摘要对消防水泵、消防风机常用保护作了介绍，并着重对如何贯彻执行《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)第2．4．6条及《低压配电设计规范)(GB50054-95)第4．3+5条进行了分析。消防水泵、风机的短路保护和接地保护电器宜选择满足电动机启动要求的非选择性装置式配电型断路器。电动机过栽保护通常采用继电器．而配电线路过载保护多采用断路器的长延时过电流脱扣器来完成。消防水泵有备用电动机，应设过载保护动作于跳闸 而消防风机的过载保护应动作于信号。消防水泵、风机采用直接启动时，可选用带长延时脱扣器的断路器，而降压启动末级断路器按常规选择时，不应带长延时过电流保护。

         关键词 电动机过载保护 配电线路过载保护        非选择性装置式断路器        脱扣器额定电流      保护选择性配合

         1 引言

         高层建筑中普遍存在的消防水泵(消火栓泵和喷淋泵)和消防风机(正压送风机和排烟风机)，多由交流电动机驱动，应装设短路保护和接地故障保护，并应根据具体情况装设过载保护，断相保护和低电压保护。

         2 消防水泵、消防风机回路的短路保护和接地故障保护

         2．1短路保护和接地故障保护器的选择

         2．1．1微型断路器与非选择性装置式断路器的选择

        现行设计中一般多选用断路器作电动机的短路保护和接地故障保护的保护器。断路器宜选非选择性装置式断路器，尽量不选微型断路器。C特性微型断路器的瞬动电流为5～1 ，D特性微型断路器的瞬动电流为1O一2o，n。当微型断路器额定电流 选定后，它的瞬动电流值就在5—1 或1O一2oL范围内。对于一个已生产出来的微型断路器，它的实际瞬动电流值究竟是多少就无从知道。设计计算时为确保电动机启动时微型断路器不误动，只能按5， (C特性)或1 (D特性)进行计算校核。设计计算单相接地保护灵敏系数时，为确保微型断路器能可靠动作，只能按1 (C特性)或2oL (D特性)进行验算。很明显，微型断路器的特性要同时满足上述两种验算要求是困难的。对非选择性装置式断路器而言，无论是配电型或是电动机型，它的瞬动电流值误差均在±2O％就较易满足上述两种验算要求。

          2．1．2配电型断路器与电动机型断路器的选择

         非选择性装置式断路器有配电型(瞬动电流为1o，)和电动机型(瞬动电流为1 )，又选择哪一种呢?根据电动机额定电流 选择断路器电流脱扣器额定电流，n，先按8L(1 考虑{zd0}负误差2O％)校验电动机启动时断路器是否会误动．若不会误动就选用配电型断路器。若会误动就用9．6L(12，月考虑{zd0}负误差20％)重新校验，校验结果若断路器不会误动，就选用该额定电流的电动机型断路器。若断路器仍会误动，就说明{dy}次选择的断路器脱扣器额定电流 选小了，必需另选一个较大的 重新检验。

         在选定断路器脱扣器额定电流， 合适的条件下，优选满足电动机启动要求的配电型断路器，因配电型断路器校验单相接地短路保护灵敏系数时用的瞬动流值为1 (1 o，n考虑{zd0}正误差2O％)，而不是电动机型断路器的l4．4L(1 考虑{zd0}正误差20％)，就比较容易满足保护灵敏系数的要求。

         2．2电动机回路的接地故障保护和短路保护

         a．电动机回路可能出现两相或三相短路及接地故障。因无零线引到电动机，不会出现单相短路。

         b．采用非选择性装置式断路器作接地故障保护和短路保护的保护器，当断路器电流脱扣器额定电流选定后，电流脱扣器的标称瞬动电流值就自然确定为l (配电型断路器)或1EL(电动机型断路器)。

        c．按下式校验接地故障保护灵敏系数 ：≥1-3 (1)单相接地保护灵敏系数满足要求后。相间短路保护灵敏系数就自然满足要求。因相间短路电流肯定大于单相接地短路电流。

         d．必须明白。非选择性装置式断路器的瞬时过电流保护对经过阻抗的接地故障可能不起保护作用。而长延时过电流保护可对部分经过阻抗的接地故障起保护作用，但当经过阻抗接地的故障电流接近或小于脱扣器额定电流 ，长延时过电流保护也无能为力。断路器的瞬时过电流保护对电动机内部绕组发生的相间短路，多数情况下不起作用，但断路器的长延时过电流保护可作后备保护。

         3 消防水泵、消防风机交流电动机的过载保护和消防水泵、消防风机配电线路的过载保护

         3．1电动机的过载保护和配电线路的过载保护

        电动机的过载保护与配电线路的过载保护是两种不同的保护。保护的对象和目的不同。采用的保护器和保护整定也不相同。

        电动机过载保护用来防止电动机过热造成的损坏。配电线路过载保护用来防止线路过热而造成绝缘的损坏。电动机过载保护多采用热继电器，而配电线路过载保护多采用断路器的长延时过电流脱扣器。电动机过载保护用的热继电器整定电流应接近但不小于电动机的额定电流 ，热继电器的动作时限应躲过电动机的正常启动时间。配电线路的过载保护应具有反时限特性并应同时满足下列条件(4)式就是我们通常讲的断路器要与线路匹配的标准。满足了(4)式要求，就可以防止线路因过热而造成绝缘的损坏。

        《通用用电设备配电设计规范》 (GB50055—93)第2．4．6条“?? ；但断电导致损失比过载更大时，不宜装设过载保护，或使过载保护动作于信号。”这里指的是电动机过载保护。

       《低压配电设计规范》(GB50054"95)第4．3．5条：“突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”这里指的是配电线路的过载保护。

         3．2消防水泵、消防风机直接启动的电动机过载保护

         a．消防水泵直接启动的一次线路见图1。消防水泵无论是消火栓泵或是喷淋泵都是设置一用一备或两用一备，备用泵自动投入，因此每台泵应装电动机过载保护。那种硬套GB50055—93第2．4．6条规定取消消防水泵电动机过载保护是不对的。国家建筑标准设计图集《火灾报警及消防控制》 (96SX501)中消防水泵电动机也是加了过载保护的。

         b．消防风机直接启动的一次线路见图2。消防风机无论是正压送风机或是排烟风机都是单台无备用风机。其电动机就不加热继电器保护，若加热继电器，就只能动作于信号。这两种作法都是符合GB5oo55—93第2．4．6条规定的。国标图集96SX501中的正压风机、排烟风机控制电路图就采用不加热继电器这种方式。

          3-3消防水泵、消防风机配电线路的过载保护

          3．3．1 GB5oo54-95第4．3．5条规定的前提条件及目的GB5oo54—95第4．3．5条规定的前提条件是认为线路的过载毕竟不是短路，短时的过载并不立即引起灾害。让导线超过允许温度运行。牺牲一些导线使用寿命，达到保证重要负荷供电不中断的目的。在消防水泵、消防风机配电线路设计中又如何理解贯彻第4．3．5条规定呢?下面谈谈笔者的分析和看法。

         3．3．2消防水泵、消防风机直接启动的配电线路过载保护图1、图2中1ZD、2ZD、3ZD、4ZD断路器都是配电线路的保护电器设备，其中1ZD、2ZD也是电动机的保护电器设备。

         为保证电动机正常启动时断路器1ZD、2ZD不误动。必须满足下式：

         为保证电动机正常直接启动时1ZD、2ZD断路器不误动，非选择性配电断路器的脱扣器额定电流L必须大于1．75倍电动机额定电流 ；非选择性电动机型断路器的脱扣器额定电流，^必须大于1．458倍电动机额定电流 。因断路器脱扣器额定电流是成等级序列，实际计算选用的 比1-75 或1．458／J~大。由此可知，断路器1ZD、2ZD长延时过电流保护对电动机过载起不到保护作用。

        从另一方面讲。消防水泵、消防风机都是在流体里运动的机械，而且是很少运转的机械，电动机过载电流通常达不到(1．458—1．75)／，即使达到了~ ( 1．458一1．75)，-，对配电线路而言还是正常负荷。实际计算选择的配电线路允许持续载流量，-又大于根据(8)式、(9)式选取的断路器脱扣器额定电流，n。

        消防水泵、消防风机配电线路的计算电流就是电动机额定电流。电动机的过载电流就是配电线路的负载电流，前面已分析消防水泵、消防风机电动机的过载电流对其配电线路而言还是正常负荷电流。或者说，消防水泵、消防风机直接启动时的配电线路不会出现线路过载，但可能出现短路故障过电流，由1ZD、2ZD断路器的瞬时过电流及长延时过电流保护负责保护。

        以上分析说明消防水泵、消防风机采用直接启动，经正确计算选用断路器1ZD、2ZD所带的长延时过电流保护不违反GB50054-95第4．3．5条规定。自然，断路器3ZD、4ZD带有长延时过电流保护更不违反GB50054-95第4-3．5条规定了。1ZD一4ZD断路器装设长延时过电流保护也是作为配电线路过电流保护的后备保护之必需。

         3_3_3消防风机采用降压启动的配电线路的过载保护

        消防风机采用Y一△启动或软启动就不存在(8)式或(9)式那样的关系了。但电动机回路中的断路器脱扣器额定电流，H仍应满足(2)式：

         线路计算负载电流蹦尤是电动机额定电流 。若电动机回路断路器的脱扣器额定电流，^等于或稍大于电动机额定电流 ，电动机的过负荷就会使断路器的长延时过电流保护动作切断电路。这就违背了GB50054--95第4．3．5条规定。因此，采用降压启动的电动机回路中的断路器就不能选热磁式脱扣器(代~3300)，只能选电磁式脱扣器(代~3200)，也就是说断路器不带长延时过电流保护。选用带电磁脱扣器(代号3200)的断路器只是达到配电线路不设过载保护切断电路的要求，并未满足线路过载保护应动作于信号之规定。有人认为选用热磁式脱扣器带报警触头(代号3308)就可利用报警触头去作用于信号，从而达到GB50054--95第4-3．5条的规定，这是不对的。报警常开触头是断路器在非人为断开(也称自由脱扣)时才闭合，也就是说过载保护已动作切断电路再发信号，这也违反了GB50054--95第4．3．5条规定。简单可行的办法就是在电动机回路加装热继电器，其整定电流不是按电动机额定电流，．整定，而是按小于或等于配电线路允许持续电流 来整定，利用热继电器动作后不可返回常开触点去作用于信号。采用断路器带电磁脱扣器(代号3200)加热继电器这种方式可以说xx符合GB50054—95第4．3．5条定。但这种方式也有缺陷，那就是电动机绕组内部出现短路故障，断路器的瞬时过电流保护多数情况下不会动作，而断路器又不能装长延时过电流保护作后备保护。为避免上述缺陷，笔者认为可将降压启动的消防风机电动机回路断路器有意按电动机直接启动进行计算选择，使断路器带有长延时过电流保护。断路器脱扣器额定电流的增大不会引起配电线路截面的过分增大。

         4 断路器之间的保护选择性配合

         a．断路器之间的保护选择性配合是为了减少断路器的误动造成停电范围的扩大。要明白非选择性断路器之间的保护选择性配合，仅是在一定电流范围内的配合。若短路故障电流大于上下二级非选择性断路器的瞬动电流，哪一个断路器先动作就不一定了。只有具有选择性的断路器之间，正确整定保护动作电流和动作时限，才可能作到上下级断路器保护选择性配合。

         b．图l、图2中断路器ZD与1ZD、2ZD要有保护选择配合是公认的。通常作法是断路器ZD的脱扣器额定电流比1ZD或2ZD的脱扣器额定电流大二级。

        但3ZD (4ZD)是否与ZD要作保护选择性配合就未引起注意。笔者认为3ZD (4ZD)与ZD之间也需具有保护选择性配合。

        ZD是双电源自动切换断路器。自动切换控制是以检测对方断路器电源侧是否有电为依据，若对方无电本侧有电就自动进行切换。若3ZD (4ZD)与ZD无保护选择性配合．当ZD下端发生短路或者1ZD (2ZD)短路拒动．3ZD(4ZD)就可能比ZD先动作断开，3ZD(4ZD)断开后，自动切换断路器就会检测到无电而进行电源切换。但短路故障点仍然存在，ZD就会重合到短路故障上。短路电流又使4ZD (3ZD)动作断开，这是不合理的。若3ZD (4ZD)与ZD有保护选择性配合，当发生上述短路故障时，ZD就会先动作，ZD动作后其上端头仍然有电，ZD就不会进行电源自动切换重新投到故障上了。

         c。非选择性装置式断路器脱扣器额定电流，^的等级序列是：l6、20、25、32、40、50、63、80、loo、125、140,160,18o、200,225、250、315、35o、400? ? (A)。保护选择性配合按大二级考虑，其配合系数按最不利条件计算． 自动切换断路器脱扣器额定电流也是电动机额定电流的1．562 5倍。根据前面分析可知自动切换断路器的长延时过电流保护对电动机过载起不到保护作用。或者说电动机过载到1．5625倍，对自动切换断路器长延时过电流保护而言还是正常负荷电流。正确计算选择自动切换断路器。其所具有的长延时过电流保护不违反GB50054—95第4．3．5条规定。

        上述结论是按最不利条件分析得出的，具有普遍适用性。自动切换断路器具有长延时过电流保护，可作为末级断路器的后备电流保护。显而易见，与ZD有保护选择性配合的3ZD、4ZD更可以选用带长延时过电流保护的非选择性装置式断路器了。

         5 断相保护

         a．消防水泵选用断相保护热继电器既可作电动机的过载保护又可作断相保护。

         b．消防风机不装

        设防止电动机过载的热继电器，一般也就未装设专门的断相保护器。若消防风机末级配电线路利用热继电器作线路过载保护动作于信号时，其热继电器可选用断相保护热继电器。若断相保护热继电器动作发了信号，也分辨不出是线路过载、短路或是断相引起的，必须经过检查才能确定。

         6 小结

         a．《通用用电设备配电设计规范》(GB50055—93)第2．4．6条中的过载保护不同于《低压配电设计规范》(GB50054—95)第4．3．5条中的过载保护。

         b．消防水泵为一用一备或二用一备，备用泵自动投入。装设防止电动机因过热而造成损坏的热继电器保护是必要的。与此相适应，电动机回路的断路器具有长延时过电流保护也是合理的。

        C．消防风机无备用，不装设防止电动机因过热而造成损坏的热继电器保护或装设热继电器保护动作于信号都是符合规范GB50055—93第2．4．6条规定的。

        d．采用直接启动的消防水泵、消防风机的配电线路断路器经正确计算选择，是可以带长延时过电流保护的。

        e．降压启动的消防风机最末级断路器按常规计算选择时。不应带长延时过电流保护。为满足GB50054--95第4．3．5条规定。应加装防止线路过载的热继电器动作于信号。

        也可以按直接启动条件计算选择降压启动消防风机的最末级断路器，从而可带长延时过电流保护。避免只选择带电磁脱扣器的断路器缺少后备保护的缺陷。

        F.给消防水泵、消防风机配电的非末级断路器，经正确计算选择配合均可选用带长延时过电流保护的断路器。

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