電熱設備電力裝置設計規范GB50056－93

電熱設備電力裝置設計規范

GB50056－93

主編部門：中華人民共和國機械工業部

批準部門：中華人民共和國建設部

施行日期：1994年2月1日

第一章　總則

第1.0.1條??????? 為使電熱設備電力裝置（以下簡稱電熱裝置）的設計執行國家的技術經濟政策，做到技術先進、安全可靠、節約電能、經濟合理、便于維修，制訂本規范。

第1.0.2條??????? 本規范適用于新建的電弧爐、礦熱爐、感應電爐、感應加熱器和電阻爐等電熱裝置的設計。

第1.0.3條??????? 電熱裝置的設計除應遵守本規范的規定外，尚應符合國家現行有關標準、規范的規定。

第二章　基本規定

第2.0.1條??????? 電熱裝置宜屬于二級或三級負荷，當事故停電將在國民經濟上造成重大損失的多臺大型電熱裝置宜屬于一級負荷。電熱裝置的輔助設備的負荷等級應根據事故停電所造成損失或影響的程度確定。

第2.0.2條??????? 電熱裝置的變壓器、變頻或變流裝置與電爐或加熱器的距離應小，但應便于操作、維護和檢修。

第2.0.3條??????? 電熱裝置應設置能滿足維修安全和正確操作要求的聯鎖裝置。

第2.0.4條??????? 電熱裝置的繼電保護裝置、測量儀表、控制電器和導線的設置，應便于操作、監視和維修，并應避免受熱、受潮、受電磁感應、受撞擊和積聚灰塵。

第2.0.5條??????? 高頻、中頻電流或工頻大電流導體的截面選擇和布置，應減少由于集膚效應和鄰擾效應所引起的導體中電流的不均勻分布。

第2.0.6條??????? 電熱裝置導體的支架、保護遮板、套管、鎧裝、緊固件和鄰近的金屬部件的設置和材料的選擇，當在頻率較高或電流較大時應減小感應發熱的影響。

第2.0.7條??????? 電熱裝置短網的配置應做到電阻和電抗較小，并應使三相阻抗平衡。

第2.0.8條??????? 單臺功率等于或大于400KW的電熱裝置，當其自然功率因數較低時，應裝設單獨的無功功率補償裝置,若經技術經濟比較采用集中補償有利時或當工廠、車間無功功率富裕時，可不裝設單獨的補償裝置。

第2.0.9條??????? 電熱裝置的無功功率補償裝置采用電力電容器時，其性能的選擇和接線方式應計入無功負荷的變化和高次諧波的影響。

第2.0.10條??? 電熱裝置宜采用閉路冷卻，在閉路系統中不得產生氣泡。

第2.0.11條??? 電熱裝置冷卻水系統的設置,應便于監視其工作狀況；并應根據需要裝設水溫、水壓、流量等信號和保護裝置。必要時應采取分斷電熱裝置的電源等安全措施。

第2.0.12條??? 連接水冷工頻導體與金屬給排水管間的絕緣水管，其內徑和長度的選擇,應使每根絕緣水管內水的泄漏電流不超過20mA或采取其他安全措施。

第2.0.13條??? 多臺單相電熱裝置應均勻地接在三相電路上。

第2.0.14條??? 單相電熱裝置的容量較大時，應驗算電熱裝置引起的負序電流和負序電壓對電網的影響；當超過現行國家標準的允許值時,應將單相負荷連接到更大短路容量的電網點或設置相平衡裝置。當在運行過程中不經常產生不平衡時,應裝設三相電網間可切換單相負荷的切換電器。當工藝過程允許采用直流加熱時，可將單相負荷由三相交流整流后以直流供電。

第2.0.15條??? 不平衡電流較大的電熱裝置或單相電熱負荷較多的變（配）電所應設監視負序電流的儀表。

第2.0.16條??? 電熱裝置的電力負荷引起公用電網電壓波形的非正弦畸變不應超過現行國家標準的要求；當不能滿足要求時,應采取裝設諧波過濾裝置等措施。

第2.0.17條??? 在變壓器室地面上1.9m以下的電爐變壓器的四周突出部分與變壓器室內墻之間的最小距離應符合表2.0.17的規定。

表2.0.17 電爐變壓器與室內墻之間的最小距離（m）

第2.0.18條??? 電熱裝置中母線或母線組的絕緣支持物和母線間的襯墊，在小于1kV的直流或交流工頻、低頻和中頻的電路中，可采用絕緣浸漬處理的石棉水泥板（塊）；當電壓小于500V時,亦可采用浸漬處理（在干燥油中浸漬）的木材；當電壓大于1kV小于1.6kV時，應采用電膠木、玻璃纖維板或耐熱塑膠。具有迅速變化沖擊負荷電爐的絕緣支持物（夾緊塊襯墊），應采用耐震材料。
??? 電壓大于和等于1.6kV應采用瓷或玻璃制成的支柱絕緣子，當工頻電流大于和等于1.5kA和中頻、高頻任何電流值時，絕緣子的附件應采用鋁材，當用鋁屏蔽保護或由少磁性生鐵制造時，絕緣子的附件可采用鑄鐵。
??? 母線組夾緊的金屬部件當工頻電流大于和等于1.5kA和中頻、高頻任何電流值時，宜采用由非磁性鋼板制成彎形側面的型截面或焊接側面和硅鋁合金部件，但重型多片母線組除外。
??? 大電流母線的緊固件宜采用非磁性的鉻鎳、銅鋅或其他合金制成的螺栓和雙頭螺栓。

第2.0.19條??? 電熱裝置變壓器二次側導體母線組不同極（不同相）母線間的絕緣電阻應滿足產品要求，當產品要求未規定絕緣電阻值時,母線組同極（不同相）母線間的絕緣電阻應符合表2.0.19的規定。

表2.0.19母線組不同極（不同相）母線間的絕緣電阻（KΩ）

注：絕緣電阻采用電壓為2.5kV的兆歐表，并斷開導電體與變壓器、變頻機、開關設備、電阻爐加熱元件等的出線端，提起電爐電極以及拆開水冷系統軟管后測量。

第2.0.20條??? 交流或直流二次硬導體的不同極（不同相）母線間的最小凈距應符合表2.0.20的規定。

表2.0.20二次硬導體母線間最小凈距（mm）

注：1、上表系指母線高為250mm以下，當高于此值時最小凈距應增加5～10mm。
?? 2、多塵系指非導電塵。

第2.0.21條??? 電熱裝置需要在距安裝地面2m及以上高度進行維護的部分，應設置有保護欄和固定梯的平臺，不得采用活動式梯,在維護人員可能觸及裝置帶電部分的區域內，平臺、護欄和梯應采用難燃燒材料，工作平臺的走道板應有阻燃的絕緣材料的覆蓋物。

第2.0.22條??? 電熱設備液壓系統的蓄勢泵和充油裝置，當其油量60kg及以上時，應設置事故排油設施。

第2.0.23條??? 對危及工作人員安全或電熱裝置正常運行的靜電荷，應采取接地、屏蔽或提供足夠距離等抑制措施。

第三章　電弧爐和礦熱爐裝置

第一節　電爐裝置的主電路系統

第3.1.1條??????? 電爐應設置與供電系統連接的專用變壓器。電爐變壓器的容量選擇，應符合工藝規定的用電制度和變壓器允許的過負荷能力，其二次電壓和調壓方式，應符合工藝過程的要求，其一次電壓的選擇，應根據供電的技術經濟比較確定。

第3.1.2條??????? 電爐的供電系統應簡單，并應操作方便。單臺電爐裝置宜由一回路供電。電爐變電所不宜引接向外部供電的高壓線路。

第3.1.3條??????? 三相電弧爐工作短路引起供電母線的電壓波動值不應超過2.5%，但專供電弧爐用的變電所二次母線的電壓波動不應受此限制。當不能滿足上述要求時，應采取將電弧爐接到短路容量更大的電網點上等降低電壓波動的措施。

第3.1.4條??????? 有工作短路的電爐裝置，應采取限制工作短路電流在電氣設備允許范圍內的措施。三相電弧爐裝置的工作短路電流，不應大于電爐變壓器額定電流的3.5倍。當采用電抗器限制短路電流時，電抗器應設旁路開關。

第3.1.5條??????? 三相電弧爐裝置主電路系統的導體載流量應按變壓器額定容量的120%計算；開關設備和互感器的額定電流可按大于120%選擇。

第3.1.6條??????? 三相電弧爐裝置應采用具有頻繁操作性能的操作斷路器。

第3.1.7條??????? 電弧爐和礦熱爐變壓器應采取下列限制操作過電壓的措施：
? 一、在電爐變壓器與操作斷路器間裝設氧化鋅避雷器或壓敏電阻；
? 二、在三繞組電爐變壓器的三次側裝設氧化鋅避雷器或壓敏電阻和阻容吸收裝置；
? 三、在電爐變壓器的二次側裝設阻容吸收裝置。

第3.1.8條??????? 有二臺及以上三相電弧爐的工廠宜裝設最大電力需量的電子計算機控制裝置。

第3.1.9條??????? 三相電弧爐高壓電源電纜的截面選擇應計入高次諧波電流的影響。

第二節　保護、控制、信號和測量

第3.2.1條??????? 電爐變壓器應裝設故障短路的電流速斷保護、變壓器過負荷保護和變壓器及其有載分接開關的瓦斯保護，并應符合下列規定：
? 一、故障短路的電流速斷保護，其整定值應躲開電爐的最大工作短路電流。
? 二、變壓器過負荷保護，應采用反時限特性的過電流繼電器,保護的整定值應考慮電極的提升速度，宜在3倍額定電流時6s左右動作；對礦熱爐的整定值應防止長時間不大的過負荷。礦熱爐亦可采用帶長延時的定時限過電流保護。三相電爐變壓器過負荷保護應為三繼電器式。
? 三、變壓器及其有載分接開關的瓦斯保護，重瓦斯動作于電爐變壓器一次側斷路器跳閘，輕瓦斯動作于信號。

第3.2.2條??????? 當采用三繞組的電爐變壓器（帶串聯調壓繞組）時，可在第三繞組裝設電流互感器代替二次側大電流互感器。但應換算變流比，其相位應一致。

第3.2.3條??????? 電爐裝置應接地，接地電阻不應大于4Ω；在高土壤電阻率地區不宜大于10Ω。

第3.2.4條??????? 三相電弧爐應設電極自動調節器。礦熱爐宜設電極自動調節器，但小型礦熱爐可采用手動操作。電極自動調節器應具有由自動操作轉為手動操作的功能。

第3.2.5條??????? 在電弧爐爐底與電壓信號變壓器間應裝設防止電弧爐電極自動調節器的電壓信號變壓器燒損的隔直電容器。

第3.2.6條??????? 三相電弧爐的電極自動調節器宜采取防止當電極觸及不導電爐料時折斷電極的措施。

第3.2.7條??????? 在大型礦熱爐的操作平臺處宜裝設事故斷電開關。

第3.2.8條??????? 采用鑰匙控制電爐的通電時，鑰匙應僅在分斷位置時才可能取下。

第3.2.9條??????? 應在電爐操作區域內操作人員能看清的地方裝設通電及斷電的指示燈。

第3.2.10條??? 當電爐向澆注場地傾動時，應設使在澆注場地的人員能聽到見到的聲、光信號。

第3.2.11條??? 電爐裝置應裝設下列信號：
? 一、電爐高壓通電及斷電的信號；
? 二、調壓裝置在四級及以上時，指示電壓等級的信號；
? 三、反映三相電弧爐每相電弧電壓的信號；
? 四、油循環系統故障的信號；
? 五、水或風冷卻系統故障的信號；
? 六、操作電源失壓的信號；
? 七、根據工藝要求的其他信號。

第3.2.12條??? 電爐裝置應裝設有功電度表、無功電度表、電流表和電壓表。10t及以上的電弧爐宜裝設三相有功功率表。上述儀表應裝設在電爐變壓器高壓側；5t及以下電弧爐的儀表可裝設在配電所。電爐裝置應裝設顯示電極電流、電壓值的電流表和電壓表。當采用電極自動調節器時，應裝設監視調節器工作的儀表。電弧爐的電流表，應有過負荷量程。電弧爐應裝設帶有最大電力需量的有功電度表。

第三節　電力設備的布置

第3.3.1條??????? 一臺電爐裝置的變壓器、電抗器、操作斷路器、隔離開關、切換開關和互感器等電力設備，可裝設在同一房間內。需經常操作的斷路器和開關，宜采用電動操作或遠方機械傳動。電爐變壓器應靠近電爐以縮短短網長度；必要時可抬高變壓器的安裝高度。

第3.3.2條??????? 門向車間內開的電爐變壓器室，應設置容量為100%變壓器油量的貯油池，或將油排到安全處所的設施。

第3.3.3條??????? 電爐變壓器室宜預留裝設有載分接開關換油或過濾油的地方。

第3.3.4條??????? 電爐變壓器室可設開向控制室的防火門。

第3.3.5條??????? 電爐裝置宜設控制室，并宜采用控制臺。控制室地面的標高以及觀察窗和控制臺的位置，應能使操作人員觀察到所操作機械設備的動作和爐前情況。電爐通電應在主控制臺控制。控制室應采取防煙塵侵入的措施。1000V以下的電力設備，可裝設在控制室內。

第3.3.6條??????? 需在爐旁操作電爐裝置的機械，應在爐旁設置控制設備。

第3.3.7條??????? 電爐平臺下和軟電纜下應設置防止人員進入的警告牌或柵欄。

第四節　短網

第3.4.1條??????? 經常有工作短路的電爐裝置，應采用銅母線。負荷平穩的電爐裝置可采用鋁母線，但應設置可靠的銅鋁過渡接頭。

第3.4.2條??????? 從硬母線引至電爐可動接線板的軟電纜，應防止磨損和短路；5t及以上的三相電弧爐，宜采用水冷軟電纜。

第3.4.3條??????? 礦熱爐的母線應設置防止爐料噴濺或熱輻射的防護設施。

第3.4.4條??????? 對短網母線緊固，其墊塊應采用絕緣浸漬處理的石棉水泥板或纖維壓板；當電壓在500V以下時，可采用絕緣浸漬處理的木材。

第3.4.5條??????? 10000A及以上電爐短網的動穩定計算，應計入母線交叉及轉彎處可能增加的電磁力。導體支架間的距離，應進行諧振校驗。

第3.4.6條??????? 5000A及以上的電爐短網與變壓器之間，應采用可撓性連接。

第3.4.7條??????? 三相電弧爐中心線與電爐變壓器室外墻間的距離和墻上短網出線口位置的確定,應在爐體傾動和爐蓋旋轉時使其軟電纜盡量短。

第3.4.8條??????? 在電爐變壓器的短網進行電焊時，應采取防止由于電爐變壓器二次側帶電使一次側產生高電壓造成危險的措施。

第3.4.9條??????? 在測量電弧爐短網阻抗值和其不平衡率進行運行短路試驗時，應計入電爐變壓器繞組結線方式對測量值的影響。

第五節　電磁攪拌裝置

第3.5.1條??????? 30t及以上的三相電弧爐，當冶煉工藝需要時，可裝設電磁攪拌裝置。

第3.5.2條??????? 電磁攪拌裝置應能按工藝要求改變運行方式。

第3.5.3條??????? 電磁攪拌裝置的低頻電源，應能調整低頻頻率及功率。

第3.5.4條??????? 電磁攪拌裝置采用晶閘管變頻電源時，在其工頻電源側應裝設提高功率因數用的電容器，并宜在電容器前串聯限制晶閘管變頻所產生的高次諧波影響的電抗器。

第3.5.5條??????? 電磁攪拌裝置應裝設下列測量儀表：
??一、交流電源側：電流表、電壓表、有功功率表和有功電度表。
? 二、低頻輸出側：電流表、電壓表、頻率表和有功功率表。

第3.5.6條??????? 裝有電磁攪拌裝置的電爐，應裝設漏爐保護裝置和爐殼測溫元件。

第六節　爐外精煉裝置

第3.6.1條??????? 爐外精煉裝置的加熱工位的主電路系統，保護、控制、信號和測量，布置和短網應遵守本章第一節至第四節的有關規定。

第3.6.2條??????? 爐外精煉裝置的加熱工位的中心線宜與電爐變壓器低壓端子中心線一致。

第3.6.3條??????? 爐外精煉裝置變壓器室低壓母線出線孔的標高宜位于電極橫臂水冷導電銅管最高位置標高與最低位置標高的中點。

第3.6.4條??????? 爐外精煉裝置控制室中應預留設置真空測量控制柜的位置。

第3.6.5條??????? 爐外精煉裝置應設置鋼包車行走與有關工位間的聯鎖裝置。

第3.6.6條??????? 爐外精煉裝置變壓器額定容量應按需精煉鋼水重量、升溫速度確定。

第四章　工頻感應電熱裝置

第4.0.1條??????? 工頻感應電熱裝置的變壓器一次側電壓的選擇，應根據供電的技術經濟比較確定。變壓器的容量、二次側電壓和調壓方式等，應符合工藝的要求。

第4.0.2條??????? 工頻感應電熱裝置的硬母線，可采用鋁導體。

第4.0.3條??????? 在工頻感應電熱裝置的感應電路中，應裝設電容器組并應符合下列規定：
? 一、電容器組的容量，滿足工頻感應電熱裝置在無功功率最大時的補償要求；
? 二、電容器組的容量能調節；
? 三、電容器組與感應線圈間的導體長度短。

第4.0.4條??????? 工頻感應電熱裝置的合閘沖擊電流，應小于電力網允許值，并不宜大于額定電流的3～5倍。

第4.0.5條??????? 工頻感應電熱裝置應按下列要求裝設保護：
? 一、裝設短路保護，動作于分斷主電源；
? 二、裝設冷卻水停止、水壓不足或水溫過高的保護，動作于信號及分斷主電源；
? 三、1.5t及以上感應熔煉裝置，裝設漏爐保護或監察措施，動作于信號及分斷主電源；
? 四、400kVA及以上的變壓器，裝設過負荷保護，動作于信號。

第4.0.6條??????? 工頻感應加熱裝置應裝設電流表、電壓表、功率因數表、有功功率表和有功電度表。無專用變壓器的工頻感應電熱裝置的測量儀表可適當減少。

第五章　中頻感應電熱裝置

第5.0.1條??????? 本章適用于頻率大于工頻，并小于或等于10kHz的熔煉、淬火、透熱等感應電熱裝置。

第5.0.2條??????? 中頻電源可采用晶閘管變頻器或變頻機組。多臺交叉作業的電熱裝置宜由共用的中頻電源供電。

第5.0.3條??????? 中頻電源裝置并聯運行，應符合產品技術條件的要求。

第5.0.4條??????? 在中頻感應電熱裝置的感應回路中，應裝設電容器組并應符合下列要求：
? 一、電容器組的容量滿足負載功率因數在最低值時的補償要求；
? 二、當采用變頻機組時，電容器組的容量能調節；
? 三、電容器組與感應加熱器或淬火變壓器間的導體長度短。

第5.0.5條??????? 在頻率為8kHz及以上的電動發電機組應裝設空載限制器。當工作循環中間歇時間長且電動發電機停車不合理時，可采取切除發電機勵磁的措施。

第5.0.6條??????? 變頻裝置的電動發電機組產生的噪聲大于80dB（A）時，電動發電機組應裝設在電機室內。

第5.0.7條??????? 固定敷設的中頻線路宜采用鋁導體。

第5.0.8條??????? 中頻導體宜采用中頻同軸電纜、同軸布置的管形母線或平行布置的矩形母線。

第5.0.9條??????? 中頻10kHz以下的電路中當采用鋼鎧裝電纜或套鋼管導線敷設時,必須利用電纜的一個芯線或同一鋼管中的導線作為往返電流回路。

第5.0.10條??? 在中頻回路中采用矩形母線時，應符合下列要求：
? 一、平行布置的多片母線，應寬面相對，相鄰的母線應為不同的極性；
? 二、不同相（不同極）矩形母線間的最小凈距應符合本規范表2.0.20的規定；
? 三、母線的夾板、隔板宜采用絕緣浸漬處理的硬木、塑料或層壓絕緣板等材料制作。

第5.0.11條??? 中頻感應電熱裝置，應裝設下列保護動作于信號及分斷主電源：
? 一、過電流和過電壓保護；
? 二、冷卻水停止、水壓不足和水溫過高的保護；
? 三、容量較大的熔煉爐裝設漏爐保護。

第5.0.12條??? 中頻電源裝置的中頻回路應裝設電流表、電壓表和有功功率表。晶閘管變頻器直流回路應裝設電流表和電壓表。 變頻機組尚應裝設功率因數表，并應在勵磁回路中裝設電流表。

第5.0.13條??? 中頻電源裝置宜裝設在單獨房間內；當工作環境條件許可時，晶閘管變頻器可不裝設在單獨房間內。

第六章　高頻感應電熱裝置

第6.0.1條??????? 本章適用于頻率大于10kHz，并小于或等于300MHz的熔煉、淬火等感應電熱裝置。

第6.0.2條??????? 高頻電源裝置可采用電子管振蕩器。

第6.0.3條??????? 高頻電源裝置應有金屬屏蔽外殼。高頻回路中外露的導體和電氣設備應采取操作人員免受高頻電場傷害的局部屏蔽措施。

第6.0.4條??????? 高頻感應電熱裝置的電源線路，應裝設濾波器。

第6.0.5條??????? 容量較大的高頻感應電熱裝置，宜裝設在單獨房間內或工作隔間內。

第6.0.6條??????? 高頻感應電熱裝置產生的無線電干擾超過現行國家標準輻射允許值時，應設置屏蔽室。

第6.0.7條??????? 高頻感應電熱裝置的屏蔽室，應符合下列要求：
??一、屏蔽室的結構型式及材料，應根據屏蔽要求確定；
? 二、屏蔽室的通風口應屏蔽；
? 三、濾波器應設置在電力線路進入屏蔽室的入口處；
? 四、屏蔽網、濾波器和其他金屬管道均應接地。

第6.0.8條??????? 高頻電源裝置的金屬外殼應就近接地，其接地電阻不應大于4Ω，并宜與車間接地干線連接。

第6.0.9條??????? 電子管振蕩器的振蕩回路和高壓整流部分，應裝設聯鎖裝置；當柜門開啟時，應能自動分斷電源。

第6.0.10條??? 電子管振蕩器當冷卻水流量、水壓不正常或水溫過高時，應設發出信號或分斷電源的裝置。

第七章　電阻爐

第7.0.1條??????? 本章適用于一般間接加熱的成套工業電阻爐。

第7.0.2條??????? 電阻爐配電線路的導線載流量、開關設備和熔斷器熔體的額定電流，宜按下列條件計算：
? 一、無電爐變壓器的金屬發熱元件電阻爐，按電阻爐額定功率的1.1倍；
? 二、有電爐變壓器的電阻爐，按變壓器最高檔電壓的容量或按電阻爐額定功率的1.2～1.3倍。

第7.0.3條??????? 對硅碳棒等電阻系數變動較大的發熱元件的電阻爐，宜裝設電流表，并應配備調壓變壓器。

第7.0.4條??????? 阻爐應裝設短路保護。當有幾個加熱區時，每個加熱區宜分別裝設短路保護。有水冷卻的電爐，應裝設水壓不足或水溫過高的保護，動作于信號或分斷電源。

第7.0.5條??????? 電阻爐應裝設下列聯鎖裝置：
? 一、人工裝料的電阻爐，如操作人員有可能觸及危險電壓，裝設加料口開啟時分斷電源的聯鎖；
? 二、有通風裝置的電阻爐，當通風機斷電可能造成設備損壞時，裝設分斷電源的聯鎖；
? 三、根據生產要求對傳動部分和其他附屬裝置裝設必要的聯鎖。

第7.0.6條??????? 接觸器、空氣開關不宜與測溫儀表裝在同一構架上。

第7.0.7條??????? 電力線路不應與測溫導線敷設在同一管中或共用一根電纜。

第7.0.8條??????? 晶閘管調壓器或調功器三相供電的電阻爐不宜采用有中性線的星形接法，可采用星形或三角形接法。

附錄一 名詞解釋

附表1.1 名詞解釋