通用用电设备配电设计规范.docx
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通用用电设备配电设计规范
通用用电设备配电设计规范
中华人民共和国国家标准
GB50055-93
条文说明
前言
根据国家计划委员会计综[1986]250号文的要求，由机械工业部负责主编，具体由机械工业部第七设计研究院会同有关单位共同编制的《通用用电设备配电设计规范》GB50055－93，经建设部1993年9月14日以建标[1993]679号文批准发布。
为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，《通用用电设备配电设计规范》编制组根据国家计委关于编制标准、规范条文说明的统一要求，按规范的章、节、条顺序，编制了本条文说明，供国内各有关部门和单位参考。
在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄机械工业部第七设计研究院《通用用电设备配电设计规范》管理组（邮政编码：
710054）。
本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用，不得外传和翻印。
1993年9月
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
第三章起重运输设备
第一节起重机
第二节胶带输送机运输线（以下简称胶带运输线）
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［1986］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已公布的淘汰产品，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一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，还涉及同步专车速、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--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，已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．连续周期工作制棗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棗S9。
按此分类，连续工作制（Sl）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S1）；
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S3－S9工作制之一等效；
4．周期工作定额（例如S3-40％）---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）已列有这类数据。
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，末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、114OV和600V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、串接阻抗、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动，且有接线简单、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，特别是在需要调速的场合。
绕线转子电动机配晶闸管串级调速时，因调速范围的限制，通常仍需接起动电阻。
根据《冶金及起重用绕线转子三相异步电动机》产品标准的规定：
“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。
第2．3．5条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《旋转电机基本技术要求》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1min（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。
第四节低压电动机的保护
第2．4．1条本条为交流电动机保护的概述。
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《电气安全名词术语》和《低压配电设计规范》的条文说明。
第2．4．2条本条为相间短路保护（简称短路保护）；相对地短路划归接地故障保护。
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，系参照现行国家标准《低压配电设计规范》的规定而定。
第2．4．3条IEC标准《建筑物电气装置》473．3．1款中规定，短路保护器件应在每个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。
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保护。
第2．4．4条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两点内容，特予并列，以防偏废。
一、我国熔断器和低压断路器标准中，均已列入保护电动机型。
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。
二、关于熔断体的选择，原规范沿用了起动电流乘计算系数的方法，实际上是苏联所用的除计算系数法的变型。
苏联熔断器品种单一、稳定，用这种方法是简便可行的。
我国熔断器品种繁多，且处于更新换代之际。
由于各种熔断器的安秒特性曲线差别很大，甚至同一品种也要按电流分档，故难以给出统一的系数。
这问题在编制原规范时就已存在。
如条文说明的参考表中有5个品种，共10档电流，分轻重载两种情况，虽已够繁，仍未能包括当时正在试制的几个品种。
时至今日，熔断器标准已靠拢IEC，引进的NT型，统一设计的RTI2型、RTI4型等已开始推广，而原有的若干品种仍在普遍应用，数据势将翻番。
计算系数过多就失去优点，按电流分档则难免试算。
与其如此，还不如直接查曲线或在手册中给出具体的查选表格。
例如《工厂配电设计手册》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，使用方便，建议推广。
三、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。
根据上海电器科学研究所1971年对52台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继电器瞬动元件动作与断路器的固有分断时间无关，故其整定电流应躲过电动机起动电流第一半波的有效值。
原规范规定瞬动过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流的1．7－2倍，这数据偏小，已发生过误动作。
基于上述理由，并考虑了动作电流误差，故本规范将其加大到2－2．5倍。
第2．4．5条关于TN、TT和IT系统中接地故障保护的具体要求，已列入现行国家标准《低压配电设计规范》中，本条不再重复。
但采用漏电电流保护时，应考虑电动机突然断电可能引起的后果；必要时，可采用现行国家标准《低压配电设计规范》中所列的其他间接触电保护方法。
第2．4．6条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》中的线路过负载保护。
一、过载是导致电动机损坏的主要原因。
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”。
在为编制原规范而进行的调查中，收集到国内许多因过载保护不善而烧坏电动机的实例。
这类情况国外亦有，以至美国《电气建设与维护》杂志称，大约电动机故障的95％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。
二、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，是为了照顾现实情况。
如有运行经验或采用其他适用的保护时，仍宜装设。
此外，某些场合下断电的后果比过载运行更严重，如没有备用机组的消防水泵，应在过载情况下坚持工作。
第2．4．7条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交流继电器，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倍数下的动作时间明显低于电动机的允许时间，使整定困难；此外，两者均只反应定子电流，对其他原因引起的过热不能保护。
显然，直接反应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。
国外还推出了带微处理器的保护设备。
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响应曲线，能保护多种起因的电动机故障，并有许多监控功能，例如：
运行过载、起动电流和时间、多次起动或制动产生的热积累、限制加速时间和电流、断相、堵转、相不平衡、欠电压或过电压、欠负载或负载丢失、绕组温度和轴承温度、超速或低速、接地故障等等。
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。
根据低压电动机起动器产品标准，利用流过继电器或脱扣器的电流产生的热效应（包括延时）而反时限动作的继电器或脱扣器称为“热过载继电器”或“热过载脱扣器”。
为照顾当前习惯，条文中简称为“热继电器”，并把热过载脱扣器和电磁过载脱扣器等统称为“过载脱扣器”。
第2．4．8条本条补充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的做法，早已在实践中应用，现亦补入条文。
第2．4．9条在过载烧毁的电动机中，断相故障所占比例很大，根据参考资料称，在美国和日本约占12％，在苏联约占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。
原规范限于当时电器水平，对断相保护的要求是偏松的，加上好多单位连这些规定也末认真执行，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，不再用原规范中“可不装设”的提法。
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，但对用熔断器和低压断路器两种情况宜适当加以区别（用语分别为“应”和“宜”）。
关于定子绕组为星形接法的电动机，本条取消了原规范中“可不装设”的规定。
断相运行时，电动机绕组中流过的不平衡电流包括负序分量，而在转子中负序电流的频率接近电源频率的两倍，致使定子电流不能正确反映转子的发热。
断相运行时，普通三相热继电器只有两个热元件流过电流，由于驱动力减小，使动作电流的下限上升10％。
虽然星形接法的电动机的线电流与绕组电流一致，但因上述两点影响，它在断相时并不能反映电动机的实际发热，亦不能使普通三相热继电器正确动作。
因而不能认为星形接法的电动机不需要断相保护。
再者，按规行标准，定子绕组为星形接法的电动机只有两类：
132kW及以下的冶金及起重用笼型和绕线转子电动机、3kw及以下的Y系列电动机，均已在二款中包括，更无分列的必要。
此外，“经常有人监视能及时发现故障”对连续运行的电动机是难以做到的；如为短时工作或断续周期工作，则已包括在二款中，故一并删去。
第2．4．10条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。
根据上海电器科学研究所资料，临界电压与额定电压的比值如下：
在额定负载下，笼型电动机为0.67，绕线转子电动机为0.71，同步电动机为0.5；在额定负载的80％下，同步电动机为0.4；在额在额定负载的50％下，异步电动机为0.4左右。
低电压保护的动作电压均接近临界电压（欠压保护）或低于以至大大低于临界电压（失压保护--低压电动机应用甚广）。
由此可见，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）。
原规范中短延时低电压保护的时限为0．5s，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，现改为0．5－1．5s。
原规范中长延
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