電氣產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

【摘要】低壓電氣產(chǎn)品在人們的生產(chǎn)、生活中扮演著重要的角色，產(chǎn)品的安全問題也一直是消費(fèi)者和產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員關(guān)注的重點(diǎn)。通過對(duì)電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程闡述，結(jié)合產(chǎn)品存在的安全問題分別提出了產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)的對(duì)策，最后就電氣產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)及其發(fā)展予以展望。

【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)計(jì)；安全設(shè)計(jì)；低壓配電

隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，低壓成套設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模和需求量也在不斷擴(kuò)大。同時(shí)，人們對(duì)于電氣產(chǎn)品的功能需求越來越多，電氣產(chǎn)品的品種不斷翻新，其設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜，電氣產(chǎn)品的功能穩(wěn)定性和安全性成為了擺在電氣設(shè)計(jì)人員面前重要的研究課題。作為電氣設(shè)計(jì)人員，分析當(dāng)前電氣產(chǎn)品的安全性設(shè)計(jì)問題，從而有針對(duì)性地進(jìn)行電氣產(chǎn)品的開發(fā)和安全保護(hù)設(shè)計(jì)，保證消費(fèi)者使用電氣產(chǎn)品安全。

1.電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程分析

低壓成套電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是直接面向客戶的。因此，產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)首先要按照市場(chǎng)搜集的客戶需求信息（包括產(chǎn)品的應(yīng)用范圍、使用環(huán)境、可靠性等方面的要求等），進(jìn)行產(chǎn)品的可行性方案設(shè)計(jì)及評(píng)審。低壓電氣產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)直接決定了其最終性能的可靠性，可行性方案設(shè)計(jì)就是針對(duì)產(chǎn)品的需求信息，提出幾種可供選擇的設(shè)計(jì)方案，最后由計(jì)算機(jī)模擬仿真、試驗(yàn)測(cè)定及專家評(píng)審確定出最佳的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化，保證結(jié)構(gòu)的合理性。第一步，明確產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)想，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)、包裝設(shè)計(jì)等內(nèi)容；第二步，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，與類似的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較、仿真等，這一階段的內(nèi)容包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖的繪制、使用技術(shù)規(guī)范的制定等；第三步，產(chǎn)品制造工藝的設(shè)計(jì)，電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要包括制造過程及用材的選擇，在滿足國(guó)家使用標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量選用安全性能好的材料、電氣元器件及導(dǎo)線。在實(shí)際的操作中，需要建立其產(chǎn)品的知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫，可以起到維護(hù)整個(gè)設(shè)計(jì)模型的實(shí)行，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方便和快捷，同時(shí)，可以對(duì)其中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)的解決，對(duì)產(chǎn)品的安全性可以起到很好的保障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，也可以根據(jù)產(chǎn)品的需求和實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行準(zhǔn)確的搜索和查詢，得到相應(yīng)的零部件信息，幫助更加快速和準(zhǔn)確的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2.電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的安全問題及對(duì)策

低壓電器產(chǎn)品直接面對(duì)客戶，其安全、可靠性能直接關(guān)系著消費(fèi)者的使用安全，產(chǎn)品的安全性能也關(guān)乎著企業(yè)形象，因此，電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)首要考慮的就是安全性。

2.1電弧防護(hù)設(shè)計(jì)

低壓電氣設(shè)備中的電弧故障一直是困擾設(shè)備制造廠及使用單位的一個(gè)重要問題，國(guó)家在開展故障電弧防護(hù)的研究方面，已取得了不小的進(jìn)展。當(dāng)前歐洲一些國(guó)家已建議把故障電弧防護(hù)正式列入IEC標(biāo)準(zhǔn)的正式條款中，將消費(fèi)者的用電安全放在最為重要的位置。針對(duì)電弧防護(hù)，主要有主動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)和被動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)兩種方案來解決電弧故障問題。其中，主動(dòng)防護(hù)是從根本上預(yù)防和避免電弧的產(chǎn)生，通過對(duì)電氣產(chǎn)品的電弧故障防護(hù)能力測(cè)試來發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品抗電弧的能力，從而進(jìn)一步加強(qiáng)措施來控制電弧，例如改善產(chǎn)品使用材料等；被動(dòng)防護(hù)主要是采取一定的設(shè)計(jì)方案來解決電弧故障發(fā)生后的問題。

2.2絕緣設(shè)計(jì)

絕緣設(shè)計(jì)也是電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，絕緣設(shè)計(jì)中存在的安全問題主要有用附加的防護(hù)措施取代或者減低對(duì)產(chǎn)品基本絕緣的要求；沒有滿足規(guī)定要求的空氣間隙或者爬電距離等。例如大功率的用電設(shè)備，其電源接線端工作時(shí)帶電，若不采取有效的防護(hù)設(shè)計(jì)，當(dāng)輸出電壓高于安全電壓時(shí)很容易發(fā)生電擊現(xiàn)象。為確保電氣產(chǎn)品的絕緣性良好，可以采取的措施有：降低產(chǎn)品的輸出電壓，確保輸出端子的輸出電壓保持在安全電壓范圍之內(nèi)；配置固定專用的絕緣防護(hù)蓋；安裝電氣安全聯(lián)鎖裝置，一旦出現(xiàn)接觸帶電的端子時(shí)能夠迅速關(guān)閉危險(xiǎn)電壓，保護(hù)產(chǎn)品和人身安全。

2.3防燃設(shè)計(jì)

電氣產(chǎn)品由于負(fù)荷的承載能力過低、元器件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者載流件的連接處松動(dòng)都會(huì)引起產(chǎn)品的過熱、失效甚至燃燒。產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免過于復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，減少產(chǎn)品或元器件的功耗，設(shè)計(jì)優(yōu)良、效率高的電路；必要的時(shí)候應(yīng)當(dāng)設(shè)置散熱器以改善整機(jī)散熱情況。此外，在電路設(shè)計(jì)中，進(jìn)行過溫保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，例如熱磁斷路器、熱繼電器或電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置等；電氣產(chǎn)品中盡量不選用易燃材料，如必須使用的情況也應(yīng)該限制使用量，還要控制易燃材料和發(fā)熱源的位置距離等；在環(huán)境惡劣的情況下使用的電氣產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加防護(hù)殼或者防護(hù)擋板等措施。

2.4其它安全問題

電氣設(shè)備產(chǎn)品的穩(wěn)固性也應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計(jì)人員的注意，高大的電氣設(shè)備若重心不穩(wěn)造成反倒的現(xiàn)象，容易損壞產(chǎn)品和砸傷工作人員；部分產(chǎn)品中的高壓部件設(shè)計(jì)負(fù)載過大，使用中如不注意易發(fā)生爆炸。通常設(shè)計(jì)中采取的防范措施有：對(duì)電氣設(shè)備的外殼設(shè)計(jì)防護(hù)蓋，安全聯(lián)鎖裝置等；電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要注意設(shè)備的重心不宜太高，最好在設(shè)計(jì)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，對(duì)產(chǎn)品的整體性能進(jìn)行分析后再開展生產(chǎn)；產(chǎn)品的外部設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量避免有尖銳的棱角，還要注意產(chǎn)品底部突出向外的螺絲不能使用尖頭的，以防止傷到使用者；產(chǎn)品高壓危險(xiǎn)部件的設(shè)計(jì)中選用防爆性能良好的元器件，該部件周圍加設(shè)防護(hù)罩防止產(chǎn)品的突然失控引發(fā)其它的事故。

3.低壓電氣產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)發(fā)展

低壓電氣行業(yè)已經(jīng)將計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，并且逐步產(chǎn)生了智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電氣產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)低壓電器在可靠性研究、無觸點(diǎn)開關(guān)、真空技術(shù)、限流技術(shù)、零飛弧、高性能和小型化、組合化、模數(shù)化、模塊化等方面均取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。低壓成套產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，有相當(dāng)一部分企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了三維計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)，并且可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)的有效銜接，不但在很大程度上縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的不斷變化，工業(yè)化生產(chǎn)手段日趨復(fù)雜，對(duì)配電系統(tǒng)的要求也越來越高，除了傳統(tǒng)的容量、可靠性外，對(duì)數(shù)據(jù)量、遠(yuǎn)程控制、故障檢測(cè)等也提出了更高的要求。模塊化、智能化成為低壓電氣設(shè)備的主要發(fā)展趨勢(shì)，新工藝、新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，為成套設(shè)備小型化提供了良好的基礎(chǔ)條件。

4.結(jié)束語

隨著配電技術(shù)、低壓元器件技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，除了產(chǎn)品的功能和外觀有了很大的改善和豐富，產(chǎn)品的安全性也越來越受到人們的關(guān)注。低壓電氣產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工藝現(xiàn)場(chǎng)、公共場(chǎng)所和居民住宅，其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平也在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的現(xiàn)代化水平。通過分析當(dāng)前電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)安全問題，結(jié)合市場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)制造出符合規(guī)定的電氣產(chǎn)品，不僅可以有效提高電氣產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力，也是消費(fèi)者用電安全的重要保障。

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