电热设备电力装置设计标准规范.doc

电热设备电力装置设计规范
GB50056－93
主编部门：中国机械工业部
同意部门：中国建设部
施行日期：1994年2月1日

第一章　总则
第1.0.1条 为使电热设备电力装置（以下简称电热装置）设计实施国家技术经济政策，做到技术优异、安全可靠、节省电能、经济合理、便于维修，制订本规范。
第1.0.2条 本规范适适用于新建电弧炉、矿热炉、感应电炉、感应加热器和电阻炉等电热装置设计。
第1.0.3条 电热装置设计除应遵守本规范要求外，尚应符合国家现行相关标准、规范要求。

第二章　基础要求
第2.0.1条 电热装置宜属于二级或三级负荷，当事故停电将在国民经济上造成重大损失多台大型电热装置宜属于一级负荷。电热装置辅助设备负荷等级应依据事故停电所造成损失或影响程度确定。
第2.0.2条 电热装置变压器、变频或变流装置和电炉或加热器距离应小，但应便于操作、维护和检修。
第2.0.3条 电热装置应设置能满足维修安全和正确操作要求联锁装置。
第2.0.4条 电热装置继电保护装置、测量仪表、控制电器和导线设置，应便于操作、监视和维修，并应避免受热、受潮、受电磁感应、受撞击和积聚灰尘。
第2.0.5条 高频、中频电流或工频大电流导体截面选择和部署，应降低因为集肤效应和邻扰效应所引发导体中电流不均匀分布。
第2.0.6条 电热装置导体支架、保护遮板、套管、铠装、紧固件和邻近金属部件设置和材料选择，当在频率较高或电流较大时应减小感应发烧影响。
第2.0.7条 电热装置短网配置应做到电阻和电抗较小，并应使三相阻抗平衡。
第2.0.8条 单台功率等于或大于400KW电热装置，当其自然功率因数较低时，应装设单独无功功率赔偿装置,若经技术经济比较采取集中赔偿有利时或当工厂、车间无功功率富裕时，可不装设单独赔偿装置。
第2.0.9条 电热装置无功功率赔偿装置采取电力电容器时，其性能选择和接线方法应计入无功负荷改变和高次谐波影响。
第2.0.10条 电热装置宜采取闭路冷却，在闭路系统中不得产生气泡。
第2.0.11条 电热装置冷却水系统设置,应便于监视其工作情况；并应依据需要装设水温、水压、流量等信号和保护装置。必需时应采取分断电热装置电源等安全方法。
第2.0.12条 连接水冷工频导体和金属给排水管间绝缘水管，其内径和长度选择,应使每根绝缘水管内水泄漏电流不超出20mA或采取其它安全方法。
第2.0.13条 多台单相电热装置应均匀地接在三相电路上。
第2.0.14条 单相电热装置容量较大时，应验算电热装置引发负序电流和负序电压对电网影响；当超出现行国家标准许可值时,应将单相负荷连接到更大短路容量电网点或设置相平衡装置。当在运行过程中不常常产生不平衡时,应装设三相电网间可切换单相负荷切换电器。当工艺过程许可采取直流加热时，可将单相负荷由三相交流整流后以直流供电。
第2.0.15条 不平衡电流较大电热装置或单相电热负荷较多变（配）电所应设监视负序电流仪表。
第2.0.16条 电热装置电力负荷引发公用电网电压波形非正弦畸变不应超出现行国家标准要求；当不能满足要求时,应采取装设谐波过滤装置等方法。
第2.0.17条 在变压器室地面上1.9m以下电炉变压器四面突出部分和变压器室内墙之间最小距离应符合表2.0.17要求。
表2.0.17 电炉变压器和室内墙之间最小距离（m）

电炉变压器容量（MVA）
>0.4
0.4~12.5
>12.5
前面墙（靠电炉）
0.6
0.8
侧墙和后墙
0.8
1.0
1.2

第2.0.18条 电热装置中母线或母线组绝缘支持物和母线间衬垫，在小于1kV直流或交流工频、低频和中频电路中，可采取绝缘浸渍处理石棉水泥板（块）；当电压小于500V时,亦可采取浸渍处理（在干燥油中浸渍）木材；当电压大于1kV小于1.6kV时，应采取电胶木、玻璃纤维板或耐热塑胶。含有快速改变冲击负荷电炉绝缘支持物（夹紧块衬垫），应采取耐震材料。
电压大于和等于1.6kV应采取瓷或玻璃制成支柱绝缘子，当工频电流大于和等于1.5kA和中频、高频任何电流值时，绝缘子附件应采取铝材，当用铝屏蔽保护或由少磁性生铁制造时，绝缘子附件可采取铸铁。
母线组夹紧金属部件当工频电流大于和等于1.5kA和中频、高频任何电流值时，宜采取由非磁性钢板制成弯形侧面型截面或焊接侧面和硅铝合金部件，但重型多片母线组除外。
大电流母线紧固件宜采取非磁性铬镍、铜锌或其它合金制成螺栓和双头螺栓。
第2.0.19条 电热装置变压器二次侧导体母线组不一样极（不一样相）母线间绝缘电阻应满足产品要求，当产品要求未要求绝缘电阻值时,母线组同极（不一样相）母线间绝缘电阻应符合表2.0.19要求。
表2.0.19母线组不一样极（不一样相）母线间绝缘电阻（KΩ）
功率
（MVA）
电压（KV）
<1
1~1.6
1.6~3
3~15
<5
10
20
100
500
5~25
5
10
50
250
>25
2.5
5
25
100
注：绝缘电阻采取电压为2.5kV兆欧表，并断开导电体和变压器、变频机、开关设备、电阻炉加热元件等出线端，提起电炉电极和拆开水冷系统软管后测量。
第2.0.20条 交流或直流二次硬导体不一样极（不一样相）母线间最小净距应符合表2.0.20要求。
表2.0.20二次硬导体母线间最小净距（mm）
导体装设场 所
直流
交流
<1KV
1~3KV
50Hz
500~10000Hz
>10000Hz
<0.2KV
0.2~1KV
1~3KV
<1.6KV
1.6~3KV
3~15KV
干燥、无尘
12
20~30
10
15
20~30
15~20
20~30
30~140
干燥、多尘
16
30~150
12
20
25~35
20~25
25~35
35~150
注：1、上表系指母线高为250mm以下，当高于此值时最小净距应增加5～10mm。
2、多尘系指非导电尘。
第2.0.21条 电热装置需要在距安装地面2m及以上高度进行维护部分，应设置有保护栏和固定梯平台，不得采取活动式梯,在维护人员可能触及装置带电部分区域内，平台、护栏和梯应采取难燃烧材料，工作平台走道板应有阻燃绝缘材料覆盖物。
第2.0.22条 电热设备液压系统蓄势泵和充油装置，当其油量60kg及以上时，应设置事故排油设施。
第2.0.23条 对危及工作人员安全或电热装置正常运行静电荷，应采取接地、屏蔽或提供足够距离等抑制方法。
第三章　电弧炉和矿热炉装置
第一节　电炉装置主电路系统
第3.1.1条 电炉应设置和供电系统连接专用变压器。电炉变压器容量选择，应符合工艺要求用电制度和变压器许可过负荷能力，其二次电压和调压方法，应符合工艺过程要求，其一次电压选择，应依据供电技术经济比较确定。
第3.1.2条 电炉供电系统应简单，并应操作方便。单台电炉装置宜由一回路供电。电炉变电所不宜引接向外部供电高压线路。
第3.1.3条 三相电弧炉工作短路引发供电母线电压波动值不应超出2.5%，但专供电弧炉用变电所二次母线电压波动不应受此限制。当不能满足上述要求时，应采取将电弧炉接到短路容量更大电网点上等降低电压波动方法。
第3.1.4条 有工作短路电炉装置，应采取限制工作短路电流在电气设备许可范围内方法。三相电弧炉装置工作短路电流，不应大于电炉变压器额定电流3.5倍。当采取电抗器限制短路电流时，电抗器应设旁路开关。
第3.1.5条 三相电弧炉装置主电路系统导体载流量应按变压器额定容量120%计算；开关设备和互感器额定电流可按大于120%选择。
第3.1.6条 三相电弧炉装置应采取含有频繁操作性能操作断路器。
第3.1.7条 电弧炉和矿热炉变压器应采取下列限制操作过电压方法：
一、在电炉变压器和操作断路器间装设氧化锌避雷器或压敏电阻；
二、在三绕组电炉变压器三次侧装设氧化锌避雷器或压敏电阻和阻容吸收装置；
三、在电炉变压器二次侧装设阻容吸收装置。
第3.1.8条 有二台及以上三相电弧炉工厂宜装设最大电力需量电子计算机控制装置。
第3.1.9条 三相电弧炉高压电源电缆截面选择应计入高次谐波电流影响。
第二节　保护、控制、信号和测量
第3.2.1条 电炉变压器应装设故障短路电流速断保护、变压器过负荷保护和变压器及其有载分接开关瓦斯保护，并应符合下列要求：
一、故障短路电流速断保护，其整定值应躲开电炉最大工作短路电流。
二、变压器过负荷保护，应采取反时限特征过电流继电器,保护整定值应考虑电极提升速度，宜在3倍额定电流时6s左右动作；对矿热炉整定值应预防长时间不大过负荷。矿热炉亦可采取带长延时定时限过电流保护。三相电炉变压器过负荷保护应为三继电器式。
三、变压器及其有载分接开关瓦斯保护，重瓦斯动作于电炉变压器一次侧断路器跳闸，轻瓦斯动作于信号。
第3.2.2条 当采取三绕组电炉变压器（带串联调压绕组）时，可在第三绕组装设电流互感器替换二次侧大电流互感器。但应换算变流比，其相位应一致。
第3.2.3条 电炉装置应接地，接地电阻不应大于4Ω；在高土壤电阻率地域不宜大于10Ω。
第3.2.4条 三相电弧炉应设电极自动调整器。矿热炉宜设电极自动调整器，但小型矿热炉可采取手动操作。电极自动调整器应含有由自动操作转为手动操作功效。
第3.2.5条 在电弧炉炉底和电压信号变压器间应装设预防电弧炉电极自动调整器电压信号变压器烧损隔直电容器。
第3.2.6条 三相电弧炉电极自动调整器宜采取预防当电极触及不导电炉料时折断电极方法。
第3.2.7条 在大型矿热炉操作平台处宜装设事故断电开关。
第3.2.8条 采取钥匙控制电炉通电时，钥匙应仅在分断位置时才可能取下。
第3.2.9条 应在电炉操作区域内操作人员能看清地方装设通电及断电指示灯。
第3.2.10条 当电炉向浇注场地倾动时，应设使在浇注场地人员能听到见到声、光信号。
第3.2.11条 电炉装置应装设下列信号：
一、电炉高压通电及断电信号；
二、调压装置在四级及以上时，指示电压等级信号；
三、反应三相电弧炉每相电弧电压信号；
四、油循环系统故障信号；
五、水或风冷却系统故障信号；
六、操作电源失压信号；
七、依据工艺要求其它信号。
第3.2.12条 电炉装置应装设有功电度表、无功电度表、电流表和电压表。10t及以上电弧炉宜装设三相有功功率表。上述仪表应装设在电炉变压器高压侧；5t及以下电弧炉仪表可装设在配电所。电炉装置应装设显示电极电流、电压值电流表和电压表。当采取电极自动调整器时，应装设监视调整器工作仪表。电弧炉电流表，应有过负荷量程。电弧炉应装设带有最大电力需量有功电度表。
第三节　电力设备部署
第3.3.1条 一台电炉装置变压器、电抗器、操作断路器、隔离开关、切换开关和互感器等电力设备，可装设在同一房间内。需常常操作断路器和开关，宜采取电动操作或远方机械传动。电炉变压器应靠近电炉以缩短短网长度；必需时可抬高变压器安装高度。
第3.3.2条 门向车间内开电炉变压器室，应设置容量为100%变压器油量贮油池，或将油排到安全处所设施。
第3.3.3条 电炉变压器室宜预留装设有载分接开关换油或过滤油地方。
第3.3.4条 电炉变压器室可设开向控制室防火门。
第3.3.5条 电炉装置宜设控制室，并宜采取控制台。控制室地面标高和观察窗和控制台位置，应能使操作人员观察到所操作机械设备动作和炉前情况。电炉通电应在主控制台控制。控制室应采取防烟尘侵入方法。1000V以下电力设备，可装设在控制室内。
第3.3.6条 需在炉旁操作电炉装置机械，应在炉旁设置控制设备。
第3.3.7条 电炉平台下和软电缆下应设置预防人员进入警告牌或栅栏。
第四节　短网
第3.4.1条 常常有工作短路电炉装置，应采取铜母线。负荷平稳电炉装置可采取铝母线，但应设置可靠铜铝过渡接头。
第3.4.2条 从硬母线引至电炉可动接线板软电缆，应预防磨损和短路；5t及以上三相电弧炉，宜采取水冷软电缆。
第3.4.3条 矿热炉母线应设置预防炉料喷溅或热辐射防护设施。
第3.4.4条 对短网母线紧固，其垫块应采取绝缘浸渍处理石棉水泥板或纤维压板；当电压在500V以下时，可采取绝缘浸渍处理木材。
第3.4.5条 10000A及以上电炉短网动稳定计算，应计入母线交叉及转弯处可能增加电磁力。导体支架间距离，应进行谐振校验。
第3.4.6条 5000A及以上电炉短网和变压器之间，应采取可挠性连接。
第3.4.7条 三相电弧炉中心线和电炉变压器室外墙间距离和墙上短网出线口位置确实定,应在炉体倾动和炉盖旋转时使其软电缆尽可能短。
第3.4.8条 在电炉变压器短网进行电焊时，应采取预防因为电炉变压器二次侧带电使一次侧产生高电压造成危险方法。
第3.4.9条 在测量电弧炉短网阻抗值和其不平衡率进行运行短路试验时，应计入电炉变压器绕组结线方法对测量值影响。
第五节　电磁搅拌装置
第3.5.1条 30t及以上三相电弧炉，当冶炼工艺需要时，可装设电磁搅拌装置。
第3.5.2条 电磁搅拌装置应能按工艺要求改变运行方法。
第3.5.3条 电磁搅拌装置低频电源，应能调整低频频率及功率。
第3.5.4条 电磁搅拌装置采取晶闸管变频电源时，在其工频电源侧应装设提升功率因数用电容器，并宜在电容器前串联限制晶闸管变频所产生高次谐波影响电抗器。
第3.5.5条 电磁搅拌装置应装设下列测量仪表：
一、交流电源侧：电流表、电压表、有功功率表和有功电度表。
二、低频输出侧：电流表、电压表、频率表和有功功率表。
第3.5.6条 装有电磁搅拌装置电炉，应装设漏炉保护装置和炉壳测温元件。
第六节　炉外精炼装置
第3.6.1条 炉外精炼装置加热工位主电路系统，保护、控制、信号和测量，部署和短网应遵守本章第一节至第四节相关要求。
第3.6.2条 炉外精炼装置加热工位中心线宜和电炉变压器低压端子中心线一致。
第3.6.3条 炉外精炼装置变压器室低压母线出线孔标高宜在电极横臂水冷导电铜管最高位置标高和最低位置标高中点。
第3.6.4条 炉外精炼装置控制室中应预留设置真空测量控制柜位置。
第3.6.5条 炉外精炼装置应设置钢包车行走和相关工位间联锁装置。
第3.6.6条 炉外精炼装置变压器额定容量应按需精炼钢水重量、升温速度确定。
第四章　工频感应电热装置
第4.0.1条 工频感应电热装置变压器一次侧电压选择，应依据供电技术经济比较确定。变压器容量、二次侧电压和调压方法等，应符合工艺要求。
第4.0.2条 工频感应电热装置硬母线，可采取铝导体。
第4.0.3条 在工频感应电热装置感应电路中，应装设电容器组并应符合下列要求：
一、电容器组容量，满足工频感应电热装置在无功功率最大时赔偿要求；
二、电容器组容量能调整；
三、电容器组和感应线圈间导体长度短。
第4.0.4条 工频感应电热装置合闸冲击电流，应小于电力网许可值，并不宜大于额定电流3～5倍。
第4.0.5条 工频感应电热装置应按下列要求装设保护：
一、装设短路保护，动作于分断主电源；
二、装设冷却水停止、水压不足或水温过高保护，动作于信号及分断主电源；
三、1.5t及以上感应熔炼装置，装设漏炉保护或监察方法，动作于信号及分断主电源；
四、400kVA及以上变压器，装设过负荷保护，动作于信号。
第4.0.6条 工频感应加热装置应装设电流表、电压表、功率因数表、有功功率表和有功电度表。无专用变压器工频感应电热装置测量仪表可合适降低。
第五章　中频感应电热装置
第5.0.1条 本章适适用于频率大于工频，并小于或等于10kHz熔炼、淬火、透热等感应电热装置。
第5.0.2条 中频电源可采取晶闸管变频器或变频机组。多台交叉作业电热装置宜由共用中频电源供电。
第5.0.3条 中频电源装置并联运行，应符合产品技术条件要求。
第5.0.4条 在中频感应电热装置感应回路中，应装设电容器组并应符合下列要求：
一、电容器组容量满足负载功率因数在最低值时赔偿要求；
二、当采取变频机组时，电容器组容量能调整；
三、电容器组和感应加热器或淬火变压器间导体长度短。
第5.0.5条 在频率为8kHz及以上电动发电机组应装设空载限制器。当工作循环中间歇时间长且电动发电机停车不合理时，可采取切除发电机励磁方法。
第5.0.6条 变频装置电动发电机组产生噪声大于80dB（A）时，电动发电机组应装设在电机室内。
第5.0.7条 固定敷设中频线路宜采取铝导体。
第5.0.8条 中频导体宜采取中频同轴电缆、同轴部署管形母线或平行部署矩形母线。
第5.0.9条 中频10kHz以下电路中当采取钢铠装电缆或套钢管导线敷设时,必需利用电缆一个芯线或同一钢管中导线作为往返电流回路。
第5.0.10条 在中频回路中采取矩形母线时，应符合下列要求：
一、平行部署多片母线，应宽面相对，相邻母线应为不一样极性；
二、不一样相（不一样极）矩形母线间最小净距应符合本规范表2.0.20要求；
三、母线夹板、隔板宜采取绝缘浸渍处理硬木、塑料或层压绝缘板等材料制作。
第5.0.11条 中频感应电热装置，应装设下列保护动作于信号及分断主电源：
一、过电流和过电压保护；
二、冷却水停止、水压不足和水温过高保护；
三、容量较大熔炼炉装设漏炉保护。
第5.0.12条 中频电源装置中频回路应装设电流表、电压表和有功功率表。晶闸管变频器直流回路应装设电流表和电压表。 变频机组尚应装设功率因数表，并应在励磁回路中装设电流表。
第5.0.13条 中频电源装置宜装设在单独房间内；当工作环境条件许可时，晶闸管变频器可不装设在单独房间内。

第六章　高频感应电热装置
第6.0.1条 本章适适用于频率大于10kHz，并小于或等于300MHz熔炼、淬火等感应电热装置。
第6.0.2条 高频电源装置可采取电子管振荡器。
第6.0.3条 高频电源装置应有金属屏蔽外壳。高频回路中外露导体和电气设备应采取操作人员免受高频电场伤害局部屏蔽方法。
第6.0.4条 高频感应电热装置电源线路，应装设滤波器。
第6.0.5条 容量较大高频感应电热装置，宜装设在单独房间内或工作隔间内。
第6.0.6条 高频感应电热装置产生无线电干扰超出现行国家标准辐射许可值时，应设置屏蔽室。
第6.0.7条 高频感应电热装置屏蔽室，应符合下列要求：
一、屏蔽室结构型式及材料，应依据屏蔽要求确定；
二、屏蔽室通风口应屏蔽；
三、滤波器应设置在电力线路进入屏蔽室入口处；
四、屏蔽网、滤波器和其它金属管道均应接地。
第6.0.8条 高频电源装置金属外壳应就近接地，其接地电阻不应大于4Ω，并宜和车间接地干线连接。
第6.0.9条 电子管振荡器振荡回路和高压整流部分，应装设联锁装置；当柜门开启时，应能自动分断电源。
第6.0.10条 电子管振荡器当冷却水流量、水压不正常或水温过高时，应设发出信号或分断电源装置。

第七章　电阻炉
第7.0.1条 本章适适用于通常间接加热成套工业电阻炉。
第7.0.2条 电阻炉配电线路导线载流量、开关设备和熔断器熔体额定电流，宜按下列条件计算：
一、无电炉变压器金属发烧元件电阻炉，按电阻炉额定功率1.1倍；
二、有电炉变压器电阻炉，按变压器最高级电压容量或按电阻炉额定功率1.2～1.3倍。
第7.0.3条 对硅碳棒等电阻系数变动较大发烧元件电阻炉，宜装设电流表，并应配置调压变压器。
第7.0.4条 阻炉应装设短路保护。当有多个加热区时，每个加热区宜分别装设短路保护。有水冷却电炉，应装设水压不足或水温过高保护，动作于信号或分断电源。
第7.0.5条 电阻炉应装设下列联锁装置：
一、人工装料电阻炉，如操作人员有可能触及危险电压，装设加料口开启时分断电源联锁；
二、有通风装置电阻炉，当通风机断电可能造成设备损坏时，装设分断电源联锁；
三、依据生产要求对传动部分和其它隶属装置装设必需联锁。
第7.0.6条 接触器、空气开关不宜和测温仪表装在同一构架上。
第7.0.7条 电力线路不应和测温导线敷设在同一管中或共用一根电缆。
第7.0.8条 晶闸管调压器或调功器三相供电电阻炉不宜采取有中性线星形接法，可采取星形或三角形接法。

附录一 名词解释
附表1.1 名词解释
本规范用名词

短网
电热装置低压大电流导体，比如三相电弧炉短网包含：硬铜母线、软电缆、电极横臂上铜管和石墨电极。
三相电弧炉供电母线电压波动值
供电给三相电弧炉和通常见电负荷公用母线在三相电弧炉变压器空载时同三相电弧炉三相工作短路，该母线电压差和额定电压比值。