试验 (与可燃性类别无关) 、电热丝引燃 (HWI) 试验和电弧引燃 (AI) 试验。

(7) 耐潮湿

要考虑的电气绝缘受潮的情况有:

表面受潮, 即在相对湿度大于98%的环境下, 电气绝缘表面被水汽包围, 在环境温度突然变化或电气绝缘表面温度低于环境温度时, 水汽在电气绝缘表面凝结成水膜, 使绝缘部件表面绝缘电阻下降, 造成表面的爬电或闪络。

体内受潮, 即在高温的环境中由于水汽扩散渗入电气绝缘内部使吸入潮气的电气绝缘的理化性能发生变化, 例如体积电阻下降, 介电常数增加、机械性能亦下降, 从而导致绝缘性能破坏造成电击危险。

(8) 不能认可为电气绝缘的绝缘材料

由于机柜使用功能、安全性的要求, 以下材料不能认可为电气绝缘:

未经浸渍处理的木、棉、丝、纸和类似纤维或吸水性材料。

2、防直接接触保护设计要求

(1) 绝缘防护

绝缘防护即是采用绝缘技术将危险的带电部分与外界全部隔开, 防止在正常工作条件下与危险的带电部分的任何接触, 是一种完全的防护。

用以覆盖带电部分的绝缘层应该足够牢固, 不采用破坏性手段不应被除去。

使用的绝缘必须能长期承受在运行中可能受到的机械、化学、电气、及热应力的影响 (例如摩擦、碰撞、拉压、扭曲、高低温及变化、电蚀、大气污秽、电解液等产生的应力影响。

用作直接接触防护的绝缘材料应满足绝缘电阻、介质强度、泄漏电流的考核要求。

(2) 外壳或遮栏的防护的设计要求

采用外壳或遮栏可将危险的带电部分与外部完全隔开, 从而避免从任何方向或经常接近的方向直接触及危险的带电部分, 是一种完全的保护。

外壳防护除最少符合GB 4208—2008规定的IP20外, 且:

——外壳防护的壳体应是封闭的连续体, 且固定在规定的位置上, 设计制造得使用者或第三者不借于工具不能拆卸或打开;

——外壳应有足够的机械强度及稳定性, 即材料、结构、尺寸具备足够的稳定性和耐久性, 能承受正常使用中可能出现的机械压力、碰撞和不正常操作引起的应力变化。

3、防间接接触保护的设计要求

(1) 接地保护

a) 在设计上采取的接地保护是指为防止发生电击危险而与下列部件进行电气连接的一种措施:

——裸露导电部件;

——主接地端子;

——外部导电部件;

——接地电极;

——电源的接地点或人为的中性点。

b) 机柜的接地装置设计应:

——接地端子必须用螺纹紧固件联接, 接地端子附近壳体处应清晰、永久地标志保护接地符号, 接地符号不能设置在可拆卸的零件上;

——仅用手不能将接地端子的夹紧导体松开, 并且采用弹簧垫圈等防松措施来防止接地导线从端子脱落;

——接地装置不允许联接除绿/黄双色芯线的接地保护线外的其他导线;

——接地端子上所有金属零件不会因这些零件与保护接地导线或其金属相接触而产生电腐蚀。

(2) 接地电阻

接地电路的阻抗是复数阻抗, 包含电阻分量、电容分量和电感分量, 所有这些分量都影响接地电路的载流能力。由于接地网的接地电抗相对于接地电阻来说通常可忽略不计, 因此其接地阻抗通常用接地电阻表示。测量接地电阻的目的是:验证新装接地系统;检查现有接地系统的变化情况;测定危险的跨步电压和接触电压等。

对于Ⅰ类设备, 接地应满足以下要求:

——确保保护电路的连续性, 即外露的可导电部分与接地点之间确保导电连续性;

——任意外露的可导电部分与接地点之间的电阻不大于0.1Ω;

——保护导体的截面积应满足表2的要求。

(三) 机械危险防护

外壳防护

机柜应设计有一个坚固、连续、封闭的外壳或罩壳, 以将带电零件、机械结构部分包封起来, 防止异物进入和人体直接触及带电部分和运动部件。外壳上允许有规定尺寸的开口, 但其遮挡物不允许能被任意拆卸。

所谓不允许被任意拆卸, 指的是用于防护的部件只能使用工具或钥匙才能将其移除。

一般情况, 外壳防护包括以下两种形式的防护:

——防止人体触及或接近外壳内部的带电部分和触及运动部件 (光滑的旋转轴和类似部件除外) , 防止固体异物进入外壳内部。

——防止水进入外壳内部达到有害程度。

外壳防护的分类分级系统的代号由特征字母IP和两个特征数字组成, 见GB 4208—2008。一般情况, 只有按规定完成相应的试验, 并检验合格后, 才能在机柜或机柜的某个部分上标注IP的标识。

2、机械危险防护

机柜在防止机械危险保护的结构设计应满足:

——外部不应有锐边、尖角和锋利凸出部分;

——外形和重心位置应使机柜有足够稳定性, 放置在地面、支架、托架、台座等上时不会受振动或其他外界的作用力而倾倒或跌落;

——凡不能用手移动或搬运的机柜应装置符合安全要求吊装装置;

——运行时可拆卸的部件, 如工具、夹具等由于质量太大而不能用手搬运时, 则应标出质量数据, 并指出是部件质量还是整机质量。

3、机械强度

机柜的外部结构应有足够的机械强度, 以保证机柜在使用中不会由于操作疏忽而造成外壳破坏, 或爬电距离、电气间隙减小到不允许的程度, 甚至触及到带电零件。

(四) 电气联接和机械联接

1、Ⅰ类电气设备

应使当任何导线、螺钉、螺母、垫圈、弹簧及类似零件松动或从原来位置脱落时, 不能造成易触及的金属零部件带电。

2、Ⅱ类电气设备

应使当任何导线、螺钉、螺母、垫圈、弹簧及类似零件松动或从原来位置脱落时, 不能造成附加绝缘或加强绝缘上的爬电距离和电气间隙减小到产品安全标准的规定的50%以下。

3、机械联接

可采取的有效措施有:

——采用弹簧垫圈、弹性垫片或止动垫圈等方法锁定螺钉、螺母;

——采用粘结剂锁定不由使用者拧动的螺钉、螺母。

4、电气联接

(1) 为接通电路而进行的联接仅用弹簧垫圈进行锁定是不够的, 应注意导线可能从其联接处脱落的以下情况:

——没有专门器件将导线在接线端子或焊接处附近固定;

——用于联接导线在联接零件如螺钉、螺母、接插件、弹性类等无充分锁定的措施;

——采用接线片, 接插件或类似联接件的导线接头, 联接件未将导线绝缘一起夹紧;

——仅靠弹性件来联接的接头。

(2) 在满足下述情况的设计时, 导线不会从其联接处脱落:

——导线在联接处已被专门器件固定, 固定器件可用弹簧垫圈防松;

——导线被固定在接线端子上, 而接线端子的联接件 (螺钉、螺母等) 松动等仍能留在原来位置, 例如接线端子螺钉在联接后由其他零件压住进行锁定的方法;

——短而硬的导线 (单芯硬线) 在接线端子联接件 (螺钉、螺母等) 松动时仍能在原来位置;

——导线在焊接前已相互“钩住”。

(3) 对电气联接的螺钉材料、衬垫系统的设计应:

——传递电气接触压力的螺钉应旋入金属中;

——自切螺钉、自攻螺钉不采取特殊措施不宜用作电气联接;绝缘材料制成的螺钉不应用作任何电气联接;

——接触压力不能通过易收缩减易变形的绝缘材料传递。对机械联接应能承受正常使用中的机械应力;

——螺钉不应用诸如锌、铝等软的或易蠕变的金属制造;

——用绝缘材料制成的螺钉, 其公称直径必须在3mm以上。

(4) 电气联接的联接形式, 插头和联接器、内部布线槽、电源线和接地芯线的颜色等连接要素设计应:

——联接装置, 例如配有插头的电源线, 应具有防水保护的电源进线座, 或具有防水保护的电缆耦合器及配套电源线, 以及一组外接电源的接线端子等;

——电源线不应低于普通橡胶护层或聚氯乙稀护层软线, 电源插销不应联接多于一根的软线;、

——电源线中的绿/黄组合色芯线只能用作保护接地;

——布线槽、金属件上供绝缘导线穿过的孔应光滑、无锐棱、应有效防止布线与运动件接触。

(五) 噪声、振动和抗震

1、噪声

降低噪声对人员的影响, 特别是对操作人员的影响是安全设计的重要目标。噪声设计要依据规定的噪声限值和测量方法的规定进行。降低噪声的设计往往会明显增加制造的成本, 因此应优先考虑有针对性的设计。

2、振动

在设计上, 要从以下几个主要方面限制振动对人的影响:——振动强度:以加速度来描述, 计量单位为m/s2;

——振动频率:范围为8 Hz～10000Hz。振动可能是周期性的, 也可能是具有分布频谱的随机或非周期性, 还可能为某频带范围内的连续冲击型激振;

——振动方向:以心脏为原点, 直角座标系相应方向 (X、Y、Z) 上进行;

——振动持续时间:指人体在振动环境中的连续暴露时间, 它的限值与振动强度值有关。

3、抗震

抗震设计的目的是降低地震条件下对机柜的影响, 以及这种影响进而对人体的危害。

抗震设计要依据设计对象使用环境的地震情况和对地震破坏影响的估计。

(六) 防止过热和低温

机柜外壳温度过高 (过热) 或过低 (低温) 易灼伤人体的皮肤, 外壳的热辐射还会影响周围设备的安全运行, 对此应有设计措施加以防护。

应研究机柜外壳表面的功能状况, 例如区分功能性热表面及其相邻的表面、过冷表面极其相邻的表面等, 以针对不同的表面对人体伤害的影响大小提出设计上的措施。

(七) 标志和说明书

1、制造商提供的资料

作为安全信息的一部分, 应该将相关的、不能作为标准内容的设计信息和有关数据整理成随制造商供货的资料。这些资料 (连同产品的样本) 将成为视同供货合同的一部分, 除非制造商和用户有专门的协议。

资料的内容可以是产品使用说明书的内容, 也可以是产品样本内容, 其一部分应在标志中给出。

产品样本的内容是设计和制造者的承诺, 因此也视同供货合同的一部分。

涉及到机柜安全的资料内容包括:制造商的名称或商标、产品的设计型号或系列号、符合的产品标准号、安装、操作和维修条件、正确使用的条件、环境要求、设备的额定值、合格标记或认证标志、接线端子的识别和标志、IP代号、对安全标志的说明、用户对确保安全的责任的声明, 例如对确保设备的保护接地连续性的声明。

2、标志

应以类型、批号、编号或其他信息加以区分, 以使产品可供识别并可追溯到制造商。该识别信息应设计为可读且无法去除的标志标注在设备上。

应满足用户尽可能从制造商获得全部资料, 因此制造商的名称和商标及产品的设计型号或系列号必须标在产品上, 最好是在铭牌上。

标志的设计应必须采用中文、持久、易识、清晰的字体, 符号、代号必须符合国家标准, 且必须标出的信息有:额定数据、防电击类型 (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类) 、外壳防护等级 (IP标志) 、接线图 (如果有) 、型号, 制造商名称和地址。

如果上述标注方法不可行, 识别信息应设计在随产品的使用说明书中。

3、使用说明书

使用说明书的设计应包含:运行条件、安装说明、操作说明、功能描述、安全事项、维护保养、运输与贮存。