GB/T 31839-2015 电工电子设备机械结构 安全要求和试验

　　ICS 31.240 K 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 31839—2015

　　电工电子设备机械结构

　　安全要求和试验

　　Mechanicalstructuresforelectrotechnicaland electronicequipment—

　　Safety requirementsand tests

　　2015-07-03发布 2016-02-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 31839—2015

　　GB/T 31839—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 。

　　本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会(SAC/TC34)提出并归 口 。

　　本标准由北京四方继保自动化股份有限公司负责起草 , 国网电力科学研究院 、国电南京自动化股份有限公司 、华为技术有限公司 、中兴通讯股份有限公司 、南京南瑞继保电气有限公司 、许继电气股份有限公司 、中国船舶重工集团公司第七一五研究所 、烽火通信科技股份有限公司 、江苏天港箱柜有限公司 、慈溪奇国电器有限公司 、万控集团有限公司 、天津正本电气股份有限公司参加起草 。

　　本标准主要起草人 : 张开国 、田蘅 、张钰 、吴蓓 、张实 、王蔚 、尹东海 、张洋 、庞海鸥 、袁丰华 、游汉涛 、巫珏 、江国庆 、杨博 、申随章 。

　　电工电子设备机械结构

　　安全要求和试验

　　1 范围

　　本标准规定了电工电子设备机械结构安全总则 、安全要求 、试验方法及检验规则 。

　　本标准适用于户内和户外使用的电工电子设备机械结构(以下简称机械结构) 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 1251. 3—2008 人类工效学 险情和信息的视听信号体系

　　GB/T 2423. 53—2005 电工电子产品环境试验 第 53部分 :试验 Xb: 由手的摩擦造成标记和印刷文字的磨损

　　GB/T 2893. 1—2013 图形符号 安 全 色 和 安 全 标 志 第 1 部 分 : 安 全 标 志 和 安 全 标 记 的 设 计原则

　　GB 2894—2008 安全标志及其使用导则

　　GB/T 3805—2008 特低电压(ELV)限值

　　GB/T 4205—2010 人机界面标志标识的基本和安全规则 操作规则

　　GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 4776—2008 电气安全术语

　　GB 4943. 1—2011 信息技术设备安全 第 1部分 :通用要求

　　GB/T 5169. 1—2007 电工电子产品着火危险试验 第 1部分 :着火试验术语

　　GB/T 5169. 16—2008 电工电子产品着火危险试验 第 16部分 :50W 水平与垂直火焰试验方法

　　GB/T 5465. 2—2008 电气设备用图形符号 第 2部分 : 图形符号

　　GB/T 8332—2008 泡沫塑料燃烧性能试验方法 水平燃烧法

　　GB/T 9089. 3—2008 户外严酷条件下的电气设施 第 3部分 :设备及附件的一般要求

　　GB/T 13870. 1—2008 电流对人和家畜的效应 第 1部分 :通用部分

　　GB/T 14092. 1—2009 机械产品环境条件 湿热

　　GB 14598. 27—2008 量度继电器和保护装置 产品安全要求

　　GB/T 16273. 1—2008 设备用图形符号 第 1部分 :通用符号

　　GB/T 16842—2008 外壳对人和设备的防护 检验用试具

　　GB/T 17045—2008 电击防护 装置和设备的通用部分

　　GB/T 18717. 2—2002 用于机械安全的人类工效学设计 第 2 部分 :人体局部进入机械的开口尺寸确定原则

　　GB/T 19183. 5—2003 电子设备机械结构 户外机壳 第 3 部分 : 机柜和箱体的气候 、机械试验及安全要求

　　GB 19517—2009 国家电气设备安全技术规范

　　GB/T 31839—2015

　　GB/T 26443—2010安全色和安全标志 安全标志的分类 、性能和耐久性

　　ISO 13943:2008 消防安全 词汇(Fire safety—Vocabulary)

　　IEC 61340-5-1:1998 静电 第 5-1部分 : 电子设备对静电场的防护 通用要求(Electrostatics— Part5-1:Protection of electronic devices from electrostatic phenomena—Generalrequirements)

　　3 术语和定义

　　GB/T 4776—2008、GB/T 5169. 1—2007和 ISO 13943:2008界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 安全总则

　　4. 1 涉及产品安全的背景

　　在国际 、国内标准化领域 ,有关产品安全问题已经达成以下共识 :

　　a) 产品安全主要指人身安全和动植物安全 ,其次是财产安全 ;

　　b) 安全标准优先于其他通用标准 ;

　　c) 安全要求优先于产品功能性要求 ;

　　d) 安全标准的层次为 :适用于各个领域的通用性的 “基础安全标准 ”, 以及基于基础安全标准并结合具体产品实际的 “产品安全标准 ”。对具体的产品来说 ,后者的适用性和可操作性更强 。

　　4.2 机械结构安全准则

　　作为电工电子设备的载体 ,机械结构的安全设计应遵循以下原则 :

　　a) 机械结构应满足产品在其正常运行环境条件下的安全要求 ;

　　b) 机械结构还应满足产品在单一故障条件下的安全要求 ;

　　c) 机械结构应在产品的整个生命周期内满足安全要求 ;

　　d) 机械结构应在其制造 、包装及运输 、拆封 、安装 、运行和维护过程中确保安全 ;

　　e) 机械结构除了符合自身的安全要求之外 ,还应满足相应的产品标准规定的安全要求 ;

　　f) 机械结构的安全应遵循 GB 19517—2009的规定 。

　　5 安全要求

　　5. 1 机械安全要求

　　机械结构应满足以下机械安全要求 :

　　a) 机械结构的粗糙表面 、边沿 、尖角 、凸起 、开孔等不应对人员造成刺伤 、划伤等伤害 ;

　　b) 机械结构的旋转 、摆动 、传动等运动部件不应对人员造成挤压 、划伤 、刺伤等伤害 ,必要时应采取防护措施 ;

　　c) 在正常的安装 、运行和维护过程中 ,机械结构不应因不稳定性因素造成对人员的伤害 ;

　　d) 应能承受在正常使用条件下可能出现的力学 、物理和化学作用 ,并不得对人体产生危害 ;

　　e) 机械结构设计应满足产品的电气间隙和爬电距离要求 ;

　　f) 机械结构在包装 、搬运 、运输和拆封过程中也应满足上述的机械安全要求 。

　　5.2 外壳防护要求

　　5.2. 1 IP 防护

　　5.2. 1. 1 一般概念

　　IP 防护的一般概念和要求如下 :

　　a) IP(InternationalProtection)防护是指外壳对人体 、固体异物以及液体的防护 , 以免人身 、设备受到伤害 ;

　　b) IP 防护按 照 对 人 体 的 肢 体 尺 寸 、固 体 异 物 的 大 小 以 及 液 体 对 外 壳 的 影 响 方 式 和 程 度 进 行分级 ;

　　c) IP 防护的分级以 IP代码表示 , 随后的两位数字分别表示对人体 、固体异物以及液体的防护程度(见 GB 4208—2008) ;

　　d) 机械结构外壳的 IP 防护是确保人身安全的基本保证 ,常用的 IP 防护等级见表 1。

　　有关外壳 IP 防护及其应用的进一步细节见 GB 4208—2008。

　　表 1 常用的外壳防护等级

　　表 1 (续)

　　5.2. 1.2 IP等级的选择

　　为确保人身安全 ,机械结构的外壳防护不应低于 IP20等级 。如果对固体异物 、液体有特定的防护要求 ,应按照需要依据 GB 4208—2008选择合适的等级 。

　　5.2.2 IK 防护

　　5.2.2. 1 通用要求

　　IK(International mechanicalprotection, 国际机械防护)是外壳对外界有害机械碰撞的防护等级代码 ,表明外壳对机械碰撞的防护等级 。IK 防护包括以下概念 :

　　a) IK 防护以碰撞能量大小反映外壳承受碰撞的能力 ;

　　b) 用 IK 以及两位数字表示相应的 IK等级 ,见表 2。

　　IK 防护的要求是 :设备外壳应对外界有害机械碰撞提供有效的防护 ,不产生有害影响 。

　　有关外壳 IK 防护的详细内容见 GB/T 20138—2006。

　　表 2 IK代码及其对应的碰撞能量 单位为焦

　　5.2.2.2 IK等级的选择要求

　　可根据设备的需要选择相应的 IK 防护等级 。 常用的承受碰撞能力的外壳 IK 防护等级不宜低于GB/T 20138—2006中的 IK 08级(碰撞能量为 5J) ,供观察使用的透明罩(窗)的 IK 防护等级不宜低于IK02级(碰撞能量为 0. 2 J) 。

　　5.3 电击防护要求

　　5.3. 1 总则

　　电击防护是电工电子设备最基本的人身安全要求之一 , 当安全要求与功能性要求发生冲突时 ,应把安全要求放在优先地位 。

　　满足机械结构的电击防护要求 ,是达到电工电子设备电击防护目的的前提条件 。

　　机械结构应在正常条件下和单一故障条件下 , 同时满足电击防护要求 。有关 “正常条件 ”和 “单一故障条件 ”的含义见附录 A。

　　5.3.2 电击防护的安全限值

　　基于电流对人体效应的电击原理(参见 GB/T 13870. 1—2008) , 电击防护对于电气参数的限制要求见表 3。

　　表 3 安全限值

　　5.3.3 电击防护等级

　　电击防 护 等 级 及 其 防 护 能 力 见 表 4。 在 一 般 情 况 下 , 机 械 结 构 的 电 击 防 护 等 级 一 般 为GB/T 17045—2008规定的 Ⅰ 类 , 即采用基本绝缘作为正常条件下的基本防护措施 , 同时采用保护电路作为故障条件下的防护措施 。

　　表 4 电击防护等级

　　5.3.4 电击防护要求

　　Ⅰ 类设备的机械结构应满足以下保护接地要求 :

　　a) 外露可导电部分包括金属外壳与保护电路接地端子之间的电阻不应超过 0. 1 Ω;

　　b) 所有外露可导电部分应确保保护电路的连续性 ;

　　c) 保护电路接地端子或总接地点应有接地标志(见表 9符号 7) 。

　　对于有涂覆层的金属外壳 ,仅靠安装螺钉不能保证有效 ﹑可靠的导电连接 。在这种情况下 ,应采用齿形垫圈等刺破涂覆层 。

　　对于其他防护类别( Ⅱ类和 Ⅲ类)设备的机械结构的电击防护要求 ,见 GB/T 17045—2008。

　　5.3.5 保护导体的截面积

　　保护导体的截面积宜符合表 5 的规定 。保护导体护套的颜色应为黄绿双色 。

　　表 5 保护导体的截面积 单位为平方毫米

　　5.3.6 保护导体的金属组合

　　保护导体的金属组合宜参照附录 B选择 , 以避免在接合面产生电化学腐蚀 。

　　5.4 可燃性及着火危险防护要求

　　5.4. 1 机械结构零部件的可燃性等级

　　由 GB/T 5169. 16—2008和 GB/T 8332—2008规定的绝缘材料可燃性分级见表 6。

　　表 6 绝缘材料的可燃性分级

　　机 械 结 构 零 部 件 使 用 的 绝 缘 材 料 可 燃 性 等 级 不 宜 低 于 GB/T 5169. 16—2008 中 的 V-2 级 , 或GB/T 8332—2008中的 HF2级 ,并应符合相应的产品安全标准的规定 。

　　5.4.2 绝缘材料的耐热性分级

　　绝缘材料的耐热性是指它的最高允许温度 , 由此对其进行耐热性分级 。在着火危险防护设计时 ,应根据发热情况和材料的耐热温度(最高允许温度)选择适用的材料 , 以防止结构破坏以及发生火灾 。绝缘材料的耐热温度及其耐热性等级见表 7。

　　表 7 绝缘材料的耐热性分级

　　表 7 (续)

　　5.4.3 防火外壳要求

　　防火外壳应符合下列要求 :

　　a) 底部不应有开孔 ;或者在图 1 的范围内应具有图 2所示的挡板结构 ;或者是由金属制成并按表8规定的开孔的挡板 ; 或者是一个以相邻网眼的中心距离不超过 2 mm × 2 mm、线径至少为0. 45 mm的金属网 ;

　　b) 在图 1 中斜线 C 以内所包括的区域里的侧面不应有开孔 ;

　　c) 设备外壳 、挡板或火焰遮栏应由金属(镁除外) 或可燃性等级不低于 GB/T 5169. 16—2008 中V-1级的非金属材料制造 ;

　　d) 设备外壳 、任何挡板或火焰遮栏应具有足够的刚性 。

　　表 8 设备外壳底部可接受的开孔 单位为毫米

　　说明 :

　　A— 被认为是着火危险源的设备的部件或元件 。 它 由 无 其 他 遮 挡 的 设 备 的 元 件 或 部 件 的 整 体 , 或 由 外 壳 部 分 遮挡的元件的未遮挡部分构成 ;

　　B—A 的轮廓在水平面上的投影 ;

　　C— 描绘出按照 5. 4. 3. 1 规定所构成的底部和侧 面 的 最 小 面 积 的 斜 线 。该 线 与 沿 A 的 周 边 上 任 何 一 点 的 垂 线 呈5°夹角为走向 , 以描绘出最大面积 ;

　　D— 按照 5. 4. 3. 1 规定所构建的底部需要防护的最小范围 。

　　图 1 防火外壳

　　说明 :

　　Y≥2X ,但不小于 25 mm。

　　关键部件 :

　　1— 挡板(可位于外壳底部的下方) ;

　　2— 外壳底部 。

　　图 2 防火挡板

　　5.5 人机接口的安全要求

　　5.5. 1 人体局部进入机械的开口尺寸

　　人体局部进入机械的开口尺寸应符合 GB/T 18717. 2—2002确定的原则 。

　　5.5.2 操作件的选择和布置

　　操作件的选择和布置应符合 GB/T 4205—2010的规定 。

　　5.5.3 监视器件的选择和布置

　　监视器件的选择应符合 GB/T 1251. 3—2008的规定 ,其颜色表示的要求如下 :

　　— 红色为危险 ;

　　— 黄色为注意 ;

　　— 绿色为正常运行 ,或解除警报 ;

　　— 蓝色用于没有被红 、绿 、黄色明确规定的 目的 。

　　监视器件宜布置在与人眼平视或略高的位置 。

　　5.6 户外及特殊环境条件下机械结构的附加要求

　　户外机械结构宜考虑以下环境条件的影响 :

　　— 最高和最低的环境温度 ;

　　— 最高和最低的相对湿度 ;

　　— 设备安装的海拔高度 ;

　　— 工业大气和腐蚀性物质影响 ;

　　— 太阳辐射的影响 ;

　　— 风压 、沙尘等影响 ;

　　— 海洋大气的影响 ;

　　— 可燃性 、爆炸性物质的影响 ;

　　— 霉菌的影响 ;

　　— 啮齿动物或其他小动物的影响 ;

　　— 自然灾害(例如 ,洪水 、滑坡及泥石流 、地震等)的影响 。

　　户外机械结构的附加要求见 GB/T 19183. 5—2003的第 7章 , 以及 GB/T 9089. 3—2008。

　　5.7 标志、标识和文件要求

　　5.7. 1 标志

　　5.7. 1. 1 总则

　　在任何情况下 ,安全标志均应优先于任何功能性标志 。

　　安全标志应从设备外部看到 ,或者用户不借助工具打开预期可移动的覆板或开口时能够看到 。

　　5.7. 1.2 安全标志

　　常用的安全标志或与安全相关的标志见表 9。

　　表 9 安全标志符号

　　表 9 (续)

　　表 9 (续)

　　5.7. 1.3 标志的尺寸及其保持性要求

　　安全标志应符合以下要求 :

　　— 安全符号的尺寸见 GB/T 5465. 2—2008 ;

　　— 符号的高度至少应为 2. 75 mm ,文字的高度至少应为 1. 5 mm ,并且与背景颜色形成反差 ;

　　— 模制 、铭刻或雕刻在材料上的符号或文字的高度至少应为 2. 0 mm。如果没有颜色反差 ,它们的深度或凸起高度至少应达到 0. 5 mm;

　　— 如果设备上标记的模制或雕刻的符号高度或深度达到 0. 5 mm ,或符号和外框与背景在颜色上有反差 ,则颜色要求不适用于表 9 中的符号 12、13和 14;

　　— 安全标志应清晰 、持久 、易于辨认 ,不应受自然光和人造光的影响 ,符合 GB/T 26443—2010 的要求 。

　　5.7.2 标识

　　如果电工电子设备的制造商提出要求 ,机械结构制造商至少应提供以下内容的标识 :

　　— 机械结构制造厂或供应商的名称或商标 ;

　　— 机械结构的型号或规格 ;

　　— 如果机械结构具有同一名称(型号)而产自一个以上的地区 ,应标记产地 。

　　5.7.3 文件

　　机械结构的配套文件(说明书)应包含以下内容 :

　　— 机械结构的安装 、调整和维护的说明 ;

　　— 机械结构预期使用的说明 ;

　　— 用户在进行其他任何操作之前 ,有责任保证保护电路完整性的声明 ;

　　— 用户在调试或维护之前 ,有责任核实设备的参数 、操作说明和安装说明的声明 ;

　　— 对所使用的安全标志符号的说明 。

　　6 试验方法

　　6. 1 机械安全检验

　　检验 5. 1 机械安全要求 ,采用目测的方法进行 。

　　6.2 外壳防护试验

　　6.2. 1 IP 防护试验

　　检验 5.2.1 的IP防护 ,采用 GB4208—2008规定的方法进行试验 。试验器具应符合GB/T16842—2008的规定。

　　6.2.2 IK 防护试验

　　检验 5. 2. 2 的 IK 防护 ,采用 GB/T 20138—2006规定的方法进行试验 。

　　6.3 电击防护试验

　　6.3. 1 保护电路连续性试验

　　采用以下方法进行试验 ,应符合 5. 3. 4 中 a)的要求 :

　　— 以电压降法测量后 ,通过计算得出电阻值 ;

　　— 最大电流为过流保护额定值的 2倍 ,一般可取 10A;

　　— 试验电压不应超过 12V(交流或直流) ;

　　— 试验的持续时间应为 60 s。

　　6.3.2 保护接地连续性试验

　　检验 5. 3. 4 的保护接地连续性试验 ,采用以下方法进行试验 。

　　方法 1:

　　— 按照 6. 3. 1规定的方法测量任意两个外露的可导电部分之间的电阻 ;

　　— 所测的电阻值应符合 5. 3. 4 中 a)的要求 。

　　方法 2(GB/T24342—2009) :

　　— 保护接地电路的连续性 应 通 过 引 入 来 自 PELV(安 全 特 低 电 压 4 V~ 24 V 之 间 , 50 Hz 或60 Hz)电源的低电压 、至少 10A 电流以及至少 10 s时间的验证 。该验证在 PE端子和保护接地电路部件的有关点间进行 。

　　—PE端子和各测试点间的实测电压降不应超过表 10所规定的值 。

　　表 10 保护接地电路连续性的检验

　　表 10 (续)

　　6.3.3 保护接地导体截面积检验

　　检查导体铭的牌或标志以及测量导体的线性尺寸 ,应符合 5. 3. 5 的规定 。

　　6.4 可燃性及着火危险防护试验

　　检验 5. 4. 1 的着火危险防护 ,采用 GB/T 5169. 16—2008规定的方法进行试验 ,并根据机械结构所用的材料依据表 6选择相应的垂直燃烧或水平燃烧试验 ,应符合 5. 4. 1 的要求 。

　　6.5 人机接口检验

　　采用目测的方法进行 ,应符合 5. 5 的规定 。

　　6.6 户外机械结构特殊要求的试验

　　采用 GB/T 19183. 5—2003规定的方法进行试验 ,应符合 5. 6 的规定 。

　　6.7 标志、标识和文件检验

　　采用目测的方法进行 ,应符合 5. 7 的规定 。标志的持久性试验 ,采用 GB/T 2423. 53—2005规定的方法进行 ,或者采用以下推荐的方法进行检验 :

　　— 用制造厂指定清洗剂浸渍的布擦拭 15 s;

　　— 如果没有指定清洗剂 ,则用水代替 。

　　7 检验规则

　　7. 1 检验类型

　　7. 1. 1 检验分类

　　检验类型分为型式试验和例行试验两类 。

　　7. 1.2 型式试验

　　在以下情况下 ,应进行型式试验 :

　　— 机械结构定型(设计确认或鉴定)之前 ;

　　— 机械结构的设计有重大改变而影响到安全性能时 ;

　　— 国家质量技术监督部门有要求时(按照相应规定的项目进行) ;

　　— 停产连续一年及以上时 。

　　型式试验采取一次抽样方案 ,抽样数为两台 。

　　7. 1.3 例行试验

　　每一台机械结构出厂前均应进行例行试验 。

　　7.2 检验项目

　　按照试验类型分类的检验项目见表 11。对于机械结构 ,表 11未列入的项目不要求检验 。

　　表 11 检验项目

　　7.3 合格判据

　　7.3. 1 型式试验的合格判据

　　所有型式试验项目通过则判为试验合格 ,否则为不合格 。

　　7.3.2 例行试验的合格判据

　　所有试验项目通过则判为合格 。如果有不合格项 ,允许修复直至合格为止 。如果修复后仍不合格 ,则判为不合格 。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　正常条件和单一故障条件

　　A. 1 正常条件

　　正常条件是指预期使用并且没有故障的条件 。

　　注 : 预期使用是根据供方提供的信息对产品 、过程或服务的使用 。

　　A.2 单一故障条件

　　单一故障条件是指一个预防危险的保护措施或器件失效 ,或出现一次可能引起危险的故障条件 。

　　由于任何绝缘(双重绝缘或加强绝缘除外)或任何元器件(具有双重绝缘或加强绝缘的元器件除外)的失效引发 ,而产生下列任何一种情况时 ,均认为是单一故障(条件) :

　　— 可触及的非危险带电部分变成危险的带电部分(例如 , 限制稳态接触电流和电荷的措施失效) ;

　　— 在正常条件下可触及的不带电的可导电部分变成危险带电部分(例如 , 由于外露的可导电部分的基本绝缘损坏) ;

　　— 危险带电部分由不可触及变成可触及(例如 , 防护外壳的机械损坏) ;

　　— 发生引燃或着火 。

　　注 : 由单一故障引起的所有的继发性故障均应视为单一故障不可分割的组成部分 。

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　防止电化学腐蚀的金属组合(电化学电位)

　　在导电连续性设计中 ,宜参照表 B. 1选择保护联结的金属组合 , 以避免在接合面产生电化学腐蚀 。

　　表 B. 1 防止电化学腐蚀的金属组合(电化学电位) 单位为伏

　　参 考 文 献

　　[1] GB 4793. 1—2007 测 量 、控 制 和 试 验 室 使 用 的 电 气 设 备 的 安 全 要 求 (IEC 61010-1: 2001, IDT)

　　[2] GB 7251. 1—2013 低压成套开关设备和控制设备 第 1部分 :总则

　　[3] GB 7947—2006 人 机 界 面 标 志 标 识 的 基 本 和 安 全 规 则 导 体 的 颜 色 或 数 字 标 识(IEC 60446:1999,IDT)

　　[4] GB/T 11021—2014 电气绝缘 耐热性和表示方法

　　[5] GB/T 13626—2008 单一故障准则应用于核电厂安全系统(IEEE Std379:2000,MOD)

　　[6] GB 14598. 27—2008 量度继电器和保护装置 产品安全要求(IEC 60255-27:2005,MOD)

　　[7] GB 16895. 21—2004 建筑物电气装置 第 4-41部 分 : 安 全 防 护 电 击 防 护(IEC 60364-4- 41:2001,IDT)

　　[8] ECMA 287:2002 Safety of electronic equipment