【国家标准(GB)】 电热设备的安全 第十一部分：对液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备的特殊要求

GB5959.11—2000
IEC前言
EC引言
引用标准
感应器
电容器
工频电源
电动发电机式变频机组
电子变频装置
铁磁倍频器
开关装置
电缆、电线和母线….
S0POOPOOO.0
液体冷却（见GB5959.1—1986的4.6)铭牌（见GB5959.1—1986第6章）...bzxZ.net
电气间隙和爬电距离·
14触电防护（见GB5959.1—1986第10章）15无线电干扰
16运行细则·
附录A（标准的附录）对电磁浇注装置的特殊要求次
0e00e5a0500005e1
00608068050000800
0900600600500006
++++++0
500500500005805O
00.........0..000
附录B（标准的附录）对带炉衬的电磁装置的特殊要求..2
GB5959.11—2000
本标准等同采用IEC60519-11：1997《电热设备的安全第十一部分：对液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备的特殊要求》。
本标准应与GB5959.1一1986《电热设备的安全第一部分：通用要求》配合使用。本标准从2001年7月1日起实施，2001年10月1日起，有关产品均应符合本标准要求。本标准附录A和附录B是标准的附录。本标准由国家机械工业局提出。本标准由全国工业电热设备标准化技术委员会归口。本标准起草单位：国家机械工业局西安电炉研究所。本标准主要起草人：葛华山。
本标准委托全国工业电热设备标准化技术委员会秘书处负责解释。I
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IEC前言
1）IEC（国际电工委员会）是一个由各国家电工委员会（IEC国家委员会）组成的世界性标准化组织。IEC的目标是促进所有有关电工和电子领域中的标准化问题的国际合作。为该目标和其他的作用，IEC出版国际标准。标准委托各技术委员会制定；对所涉及项目感兴趣的任何IEC国家委员会都可以参加该项目的制定工作。与IEC有联系的国际的、政府的和非政府的各种组织也可以参加制定工作。IEC和国际标准化组织(ISO)遵照该两组织商定的规则紧密合作。2）由所有对有关技术问题特别关切的国家委员会参加的技术委员会制定的正C关于该问题的正式决议或协议，尽可能地表达了对所涉及问题的在国际上的一致意见。3）这些决议或协议以推荐性的标准、技术报告或导则的形式出版供国际使用，并在此意义上为各国家委员会所承认。
4）为了促进国际上的统一，IEC各国家委员会明确地允诺在其国家和地区标准中尽可能采用IEC国际标准。EC标准与相应的国家或地区标准间如有不一致处，应在国家或地区标准中明确指出。5）对任何声称符合某IEC标准的设备，IEC不提供任何明确的程序表明它同意，也不承担任何责任。
6）请注意，本国际标准的某些部分可能会涉及专利权。IEC对鉴别任何或所有这种专利权不承担责任。
国际标准IEC60519-11由IEC第27技术委员会：“工业电热设备”制定。本标准的内容以下列文件为基础：最终的国际标准草案(FDIS）
27/181/FDIS
表决报告
27/191/RVD
关于本标准表决通过的详细情况可参阅上表所列的表决报告。IEC60519的这部分应与下列标准配合使用：IEC60519-1：1984电热设备的安全第一部分：通用要求IEC60519-3：1988电热设备的安全第三部分：对感应和导电加热设备以及感应熔炼设备的特殊要求
附录A和附录B构成本标准的一部分。N
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IEC引言
液态金属的电磁搅拌、输送或浇注设备在很大程度上具有与在EC60519-3所涉及的感应加热或感应熔炼装置相同的技术特性。本标准各章的编号与IEC60519-3的一致。在正常的运行条件下，这些设备含有高温液态或部分凝固的材料，所以它们需要类似于电热设备的安全规则。因此，对电热设备制定的安全规则，即使对那些不以加热为目的的设备也是适用的。本标准由下列部分组成：
一对液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备的通用要求；一一附录A和附录B分别给出了对电磁浇注装置和带炉衬的电磁装置的特殊要求。V
中华人民共和国国家标准
电热设备的安全
第十一部分：对液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备的特殊要求
Safety in electroheat installations-Part 11:Particular requirements for installations foelectromagnetic stirring,transport or pouring of metal liquids1概述
1.1范围
本标准适用于：
一液态金属的低频电磁(感应)搅拌或输送设备；一以电磁场影响浇注过程的设备；一直接受电磁搅拌、输送或浇注设备影响的部件。应用举例：
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idtIEC60519-11:1997
一连续浇注机的电磁搅拌装置，该装置与电弧炉、钢包炉等相邻接，或作为它们的一部分；液态金属的输送，用于炉子、流槽或铸模的液态金属的排空和注入；一液态金属的定量输送装置，例如用于压铸机的注入；在连铸期间利用电磁场影响铸坏表面或浇注流以强化结晶过程。本标准应与GB5959.1—1986配合使用。注：当配合本标准使用GB5959.1一1986时，术语“电热设备”或“电热装置”应由术语“液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备”替代。
1.2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T2900.23—1995电工术语工业电热设备（negIEC60050（841）：1983)GB5959.1—1986电热设备的安全第—部分：通用要求（neqIEC60519-1：1984）GB5959.3一1988电热设备的安全第三部分：对感应和导电加热设备以及感应熔炼设备的特殊要求（eqvIEC60519-3：1985）GB14821.1—1993建筑物的电气装置电击防护(eqvIEC60364-4-41：1992）2定义
在GB5959.1—1986、GB5959.3—1988、GB/T2900.23—1995中给出的定义以及下列定义适用于本标准。
2.1液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备installationforelectromagneticstirring，transportor国家质量技术监督局2000-10-17批准2001-07-01实施
pouring of liquid metals
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由感应器以及电气和机械装置所组成，用于液态金属电磁搅拌、输送或浇注的设备。2.2液态金属的电磁搅拌electromagneticstirringofliquidmetals采用行进的、旋转的或任何其他运动方式的电磁场在液态金属中实现搅拌运动的过程。2.3液态金属的电磁输送electromagnetictransportofliquidmetals利用运动的电磁场使液态金属朝某一规定方向运动的过程。2.4液态金属的电磁铸造electromagneticcastingofliquidmetals在浇注后利用电磁场使液态金属流成型或影响其表面质量的过程。2.5电磁场内液态金属的强化结晶enhancingcrystallizationofliquidmetalinelectromagneticfields
在电磁场中金属晶粒成形和构成的过程。2.6感应器inductof
液态金属电磁搅拌、输送或浇注设备的一个部件，用来产生电磁场以提供所需的电动力。3感应器
3.1当感应器或其部件由于损坏要替换或为满足新的生产要求需更换时，应遵照制造厂的说明。3.2如果感应器的冷却效果变差，危及工作人员的安全或对装置的关键部件产生损害时，则应给出报警信号并自动切断加热电源。
3.3应避免把感应器冷却到露点以下，因为这会在感应器的线圈及其引出端子上产生结露并可能导致短路。
3.4对具有强迫冷却感应器的电磁搅拌、输送和浇注设备，且该感应器含有高热容量的炉料和/或炉衬（外壳），建议设置备用冷却源，用以冷却线圈和传送装置（若有的话）直至热炉料已被移走和炉衬（外壳）已被冷却到安全温度。
3.5根据所用的电路设计和频率，感应器的电流和电压应不超过制造厂所给的最大值。3.6感应器的设计应考虑由线圈中的低频大电流所产生的能引起振动的集中电磁力以及局部的电磁场集中。
3.7电源线连接的设计应能在通常的环境和工作条件下，如潮湿、金属尘灰、高温和振动的情况下确保安全连接。
3.8感应器的设计和制造应能满足恶劣的运行条件和环境要求，如要考虑水的喷溅、蒸汽和热辐射。3.9感应器的影响范围
设计位于感应器附近的部件时，应考虑电磁场的影响。除了采用合适的材料和形状外，还可采取其他措施，如屏蔽、绝缘、强迫冷却和避免形成闭合的金属环路，以使电磁和热影响限制在允许的范围内。注，用于搅拌或输送的移动式电磁场可采用多相或几个单相感应器来实现。这两种类型的感应器可由多相或具有不同相位的几个单相电源供电。4电容器
4.1应采取一切必要措施对在断开后接触仍有危险的电容器进行快速放电。应在醒目位置设置警告牌：“接触电容器前必须进行放电”4.2对与感应器线圈或变压器固定并联连接的电容器，可省去放电装置。对与感应器或变压器并联连接，且仅在去负载状态下断开的电容器，若在切断电源和打开电容器开关间有足够的放电时间，则也可省去放电装置。注：若有直流充电的危险，则放电装置不可省。4.3带负荷操作或通过外部熔断器连接的电容器应有放电设施。2
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4.4放电装置不能替代接触电容器端子前的短路或接地。注：甚至在放电装置已工作后，由于熔断器烧断、内部连接断开、电容值的差异或由先前充电的直流分量所造成的介质重充电现象，有时在串联电容器的内连接头上会有残余电荷。4.5低频电容器应通过保护装置连接。当采用内部保护装置如熔断器时，则可省去外部的保护措施。中频电容器的连接可不设保护装置。4.6对液冷电容器，其温度应由具有自动报整功能的装置监视。如果儿个电容器的冷却系统为串联连接，则只要监视出口处那台电容器的温度就行了。当电容器组为一个个单独切换时，冷却回路串联连接的最后一个电容器组应固定连接在电路上或最后一个断开。4.7也可监视出口处冷却液的温度、每个冷却回路的流量或每个电容器壳内的压力，以替代电容器温度的监视。
5工频电源
按GB5959.3—1988第6章的要求。6电动发电机式变频机组
按GB5959.3—1988第7章的要求。7电子变频装置
7.1电子变频装置应在其输入端加以保护，防止在供电侧开关操作时可能产生过压，以确保安全。7.2电子变频装置应设有快速作用的过压和过流保护装置。7.3应采取附加措施以免产生由于负载功率的迅速变化所造成的危险的瞬态电压。8铁磁倍频器
按GB5959.3—1988第9章的要求。9开关装置
9.1按GB5959.3—1988中10.1的要求。9.2无载操作开关装置的设计应考虑由变频装置或变频机组、变压器、电抗器和电容器等所组成的系统的放电特性。
9.3开关装置的设计应考虑由变频装置或变频机组、变压器、电抗器和电容器等所组成的系统的放电特性。
9.4当带负载切换电容器时，在选择切换装置或切换方式时尤其应考虑下列各点：一接通时会产生高频大电流峰值；一一断开时应避免由于开关装置再起弧引起的危险过压。10电缆、电线和母线
10.1电缆、电线和母线的截面尺寸应考虑所载电流的大小和频率，避免过度发热。注：电缆的工频(50Hz/60Hz)载流值通常不适用于工作频率较高的设备。在并联连接的情况下，应注意避免由于电流分配不均所造成的个别导体的过热。10.2对强道冷却的电缆、电线和母线，应按GB5959.1一1986的4.2.8、4.6.1和4.6.2的要求。10.3对变频装置或变频机组、变压器、电容器、开关装置和感应器这些部件间的内部连接采用防短路和防对地漏电结构时，则可省去各自的过流保护装置。注：当电缆或硬导体的布置留有足够的间隙，或使用定位架或绝缘垫片，或把导体铺设在各自的由绝缘材料制成的3
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管道中，或使用其设计能防短路的电缆或电线时，则其相互间的接触（也包括与接地件的接触）就可避免，就属上述这种情况。
对中频设备，若变频装置（如电子变频装置的设计能提供足够的短路保护功能，则可省去上述防止短路的措施。
10.4位于加热区的电缆和电线通常含有抗高机械应力和热应力的绝缘材料。在大多数情况下，这种绝缘材料对电击防护是不够的。因此，在接触电压超过充许值（见14.1.1）的情况，应采取措施防止在运行期间无意中与这些电缆和电线接触。10.5在选择给感应器供电的电缆或引入导体时，应考虑热辐射的影响以及水或水蒸汽的存在。为保护它们，有可能需要采取特殊的措施，如采用屏蔽、强道冷却或设置外罩。11液体冷却（见GB5959.1—1986的4.6）11.1GB5959.3—1988中12.1的要求不适用。11.2按GB5959.3—1988中12.2的要求。11.3某些水冷元件（如带水冷套的感应器)对压力十分敏感。与GB5959.1一1986中4.6.4的要求不同，这些水冷元件只需按它们的额定压力设计，而它们的水管接头应允许1.5倍的额定压力。11.4用于冷却带电件和磁心的水应具有特别高的质量，应不含杂质和/或铁磁粒子。11.5当打开冷却回路，如当更换感应器时，应注意避免由水产生的任何污染。11.6当采用水冷来带去电损耗所生热和保护感应器和/或电缆或引出线免受炉料热辐射的影响时，甚至在切断电源后仍应保持水流直到不再有发热的危险时为止。12铭牌（见GB5959.1—1986第6章）电磁搅拌、输送和浇注设备的主要部件(如感应器)应有单独的铭牌。13电气间隙和爬电距离
用于中频设备的电气间隙和爬电距离不必与工频(50Hz/60Hz)的相同。当采用较小的电气间隙和爬电距离时，例如对中频变频装置或变频机组，应采取措施防止产生危害安全的飞弧。
14触电防护（见GB5959.1—1986第10章）14.1对直接接触的防护（见GB14821.1—1993第412章）14.1.1允许接触的电压与频率的关系允许接触的电压极限是频率的函数，该极限电压随频率的增加而增加。其推荐值正在考虑中，可按现有的国家标准。
注：应注意较高频率的电压被某一低频调制的情况。14.1.2电磁搅拌、输送和浇注设备的所有电气装置，如电容器、电抗器、变压器、感应器线圈、开关装置、电缆和母线的连接头应设置在罩壳内，否则应有足够的对直接接触的防护措施。不使用工具如扳手或钥匙就不可能打开柜门或移去盖板去接触属于第2和第3电压带的这些电气装置。只有特许人员才能打开柜门和移去盖板。
14.1.3第2和第3电压带的带电导体应不可接近，但满足下列条件者除外：对第2电压带，仅特许人员才可接近。对第3电压带，其设计应能防止从事故障寻找、试验和维修工作的特许人员的无意接触。这可通过采用一个或多个下列方法来实现：a）使用上螺钉的盖板
只有切断电源才能接近。
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b）使用带铰链的可锁的门或带铰链的内屏蔽应采用操作可靠的、不可复位的安全开关，以保证恢复供电前门是关闭的，并应提供能将合适规格的引出线引到在外部连接试验仪器的设施。c）内部屏蔽和绝缘
应用固定的屏蔽或绝缘物来覆盖电压试验点的部位，该屏蔽或绝缘物应有其尺寸可插入试验探头的孔或槽。
14.1.4用于直流、低频或中频交流，电压高于500V的可接近的插头和插座等应不可互换，并应在设备使用前或在设备使用时自动断开，以免发生人身安全事故，这可采用机械联锁来实现。14.2对间接接触的防护（见GB14821.1—1993第413章）14.2.1允许的接触电压与接触持续时间和频率之间的关系如14.1.1所述，允许的接触电压随着频率的增加而增加。在GB14821.1—1993的413.1.1.3的表41A和图41B中给出了工频、直流和第2电压带的允许接触电压的极限值，当采用这些数值时，应考虑频率的因素。
连续接触时与频率有关的允许接触电压与直接接触时的允许接触电压相同（见14.1.1)。对第3电压带和非工频的情况，其允许接触电压的极限值正在考虑中。14.2.2由于温度的变化，在整个工艺周期中电磁搅拌，输送和浇注设备的部件的电气绝缘电阻都在变化。电气绝缘材料、炉衬和电气元件如电容器和水冷绕组的绝缘电阻取决于所用水的温度和质量电气绝缘电阻的最小值通常是不给出的。因此当设定保护装置的动作值时，如在设备交付生产时设定对地漏电流检测装置时，有必要考这些变化。电磁搅拌、输送和浇注设备的漏电流通常很大。这可能需要考虑与供电网的电气隔离。14.2.3应采用星点接地或保护接地的保护措施。14.3特殊要求
14.3.1在低频和中频强磁场附近（如在感应器附近)不应戴金属戒指和手镯。14.3.2如果感应器的电磁场泄漏区域的电磁场强度或暴露时间超过允许的极限值，则工作人员不应进入该区域。
具有电子或金属植入物（如起搏器或金属脊柱连接器）的人员在设备运行期间不应进入感应器附近，并应有警告牌出示。
14.4接地预防措施（见GB5959.1—1986的10.4）14.4.1如果在与电网电气隔离的设备中，带电件通过电阻、阻抗或放电器接地，则接地连接的尺寸应根据发生事故时的最大电流从发热和电动力方面来确定。应对在这些接地连接中流动的电流进行监测，如超过最高允许值，则应发出报警并自动切断设备的供电。当该接地连接用于释放静电荷时，则可不必对其进行监测。14.4.2当使用保护接地时，应考虑由电流源、带电导体和接地系统所组成回路的阻抗与频率的关系。14.4.3有时有可能要在不接地的情况下操作直接受电磁场影响的金属件。为了避免形成金属闭环回路和使电磁和热的影响以及接触电压保持在允许值内，应提供其他的保护措施。见GB5959.1一1986的10.3。
当这些金属件所受电压超过允许的接触电压（见14.2.1)时，则操作人员不得接近它们。如果由于空间窄小或设备操作方式的缘故而不能做到这点，则应由在操作说明中给出的其他措施来保障工作人员的安全。
14.4.4所有的金属铠装电缆、导管或管道，在通过内含属第3电压带的高压电路的外壳时，应在它们通过该外壳处接地。
14.5保护线
14.5.1对低频装置，保护（接地）线充许的材质为铜、铝或镀锌钢带；对中频装置，应为铜或铝。5
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在确定导线的截面尺寸时，也应适当考虑电容器的放电电流。在确定保护线的截面尺寸时，应考虑电流透入深度随频率的增加而减小这一因素。14.5.2由于运行方式不同，感应器可能要经常调换，因此应特别考虑感应器金属外壳部件间及其与保护线的安全和可靠的连接。
14.5.3由于工作漏电流的作用，保护线有一恒定的电流负荷，在确定其尺寸时应考虑这点。若有可能，推荐对漏电流进行监测。
5无线电干扰
当电磁搅拌、输送和浇注设备运行时，应注意避免产生无线电干扰。某些导则可由国家标准或国际标准给出。
运行细则
16.1如果液态金属的电磁搅拌、输送或浇注设备的工作频率可调，则应采取适当的措施保证工作频率不超过或不低于允许的频率范围。16.2如果液态金属的电磁搅拌、输送或浇注设备允许工作在不同的最大电流下（例如取决于其工作频率），则应分别提供监测装置以确保安全。16.3对铸锭搅拌设备，应确保在起动运行期间，只在冷铸模不受电磁场影响的情况下，对搅拌装置通电。
对无中间直流电路的低频设备的运行，应考虑对供电系统的特别影响，如功率脉动。6
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附录A
(标准的附录）
对电磁浇注装置的特殊要求
A1万一发生危及工作人员、设备或生产过程的事故时，应提供保护措施，发出报警信号并切断设备供电。
电磁浇注系统的故障可能由不受电气措施控制的金属溢流引起。为此应采取其他非电气方面的措施来确保人身的安全。
附录B
（标准的附录）
对带炉衬的电磁装置的特殊要求B1炉衬
B1.1液态金属穿透感应器炉衬对工作人员和设备都是十分危险的。在炉衬的整个工作寿命期间，其厚度在不断变化。此外，也会遇到如由热和机械冲击引起的炉衬突然损坏。B1.2感应器炉衬的状态应作定期检查。检查方式可为：a）测定设备的电运行参数；
b）直观检查；
c）检查不同位置的炉衬状况；
d）监控感应器外壳和冷却剂的温度。B1.3为了确保工作人员的安全和减少对电磁装置的损伤，推荐应提供报整装置和发生耐火炉衬穿透时切断电磁设备供电的措施。
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