GB5005593 通用用电设备配电设计规范条文说明

通用用电设备配电设计规范条文说明GB50055-93第一章总则第二章电动机第一节一般规定第二节电动机的选择第三节电动机的起动第四节低压电动机的保护第五节低压交流电动机的主回路第六节低压交流电动机的控制回路第三章起重机运输设备第一节起重机第二节胶带输送机运输线第三节电梯和自动扶梯第四章电焊机第五章电镀第六章蓄电池充电第七章静电滤清器电源第八章日用电器第一章总则第1.0.1条制订本规范的目的、要求和指导思想。第1.0.2条本规范的适用范围。本条中的“工业与民用新建和扩建工程”是指“工业、交通、电力、邮电、财贸、文教及民用建筑等各行各业的新建和扩建工程”。第1.0.3条根据国家经委等四个部门颁发的《鼓励推广节能机电产品和停止生产淘汰落后产品的暂行规定》(经机〔l986〕366号文)，国家机械委、国家计委等部门颁发的《关于下达机械工业第九批节能产品推广项目的通知》(机委科〔1987〕97号文)和《关于下达机械工业第九批淘汰能耗高、落后产品的通知》(机委科〔1987〕70号文)，基本建设、技术改造项目和更新设备都应优先采用节能产品，并严禁采用国家已公布的能耗高、性能落后的机电产品，如设计部门在工程设计时仍采用国家己公布的淘汰产品，一律视为劣质设计。第二章电动机第一节一般规定第2.1.1条本章适用于一般用途的旋转电动机；不适用于控制电动机、直线电动机及其他特殊电动机。适用额定功率的下限是参照美国电气法规，并结合我国的实际情况而定。美国电气法规将这一功率定为1马力，约合0.75kw。我国通用电动机的基本系列-y系列电动机额定功率的下限为0.55kw，经多数设计单位同意，本规范将适用下限定为0.55kw。本章各节的适用范围是不同的，使用本规范时应予注意。条文中所称“电动机”均指相应适用范围的电动机。第2.1.2条本条明确了本规范与有关规范的分工。第二节电动机的选择第2.2.1条本条为选择电动机电气和机械参数的概述。第2.2.2条本条的宗旨是，在满足使用要求的前提下，尽量选用简单、可靠、经济、节能的电动机；即优先选用笼型电动机，其次为绕线转子电动机，再次为其他类型，最后为直流电动机。一、关于笼型电动机变频调速问题参见本条第三款说明。本款包括多速笼型电动机，仅要求数种转速时，应优先予以选用。选用同步电动机，除个别情况是为稳速外，通常是为了提高功率因数。采用同步电动机是否合理，不仅与额定功率大小有关，还涉及同步转速、运行方式、所在系统无功负荷的大小和分布、货源和价格情况等，规范中不宜对功率界限作出硬性规定，而应通过技术经济比较确定。二、重载起动的笼型电动机应按起动条件进行校验，这在第2.2.3条一款中有明确规定。当不能满足要求或加大功率不合理时，则应按本款规定选用绕线转子电动机。在起动过程中，堵转转矩(亦称起动转矩)、最小转矩、最大转矩共同起作用，均需校验。能否克服静阻转矩决定于堵转转矩；能否顺利加速则最小转矩是关键；最大转矩除影响起动过程外，还决定电动机的过载能力。绕线转子电动机的转矩棗转差特性曲线可通过调节转子回路的电阻而改变，从而适应重载起动条件，并能在一定范围内调节转速。绕线转子电动机配晶闸管串级调速，己能获得较好的调速质量，条文中不再强调这一方面；但在低速下运行时各项性能指标低，不宜时间过长，条文中补充了这一条件。三、机械对起动、调速及制动有特殊要求时，有多种方案可供选择，如交流换向器电动机、电磁调速电动机、直流电动机；机械调速、液压调速、串级调速、变频调速等。这些方案各有优缺点，并在一定条件下转化。因此，电动机选择涉及众多因素，需结合拖动设计，通过技术经济比较才能确定，规范中不能作出硬性规定。采用直流电动机通常是为了满足拖动方面的特殊要求，但还存在其他方面的需要，条文中“交流电源消失后，必须工作的应急机组”，主要是针对发电厂某些厂用电装置而列入的。关于风机和水泵出于节能目的而调速问题，1987年3月国家经委能源局召开的“交流电动机调速驱动节电座谈会”介绍了许多有益的经验。据称，我国一些企业中变负荷运行的风机、泵类加装调速装置后，平均节电20%～30%；而风机、泵类设备耗电量约占全国发电量的31%，其中变负荷运行的占70%，无论上述数据是否正确，这些措施具有很大效益还是应当肯定的。常用的风机、泵类调速方式有:绕线转子电动机配晶闸管串级调速，笼型电动机配液力耦合器或变频调速器等。目前，变频调速技术和产品发展较快，方案选择应根据电动机功率、流量变化范围、设备现状、货源情况等决定。第2.2.3条作为定额一部分的额定输出功率(简称额定功率)是以工作制为基准的。不同工作制的机械应选用相应定额的电动机。根据现行国家标准《旋转电机基本技术要求》中的定义，“定额”是“由制造厂对符合指定条件的电机所规定的，并在铭牌上标明电量和机械量的全部数值及其持续时间和顺序”。“工作制”是“电机承受负载情况的说明，包括起动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和顺序”。电动机的工作制分为9类:1.连续工作制—s1；2.短时工作制—s2；3.断续周期工作制—s3；4.包括起动的断续周期工作制—s4；5.包括电制动的断续周期工作制—s5；6.连续周期工作制—s6；7.包括电制动的连续周期工作制—s7；8.包括变速负载的连续周期工作制—s8；9.负载和转速非周期变化工作制—s9。按此分类，连续工作制(s1)为恒定负载(运行时间足以达到热稳定)；连续周期工作制(包括s6～s8)则为可变负载。请注意这些用语的含义。电动机的定额分为5类:1.最大连续定额(cont或sl)；2.短时定额(例如s2—60min)持续运行时间为10、30、60或90min；3.等效连续定额(equ)制造厂为简化试验而作的规定，与s3s9工作制之一等效；4.周期工作定额(例如s340%)工作制符合s3～s8之一，负载持续率为15%、25%、40%或60%，每一周期为10min；5.非周期定额(s9)。一、关于按起动条件校验问题，参见第2.2.2条说明。三和四、关于在不同负载持续率之间进行负载换算问题，过去用的方法误差较大。近似公式忽略了旋转电机在不同转速下散热能力的明显差别，亦未考虑固定损耗和可变损耗的不同变化。起动次数越多，换算误差越大。此外，不同额定功率、同步转速、冷却方式的电动机，其发热和冷却性能的数据亦不同(参见现行国家标准《起重机设计规范》的附录)。除改进换算方法外，最好是制造厂根据基准工作制(通常为s3—40%)下的实际温升，给出电动机在不同负载持续率、不同起动次数下的允许输出功率。现行《冶金及起重用电动机标准》对此已有规定；某些产品样本(如yzr系列)己列有这类数据。因此，条文推荐按制造厂数据选用的做法。六、当电动机使用地点的海拔和冷却介质温度与规定的条件不同时，制造标准中只规定了对温升值的校正，未规定对输出功率的校正。考虑到设计工作的需要，建议制造部门提供功率校正的数据。第2.2.4条直流电动机的电压主要由功率决定。交流电动机的电压选择涉及电机本身和配电系统两个方面。一般情况下，中小型电动机为380v，大中型电动机为6kv，选定电压并不困难，但电动机额定功率在200～300kw附近时需比较高低压的优劣。当前，我国制造的低压电动机除常用的380v外，还发展了660v电动机及配套电器，其应用范围正由矿井扩展到地面；千伏级(如1140v)电动机亦已引进。高压电动机虽以6kv为主，但3kv电动机仍有应用，10kv电动机亦在制造。因此，在某些情况下，电压选择对电动机的造价和配电系统的投资有很大影响，需要根据技术经济比较确定。第2.2.5条我国有关电工产品环境条件的标准正在修订，尚未在各类产品标准中贯彻，对各类场所进行综合划分和定级，并规定相应的电气设备防护型式，条件尚未成熟。本条对电动机防护形式问题只作原则规定，这与高低压电器等部分的做法是一致的。关于爆炸和火灾危险、化工腐蚀等特殊环境条件，另有专用规范。第2.2.6条关于电动机的结构及安装形式(用代号“im”后加字母和数字或只加数字来表示)，详见现行国家标准《电机结构及安装型式代号》。第三节电动机的起动第2.3.2条关于电动机起动时电压下降的容许值问题，历来存在两种意见:一是规定电源母线电压；一是规定电动机端子电压。原规范采取规定电动机端子电压的做法虽能控制住配电系统各级母线的电压，但其要求显然偏高。如仅规定母线电压，则电动机端子电压可能低于容许值。为解决这一矛盾，本规范采取了两方面兼顾的做法。电动机起动对系统各点电压的影响，包括对其他电气设备和对电动机本身两个方面。第一方面:应保证电动机起动时不妨碍其他电气设备的工作。为此，理论上应校验其他用电设备端子的电压，但在实践上极不方便。在工程设计中我们可以校验流过电动机起动电流的各级配电母线的电压，其容许值则视母线所接的负荷性质而定。这方面的要求列入了本条文的一款和二款。第二方面:应保证电动机的起动转矩满足其所拖动的机械的要求。为此，在必要时，应校验电动机端子的电压。这方面的要求反映在本条文的三款中。一、本款适用于“一般情况下”即母线接有照明或其他对电压较敏感的负荷时。至于对电压质量有特殊要求的用电设备，应对其电源、采取专门措施，例如为大中型电子计算机配置ups或cvcf；这已超出本规范的内容。母线电压不低于额定电压的90%(频繁起动时)或85%(不频繁起动时)，是沿用多年的数据并被广泛采用。所谓“频繁”是指每小时起动数十次以至数百次。二、母线电压不低于额定值的80%的条件，是参照《火力发电厂厂用电设计技术规定》和许多部门的实际经验而列入的。本款适用于3～10kv、1140v和660v电动机；以及不与照明和其他对电压较敏感的负荷合用配电变压器或共用配电线路的情况。三、配电母线上未接其他负荷时，保证电动机的起动转矩是唯一的条件。不同机械所要求的起动转矩相差悬殊；不同类型电动机起动转矩与端子电压的关系亦不相同。因此，不可能规定电动机端子电压的下限。原规范规定电动机端子电压的容许值，是为了控制配电系统各点的电压，对电动机本身亦未给出下限。例如“不致妨碍其他用电设备的工作时，可低于85%”，低到什么程度则“按生产机械要求的起转矩确定”。各类机械要求的起动转矩数据，可在有关的手册、资料中得到。关于接触器的释放电压，现行制造标准规定“不应高于75%，在触头磨损的情况下，不应低于20%”。这个上限值偏高，不宜在条文中引用。设计中可根据具体产品的数据进行校验。最后，还应指出，仅在电动机功率达到电源容量的一定比例(例如20%或30%)或配电线路很长时，才需要校验配电母线的电压，而不必对各个系统的各级母线进行校验。同样，仅在电动机末端线路很长且重载起动时，才需要校验起动转矩；需考虑接触器释放电压的情况更少遇到。第2.3.3条本条的重点是正确选择全压起动或降压起动。必须指出，一款所列的全压起动条件是充分条件，除此以外，别无他项。许多手册、导则甚至规程中，往往把“电动机绕组的温升不超过允许值”亦列为一个条件，这种提法似是而非。问题不在于这句话本身，而在于不能将这一条件与笼型电动机和同步电动机的起动方式联系起来。可以证明，笼型电动机和同步电动机降压起动时绕组发热比全压起动更严重。因此，这类电动机起动时的温升问题，不能采用降压起动方式解决，只能正确选择电动机类型和定额解决。为此，本规范已明确规定:“笼型电动机和同步电动机的额定功率应按起动条件校验”(第2.2.3条一款)；“选用笼型电动机不能满足起动要求或加大功率不合理时，宜采用绕线转子电动机”(第2.2.2条二款)。某些构造特殊的电动机，如铸钢转子笼型电动机，全压起动时，转子表面可能过热。在这类情况下，应按制造厂规定的方式起动。当不符合全压起动的条件时，应优先采用降压起动方式，包括切换绕组接线、串接阻扰、自耦变压器起动等。应该指出，除降压起动外，还可能采用其他适当的起动方式。如某些机械带有盘车用的小电动机可以利用；某些变流机组可利用其直流发电机作为直流电动机来起动；某些有调速要求的电动机，可利用调速装置来起动。第2.3.4条绕线转子电动机采用频敏变阻器起