通用用电设备配电设计规范 GB50055-2011-环安宝@法规宝

2.1 电动机的选择
2.1.2 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，一般不宜选用直流电动机。
      1 关于笼型电动机变频调速问题参见本条第3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、制造和价格情况等，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。
      2 重载起动的笼型电动机应按起动条件进行校验，这在本规范第2.2.3条第1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，还决定了电动机的过载能力。绕线转子电动机的转矩——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。
      3 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，因此，电动机调速选择需结合传动设计，通过技术经济比较确定。随着电力电子技术的发展，应优先选用交流变频调速。
      4 关于风机和水泵出于节能目的而调速的问题，多年来，国家相关部门十分重视，据统计，我国发电总量60％以上是通过电动机消耗的，其中一半以上用于各种风机和水泵设备。而我国一些企业中变负荷运行的风机、水泵占70％，如果以调速传动代替原有的不调速传动，通过改变转速来调节流量和压力，取代传统的用挡板和阀门调节的方法，平均可节电30％左右。
2.1.3 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 定额和性能》GB 755中的定义，“定额”是“一组额定值和运行条件”，“工作制”是“电机承受的一系列负载情况的说明，包括起动、电制动、空载、停机和断能及其持续时间和先后顺序等”。
电动机的工作制分为10类：连续工作制——S1；短时工作制——S2；断续周期工作制——S3；包括起动的断续周期工作制——S4；包括电制动的断续周期工作制——S5；连续周期工作制——S6；包括电制动的连续周期工作制——S7；包括负载—转速相应变化的连续周期工作制——S8；负载和转速做非周期变化的工作制——S9；离散恒定负载工作制——S10。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S6一S8)则为可变负载。
电动机的定额分为6类：连续工作制定额(S1)；短时工作制定额(S2)——持续运行时间为10min、30min、60min或90min；周期工作制定额(S3～S8)——负载持续率为15％、25％、40％或60％，工作周期的持续时间为10min；非周期定额(S9)；离散恒定负载工作制定额(S10)；等效负载定额(应标志为“equ”)——制造厂为试验目的而规定的定额，与S3～S10工作制之一等效。
2.1.4 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或660V，大中型电动机为10kV。对恒速负载，功率大于200kW的电动机其额定电压宜选10kV。对变速负载宜采用变频调速，功率在200kW～1500kW的电动机其额定电压宜选660V。将现行的380V电压升为660V电压，可增加输电距离，提高输电能力；可减少变压器数量，简化工厂配电系统，提高供电可靠性；可缩小电缆截面，节省有色金属；可降低功率损耗及短路电流值，并扩大异步电动机的制造容量等，因而是有效的节电手段之一。提高配电电压，这在世界各国已成为发展趋势。在我国,660V等级电压在矿井中广泛使用，并已列入了国家标准《标准电压)GB／T 156。
2.1.5 本条对电动机防护形式问题只作了原则规定，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。
2.1.6 关于电动机的结构及安装形式，详见现行国家标准《旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类(IM代码))GB／T997。

2.2 电动机的起动
2.2.1、2.2.2 电动机起动对系统各点电压的影响，包括对其他用电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用电设备的工作。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，故在工程设计中采取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第2.2.2条的第1款和第2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第2.2.2条的第3款中。
      1 第2.2.2条第1款适用于母线接有照明或其他对电压较敏感的负荷时的情况。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，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。母线电压不宜低于额定电压的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致数百次。
      2 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》DL／T 5153和许多部门的实际经验而列入的。第2.2.2条第2款适用于3kV一10kV、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。
      3 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。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。最后还应指出，仅在电动机功率达到电源容量的一定比例(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很少遇到。2.2.3 本条的重点是正确选择全压起动或降压起动。第1款所列的全压起动条件是充分条件，必须全部满足。某些构造特殊的电动机，如铸钢转子笼型电动机，当其全压起动时，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、串接阻抗、自耦变压器、软起动装置起动等。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。
2.2.4 绕线转子电动机采用频敏变阻器起动，具有接线简单、起 动平滑、成本较低、维护方便等优点，应优先选用；但在某些情况下尚不能取代电阻器，特别是在需要调速范围不宽的场合。绕线转子电动机可接电阻器，既用于起动也用于调速。
根据现行行业标准《YZR系列起重及冶金用绕线转子三相异步电动机 技术条件》JB／T 10105的规定：“电动机起动时，转子必须串入附加电阻或电抗，以限制起动电流的平均值不超过各工作制的额定电流的2倍”。对有具体型号及规格的电动机，可按制造厂的资料确定起动电流的限值。
2.2.5 直流电动机起动电流不仅受机械的调速要求和温升的制约，而且受换向器火花的限制。根据现行国家标准《旋转电机 定额和性能》GB 755的规定，一般用途的直流电机在偶然过电流或短时过转矩时，火花应不超过两级。直流电机和交流换向器电动机的偶然过电流为1.5倍额定电流，历时不小于lmin(大型电机经协议可缩短为30s)。上述数据偏于安全，尤其是小型直流电机可能容许较高的偶然过电流。对有具体型号及规格的电动机，可按制造厂的资料或实际经验确定最大允许电流。

2.3 低压电动机的保护
2.3.1 条文中有关低压线路保护和电气安全的名词定义详见现行国家标准《电气安全术语)／GB／T 4776和《低压配电设计规范》GB 50054的规定。短路故障和接地故障的保护是交流电动机必须设置的保护，故本条为强制性条文。
2.3.2 交流电动机的过载保护、断相保护和低电压保护以及同步电动机的失步保护等需根据电动机的具体用途确定是否设置。
2.3.3 本条为相间短路保护(简称短路保护)，相对地短路划归为接地故障的保护。
数台电动机共用一套短路保护属于特殊情况，应从严掌握。总计算电流不超过20A是根据电动机的使用性质和重要性而确定的，节约投资，实践证明是可行的。
2.3.4 IEC标准IEC 60364--4((建筑物电气装置》第473.3.1条中规定，短路保护器件应在不接地的相线上装设。当短路保护兼作接地故障保护时，这是必要的。每相上装设过电流脱扣器或继电器能提高灵敏度，随着科技的发展，电流脱扣器、电流互感器和继电器的制造成本降低，每相上装设是合适的。考虑到某些场合，如装有专门的接地故障保护或在IT系统中，可能出现只在两相上装设的情况，本条保留了原规范的基本内容，但明确其条件是不兼作接地故障的保护。
2.3.5 防止短路保护器在电动机起动过程中误动作，包括正确选择保护电器的使用类别和电流规格，特予并列，以防偏废。
      1 我国熔断器和低压断路器标准中均已列入了保护电动机型。低压熔断器的分断范围和使用类别用两个字母表示。第一个字母表示分断范围(g——全范围分断能力熔断体，a——部分范围分断能力熔断体)，第二个字母表示使用类别(G——一般用途熔断体，M——保护电动机回路的熔断体)。如“gM”即为全范围分断的电动机回路中用的熔断体。
      2 由于我国熔断器品种繁多，各种熔断器的安秒特性曲线差别很大，故难以给出统一的系数。时至今日，熔断器标准已靠拢IEC标准，产品的种类多，计算系数过多就失去优点，故直接查曲线或在手册中给出具体的查选表格比较便于操作。如《工业与民用配电设计手册》列出了不同规格的熔断体在轻载和重载起动下的容许电流。这种做法造表虽繁琐，但使用方便，建议推广。
      3 采用瞬动过电流脱扣器或过电流继电器的瞬动元件时，应考虑电动机起动电流非周期分量的影响。非周期分量的大小和持续时间取决于电路中电抗与电阻的比值和合闸瞬间的相位。根据对电动机直接起动电流的测试结果，起动电流非周期分量主要出现在第一半波，第二、三周波即明显衰减，其后则微乎其微。电动机起动电流第一半波的有效值通常不超过其周期分量有效值的2倍，个别可达2.3倍。由于瞬动过电流脱扣器或过电流瞬动元件动作与断路器的固有分段时间无关，故其整定电流应躲过电动机起动电流第一半波的有效值。瞬动过电流脱扣器或电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2倍～2.5倍。
2.3.6 关于TN、TT和IT系统中间接接触防护的具体要求，已列入现行国家标准《低压配电设计规范》GB 50054中，本条不再重复。条文中将原“接地故障保护”改为“接地故障的保护”，以便于与现行国家标准《低压配电设计规》GB 50054及有关标准相对应。
2.3.7 本条中的过载保护用来防止电动机因过热而造成的损坏，不同于现行国家标准《低压配电设计规范》GB 50054中的线路过负荷保护。
      1 过载时导致电动机损坏的主要原因是过载引起的温升过高，除危及绝缘外，还使定子和转子电阻增加，导致损耗和转矩改变；由于定子和转子发热不同而使气隙减少，导致运行可靠性降低甚至“扫堂”，大部分的电动机故障都是由过载产生的过热所致。当然，以上所称“过载”是广义的，即包括机械过载、断相运行、电压过低、频率升高、散热不良、环境温度过高等各种因素。但无论如何，过载保护的必要性是肯定的。因此，电动机，包括不易机械过载的连续运行的电动机，应尽可能装设过载保护。此外，某些场合下断电的后果比过载运行更严重，如没有用机组的消防水泵，应在过载情况下坚持工作。
      2 目前常用的过载保护器件用于短时工作或断续周期工作的电动机时，整定困难，效果不好。条文规定上述电动机可不装设过载保护，是为了考虑现实情况。如有运行经验或采用其他适用的保护时，仍宜装设。
2.3.8 每相上装设过载保护器件能提高灵敏度，反映各相电流的真实情况，易于实现保护。目前交流电动机过载保护器件最普遍应用的是热继电器和过载脱扣器(即长延时脱扣器)。较大的重要电动机亦采用电流继电器，通常为反时限继电器，用于保护电动机堵转的过载保护时，可为定时限继电器，其延时应躲过电动机的正常起动时间。
常用的过载保护器件简单、价廉，但也难免存在缺点。如热继电器的双金属片与电动机的发热特性不同，导致过载范围内动作不均匀；过电流保护在低过载数倍下的动作时间明显低于电动机的允许时间，使整定困难。目前，国内有许多厂家生产的专用电机保护器采样电机定子电流，经运算与设定的保护曲线比较，具有定时限和反时限功能，能较真实地模拟电机运行情况，保护效果明显，可以使用。以上两者均只反映定子电流，对其他原因引起的过热不能保护。因此，直接反映绕组过热的温度保护(如PTC热敏电阻保护)及其改进型温度—电流保护是比较合理的。为适应电动机的保护设备的迅速发展，条文中列入了温度保护或其他适当的保护。
2.3.9 本条规定了选择过载保护器件的一般要求。此外，某些起动时间长的电动机在起动过程的一定时限内解除过载保护，防止保护器件误动作，同时对正常运行的电机进行了保护。实践证明行之有效。
2.3.10 在过载烧毁的电动机中，断相故障所占比例很大，根据参考资料，在美国和日本约占12％，在前苏联约占30％；而在我国则明显超过以上数字。这与断相保护不完善有直接关系，致使因断相运行每年烧毁大批电动机，已引起多方面人士的关注。基于上述情况，并考虑到电器制造水平的发展，本规范对断相保护作出了较严的规定。
关于用低压断路器保护的电动机，本条规定宜装设断相保护。据发生断相故障的181台小型电动机的统计，因熔断器一相熔断或接触不良的占75％，因刀开关或接触器一相接触不良的占11％，因电动机定子绕组或引线端子松开的占14％。由此可见，除熔断器外，其他原因约占25％，仍不容忽视。
电动机断相运行时，电流会出现过载，用熔断器作保护时，需热效应将每相熔断器逐一熔断，反应迟缓，故要另外装设断相保护。对断路器而言，过载保护动作后，将切断三相电源，比熔断器效果好。
2.3.11 短时工作或断续周期工作的电动机经常处于起动和制动状态，电流变化较大。保护元件难以准确判断，容易误动作。因此可不设断相保护。
2.3.12 交流电动机装设低电压保护是为了限制自起动，而不是保护电动机本身。当系统电压降到一定程度，电动机将疲倒、堵转，这个数值可称为临界电压，并与电动机类型和负载大小有关。低电压保护的动作电压均接近临界电压(欠压保护)或低于临界电压(失压保护)。在系统电压降到低电压保护的动作电压之前，电动机早已因电流增加而过载。低电压保护可归纳为两类：为保证人身和设备安全，防止电动机自起动(包括短延时和长延时)；为保证重要电动机能自起动，切除足够数量的次要电动机(瞬时)。
为配合自动重合闸和备用电源自投的时限，与继电保护规程协调一致，短延时低电压保护的时限为0.5s～1.5s。考虑到某些机械(如透平式压气机)的停机时间较长，长延时低电压保护的时限为9s～20s，为了适用不同情况，本规范未给定低电压保护的时限具体数值，而是根据工艺要求确定。
2.3.13 按有关规范间的分工和本节的适用范围，本条仅涉及低压同步电动机。低压同步电动机在某些场合仍有应用价值，因此条文中作了原则规定。以前低压同步电动机都采用定子回路的过载保护兼作失步保护，随着电力电子技术的发展，在转子回路中装设失步保护或失步再整步装置等是可行的，因此，条文中列入了这些内容。此外，当同步电动机由专用变频设备供电时，特别是具有转速自适应功能时，失步情况与由电力系统供电时不同，可另行处理。
2.3.14 直流电动机的使用情况差别很大，其保护方式与拖动方式密切相关，规范中只能作一般性规定。条文中“并根据需要装设过载保护”，这里的“过载保护”亦包括保护电动机堵转的过载保护。
2.3.15 电动机综合保护器目前国内已有许多生产厂能够生产，可实现多种保护功能，其内部的微处理器能用复杂的算法编制程序，精确地描述实际电动机对正常和不正常情况的相应曲线，能保护多种起因的电动机故障，并有许多监控功能。
2.3.16 旋转电机励磁回路额定电流一般较小，过载能力强，且励磁回路一旦断电，容易造成“飞车”现象，导致出现更大的危害。

2.4 低压交流电动机的主回路
2.4.1 本条为新增内容，规定了电动机主回路的组成，其中有关术语参见现行国家标准《电气安全术语》GB／T 4776和《低压配电设计规范》GB 50054。
2.4.2 隔离是保证安全的重要措施，规范中应予以明确规定。
      1 考虑到我国常用配电箱、柜的产品现状和实际运行经验，本款对数台电动机共用一套隔离电器的问题作了灵活规定。
      2、3 现行国家标准《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第53章：开关设备和控制设备》GB 16895．4第537.2条规定：隔离电气在断开位置时，其触头之间或其他隔离手段之间，应保证一定的隔离距离；隔离距离必须是看得见的，或明显地并可靠地用“开”或“断”标志指示；这种指示只有在电器每个极的断开触头之间的隔离距离已经达到时才出现。半导体电器严禁用作隔离电器。在现行的国家低压电器标准中，已列入了低压空气式开关、隔离开关、隔离器、熔断器组合电器等隔离电器；低压断路器标准中亦列入了隔离型。
按IEC标准，“手握式设备”是在正常使用时要用手握住的移动式设备；“移动式设备”是在工作时移动的设备，或在接有电源时容易从一处移至另一处的设备。请注意，没有搬运把手且量又使人难以移动的设备(规定这一重量为18kg)应归入固定式设备。
      4 按IEC标准的规定，无载开断的隔离电器应装设在能防止无关人员接近的地点或外护物内，或者能加锁。
2.4.3 根据我国接触器和起动器的制造标准(等效采用IEC相应标准)，起动器的定义是“起动和停止电动机所需要的所有开关电器与适当的过载保护电器相结合的组合电器”；过载保护电器附在起动器标准中，不再单列一项标准。接触器和起动器(包括过载保护电器)与短路保护电器(以下简称SCPD)的协调配合是上述标准中的一项重要规定，其要点如下：
      1 接触器和起动器制造厂应成套供应或推荐一种适用的SCPD，以保证协调配合的要求。
      2 过载保护电器与SCPD之间应有选择性：在两条时间—电流特性平均曲线交点所对应的电流以下，SCPD不应动作，而过载保护电器应动作，使起动器断开，起动器应无损坏。在上述电流以上，SCPD应在过载保护电器动作之前动作，起动器应满足制造厂规定的协调配合类型的条件。
      3 允许有两种协调配合类型：“1型”协调配合——要求接触器或起动器在短路条件下不应对人或周围造成危害，应能在修理或更换零件后继续使用。“2型”协调配合——要求接触器或起动器在短路条件下不应对人或周围造成危害，且应能继续使用，但允许有容易分离的触头熔焊。
      4 上述协调配合的要求，由接触器或起动器制造厂通过试验验证。
2.4.4 本条中的控制电器是指电动机的起动器、接触器及其他开关电器，而不是“控制电路电器”。
根据起动器与短路保护电器协调配合的要求，堵转电流及以下的所有电流应由起动器分断。
原规范“当符合控制和保护要求时，3kW及以下的电动机可采用封闭式负荷开关(铁壳开关)”易被理解为只有3kW及以下的电动机方能采用负荷开关。其实根据现行国家标准《低压开关设备和控制设备 第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》GB 14048．3使用类别为AC-2～AC-4的隔离开关，在相应类别范围内可用作直接通断单台电动机。AC-23可偶尔通断单台电动机。
(机械)开关——是在正常电路条件下(包括规定的过载工作条件)，能接通、承载和分断电流，并在规定的非正常电路条件下(如短路)，能在规定时间内承载电流的一种机械开关电器。也就是说只要是开关就应该能接通、承载和分断电流，只是根据其使用类别不同，接通、承载和分断电流性质、能力、大小不一样。
开关按使用类别、人力操作电器的方式、隔离的适用性进行了分类，并未分出负荷开关这一类别。详见现行国家标准《低压开关设备和控制设备 第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》GB 14048．3。
2.4.5 导线和电缆(以下简称导线)在连续负载、断续负载和短时负载下的载流量可以参照相关的国家标准，本规范不再列入：
      1 导线与电动机相比，发热时间常数和过载能力较小。选择导线时宜考虑这一因素，使导线留有适当的裕量。
断续周期工作制的电动机可有多种工作制，电动机的额定功率通常按基准工作制标称，其他工作制的功率按基准工作制时额定功率的实际温升确定，由制造厂在产品样本中给出。   
      2 接单台的电设备的末端线路可不按过载保护进行校验，理由如下：首先，设备的额定功率是按可能出现的最繁重的工作制确定；其次，不允许在这种线路上另接负荷；此外，电动机的过载保护对导线亦起作用。上述说明不适用于向日用电器配电的末端线路，参见本规范第8.0.1条和第8.0.2条。
关于校验导线在短路条件下热稳定的要求，末端线路应与配电线路区别对待。
      3 本规范规定以起动静阻转矩是否超过额定转矩的50％为界，划分了轻载与重载，使条文更加明确。