美国NEC标准与我国电气安全标准的一些不同点

美国NEC标准与我国电气安全标准的一些不同点

作者：中国航空工业规划设计研究院王厚余日期：2004-6-18

美国国家电气法规(National Electrical Code，简称NEC)系美国国家防火协会(National Fire Protection Association，简称NFPA)所制订。NFPA制订有一系列的防火标准，NEC 标准的标准号为NFPA一70，其内容不只限于防火，也包括人身安全和财产安全的规定。随着技术的发展，它及时进行修改，约每两、三年修改一次，自1891年开始至今已颁布了45版。我国的标准化法规定：“国家鼓励积极采用国际标准。”除国际电工标准(IEC标准)外，NEC标准也是我国应积极采用的国外先进电气标准，以补充IEC 标准的某些空白。但NEC标准与我国电气标准有许多不同点，应了解这些不同点以便更好地学习和应用NEC标准。下面例举一些常见NEC标准不同点供读者参考。电压等级大家知道美国的电源频率与我国不同，为60Hz美国的电压等级也与我国不同，例如配电中压为13200V、4160V、2400V等不同等级，低压则多为480V用于工业动力，120V、240V用于照明和民用。电压等级多，使系统复杂化，但有其好处。我国电压等级少，可简化配电层次，但难免造成一些电气设备设计制造的不合理。例如功率为几百千瓦的电动机采用380V或10kV电压都不尽合理，应有中间一级或两级的电压。又如220V电压用于一般小型电器，在安全性上比较差，当人体发生直接接触电击时，接触电压可高达220V，间接接触电击时接触电压也可达百伏左右；而美国采用120V电压给家用电器之类的小型电器供电时，其直接接触电压和间接接触电压分别降为120V和60V左右，电击死亡的危险性相应减小。美国的480V或更高电压用于工业大负荷设备，也可通过降压变压器供给240／120V照明或小功率设备用电。这种无油的降压变压器可直接装设在建筑物内的墙上或地板上，十分方便。配电系统1.带电导体系统美国的带电导体系统见附表(摘自2002年NEC手册)。我国低带电导体系统中常用的三相四线制、三相三线制、单相两线制等系统在美国也被大量应用，但我国未见应用的单相三线制系统在美国的住宅建筑物中却初广泛应用。这类建筑物常由一台单相变压器将中压降压为240／120V给用户供电。在变压器240v二次侧的

中点(mid--point)抽出一中线(midconductor，在NEC标准中被称作中性线neutral conductor，当此线具有保护接地线功能时，IEC标准称它为PEM线)，即可取得120V 电压，见图1。小功率的手持式和移动式设备，如电动工具、台灯、落地扇等人身电击危险较大的设备其电源插座用120V电压供电，而电热等大功率设备用240V供电则具有较好的技术经济性能。这两种电压在这种单相三线制系统中各得其所，都得到了较合理的应用。附表中的美国240／120V单相三线系统在IEC标准中被称作两相三线系统。因为两120V单相回路中的电流相位角差180度，它是两相而非单相。IEC标准中由一变压器供电的单相三线系统如图2所示，系统中两回路的电流相位角是相同的，属同一相。笔者认为IEC标准中的术语是严格和正确的。在美国还有一种两相五线制系统，由于应用很少，本文不作介绍。顺便说明，美国常对住宅楼房以单相变压器降压为240／120V供电。虽然电气建设投资较大，但可消除三相四线制中由于中性线中断(即“断零”)使零点漂移而引起的三相电压不平衡导致的大量单相用电设备烧坏事故。2．接地系统接地系统中的TN—C—S系统在美国被广泛采用，图1中所示的一例即为美国最常用的TN—C—S系统，在NEC标准中称作接地的系统(grounded system)，即其中性线在电源处是直接接大地的，这是相对于美国的不接地的系统(ungrounded system)也即IT系统而言的。NEC标准规定在建筑物内必须将接地线(grounding conduc*tor)也即PE线与建筑物的金属构件及金属管道相连通以实现等电位联结，并在电源进线配电箱内即将中性线和PE线分开。这样TN—C—S系统即可达到与TN--S系统相当的防电击水平，并且由于较小的N线和PE线间的电位差，可减少对信息技术设备引起的干扰。NEC标准规定不得将大地作为接地故障电流返回电源的通路，也即不得采用TT系统。它认为TT系统中的接地电阻限制了接地故障电流，使系统中的过流保护器不能有效切除接地故障从而引起电气危险。NEC标准这一规定是与我国标准和IEC标准的规定相矛盾的，这种矛盾还有多处，限于篇幅不多述。能在第一次接地故障时不切断电源继续供电，并仍然能保证电气安全的IT系统在NEC标准中也作出了规定。这种没有系统的接地系统在美国比在我国得到更广泛的应用。导体截面大小的表达方式我国电气标准和IEC标准以及其他一些国家的电气标准都采用公制的平方毫米来表示导体的截面大小。但NEC标准不采用这种方

式，而是用美国的线规号和千园密尔来表达截面的大小，这对理解和应用NEC标准又增加了一定的复杂性。关于NEC标准这种表达截面的方式在电力出版社出版的由九个设计院共同编写的《工业与民用配电设计手册》第16章的附录中有具体的说明和换算数据，此处不多介绍。术语NEC标准在我国采用不够普遍的原因是多方面的，除上述一些问题外，它的章节编排比较复杂，而且例外情况条文甚多，以致不便查找，也是一个原因，还有一个重要的原因是NEC的有些术语与我国习惯用的术语有不少差别。例如有一术语“separately derived system”，在IEC和其他国家标准中均未见此术语。我国一译文本将它按字面直译为“单独的分支系统”，令人不解其意。其实它是指在建筑物配电系统内从一柴油发电机、电动机一发电机组，隔离变压器或变流器等电源设备的输出端另起的一个系统；这一另起的系统与其他电源系统(包括电网电源系统)没有电气导线的直接连接。这个另起的系统就称作SeparatelyDerived System。例如在胸腔手术室内用1：1的隔离变压器将TN—S系统转换为IT系统，以保证将医疗电气手术设备的故障电压降低至安全值，此IT系统即是separcrtlyderivodsystem。所以这一术语有另起的电源系统的意思。NEC标准中有关接地的第250节尤多这类费解的术语。下面例举几个这样的术语供读者参考：接地的系统(grounded system)——NEC标准中，此一术语只指电源处有一点直接地的TN系统，不包括TT 系统。不接地系统(ungrounded system)——指电源侧不作系统直接接地的IT系统。被接地的导线(grounded conductor)——指TN系统中的PEN线或N线，因为此线在电源处被直接接地。接地线(grounding counductor)——指TN系统和IT系统中将设备金属外壳与大地直接相连接的PE线，也称设备接地线(equipment grounding conductor)。