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通用用電設備配電設計規范條文說明

標 準 號: GB 50055-93
替代情況: 替代 $False$
發布單位: 不詳
起草單位: 機械工業部第七設計研究院
發布日期:
實施日期:
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更新日期: 2008年03月07日

第一章 總則

第1.0.1條 制訂本規范的目的、要求和指導思想。

第1.0.2條 本規范的適用范圍。本條中的“工業與民用新建和擴建工程”是指“工業、交通、電力、郵電、財貿、文教及民用建筑等各行各業的新建和擴建工程”。

第1.0.3條 根據國家經委等四個部門頒發的《鼓勵推廣節能機電產品和停止生產淘汰落后產品的暫行規定》(經機[1986] 366號文), 國家機械委、國家計委等部門頒發的《關于下達機械工業第九批節能產品推廣項目的通知》(機委科[1987] 97號文)和《關于下達機械工業第九批淘汰能耗高、落后產品的通知》(機委科[1987]70號文),基本建設、 技術改造項目和更新設備都應優先采用節能產品,并嚴禁采用國家已公布的能耗高、性能落后的機電產品,如設計部門在工程設計時仍采用國家已公布的淘汰產品,一律視為劣質設計。

第二章 電動機

第一節 一般規定

第2.1.1條 本章適用于一般用途的旋轉電動機; 不適用于控制電動機、直線電動機及其他特殊電動機。適用額定功率的下限是參照美國電氣法規,并結合我國的實際情況而定。美國電氣法規將這一功率定為1馬力,約合0.75kw。我國通用電動機的基本系列一Y系列電動機額定功率的下限為0.55kW,經多數設計單位同意,本規范將適用下限定為0.55kW。

本章各節的適用范圍是不同的,使用本規范時應予注意。條文中所稱“電動機”均指相應適用范圍的電動機。

第2.1.2條 本條明確了本規范與有關規范的分工。

第二節 電動機的選擇

第2.2.1條 本條為選擇電動機電氣和機械參數的概述。

第2. 2.2條 本條的宗旨是,在滿足使用要求的前提下, 盡量選用簡單、可靠、經濟、節能的電動機;即優先選用籠型電動機,其次為繞線轉子電動機,再次為其他類型,最后為直流電動機。

一、關于籠型電動機變頻調速問題參見本條第三款說明。本款包括多速籠型電動機,僅要求數種轉速時,應優先予以選用。

選用同步電動機,除個別情況是為穩速外,通常是為了提高功率因數。采用同步電動機是否合理,不僅與額定功率大小有關,還涉及同步專車速、運行方式、所在系統無功負荷的大小和分布、貨源和價格情況等,規范中不宜對功率界限作出硬性規定,而應通過技術經比較確定。

二、重載起動的籠型電動機應按起動條件進行校驗,這在第2.2.3條一款中有明確規定。當不能滿足要求或加大功率不合理時,則應按本款規定選用繞線轉子電動機。在起動過程中,堵轉轉矩(亦稱起動轉矩)、最小轉矩、最大轉矩共同起作用,均需校驗。能否克服靜阻轉矩決定于堵轉轉矩;能否順利加速則最小轉矩是關鍵;最大轉矩除影響起動過程外,還決定電動機的過載能力。繞線轉子電動機的轉矩--轉差特性曲線可通過調節轉子回路的電阻而改變,從而適應重載起動條件,并能在一定范圍內調節轉速。繞線轉子電動機配晶閘管串級調速,已能獲得較好的調速質量,條文中不再強調這一方面;但在低速下運行時各項性能指標低,不宜時間過長,條文中補充了這一條件。

三、機械對起動、調速及制動有特殊要求時,有多種方案可供選擇,如交流換向器電動機、電磁調速電動機、直流電動機;機械調速、液壓調速、串級調速、變頻調速等。這些方案各有優缺點,并在一定條件下轉化。因此,電動機選擇涉及眾多因素,需結合拖動設計,通過技術經濟比較才能確定,規范中不能作出硬性規定。

采用直流電動機通常是為了滿足拖動方面的特殊要求,但還存在其他方面的需要,條文中“交流電源消失后,必須工作的應急機組”,主要是針對發電廠某些廠用電裝置而列入的。

關于風機和水泵出于節能目的而調速問題,1987年3 月國家經委能源局召開的“交流電動機調速驅動節電座談會”介紹了許多有益的經驗。據稱,我國一些企業中變負荷運行的風機、泵類加裝調速裝置后,平均節電20%-30%;而風機、泵類設備耗電量約占全國發電量的31%,其中變負荷運行的占70%,無論上述數據是否正確,這些措施具有很大效益還是應當肯定的。常用的風機、泵類調速方式有:繞線轉子電動機配晶閘管串級調速,籠型電動機配液力耦合器或變頻調速器等。目前,變頻調速技術和產品發展較快,方案選擇應根據電動機功率、流量變化范圍、設備現狀、貨源情況等決定。

第2.2.3條 作為定額一部分的額定輸出功率(簡稱額定功率)是以工作制為基準的。不同工作制的機械應選用相應定額的電動機。根據現行國家標準《旋轉電機基本技術要求》中的定義,“定額”是由制造廠對符合指定條件的電機所規定的,并在銘牌上標明電量和機械量的全部數值及其持續時間和順序”。“工作制”是“電機承受負載情況的說明,包括起動、電制動、空載、斷能停轉以及這些階段的持續時間和順序”。

電動機的工作制分為9類:

1.連續工作制---S1;

2.短時工作制---S2;

3.斷續周期工作制---S3;

4.包括起動的斷續周期工作制---S4;

5.包括電制動的斷續周期工作制---S5;

6.連續周期工作制棗S6;

7.包括電制動的連續周期工作制---S7;

8.包括變速負載的連續周期工作制---S8;

9.負載和轉速非周期變化工作制棗S9。

按此分類,連續工作制(Sl)為恒定負載(運行時間足以達到熱穩定);連續周期工作制(包括S6-S8)則為可變負載。請注意這些用語的含義。

電動機的定額分為5類:

1.最大連續定額(cont或S1);

2.短時定額(例如S2-60min)---持續運行時間為10、30、60或90min;

3.等效連續定額(equ)---制造廠為簡化試驗而作的規定,與S3-S9工作制之一等效;

4.周期工作定額(例如S3-40%)---工作制符合S3-S8之一, 負載持續率為15%、25%、40%或60%,每一周期為10min;

5.非周期定額(S9)。

一、關于按起動條件校驗問題,參見第2.2.2條說明。

三和四、關于在不同負載持續率之間進行負載換算問題,過去用的方法誤差較大。近似公式忽略了旋轉電機在不同轉速下散熱能力的明顯差別,亦未考慮固定損耗和可變損耗的不同變化。起動次數越多,換算誤差越大。此外,不同額定功率、同步轉速、冷卻方式的電動機,其發熱和冷卻性能的數據亦不同(參見現行國家標準《起重機設計規范》的附錄)。除改進換算方法外,最好是制造廠根據基準工作制(通常為S3-40%)下的實際溫升,給出電動機在不同負載持續率、不同起動次數下的允許輸出功率。現行《冶金及起重用電動機標準》對此已有規定;某些產品樣本(如YZR系列)已列有這類數據。因此, 條文推薦按制造廠數據選用的做法。

六、當電動機使用地點的海拔和冷卻介質溫度與規定的條件不同時,制造標準中只規定了對溫升值的校正,末規定對輸出功率的校正。考慮到設計工作的需要,建議制造部門提供功率校正的數據。

第2.2.4條 直流電動機的電壓主要由功率決定。 交流電動機的電壓選擇涉及電機本身和配電系統兩個方面。一般情況下,中小型電動機為380V,大中型電動機為6kv,選定電壓并不困難,但電動機額定功率在200-300kW 附近時需比較高低壓的優劣。當前,我國制造的低壓電動機除常用的380v外,還發展了660V電動機及配套電器,其應用范圍正由礦井擴展到地面;千伏級(如1140V )電動機亦已引進。高壓電動機雖以6kV為主,但3kV電動機仍有應用,10kV電動機亦在制造。因此,在某些情況下,電壓選擇對電動機的造價和配電系統的投資有很大影響,需要根據技術經濟比較確定。

第2.2.5條 我國有關電工產品環境條件的標準正在修訂, 尚未在各類產品標準中貫徹,對各類場所進行綜合劃分和定級,并規定相應的電氣設備防護型式,條件尚未成熟。本條對電動機防護形式問題只作原則規定,這與高低壓電器等部分的做法是一致的。關于爆炸和火災危險、化工腐蝕等特殊環境條件,另有專用規范。

第2.2.6條 關于電動機的結構及安裝形式(用代號“IM”后加字母和數字或只加數字來表示),詳見現行國家標準《電機結構及安裝型式代號》。

第三節 電動機的起動

第2.3.2條 關于電動機起動時電壓下降的容許值問題, 歷來存在兩種意見:一是規定電源母線電壓;一是規定電動機端子電壓。原規范采取規定電動機端子電壓的做法雖能控制住配電系統各級母線的電壓,但其要求顯然偏高。如僅規定母線電壓,則電動機端子電壓可能低于容許值。為解決這一矛盾,本規范采取了兩方面兼顧的做法。

電動機起動對系統各點電壓的影響,包括對其他電氣設備和對電動機本身兩個方面。第一方面:應保證電動機起動時不妨礙其他電氣設備的工作。為此,理論上應校驗其他用電設備端子的電壓,但在實踐上極不方便。在工程設計中我們可以校驗流過電動機起動電流的各級配電母線的電壓,其容許值則視母線所接的負荷性質而定。這方面的要求列入了本條文的一款和二款。第二方面:應保證電動機的起動轉矩滿足其所拖動的機械的要求。為此,在必要時,應校驗電動機端子的電壓。這方面的要求反映在本條文的三款中。

一、本款適用于“一般情況下”即母線接有照明或其他對電壓較敏感的負荷時。至于對電壓質量有特殊要求的用電設備,應對其電源采取專門措施,例如為大中型電子計算機配置UPS或CVCF;這已超出本規范的內容。母線電壓不低于額定電壓的90%(頻繁起動時)或85%(不頻繁起動時),是沿用多年的數據并被廣泛采用。所謂“頻繁”是指每小時起動數十次以至數百次。

二、母線電壓不低于額定值的80%的條件,是參照《火力發電廠廠用電設計技術規定》和許多部門的實際經驗而列入的。本款適用于3 -10kV 、114OV 和600V電動機,以及不與照明和其他對電壓較敏感的負荷合用配電變壓器或共用配電線路的情況。

三、配電母線上未接其他負荷時,保證電動機的起動轉矩是唯一的條件。不同機械所要求的起動轉矩相差懸殊;不同類型電動機起動轉矩與端子電壓的關系亦不相同。因此,不可能規定電動機端子電壓的下限。原規范規定電動機端子電壓的容許值,是為了控制配電系統各點的電壓,對電動機本身亦未給出下限。例如“不致妨礙其他用電設備的工作時,可低于85%”,低到什么程度則“按生產機械要求的起轉矩確定”。各類機械要求的起動轉矩數據,可在有關的手冊、資料中得到。

關于接觸器的釋放電壓,現行制造標準規定“不應高于75%,在觸頭磨損的情況下,不應低于20%”。這個上限值偏高,不宜在條文中引用。設計中可根據具體產品的數據進行校驗。

最后,還應指出,僅在電動機功率達到電源容量的一定比例(例如20%或30%)或配電線路很長時,才需要校驗配電母線的電壓,而不必對各個系統的各級母線進行校驗。同樣,僅在電動機末端線路很長且重載起動時,才需要校驗起動轉矩;需考慮接觸器釋放電壓的情況更少遇到。

第2.3.3條 本條的重點是正確選擇全壓起動或降壓起動。必須指出, 一款所列的全壓起動條件是充分條件,除此以外,別無他項。許多手冊、導則甚至規程中,往往把“電動機繞組的溫升不超過允許值”亦列為一個條件,這種提法似是而非。問題不在于這句話本身,而在于不能將這一條件與籠型電動機和同步電動機的起動方式聯系起來。可以證明,籠型電動機和同步電動機降壓起動時繞組發熱比全壓起動更嚴重。因此,這類電動機起動時的溫升問題,不能采用降壓起動方式解決,只能正確選擇電動機類型和定額解決。為此,本規范已明確規定:“籠型電動機和同步電動機的額定功率應按起動條件校驗”(第2.2.3條一款);“選用籠型電動機不能滿足起動要求或加大功率不合理時,宜采用繞線轉子電動機”(第2.2.2條二款)。

某些構造特殊的電動機,如鑄鋼轉子籠型電動機,全壓起動時,轉子表面可能過熱。在這類情況下,應按制造廠規定的方式起動。

當不符合全壓起動的條件時,應優先采用降壓起動方式,包括切換繞組接線、串接阻抗、自耦變壓器起動等。應該指出;除降壓起動外,還可能采用其他適當的起動方式。如某些機械帶有盤車用的小電動機可以利用;某些變流機組可利用其直流發電機作為直流電動機來起動;某些有調速要求的電動機,可利用調速裝置來起動。

第2.3.4條 繞線轉子電動機采用頻敏變阻器起動,且有接線簡單、 起動平滑、成本較低、維護方便等優點,應優先選用;但在某些情況下尚不能取代電阻器,特別是在需要調速的場合。繞線轉子電動機配晶閘管串級調速時,因調速范圍的限制,通常仍需接起動電阻。

根據《冶金及起重用繞線轉子三相異步電動機》產品標準的規定:“電動機起動時,轉子必須串入附加電阻或電抗,以限制起動電流的平均值不超過各工作制的額定電流的2倍”。對有具體型號及規格的電動機, 可按制造廠的資料確定起動電流的限值。

第2.3.5條 直流電動機起動電流不僅受機械的調速要求和溫升的制約,而且受換向器火花的限制。根據現行國家標準《旋轉電機基本技術要求》的規定,一般用途的直流電機在偶然過電流或短時過轉矩時,火花應不超過兩級。直流電機和交流換向器電動機的偶然過電流為1.5倍額定電流,歷時不小于1min(大型電機經協議可縮短為30s)。上述數據偏于安全, 尤其是小型直流電機可能容許較高的偶然過電流。對有具體型號及規格的電動機,可按制造廠的資料或實際經驗確定最大允許電流。

第四節 低壓電動機的保護

第2.4.1條 本條為交流電動機保護的概述。 條文中有關低壓線路保護和電氣安全的名詞定義詳見現行國家標準《電氣安全名詞術語》和《低壓配電設計規范》的條文說明。

第2.4.2條 本條為相間短路保護(簡稱短路保護);相對地短路劃歸接地故障保護。

數臺電動機共用一套短路保護屬于特殊情況,應從嚴掌握。總計算電流不超過20A,系參照現行國家標準《低壓配電設計規范》的規定而定。

第2.4.3條 IEC標準《建筑物電氣裝置》473.3.1款中規定, 短路保護器件應在每個不接地的相線上裝設。當短路保護兼作接地故障保護時,這是必要的。考慮到某些場合,如裝有專門的接地故障保護或在IT系統中,可能出現只在兩相上裝設的情況,本條保留了原規范的基本內容,但明確其條件是不兼作接地故障保護。

第2.4.4條 防止短路保護器在電動機起動過程中誤動作,包括正確選擇保護電器的使用類別和電流規格兩點內容,特予并列,以防偏廢。

一、我國熔斷器和低壓斷路器標準中,均已列入保護電動機型。低壓熔斷器的分斷范圍和使用類別用兩個字母表示。第一個字母表示分斷范圍(g---全范圍分斷能力熔斷體,a---部分范圍分斷能力熔斷體)。第二個字母表示使用類別(G---一般用途熔斷體,M---保護電動機回路的熔斷體)。如“gM”即為全范圍分斷的電動機回路中用的熔斷體。

二、關于熔斷體的選擇,原規范沿用了起動電流乘計算系數的方法,實際上是蘇聯所用的除計算系數法的變型。蘇聯熔斷器品種單一、穩定,用這種方法是簡便可行的。我國熔斷器品種繁多,且處于更新換代之際。由于各種熔斷器的安秒特性曲線差別很大,甚至同一品種也要按電流分檔,故難以給出統一的系數。

這問題在編制原規范時就已存在。如條文說明的參考表中有5個品種,共10檔電流,分輕重載兩種情況,雖已夠繁,仍未能包括當時正在試制的幾個品種。時至今日,熔斷器標準已靠攏IEC,引進的NT型,統一設計的RTI2型、RTI4型等已開始推廣,而原有的若干品種仍在普遍應用,數據勢將翻番。計算系數過多就失去優點,按電流分檔則難免試算。與其如此,還不如直接查曲線或在手冊中給出具體的查選表格。例如《工廠配電設計手冊》列出了不同規格的熔斷體在輕載和重載起動下的容許電流。這種做法造表雖繁,使用方便,建議推廣。

三、采用瞬動過電流脫扣器或過電流繼電器的瞬動元件時,應考慮電動機起動電流非周期分量的影響。非周期分量的大小和持續時間取決于電路中電抗與電阻的比值和合閘瞬間的相位。根據上海電器科學研究所1971年對52臺電動機直接起動電流的測試結果,起動電流非周期分量主要出現在第一半波,第二、三周波即明顯衰減,其后則微乎其微。電動機起動電流第一半波的有效值通常不超過其周期分量有效值的2倍,個別可達2.3倍。 由于瞬動過電流脫扣器或過電流繼電器瞬動元件動作與斷路器的固有分斷時間無關,故其整定電流應躲過電動機起動電流第一半波的有效值。原規范規定瞬動過電流脫扣器或過電流繼電器瞬動元件的整定電流應取電動機起動電流的1.7-2倍,這數據偏小, 已發生過誤動作。基于上述理由,并考慮了動作電流誤差,故本規范將其加大到2-2.5倍。

第2.4.5條 關于TN、TT和IT系統中接地故障保護的具體要求, 已列入現行國家標準《低壓配電設計規范》中,本條不再重復。但采用漏電電流保護時,應考慮電動機突然斷電可能引起的后果;必要時,可采用現行國家標準《低壓配電設計規范》中所列的其他間接觸電保護方法。

第2.4.6條 本條中的過載保護用來防止電動機因過熱而造成的損壞, 不同于現行國家標準《低壓配電設計規范》中的線路過負載保護。

一、過載是導致電動機損壞的主要原因。過載引起的溫升過高,除危及絕緣外,還使定子和轉子電阻增加,導致損耗和轉矩改變;由于定子和轉子發熱不同而使氣隙減少,導致運行可靠性降低甚至“掃堂”。在為編制原規范而進行的調查中,收集到國內許多因過載保護不善而燒壞電動機的實例。這類情況國外亦有,以至美國《電氣建設與維護》雜志稱,大約電動機故障的95%是由過載產生的過熱所致。當然,以上所稱“過載”是廣義的,即包括機械過載、斷相運行、電壓過低、頻率升高、散熱不良、環境溫度過高等各種因素。但無論如何,過載保護的必要性是肯定的。因此,電動機,包括不易機械過載的連續運行的電動機,應盡可能裝設過載保護。

二、目前常用的過載保護器件用于短時工作或斷續周期工作的電動機時,整定困難,效果不好。條文規定上述電動機可不裝設過載保護,是為了照顧現實情況。如有運行經驗或采用其他適用的保護時,仍宜裝設。此外,某些場合下斷電的后果比過載運行更嚴重,如沒有備用機組的消防水泵,應在過載情況下堅持工作。

第2.4.7條 交流電動機過載保護器件最普遍應用的是熱繼電器和過載脫扣器(即長延時脫扣器)。較大的重要電動機亦采用交流繼電器,通常為反時限繼電器,用于保護電動機堵轉的過載保護時,可為定時限繼電器,其延時應躲過電動機的正常起動時間。

常用的過載保護器件簡單、價廉,但也難免存在缺點。如熱繼電器的雙金屬片與電動機的發熱特性不同,導致過載范圍內動作不均勻;過電流保護在低過載倍數下的動作時間明顯低于電動機的允許時間,使整定困難;此外,兩者均只反應定子電流,對其他原因引起的過熱不能保護。顯然,直接反應繞組過熱的溫度保護(如PTC熱敏電阻保護)及其改進型溫度--電流保護,是比較合理的。 國外還推出了帶微處理器的保護設備。微處理器能用復雜的算法編制程序,精確地描述實際電動機對正常和不正常情況的響應曲線,能保護多種起因的電動機故障,并有許多監控功能,例如:運行過載、起動電流和時間、多次起動或制動產生的熱積累、限制加速時間和電流、斷相、堵轉、相不平衡、欠電壓或過電壓、欠負載或負載丟失、繞組溫度和軸承溫度、超速或低速、接地故障等等。為適應電動機的保護設備的迅速發展,條文中列入了溫度保護或其他適當的保護。

根據低壓電動機起動器產品標準,利用流過繼電器或脫扣器的電流產生的熱效應(包括延時)而反時限動作的繼電器或脫扣器稱為“熱過載繼電器”或“熱過載脫扣器”。為照顧當前習慣,條文中簡稱為“熱繼電器”,并把熱過載脫扣器和電磁過載脫扣器等統稱為“過載脫扣器”。

第2.4.8條 本條補充了選擇過載保護器件的一般要求。此外, 某些起動時間長的電動機在起動過程的一定時限內解除過載保護的做法,早已在實踐中應用,現亦補入條文。

第2.4.9條 在過載燒毀的電動機中,斷相故障所占比例很大, 根據參考資料稱,在美國和日本約占12%,在蘇聯約占30%;而在我國則明顯超過以上數字。這與斷相保護不完善有直接關系。原規范限于當時電器水平,對斷相保護的要求是偏松的,加上好多單位連這些規定也末認真執行,致使因斷相運行每年燒毀大批電動機,已引起多方面人士的關注。基于上述情況,并考慮到電器制造水平的發展,本規范對斷相保護作出了較嚴的規定。

關于用低壓斷路器保護的電動機,本條規定宜裝設斷相保護,不再用原規范中“可不裝設”的提法。據發生斷相故障的181臺小型電動機的統計, 因熔斷器一相熔斷或接觸不良的占75%,因刀開關或接觸器一相接觸不良的占11%,因電動機定子繞組或引線端子松開的占14%。由此可見;除熔斷器外,其他原因約占25%,仍不容忽視,但對用熔斷器和低壓斷路器兩種情況宜適當加以區別(用語分別為“應”和“宜”)。

關于定子繞組為星形接法的電動機,本條取消了原規范中“可不裝設”的規定。斷相運行時,電動機繞組中流過的不平衡電流包括負序分量,而在轉子中負序電流的頻率接近電源頻率的兩倍,致使定子電流不能正確反映轉子的發熱。斷相運行時,普通三相熱繼電器只有兩個熱元件流過電流,由于驅動力減小,使動作電流的下限上升10%。雖然星形接法的電動機的線電流與繞組電流一致,但因上述兩點影響,它在斷相時并不能反映電動機的實際發熱,亦不能使普通三相熱繼電器正確動作。因而不能認為星形接法的電動機不需要斷相保護。再者,按規行標準,定子繞組為星形接法的電動機只有兩類:132kW 及以下的冶金及起重用籠型和繞線轉子電動機、3kw及以下的Y系列電動機,均已在二款中包括,更無分列的必要。

此外,“經常有人監視能及時發現故障”對連續運行的電動機是難以做到的;如為短時工作或斷續周期工作,則已包括在二款中,故一并刪去。

第2.4.10條 交流電動機裝設低電壓保護是為了限制自起動,而不是保護電動機本身。當系統電壓降到一定程度,電動機將疲倒、堵轉,這個數值可稱為臨界電壓,并與電動機類型和負載大小有關。根據上海電器科學研究所資料,臨界電壓與額定電壓的比值如下:在額定負載下,籠型電動機為0.67,繞線轉子電動機為0.71,同步電動機為0.5;在額定負載的80%下,同步電動機為0.4;在額在額定負載的50%下,異步電動機為0.4左右。 低電壓保護的動作電壓均接近臨界電壓(欠壓保護)或低于以至大大低于臨界電壓(失壓保護--低壓電動機應用甚廣)。由此可見,在系統電壓降到低電壓保護的動作電壓之前,電動機早已因電流增加而過載。低電壓保護可歸納為兩類:為保證人身和設備安全,防止電動機自起動(包括短延時和長延時);為保證重要電動機能自起動,切除足夠數量的次要電動機(瞬時)。

原規范中短延時低電壓保護的時限為0.5s,為配合自動重合閘和備用電源自投的時限,與繼電保護規程協調一致,現改為0.5-1.5s。 原規范中長延時低電壓保護的時限為5-10s,考慮到某些機械(如透平式壓氣機)的停機時間較長,現改為9~20s。過去年代,由于條件所限,電磁式繼電器的延時不超過9s;70年代以來,隨著多種繼電器的發展,數十秒的延時已容易做到。

第2.4.11條 按有關規范間的分工和本節的適用范圍,本條僅涉及低壓同步電動機。近來,低壓同步電動機產量減少,訂購困難,但考慮到在某些場合仍有應用價值,為保持規范的完整性,條文中做些原則規定還是必要的。過去,低壓同步電動機都采用定子回路的過載保護兼作失步保護。隨著電力電子技術的發展,在轉子回路中裝設失步保護或失步再整步裝置等是可行的,因此,條文中列入了這些內容。此外,當同步電動機由專用變頻設備供電時,特別是具有轉速自適應功能時,失步情況與由電力系統供電時不同,可另行處理。

第2.4.12條 直流電動機的使用情況差別很大,其保護方式與拖動方式密切相關,規范中只能作一般性規定。美、蘇等國的法規、規程中亦如此處理。條文中“并根據需要裝設過載保護”,這里的“過載保護”亦包括保護電動機堵轉的過載保護。

第五節 低壓交流電動機的主回路

第2.5.1條 隔離是保證安全的重要措施,規范中應予以明確規定。 本條是根據IEC標準《建筑物電氣裝置》(TC64)第46章和第53章, 并參照美國《國家電氣法規》第430節而增加的。

一、考慮到我國常用配電箱、屏的產品現狀和實際運行經驗,對數臺電動機共用一套隔離電器問題,作了靈活規定。

二. IEC標準《建筑物電氣裝置》(TC64)第537.2 條規定:隔離電器在斷開位置時,其觸頭之間或其他隔離手段之間,應保證一定的隔離距離;隔離距離必須是看得見的,或明顯地并可靠地用“開”或“斷”標志指示;這種指示只有在電器每個極的斷開觸頭之間的隔離距離已經達到時才出現。半導體電器嚴禁用作隔離電器。現行國家標準《低壓電器基本標準》中,已列入低壓空氣式開關(刀開關)、隔離開關、隔離器、熔斷器式開關、熔斷器式隔離器等隔離電器;低壓斷路器標準中亦列入了隔離型。

按IEC標準,“手握式設備”是在正常使用時要用手握住的移動式設備;“移動式設備”是在工作時移動的設備,或在接有電源時容易從一處移至另一處的設備。請注意,沒有搬運把手且重量又使人難以移動的設備(規定這一重量為18kg),應歸入固定式設備。

三、按IEC標準的規定, 無載開斷的隔離電器應裝設在能防止無關人員接近的地點或外護物內,或者能加鎖。

第2.5.2條 根據我國接觸器和起動器的制造標準(等效采用IEC相應標準),起動器的定義是“起動和停止電動機所需要的所有開關電器與適當的過載保護電器相結合的組合電器”;過載保護電器附在起動器標準中,不再單列一項標準。

接觸器和起動器(包括過載保護電器)與短路保護電器(SCPD)的協調配合是上述標準中的一項重要規定,其要點如下:

1.接觸器和起動器制造廠應成套供應或推薦一種適用的SCPD,以保證協調配合的要求。

2.過載保護電器與SCPD之間應有選擇性:在兩條時間---- 電流特性平均曲線交點所對應的電流以下,SCPD不應動作,而過載保護電器應動作,使起動器斷開,起動器應無損壞。在上述電流以上,SCPD應在過載保護電器動作之前動作,起動器應滿足制造廠規定的協調配合類型的條件。

3.允許有兩種協調配合類型:“I型”協調配合---要求接觸器或起動器在短路條件下不應對人或周圍造成危害,應能在修理或更換零件后繼續使用。“2型”協調配合---要求接觸器或起動器或短路條件下不應對人或周圍造成危害,且應能繼續使用,但允許有容易分離的觸頭熔焊。

4.上述協調配合的要求,由接觸器或起動器制造廠通過試驗驗證。

第2.5.3條 本條中的控制電器是指電動機的起動器, 接觸器及其他開關電器,而不是“控制電路電器”。

根據起動器與短路保護電器協調配合的要求,堵轉電流及以下的所有電流,應由起動器分斷。

電動機的控制電器不得采用開啟式負荷開關(膠蓋開關)。采用封閉式負荷開關(鐵殼開關)亦不夠安全,應予限制;考慮到目前實際情況,當符合控制和保護要求時,3kW及以下的電動機可采用封閉式負荷開關(鐵殼開關)。

第2.5.4條 導線和電纜在連續負載、斷續負載和短時負載下的載流量,因缺乏正式數據,規范中未能列入:

一、導線與電動機相比,發熱時間常數和過載能力較小。選擇導線時宜考慮這一因素,使導線留有適當的裕量。如美國《國家電氣法規》中規定,導線連續載流量不應小于電動機額定電流的125%;日本《內線規程》則要求不小于125%(≤50A)或111%(>50A)。根據我國的國情, 一般情況下末考慮這一因素。對于機械所配的電動機軸功率有裕量或非長期在滿截下工作時,是沒有問題的。

對于經常接近滿載工作的電動機,導線載流量宜有適當裕量。

斷續周期工作制的電動機可有多種工作制,如冶金及起重用籠型電動機有S2-S6五種,冶金及起重繞線轉子電動機有S2~S8七種,但其基準工作制為S3 -40%(即工作制為S3,額定負載持續率為40%,每一周期為10min)。電動機的額定功率通常按基準工作制標稱,其他工作制的功率按基準工作制時額定功率的實際溫升確定,由制造廠在產品樣本中給出。可見,按基準工作制的額定電流選擇導線比較準確、簡便。

二、接單臺用電設備的末端線路可不按過載保護進行校驗,理由如下:首先,設備的額定功率是按可能出現的最繁重的工作制確定;其次,不允許在這種線路上另接負荷;此外,電動機的過載保護對導線亦起作用。上述說明不適用于向日用電器配電的末端線路,參見本規范第8.0.2條和第8.0.3條。

關于校驗導線在短路條件下熱穩定的要求,末端線路應與配電線路區別對待。如果末端線路本身發生短路,就表明故障點的導線(至少是絕緣和接頭)已經損壞,即使該線路的其他部分符合熱穩定的要求,亦難免要更換導線。如果考慮的是穿越性短路電流,則僅在用電設備端子或內部嚴重故障時才可能出現。因此,除少數必須確保可靠的線路外,可不進行短路條件下熱穩定的校驗。

條文中“必須確保可靠的線路”是指向一級負荷配電的末端線路,以及少數更換導線很困難的重要末端線路。

三、參照蘇聯《電氣裝置安裝規程》,以起動靜阻轉矩是否超過額定轉矩的50%為界,劃分了輕載與重載,使條文更加明確。其他數據仍沿用原規范。

第六節 低壓交流電動機的控制回路

第2.6.1條 控制回路上裝設隔離電器和短路保護電器是必要的, 通常亦這樣做了,應補入規范。有的控制回路很簡單,如僅有磁力起動器和控制按鈕,可靈活處理。有的設備(如消防泵)的控制回路斷電可能造成嚴重后果,是否另裝短路保護,各有利弊,應根據具體情況(如有無備用泵,各泵控制回路是否獨立,保護器件的可靠性等),決定取舍。

這里所說的“隔離電器和短路保護電器”,既可以是兩種電器,亦可以是具有隔離作用和短路保護作用的一種電器,如封閉式負荷開關(鐵殼開關),一種電器具有隔離和短路保護兩種作用。

第2.6.2條 控制回路的可靠性問題易被忽視,應列人規范,以引起設計人員的重視。仍以消防泵為例,常見如下弊病:控制電源的可靠性低于主回路電源,多臺工作泵和備用泵共用一路控制電源,各泵控制回路不能分割,一旦故障將同時停泵;延伸很長的消火栓控制按鈕線路直接連到接觸器線圈,任一處故障將使手動就地控制亦不可能,等等。顯然,這類問題可能導致嚴重后果。例如,某指揮所計算機用的三臺中頻機組共用一路220V控制線,曾因系統電壓短時降低而全部停機,備用機組未能發揮作用。在保證控制回路可靠性方面,發電廠和變電所二次回路中有很多行之有效的做法,值得借鑒。

TN或TT系統中的控制回路發生接地故障時,保護或控制接點可被大地短接,使控制失靈或線圈通電,造成電動機不能停車或意外起動。當控制回路接線復雜,線路很長,特別是在惡劣環境中裝有較多的行程開關和聯鎖接點時,這個問題更加突出。

采用正確的結線方式,能夠避免上述問題。如圖2.6.2所示, 結線Ⅰ是正確的:當a.b.C任何一點接地時,控制接點均不被短接,甚至a和b 兩點同時接地時亦將因熔斷器熔斷而停車。結線Ⅱ是錯誤的:當e點接地時, 控制接點被短接,運行中的電動機將不能停車,不工作的電動機將意外起動,這種接法不應采用。結線Ⅲ是有問題的:當h點接地時,僅L3上的熔斷器熔斷, 線圈接于相電壓下,通電的接觸器不能可靠釋放,不通電的則不排除吸合的可能,從而有可能造成電動機不能停車或意外起動,這種做法只能用于極簡單的控制回路(如磁力起動器中)。

此外,當圖2.6.2中a、b、d、g、h或i點接地時,相應的熔斷器熔斷,電動機將被迫(a、b、d點)或可能(g、h、i點)停止工作。

在控制回路裝設隔離變壓器,不僅可避免電動機意外起動或不能停車,而且任何一點接地時,電動機能繼續堅持工作。

直流控制電源如為中性點或一極接地系統,當控制回路發生接地故障時的情況,可按以上分析類推。因此,最好采用不接地系統,并應裝設絕緣監視裝置,但為了節能和減少接觸器噪聲而采用整流電源時,可不受此限。

第2.6.3條、第2.6.4條 這兩條是保證人身和設備安全的最基本規定。設計中尚應根據具體情況,采取各種必要的措施。此外,電動機尚應根據現行國家標準《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》,裝設必要的測量儀表,本規范不予重復。

第三章 起重運輸設備

第一節 起重機

第3.1.1條 本節適用范圍。

第3.1.2條 目前我國起重機的供電方式通常為下列幾種:滑觸線供電型式,有固定式裸鋼材滑觸線、懸掛式滑觸線和絕緣式安全滑觸線;軟電纜供電型式,有懸掛式軟電纜和卷筒式軟電纜等。

固定式裸鋼材滑觸線應用較廣,它具有制造簡單、容易上馬等優點,但亦存在導電率低、相間距離大、阻抗大、電壓損失大,以及安裝時不容易平直、集電器撓性差等缺點。

國外在80年代開發了一種新型的絕緣式安全滑觸線,我國某廠引進了,經安裝使用,性能良好。目前國內已有些廠研制成功,并進行了技術鑒定,有的命名為H型節能滑觸線,有的稱為絕緣式安全滑觸線或安全滑觸線。 絕緣式安全滑觸線的結構為H型鋁基座,外面罩有塑料絕緣安全罩, 集電器為萬向型撓性結構,集電器與滑觸線接觸的滑觸面為不銹鋼帶,具有耐磨、壽命長、運行安全、供電可靠、阻抗小及在滑觸線不停電的情況下檢修吊車設備等優點,其載流量有250A-1250A五種規格;另一種安全滑觸線則采用扁銅線作載流體, 多根載流體平行地插入一根塑料槽內,槽內對應每根載流體有一個開口縫,用作電刷滑行的通道,其載流量為60A、100A、150A三種;這幾種安全滑觸線在室內正常、灰塵、潮濕、高溫及氣體腐蝕等情況下均能正常工作。隨著我國制造的絕緣式安全滑觸線的發展和實際運行的考驗,將得到大力推廣。

第3.1.3條 關于“隔離電器和短路保護電器”的說明,見本章第2.6.1條的說明。

第3.1.4條 一般設計原則。通常電壓損失的分配為:

起重機內部電壓損失2%-3%;

供電電源線3%-5%;

滑觸線8%-10%。

但《起重機設計規范》(報批稿)中規定:一般用途電動橋式起重機(吊鉤式、抓斗式)額定起重量為32t及32t以下時,其內部電壓損失為5%; 額定起重量為32t以上至160t時,其內部電壓損失為4%。使用上述起重機時,請注意到這種情況,需對供電電源線及滑觸線的電壓損失進行調整,保證總電壓損失符合本條規定。

在確定滑觸線電壓損失時,所采用的計算長度應為自供電點至滑觸線最遠一端。

第3.1.5條 原規范為四條措施,現增加一條采用絕緣式安全滑觸線。 因固定式裸鋼材滑觸線導電部分采用鋼材,相間距離為350mm,相間阻抗較大, 滑觸線電壓損失大, 而絕緣式安全滑觸線采用鋁合金, 且大大縮小了相間距離(800A以下為80mm),因而減少了阻抗,降低了電壓損失。

第3.1.6條 固定式滑觸線過長, 由于溫度變化所造成的應力集中和建筑變形等原因,會造成滑觸線變形、斷裂等故障。因此,需裝設膨脹補償裝置,它與滑觸線的材質、截面大小有關。

對固定式裸鋼材滑觸線在溫度變化范圍為Δt時,角鋼長度變化ΔL, 按下列公式計算:

ΔL=α·L·Δt

式中α為膨脹系數,在常溫范圍內取 12×10^(-61)/℃;△t按一般室溫為35℃,當L為50m時,按上式求得△L為20mm,即膨脹補償裝置間隙為20mm, 此數值亦和一般作法相符合。

因為各制造廠生產的絕緣式安全滑觸線結構和導電材質都不相同,故絕緣式安全滑觸線裝設膨脹補償裝置的要求應根據其制造廠提供的產品技術參數確定。

在跨越伸縮縫處,輔助導線亦應考慮膨脹補償。

第3.1.7條 根據以往的設計經驗和目前在各地區的了解, 條文規定的角鋼滑觸線截面的選擇,是符合實際使用情況的。但如噸位較大,角鋼滑觸線截面大于75mm×75mm×8mm時,宜采用輕型鋼軌或工字鋼等型材。

第3.1.8條 由同一變壓器或同一高壓電源供電符合并聯運行條件的兩臺變壓器供電,在分段處并聯后不會造成熔斷器或低壓斷路器動作。

當分段供電的兩臺變壓器不符合并聯運行條件或兩臺變壓器高壓側不是同一電源時,起重機集電器經過分段處,將使兩個分段的供電電源并聯運行,由于電壓差而造成較大的均衡電流,可能造成保護電器動作,為避免這種誤動作,保證系統的正常運行,間隙應大于集電器滑塊的寬度。

機上的某些部件,如集電器裝置、駕駛室電源總開關、大輪旁齒輪箱、大車行走輪等,檢修時要求滑觸線不帶電。因此,需設置檢修段來保證這一點。從嚴格執行檢修制度來說,設置檢修段對起重機的維護工作是有利的。在一些以起重機為主要生產設備連續生產的車間內,由于不可能利用假日或二、三班的時間檢修,而生產要求又不允許全部起重機停止工作時,設置檢修段就顯得更有必要了。

固定式裸鋼材滑觸線的工作段與檢修段之間設絕緣間隙及隔離電器,在起重機不進行檢修時,此隔離電器合上,檢修段作為延續的工作段使用,當起重機需要檢修時,駛入檢修段,然后將該隔離電器切斷,檢修段便停電,安全進行檢修。檢修段的隔離電器一般安裝在吊車走臺上便于操作的地方。

檢修段的長度及工作段與檢修段之間的絕緣間隙的規定,主要是從安全及運行可靠考慮,并參考了蘇聯規范。

對絕緣式安全滑觸線,若起重機上的集電器可以與滑觸線脫開時,因滑觸線有絕緣外罩,能保證檢修安全,故可以不設置檢修段。

第3.1.11條 這條是對裝于吊車梁的固定式裸滑觸線而言,滑觸線設于駕駛室對側,是防止駕駛人員上下平臺及扶梯時發生觸電事故,主要是從安全角度考慮的。但在某些情況下,如對側有電弧爐、沖天爐、煉鋼爐等高溫設備時,滑觸線就必須布置于駕駛室同側,此時對人員上下容易觸及的裸滑觸線段,必須采取防護措施。

有少數情況,裸滑觸線裝在屋架下弦,人員上下平臺及扶梯時觸及不到,則不需考慮此問題。

對駕駛室設在起重機中部的情況,裸滑觸線則宜裝在駕駛人員上下的梯子平臺對側。

第3.1.12條 本條主要從安全出發,并根據1000V 以下裸導體對地安全距離而定的。而室外汽車通道處,車輛進出頻繁,并考慮汽車上裝貨允許最高高度為4.8m,再考慮一定的裕度或者車上有人等因素,因此, 裸滑觸線距離地面的高度不應低于6m。當不能滿足要求時,必須采取防護措施。

第3.1.13條 在固定式裸滑觸線上裝設燈光信號,便于生產和維護人員知道滑觸線上是否有電。

第3.1.14條 起重機的滑觸線上,不應連接與起重機無關的用電設備,是為了配電可靠和維護安全及方便。電磁起重機失壓時,有砸傷人員及設備的可能。失壓時會導致事故的起重機,多見于鋼鐵企業,如某鋼鐵廠電動橋式裝料起重機,因停電未能及時處理而將料桿燒斷。某鋼鐵公司煉鋼車間,因停電造成燒斷卷揚機鋼絲繩而倒翻盛鋼桶的事故。因此,嚴禁在這類起重機滑觸線上連接與起重機無關的用電設備,以減少引起失壓事故的幾率。

第3. 1. 15條 由于門式起重機一般都安裝在露天,其用途、型式及生產環境都不相同,因此,需根據生產環境、移動范圍、同一軌道上安裝的臺數、用電容量大小等情況綜合考慮選擇的配電方式。現場調查情況如下:

一、有些門式起重機采用地溝固定式滑觸線供電,地溝固定式滑觸線形式有采用型鋼作滑觸線的,亦有采用雙溝形銅線致放滑輪集電器在上面滾動的。根據最近調查某大型造船廠,某車間有8臺門式起重機,由于起重噸位大,電容量大,且移動范圍大(有的長達400m),全部采用地溝固定式滑觸線,滑觸線為雙溝形銅電車線倒放(有的還加了輔助線),滑輪集電器在上面滾動,地溝上帶可揭式蓋板,門式起重機上裝有揭蓋裝置,大車走到哪里就揭開該處地溝蓋板,溝內考慮了排水,地溝內比較干凈,已運行數年,故障很少,運行可靠。

不少的露天鋼材倉庫和原料倉庫的門式起重機大部分采用懸掛式滑觸線供電,懸掛式滑觸線大多采用雙溝形銅電車線。為保證集電器與滑觸線間嚴密接觸,對滾輪結構者應盡量增大滾輪活動范圍,加深凹陷部分,對長臂結構者應適當增加臂長,并保證其活動自如的接觸滑觸線,強度應與集電器適應。桿距一般為15-20m,設終端拉緊裝置。

如某鋼鐵廠的鋼材及原料露天倉庫,有門式起重機6~7臺,全部采用懸掛式滑觸線供電,使用十幾年,運行可靠,故障較少。

二、有的材料庫的容量較小和移動范圍不大的單臺門式起重機,采用了懸掛式軟電纜供電。

有些碼頭的門式起重機,大部分采用卷筒式軟電纜供電,一般電源引人點設在移動范圍的中部,在靠電纜卷筒側的起重機軌道外側地面上適當位置作一淺電纜溝,使電纜在溝內拖動,防止機械損傷。

三、抓斗門式起重機,當貯料場有上通廊時,宜在上通廊頂部裝設固定式滑觸線,其結構簡單、投資省,無外界機械損傷,集電器采用軟連接,不受本體歪斜影響。如某鋼鐵廠焦化煤場有門式抓斗起重機一臺,軌道跨距70多m, 軌道長400多m,起重量大,起重機總設備容量800多kW,原來用固定式滑觸柱供電, 由于運行中存在不少問題,故障較多,于1984年改為在上通廊頂部裝設工字鋼固定式滑觸線加鋁板作輔助線,集電器采用軟連接,運行數年,沒發生故障。

第3.1.17條 由調查中看到,懸掛式滑觸線大多采用雙溝形銅電車線,運行比較可靠。

第3.1.19條 我國對低壓交流起重機一般都采用三根滑觸線供電,保護接地通常利用起重機軌道。當有不導電灰塵沉積或其他原因造成車輪與軌道不可靠的電氣連接時,宜增設一根接地用滑觸線,即采用四根滑觸線,我國引進的某些廠就采用了四根滑觸線。

第3.1.20條 本條的確定是根據生產廠的起重機司機反映:當起重機的小車行至固定式裸鋼材滑觸線一端時,很擔心由于吊鉤鋼繩的擺動而觸及到滑觸線,特別是在有雙層及以上的滑觸線廠房中,上層起重機的吊鉤鋼繩很容易碰到下層的滑觸線,故應在設計中采取防止意外觸電的防護措施。當采用絕緣式安全滑觸線時,可不設置防止觸電的措施。

采取的防護措施要根據具體情況而定,一般可在起重機大車滑觸線端梁下設置防護板。如有多層布置的滑觸線時,在下面的各層滑觸線上,應沿全長設置防護措施。

第二節 膠帶輸送機運輸線(以下簡稱膠帶運輸線)

第3.2.1條 主回路和控制回路要求同時得電、失電,否則, 當控制回路電源有電,主回路電源失電又恢復供電時,將引起自起動,易發生事故,所以應有聯鎖。

第3.2.5條 聯鎖線有多種起動、停止方式,如分別起動、 部分機械延時起動、按工藝流程反方向順序起動等。在某種場合,如煤礦的長運輸皮帶及機械加工運輸線,是采用順工藝流程方向起動的。

停止方式有:同時停止、部分機械延時停止及從給料方向順序停止等方式。

起動與停止方式主要是要符合生產需要和工藝要求及考慮節能等,故規范中不作硬性規定。

條文中關于故障時聯鎖停車的規定,是為了避免物料的堆積。有些機械有存料裝置,當前面機械出故障,本機仍能工作一段時間,小故障能迅速排除。故對于與故障關系不大的聯鎖部分可不停車,可以靈活處理,改為局部停車。

第3.2.6條 解除聯鎖實現機旁控制,是為了單機調試和檢修。

第3.2.7條 運輸線的控制方式,要根據工藝要求確定。最近, 有些大型較復雜的膠帶運輸線采用可編程序控制器或計算機控制,故增加此內容。

第3.2.8條 根據設備和工藝的要求而定。

第3.2.9條 根據冶金、機械不同企業的具體情況,為了防止發生人身、設備事故,提出幾點常用措施:

一、聯鎖起動預告,一般采用音響信號(如電笛、電鈴、喇叭)。如膠帶運輸線長,就地設有值班人員,經檢查后分別起動或用電話、燈光信號通知控制人員起動。

二、設事故信號可幫助操作、維修人員及時發現故障,及時處理故障,避免事故擴大。

三、就地控制箱、屏、臺的地點一般選擇在機組較集中的場合,并有專人負責,事故斷電開關裝在控制箱、臺上,使用維修比較方便,工作比較可靠。

四、膠帶運輸用線比較長,宜在其巡視通道裝設事故斷電開關或自鎖式按鈕,以便巡視人員發現故障時,能及時切除,防止故障擴大。

按鈕采用自鎖式,主要是由于事故切斷后,從安全考慮,在事故未解除前不允許別的地方進行操作,根據IFC標準《建物電氣裝置》(TC64) 537.4.6款“緊急開關用電器的操作工具必須能自鎖住或被限制在‘斷’或‘停' 的位置,除非緊急開關用的操作工具和重新通電用的操作工具兩者是由同一個人控制”。

第3.2.10條 有專人值班的控制室(或控制點)與經常聯系場所,用電話聯絡,或采用對講設備,能迅速說明情況,便于及時處理現場生產。

第3.2.11條 一般設計原則。很多廠反映,使用模擬圖花錢不多,便于觀察,操作方便,很有必要。較復雜的聯鎖系統尤其是無觸點系統更有必要。

第3.2.12條 控制室的位置往往受工藝布置的限制,選擇位置時,應盡量考慮到條文中所述的幾個方面,它是從生產和實踐中總結出來的。

第3.2.13條 膠帶卸料小車及移動式配合膠帶輸送機一般容量不大,速度較慢,每次移動距離較小,工作地點粉塵或潮濕比較嚴重,此時采用懸掛式軟電纜供電,具有裝置簡單、可靠、安裝方便,不受粉塵影響,因此,宜首先采用軟電纜采用工字鋼滾輪懸掛,尤其采用帶滾珠軸承的雙滾輪結構,滑動輕巧、靈活、沒有卡住及拉斷電纜的現象。

第3.2.14條 因原料場散料易撒在軌道上,積灰太多而造成軌道與車輪接觸不良,因此,宜采用移動電纜的第四根芯線作接地線。

第三節 電梯和自動扶梯

第3.3.1條 本節的適用范圍。由于電梯的種類繁多。從用途分有:客梯、貨梯、醫用梯和各類專用梯。本條文不能包羅萬象。例如,安裝在礦山,船舶和其他特殊用途的專用梯、小型雜貨梯,就不能包括在內。此外,非電力拖動的升降梯(如液壓梯等)更不屬其中。

本條文中所提的自動扶梯,包括了水平行駛的人行步道。

第3.3.2條 各類電梯和自動扶梯,由于它們的運輸對象不同,安裝的地點不同,其負荷分級及供電要求亦不同,應符合現行國家標準《供配電系統設計規范》中負荷分級及供電要求的原則規定。高層建筑中的消防電梯在現行國家標準《高層民用建筑設計防火規范》中已有明確規定。

第3.3.3條 關于“隔離電器和短路保護電器”的說明,見本規范第2.6.1條的說明。

第3.3.4條 電梯的電氣設備包括信號、控制和拖動主機幾大部件。近年來由于電子技術、計算機技術的飛速發展,固體功率元件、集成電路器件的性能穩定、可靠,使電梯技術有了很大提高。

一、控制技術。由簡單的人控、自控發展到用電子計算機的集控、群控,利用計算機的分析、判別功能使電梯的運行達到高效,從而節省大量的電能。

二、拖動技術。由于拖動方式很多,近期發展又特別快,所以市場上可見的有許多種型式:

1.交流電梯。

(1)交流雙速電機變極數調速,串電阻起動、制動。

(2)交流雙速電機變極數調速,能耗制動。

(3)交流雙速電機變極數調速,渦流制動。

(4)交流電動機晶閘管變頻變壓調速。

2.直流電梯。

(1)電動發電機組供電,晶閘管勵磁調速。

(2)晶閘管供電調壓調速。

對于不同的梯速和運行狀態,控制方式和拖動方式應選擇恰當,尤其要重視節電性能,因為在長期運行中其效果是相當明顯的。

第3.3.5條 應按電梯的設備容量向電梯供電。電梯的設備容量應為電梯的電動機額定功率加上其他附屬電器之和。

交流電梯的電動機功率應為交直流變流器的交流額定輸入功率。

此外,要特別提出的是:交流電梯和直流電梯的銘牌額定功率各不相同。例如交流電梯是指其曳引機功率,而由直流發電機供電的直流電梯是指拖動直流發電機的交流電動機功率。

在電梯的電機選型功率計算中,采用了如下過程:

1.電梯曳引機的功率。

Pd=(1-Kp)QV/102η (3. 3. 5-1)

式中 Pd--曳引機功率(kW),0.5hl或1h工作率;

Kp--平衡系數(0.4-0.5);

Q--載重量(kg);

V--梯速(m/s);

η--傳動效率。

2.直流發電機功率。

Pf=PdC/ηd (3. 3. 5-2)

式中 Pf--發電機功率(kW),連續工作制;

C--持續率折算系數,Pd為0.5h制時,C=0.6;Pd為1h制時,C= 0.55;

ηd--曳引機效率。

3.交流拖動原動機功率。

Pj=Pf/ηf (3. 3. 5-3)

式中 Pj--交流電動機功率(kW),連續工作制;

Pf--直流發電機功率(kw);

ηf--直流發電機效率(0.9)。

例1 某交流雙速電梯,其曳引機額定電壓380v,功率7.5kW,額定電流21A。其中,21A是1h工作制工作電流。

例2 某直流電梯。

曳引機:21.6kW:他激主回路:160V,152A。

直流發電機:18kW:他激主回路:160V,113A。

交流電動機:22kW, 380V, 42.6A。

其中,曳引機是lh工作制參數,直流發電機、交流電動機是連續工作制參數。

P=Px√εx/√ε (3. 3. 5-4)

式中 P--持續率為ε工作制時的功率;

Px--持續率為εx,工作制時的功率。

可見,隨持續率的減小,其曳引機功率和工作電流增加。故在進行配電線路設計時,要使配電導線與電梯的工作制相對應。

特別是交流電梯,在非調頻調壓系統中,在頻繁運行時,是處在反復短時工作制。但起動沖擊電流相當大,沖擊電流在溫升等效電流中占有相當的比例,又由于停層時間甚短(有的小于10s), 即發熱休止時間遠小于導線的發熱時間常數(一般在8min以上)。諸此種種,造成了設計上的困難。

為了設計方便,并有可靠的依據,本規范采用了《美國國家電氣法規》的參數。

多臺同類型同容量的電梯,其同時工作系數推薦如下,供參考。

電機臺數 1 2 3 4 5 6
同時系數 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72

第3.3.6條 電梯的照明是穩定乘客心理情緒的重要措施,不容忽視。

第3.3.7條 電梯的電源線路敷設在井道中是不安全的。不敷設在井道中,既可防止井道火災危及電源線路,又可防止電源線路產生火災的可能性。

第四章 電焊機

第4.0.1條 本章的適用范圍。

第4.0.2條 手動弧焊變壓器或弧焊整流器上, 僅裝有焊接電流的調節裝置及指示器,操作及保護電器均由用戶自配,故手動弧焊變壓器或弧焊整流器的電源線,應裝設隔離電器、開關和短路保護電器。

這里所說的“隔離電器、開關和短路保護電器”既可以是三種電器,亦可以是兩種電器,如具有隔離作用的能接通斷開負載的電器和短路保護電器,或隔離電器和具有短路保護作用的能接通斷開負載的電器;亦可以是具有隔離作用和短路保護作用的能接通斷開負載的一種電器,如封閉式負荷開關(鐵殼開關)。

自動弧焊變壓器、電渣焊機或電阻焊機帶有成套的電控裝置,故其電源線應裝設隔離電器和短路保護電器。

第4.0.3條 根據原一機部第七設計研究院1982 年編寫的《單臺電焊機保護設備選擇研究報告》附錄14中的理論分析和公式推導,得:

第4.0.7條 電渣焊接主要用于重型設備和構件中的厚板焊接, 這些構件的工作條件與受力情況往往較為惡劣復雜,所以要求焊接質量要好,焊縫最好一次形成。如果在施焊過程中電源突然中斷,因此產生未焊透部分,修補是比較復雜的。電渣焊機的容量較大,在設計配電系統時,應盡量使電力變壓器靠近些,并采用專用線路配電。

為減少電壓波動,提高交流自動焊的焊接質量,必要時宜采用專線供電。

電阻焊機是一種斷續工作的用電設備,大多數是單相的,負荷波動較大,影響同一條配電線路上的其他用電設備的正常工作。所以對容量較大的電阻焊機,宜采用專用線路供電。

當單相或三相大容量電焊機和車間用電設備共用一臺變壓器供電時,往往互相影響,因此,可由專用變壓器供電。

第4. 0. 8條 國家標準《評價企業合理用電技術導則》(GB 3485-83)第2.6條對此作了規定。

第4. 0. 9條 本條的制訂,主要考慮節約電能,但當電力線路上接有晶閘管點焊機、直流沖擊波點焊機,應考慮諧波對補償電容器的影響,并應采取相應對策。

第五章 電 鍍

第5.0.1條 電鍍電源從70年代末以來, 除極少數用戶仍用直流機組外,幾乎全由整流管和晶閘管整流設備替代。它與機組比較,不僅具有效率高、體積小、重量輕、壽命長、操作方便、維修簡單、無噪音等優點,而且防腐型整流設備可直接安放在鍍槽旁,實行單機單槽供電,以縮短供電線路、方便電參數的調節。這樣,既減少了電能損耗,亦節約有色金屬。

第5.0.2條 整流設備應按鍍槽額定電壓、電流選擇。 因為鍍槽所需的電壓視工藝規范、電解液成分和所取的電流密度不同而異。電壓數值保證電解過程正常進行,電流(或電流密度)大小直接影響電鍍的沉積過程。

晶閘管整流設備的額定電壓應大于并接近鍍槽所需電壓。因為控制角增大,交流成分隨之增加,某些鍍種電鍍質量可能受影響。各種晶閘管整流電路在不同控制角時,交流分量與直流分量的百分比(經電阻負載)見表5.0.2。

晶閘管整流電路交流分量與直流分量百分比(%) 表5.0.2

整流電器

控制角

單相半波 單相全波及雙半波 三相半波 三相全波
150° 387 264 8 208
120° 258 170 213 122
90° 202 124 124 75
60° 159 88 80 35.2
30° 133 61 41.3 17.3
121 48 14 4.6

需沖擊電流的鍍槽,整流管、晶閘管整流容量按鍍槽額定電壓,沖擊電流值和整流器允許過載能力來選擇。整流設備的過載能力是指制造設備時的裕量及硅元件的過載能力(一般5s可過載2倍,5min可過載1.25倍);而需沖擊電流的鍍槽,沖擊電流持續時間均小于5min。當整流設備過載能力無資料可查時,可按鍍槽電壓、沖擊電流值乘0.8系數選擇整流設備容量。

多槽(指2個及以上鍍槽)共用的整流設備, 應按各槽額定電流之和乘同時使用系數和負荷系數,一般可取0.8-0.9,但各行各業電鍍情況不同,應根據具體情況確定。

一些鍍種對整流波形尚有一定要求,為此,利用整流線路不同結線方式,獲得不同的輸出電流波形。如:

一、焦磷酸鹽光亮鍍銅,可用單相半波、全波整流管或晶閘管整流設備。

二、無氰光亮鍍銅,可采用晶閘管整流設備。

三、焦磷酸鹽鍍銅合金,可采用晶閘管整流設備;單相半波整流設備,單相全波整流設備加間歇性電流裝置。

四、鍍鉻糟可采用整流管或晶閘管雙反星形帶平衡電抗器整流設備或三相橋式整流設備。

第5.0.3條 根據制造廠提供的資料, 采用飽和電抗器調壓的整流管整流設備,只能在額定負載的10%-13%以上時才能調壓。本條文考慮各廠的生產要求不同,故規定為額定負載的30%以上使用飽和電抗器調壓。若負載在額定電壓的30%以下,就可能保證不了調壓要求,負載電流亦調不下去。因此,在電流調節精度高,同時常使用在額定負荷30%以下的低負荷鍍槽,可采用自耦調壓器或感應調壓器方式的整流管整流設備。

第5.0.4條 按照不同鍍種采用相應數值的恒定鍍糟電位, 是確保提高電鍍質量的有效措施。在晶閘管整流設備附帶電流密度自動控制環節,在技術上可行,目前已有成品供應。在晶閘管整流設備上附設恒電位儀產品已在國內幾個廠試驗運行達數年之久,操作工人反映,采用恒電位儀的晶閘管整流設備后,再也用不著按照鍍件的數量、鍍件面積大小,頻繁地觀察表計來調節槽子的電流或電壓,不僅減輕操作強度,亦提高了鍍件質量。

第5.0.5條 用整流設備作為電鍍電源, 實現一臺整流設備供一個鍍槽,使操作者調節鍍槽電流方便,滿足單個鍍槽的特定工藝,提高電鍍質量,同樣亦節約有色金屬和電能損耗。

每個鍍槽電流不大,工藝上對電流控制沒有嚴格要求時,亦可采用一臺整流設備供給幾個鍍槽用電,以節省投資。

兩個鍍槽位置相近,電壓相近,電流相差不大,可用一臺整流設備供給兩個不同時使用的鍍槽。整流設備與鍍槽中間增加倒換開關,這樣,對整流設備及電鍍質量沒有影響。

第5.0.7條 當一臺整流設備向一個鍍槽供電, 且整流設備集中放置時,為便于操作、調節,應在鍍槽附近設置電流調節裝置、測量儀表和開停整流設備的控制按鈕。

第5.0.8條 當一臺整流設備向幾個鍍槽同時供電時, 為避免相互影響和干擾,每個槽子旁均應設有電壓表、電流表、電流調節裝置,以便根據產品要求分別進行調節。為了操作方便,鍍槽旁還可加裝整流設備的控制按鈕。

第5.0.9條 允許電壓損失的數值,由技術經濟比較來決定,一般可取10%。

第5.0.10條 為檢修及運行安全,每臺整流設備的電源線,應裝設隔離電器和短路保護電器。

關于“隔離電器和短路保護電器”的說明,見本規范第2.6.l條的說明。

第5.0.11條 電源室盡可能接近負荷中心,是為了節省有色金屬和降低電能損耗。電源室宜靠近外墻,為的是獲得通風和采光的良好效果。

第5.0.12條 酸性溶液鍍槽或堿性溶液鍍槽,在電鍍過程中散發出酸性或堿性蒸汽和飛沫。酸對大多數金屬及纖維質絕緣都起腐蝕作用,堿對鋁和鋁合金有腐蝕作用。所以本條規定在電鍍間內的電力設備、線路及金屬支架等應采取防腐蝕措施。

第六章 蓄電池充電

第6.0.1條 本章的適用范圍。

第6.0.3條 酸件蓄電池充電時排出的氫和氧的混合氣體系爆炸性氣體。而且,隨著氣體帶出部分電解液,形成硫酸蒸汽。為了人員健康、設備安全運行及不被腐蝕,整流器不宜放在充電間內,而宜設在單獨的房間內。整流器室的門亦不宜直接開向充電間。

堿性鎘鎳蓄電池在充放電過程中排出的堿性氣體及氫、氧氣很少,故其充電用整流設備可裝設在同一房間內。

第6.0.4條 為了防止酸性蓄電池放出的酸性蒸汽和堿性蓄電池放出的堿性蒸汽相互滲入蓄電池而使電解液產生中和效應,所以酸性蓄電池與堿性蓄電池應嚴格分開在不同房間內充電及存放。

第6.0.5條 根據調查, 蓄電池車的蓄電池充電時一般都是成組進行的,而且大部分單位都是將車開到充電間直接在車上進行充電。由于各車的運行情況不同,蓄電池的放電容量就不一樣,如將各車容量不同的蓄電池串聯一起,則充電過程中有的已充好,有的末充足。如同時結束充電,則未充足的蓄電池對壽命就有影響。故每輛車宜采用單獨回路充電,并應能分別調節。

第6.0.6條~第6.0.10條 這幾條用于選擇整流器,其數據系按蓄電池國家標準制定。標準中規定,酸性單體電池一般充電電壓為2.4V,充電到最后2h可增到2.5v,堿性蓄電池充電終了時一般電壓為1.6-1.75v。 故選擇的整流器電壓應該比最終的充電電壓要高,而且電壓應能調節。故規定充電電壓為蓄電池組電壓的150%。

蓄電池標稱電壓系指單體電池的額定電壓,電壓數值為我國產品標準中規定的數值,且已向國際電工委員會(IEC)標準靠攏。

整流器輸出電流亦是按蓄電池國家標準定出。例如,牽引用蓄電池標準中規定,初充電第一階段充電電流0.5I5,第二階段充電電流為0.25I5; 普通充電第一階段充電電流為0.7I5,第二階段為0.35I5(其中I5為5h 放電率容量放電電流值)。故規定整流器輸出電流不得小于0.7I5以滿足最大充電電流值。

按國家標準GB5008.1-85,起動用鉛酸蓄電池普通充電電流為0.1C20,其中C20為20h放電率額定容量,文中改寫為I10是為了使第6.0.7條中各蓄電池充電電流寫法一致。同理,按鎘鎳蓄電池使用說明書(國營755 廠)中規定充電電流為0.2C5,文中改為I5

按國家標準GB5008.1-85,起動用鉛酸蓄電池組恒壓充電電壓值為14.8±0.05V (12V一組者)或7.4±0.05V (6V一組者),折算到單個電池即為2.46V。按銅鎳電池使用說明書,單個電池恒壓充電電壓為1.45V。

第6.0.12條 酸性蓄電池充電時排出的硫酸蒸汽及飛沫對一般地面、墻壁、天花板及金屬支架等均有腐蝕作用。因此,要對墻壁、天花板及金屬支架等采取防酸措施。地面亦應能耐酸。為了便于經常沖洗地面,地坪應有適當的坡度及排水措施。

根據《35-110kV變電所設計規范》GBJ59-88規定,“蓄電池室、調酸室及屋內配電裝置室每小時通風換氣次數均不應低于6次”。 又根據《工業企業通信設計規范》GBJ42-81規定, “裝有密閉防爆式或防酸隔爆式蓄電池的電池室通風量不應小于每小時換氣5次”。參照以上兩規范的規定, 并考慮到蓄電池充電至后期時將產生較多的腐蝕性氣體或氫氣,所以,本規范規定充電間每小時通風換氣次數不小于8次。

為了防止電氣線路受到腐蝕損傷導線,并使導線接點電阻增加,因此規定充電間內的固定式線路應采用銅芯絕緣線穿焊接鋼管敷設,或銅芯塑料護套電纜,并有防止外界損傷的措施;移動式線路應采用銅芯重型橡套電纜。

第七章 靜電濾清器電源

第7.0.1條 本章的適用范圍。

第7.0.2條 電濾器在工作過程中各電場的供氣狀況不同, 氣體中不同的懸浮粒子、含量和氣體參數均有差別,為保證氣體除塵時有最高的效率,電濾器的每一個電場需要有不同的供電參數(電暈電流和電暈電壓值)。另外,電濾器在操作過程中氣體參數還會發生變化,電暈電壓和電流須隨時進行調整。因此,從生產操作的觀點出發,電濾器的每一個電場均以設置單獨的供電設備為宜。

否則,如用一臺整流器對若干個電場供電時,供電參數通常是按操作條件最差的情況確定的,這樣,其余的電場則是在降低電壓的情況下工作,電濾器沒有充分利用。由于電濾器的造價比整流器要高得多(占總投資的85%-90%),所以,為節省整流設備而使電濾器不能充分利用,會造成更大浪費。當然,如果電場的條件差不多,供電參數相差不多,用一臺整流設備供給多個電場亦是可以的。從調查中看到,絕大部分是一個電濾器單獨配備一套整流設備,如水泥、化工和煤氣等工廠。在有色金屬冶煉工廠中,目前亦還有共用一臺整流設備的,一般只是在并聯煙道的第一個電場。

第7.0.3條 高壓整流設備要求安裝在無導電塵埃、無腐蝕氣體的環境中。所以,戶內式整流設備須設在單獨的房間內。每套整流設備的高壓整流器、變壓器和轉換開關應裝設在單獨的隔間內,是為了保證運行維護時的安全和檢修某一套整流設備時不影響其他整流設備的運行。整流隔間的金屬網孔尺寸不應大于40mm×40mm是為了防止人手誤入金屬網內。隔間遮欄高度選定2.5m是考慮一般人員不能將手伸過隔間頂部。

戶外式整流設備系封閉式,可以放在室外。而且,戶外式整流設備的高壓出線套管系水平式,可將套管直接伸入高壓隔離開關箱再與電濾器端子箱相接,從而省去了高壓電纜。因此,戶外高壓整流設備應裝在電濾器上。

第7.0.4條 一般交流35kV網絡的內部過電壓為4倍。據有關資料介紹,高壓直流輸電網絡內部過電壓僅在罕見的情況下有可能到2倍左右, 而電濾器直流系統的內部過電壓則要小得多,暫取1.5倍。所以,直流40-80kV配電裝置的設備絕緣不應低于工頻35kV的絕緣等級。

配電裝置的導體及帶電部分的各項電氣凈距,主要根據下述條件決定:

一、整流設備最高輸出直流電壓為80kV;目前一般電濾器運行時的直流電壓約為40-70kV,原機械研究院(73)電器字第83號文中所制定的高壓靜電硅整流設備最高輸出直流電壓分40、60及80kv三種。

二、空氣間隙放電電壓取7.5kV/cm;據有關文獻介紹,在直流電壓下空氣間隙的放電電壓,當為止極性時約為7.5kV/cm,當為負極性時約為20kV/cm。電濾器直流電源系統一般采取正極接地方式,為安全計,空氣間隙放電電壓按正極性考慮。

由此可得直流導體及帶電部分對接地部分的最小間距為1.1×(80×1.5)÷7.5=17.6(cm)(式中1.1為耐受電壓與放電電壓之比),該數值接近于電壓20kV等級的A1值(A1為180mm),為安全可靠計,本規范按工頻35kV 電壓等級的A1等各項數值考慮。

第7.0.5條 戶內式高壓整流隔間門上裝設斷開電源的聯鎖裝置, 是為了防止工作人員誤入高壓整流隔間發生觸電危險,故設置開門后即自動斷開交流電源的電氣聯鎖裝置,以保證安全。據調查,對戶外式整流器的斷開電源聯鎖裝置,現在有的單位在研制一種機械鎖,尚未成熟。

戶外式整流器的斷開電源聯鎖裝置裝在高壓隔離開關的箱門上,當打開隔離開關箱門時則自動斷開交流電源。

第7.0.6條 戶內式整流設備的控制屏靠近整流隔間是為了便于操作監視,且有利于接線。整流設備套數較多時,比較好的辦法是將控制屏與整流隔間各排成一列面對面布置。這樣布置比較緊湊,節省面積,走線方便。整流隔間與控制屏間的通道規定不小于2m,是考慮便于設備搬運及操作維護。

戶外式整流設備的控制屏規定裝在電濾器附近的房間內主要是為管理方便,縮短電氣線路。

第7.0.7條 采用負的電暈電極可以得到比正的電暈電極更高的火花擊穿電壓,這就可以使電濾器在更高的電壓下工作,有較高的除塵效率。根據有關的資料介紹,對煤氣用電濾器,當電暈電極接整流器的負極時,除塵效率可達99.9%,如與整流器正極相連,除塵效率只達70%。

據調查,目前由整流器負極接到電濾器電暈電極的線路均采用上海電纜研究所生產的高壓電纜,一般不再采用圓鋼或鋼管。采用高壓電纜可保證運行安全。

選擇高壓電纜的截面主要考慮電纜強度,因為工作電流很小,為mA級,而工作電壓一般為40-70kV,如電纜截面小,則強度低,一旦斷線則有危險電壓,造成事故,現在通常采用上海電纜研究所生產的95mm2的專用電纜。

規定整流器的正極接到電濾器的收塵電極的連接線不少于兩根并予接地,是為了安全可靠。

根據一些資料介紹,接地電阻大多數為4Ω,個別有要求1Ω以下的。從各廠多年運行情況看,接地電阻做成4Ω未發生什么問題,證明該數值是可靠的。 另外,在整流器的高壓直流輸出端一般均串接有阻尼電阻或扼流器,用以限制短路電流。以直流輸出電流(平均植)為200mA為例,短路電流穩定值僅為0.25A 以下,這說明短路電流值是相當小的。當接地電阻采用4Ω時,如整流器由于絕緣損壞致使外殼帶電,此時如人觸及設備外殼,最壞情況人將承受0.25×4=1.0(V)的接觸電壓,此電壓是安全的。

為了保證接地可靠,規定連接線不少于兩根,通常都不利用設備或金屬結構本身來作為接地線。因為當設備或金屬結構偶然損壞或檢修時,有可能使接地回路斷開。

第八章 日用電器

第8.0.1條 日用電器的種類繁多, 原機械工業部部標《日用電器產品型號》(JB 3189-82),將日用電器分為九大類:空調器具.冷凍器具.廚房器具.清潔器具.取暖器具.整容器具、電氣裝置件、電聲器具、其他器具。其中,除電氣裝置件外,均是用電器具,但其用電容量較小。

日用電器的使用很廣泛,環境復雜,故本條指明適用范圍。

第8.0.6條 插頭、插座及軟線的計算負荷是設計的重要參數。條文中對未知設備的插座提出了每個出線口為100W的參照數據,每個出線口可帶一個三孔(或二孔)插座;亦可帶一組插座(兩個三孔或兩二孔插座,或一個三孔和一個二孔插座)。但不宜超過兩個插座。該數據供確定計算電流用,并不標志插座只能供100W及以下的設備用電,此數值世界各國不一致(美國為180vA,日本為150vA),我國各地亦不盡相同。

第8. 0. 7條 對插座的型式和安裝,條文中列了數款,不盡完善。 執行有困難的是第一款,因目前國內尚無系列定型產品,但還是應當逐步做到的。

注:原規范“第七章電解”取消,這部分內容并入正在編制的國家標準《氫氧站設計規范》中。

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