消防泵控制柜设计标准美国NFPA20-中文版

1、NFPA20Chapter7Electric-DriveControllersandAccessories7-1General./总则7-1.1Application.应用范围本章规定了消防泵电机控制柜及其电源切换开关的最低的性能和试验要求。为保证上述设备的最低性能，在必要时必须包含其他如报警监视及指示设备在内的附属装置。7-1.2PerformanceandTesting./性能及试验7-1.2.1所有控制柜及电源切换装置均必须是经过专门认证用于消防泵的设备。7-1.2.2*控制柜及电源切换装置必须与可能出现的控制柜和切换装置端子排的短路电流相适应，且必须标明“适用于在三相平衡伏交流电压下可

2、输送一安培电流的电路”。针对每台设备必须在空格处填上合适的数值。7-1.2.3在出厂发运前，所有控制柜必须完成组装、接线、测试。7-1.2.4所有控制柜及切换开关必须经认证“可作为公用设备使用”。7-1.2.5所有控制柜必须标明为“消防泵控制柜”且必须明确显示其厂家、设计编号及完整的用电规格。当有多台泵用于保护不同的区域或设施时，必须有合适的标示表明每台泵/控制柜用于保护哪个区域或部分。7-1.2.6在现场设备安装、调试及质量保证期内，若需要服务或调整设备，安排控制柜厂家代表来服务是消防泵厂家或其代表的应尽义务和责任。7-2Location./位置布置7-2.1*控制柜必须尽量靠近其控制的电机

3、且能看见电机。7-2.2控制柜的布置及保护必须保证其不会受到从泵或管道溅水的影响。控制柜内有电流通过的部分至少必须高出地面305mm。7-2.3控制柜间的操作间隙必须符合NFPA70国家电气规范110条的规定。7-3Construction./构造7-3.1Equipment./设备所有设备必须适合在中等潮湿的环境如潮湿的基础下使用。7-3.2Mounting./固定所有设备必须牢固地固定在一不可燃的支撑结构上。7-3.3Enclosures./柜体7-3.3.1*控制柜组件应至少安装在NEMA2防滴水的柜体内。当设备在室外或特殊环境下使用时必须选用有合适防护等级的柜体。7-3.3.2柜体必须

4、按NFPA70国家电气规范250章进行固定。7-3.4ConnectionsandWiring./布线及接线7-3.4.1所有布线及接线必须便于控制柜安装后的检修。接线应合理布置，以保证不必拆掉外部的电气元件。7-3.4.2控制柜布线及接线时必须保证在不移动柜内任何电路元件的情况下可以利用测量仪器测试所有的线电压及电流。必须有措施保证在控制柜外部能读出所有的线电流及电压。7-3.4.3母线及控制柜内的其他电器元气件必须按连续工作制设计。例外：仅与电机启动过程有关的电气元件可按其相应要求设计。7-3.4.4消防泵控制柜不能作为其他设备供电的接线盒。稳压泵的供电线路不得与消防泵控制柜连接。7-3.

5、5ProtectionofAuxiliaryCircuits./辅助电路的保护控制柜正常操作所需的电路内不得含有过流保护装置。7-3.6*ExternalOperation./柜外操作所有手动用于上电、切断、启动、停止电机的开关都必须能在柜外操作。7-3.7ElectricalDiagramsandInstructions./电路图及操作说明书7-3.7.1必须为控制柜提供一份电气原理图且永久地附着在柜体上。7-3.7.2端子排上所有端子上必须按竣工电气图上的号码标明。7-3.7.3*必须在明显的位置提供包含所有操作指导的说明书。7-3.8Marking.每个电机的控制元件、开关、断路器上必须

6、明确的标明厂家、产品代码、电压等级、功率、安培数、频率、相数及其它必要的参数。这些标识的位置布置必须使得在安装之后能够看见。7-4Components./组件7-4.1*VoltageSurgeArrester./过电压电涌放电器在每相火线与接地之间必须安装符合ANSI/IEEEC62.1,IEEEStandardforGappedSilicon-CarbideSurgeArrestersforACPowerCircuits,或C62.11,IEEEStandardforMetal-OxideSurgeArrestersforACPowerCircuits的过电压电涌放电器，它必须准确设定以防

7、止超过正常线电压。例外1:额定电压超过600V的控制柜不必安装电涌放电器。例外2:若控制柜可按ANSI/IEEEC62.41,RecommendedPracticeforSurgeVoltagesinLow-VoltageACPowerCircuits承受10KV的冲击电压而没有损坏，则不必安装电涌放电器。7-4.2IsolatingSwitch./隔离开关7-4.2.1隔离开关必须是一可手动操作的电机电路开关或一塑壳空气开关，该开关的规格必须等于或高于电机额定功率。例外1:额定电流不低于电机满载电流115%且满足电机启动电流要求的塑壳空气开关是可以接受的。例外2:在控制柜跳闸时，若断路器跳闸

8、后塑壳开关才跳闸，该塑壳空气开关可以有瞬时短路过电流半保护功能。7-4.2.2隔离开关必须能在控制柜外部操作。7-4.2.3*隔离开关的电流规格必须至少是电机满载电流的1.15倍。7-4.2.4下面的警示标语必须在隔离开关上或紧邻处。WARNING/警示DONOTOPENORCLOSETHISSWITCHWHILETHECIRCUITBREAKER(DISCONNECTINGMEANS)ISINCLOSEDPOSITION.在断路器(断电手段)处于闭合状态时，不允许断开或合上隔离开关。例外：当隔离开关与断路器互锁，在断路器闭合时互锁若能保证隔离开关不能操作，这种情况下该警示标语可以换成指导操作

9、顺序的指示标语。该标语可以是7-3.7.3所要求标语的一部分。7-4.2.5隔离开关的操作手柄必须带有弹簧锁，该锁的设置必须使得要允许操作该开关就必须用另一支手松开该弹簧。例外：当隔离开关与断路器互锁，在断路器闭合时互锁若能保证隔离开关不能操作，这种情况下不需要该弹簧。7-4.3CircuitBreaker(DisconnectingMeans).断路器(断电手段)7-4.3.1*电机的支电路必须由断路器来保护。断路器应直接接在隔离开关的负载侧，同时每一不接地的电路导线都必须为一个电极。例外：当电机的支电路切换至就地发电机的备用电源时，若发电机内有过电流保护装置，电机电路可不经过控制柜内的过电

10、流保护装置而从旁通支路通过。7-4.3.2断路器必须有以下机械特性O它必须能在控制柜外部操作(see7-3.6).o(2) 它可不受手柄限制地动作。(3) 一个字高不小于10mm的标明“断路器-断电手段”的标牌必须固定在控制柜上邻近断路器操作点处。7-4.3.3*断路器必须有以下电气特性。(1) 持续电流值不低于1.15倍电机额定满载电流的。(2) 含非热敏性的过电流感应元件(3) 瞬时短路过电流保护(4) 断路额定值(see7-1.1.2)适当以为控制柜提供合适的电流(5) 其容量(see7-5.3.2)能保证电机正常或紧急的启动及运行而不会跳闸(6) 瞬时跳闸设定值不能超过满载电流值的20

11、倍例外：若下列要求都满足的话，作为断路器一部分的电流限制器允许按要求的断路额定值设定(a)断路器应接受仅有一种额定值的电流限制器(b)电流限制器应能承受3倍的电机满载电流至少30分钟(c)断路器中的电流限制器在堵转电流下不应断开(d)必须在控制柜内的架子上或搁板上准备一个有正确额定值的备用电流限制器7-4.4LockedRotorOvercurrentProtection./堵转过电流保护必须有另外一个且仅一个电流保护装置，该开关必须设置在控制柜内，可安装在隔离开关与消防泵电机间，且必须有以下特点(a) 对鼠笼式或绕线式电机，该装置应满足如下要求(1) 在堵转电流下应有一延时性的跳闸设置，跳闸

12、时间设定在8到20秒(2) 校准并整定到至少3倍的电机额定电流(b) 对直流电机而言，要求如下(1) 必须是瞬时式的(2) 校准并整定到至少4倍的电机额定电流(c) 在元件上应有可以看见的方式或标牌清楚地表明已调好的设定值(d) 应当能在跳闸后对该装置进行复位以便能立即投入运转，同时其跳闸特性仍保持不便。(e) 跳闸时应靠断开断路器实现，而断路器需要在外部手动复位。例外：当电机的支电路切换至就地发电机的备用电源时，若发电机内有过电流保护装置，电机电路可不经过控制柜内的过电流保护装置而从旁通支路通过。7-4.5MotorContactor.电机接触器7-4.5.1电机接触器必须有相应的额定功率，

13、应为电磁性的，在每个不接地的导线上有一付触点。7-4.5.2对电力自动操作的降压控制柜，应提供计时的自动加速。电机的加速时间不能超过10秒。7-4.5.3采用串联电阻启动时，设计该电阻时应考虑到至少1小时内每80秒要进行5秒的启动。7-4.5.4启动线圈或自藕变压器必须按至少1小时内每240秒启动15秒设计。例外：200马力以上的控制柜若满NEMA工业控制及系统标准ICS2.2中等负荷的电机控制柜故障后的维护的要求即可以接受。7-4.5.5600V或以下的控制柜，主接触器的操作线圈必须直接取自主电源电压而不能经过变压器。7-4.5.6不能因安装的电压低、缺相、频率波动或其他的传感器导致电机接触

14、器一些禁止动作的自动或手动进行。例外：传感器可用于阻止三相电机在单相电压时的启动，但不能在单相运行时切断电机电源。这些传感器应在故障时提供一些可视信号以供监控。7-4.6控制柜上的报警及信号装置7-4.6.1电源接通指示器必须有一个可见的指示来监控电机接触器进线端每相上是否有电。若该指示是一指示灯，则应该便于更换。例外：在由多个电源供电时，若要监控所有的电源，允许在电机接触器进线端上游的任意点监视各个电源的失电情况。7-4.6.2PhaseReversal./反相与电机接触器进线端连接的电源的反相应有可视的指示器显示。例外：在由多个电源供电时，若要监控所有的电源，允许在电机接触器进线端上游的任

15、意点监视各个电源的反相情况。7-4.7*AlarmandSignalDevicesRemotefromController./控制柜远传信号及报警若泵房不是一直有人值班时，必须有由不超过125V电源供电的发声或发光的报警信号送至有人24小时值班点。这些信号包括：(a) 消防泵/电机运行信号。无论何时控制柜投入运行状态，该报警信号均应动作。(b) 缺相。电机接触器进线端任何一相失电都必须进行监控。例外：在由多个电源供电时，若要监控所有的电源，允许在电机接触器进线端上游的任意点监视各个电源的反相情况。(c) 反相。该报警电路应由一独立的可靠监督的电源或消防泵电机电源降压至不超过125V后供电。(d

16、) 切换至备用电源。当按6-2.3提供两个电源时，若电源切换至备用电源时，报警电路应随时报警。该报警电路应由一独立的可靠监督的电源降压至不超过125V后供电。7-4.8ControllerAlarmContactsforRemoteIndication.控制柜报警指示远传触点控制柜必'须为7-4.7(a)(c)中的情况及控制柜按7-8.2.2(d)装有电源切换装置时提供触点(常开或常闭)以便远处指示电路的工作。7-5StartingandControl./启动及控制7-5.1*AutomaticandNonautomatic./自动及非自动7-5.1.1自动型的控制柜应能自动启动、运行

17、并保护电机。自动型控制柜应是压力开关动作型或非压力开关动作型。自动型的控制柜也能作为非自动型控制柜使用。7-5.1.2非自动型控制柜应通过手动电气方式或手动机械方式操作。7-5.2AutomaticController./自动型控制柜7-5.2.1*WaterPressureControl./管网压力控制/控制回路中必须含一个有高低压力设置且相互独立的压力开关。压力开关中不得有缓冲器或限流孔板。该压力开关应随消防系统的压力变化而动作。该压力开关的承压部件必须能承受27.6巴的压力而依然保持其精确性。为方便控制柜及泵组的测试，必须为压力开关提供适当的泄压措施。SeeFiguresA-7-5.2.

18、1(a)and(b).管网压力控制要求如下.(a) 对所有泵，包含稳压泵，每个控制柜必须有独立的压力传送管线。(b) 各台消防泵、稳压泵压力传送管线的连接接头必须在泵的出口阀与出口止回阀之间。管线必须是黄铜、铜或300不锈钢管材，管彳通径必须为1/2英寸。压力传送管线上必须安装两个阀板上开一2.4mm缓冲孔的止回阀且两阀间隔至少1.5m以上。(见图A-7-5.2.1(a)。例外1:若消防水是清洁的，止回阀可以由一中间开孔2.4mm的不锈膜片组成的接头来代替。ExceptionNo.2:Inanonpressure-actuatedcontroller,thepressure-actuateds

19、witchshallnotberequired./在非压力作用的控制柜内，这样的压力开关是不需要的。在压力传送管线上不得有切断阀。(d) 压力开关在低设定值时的动作应开始泵的启动过程(若泵还未处在运行状态)。(e) 在压力传送管线进入控制柜处必须安装一个经认证的压力记录设备以感应并记录压力变化。该记录器必须能连续操作7天而不需复位或更换打印纸。记录器的压力感应部件应能承受27.6bar的瞬时压力冲击而其仍能保持其精确性。7-5.2.2NonpressureSwitch-ActuatedAutomaticController./非压力开关控制的自动型控制柜非压力开关控制的自动型控制柜必须由一付远

20、控触点的动作开始其启动过程。7-5.2.3FireProtectionEquipmentControl/其他消防设备控制在消防泵为专用的水力控制设备(如雨淋阀、干式阀等)时，可以根据需要在压力开关动作以前启动消防泵电机。这些情况下是控制柜因消防设备的动作而启动电机。由消防设备上的一付常闭触点断开信号来发出启动电机的信号。7-5.2.4ManualElectricControlatRemoteStation./远控站点的人工操作在远离控制柜处的控制站可以进行独立于压力开关外的非自动性的启动控制，但在该站点不可以操作停泵。7-5.2.5SequenceStartingofPumps./顺序启泵在多

21、台泵系统中，每台泵的控制柜中必须包含一个顺序计时装置以防止两台或多台泵的同时启动。串联运行时必须前泵先启动。若消防供水需两台或更多的泵运行，每台泵必须间隔510秒启动。前一台泵启动失败不应影响后序泵的启动。7-5.2.6ExternalCircuitsConnectedtoControllers./与控制柜连接的外部电路消防泵房外的外部控制电路布置时应保证其任何故障(断路或短路)均不能妨碍通过其他的内部或外部方式操作消防泵。这些线路的断裂、断路或短路以及失电可以使得泵组连续运行，但不能妨碍因其他因素启动消防泵。除自身可防止损坏的线路外，消防泵房内其他的所有线路均应进行适当保护以免受到机械损坏。

22、7-5.3NonautomaticController./非自动型控制柜7-5.3.1ManualElectricControlatController./控制柜上的手动控制在控制柜上必须有一手动操作开关，当电机通过该手动开关启动时不受压力开关的影响，且除非手动停机，否则泵组应始终处于运行状态。7-5.3.2*Emergency-RunMechanicalControlatController./控制柜上的紧急运行机械控制紧急运行机械控制包含以下方面.(a) 控制柜必须装备一个紧急运行手柄或杠杆用于机械地闭合电机电路开关。通过该手柄或杠杆可以不受其他任何电力控制电路，电磁或同类设备以及压力开关

23、的影响而手动地将电机投入持续运行。同时必须有将手柄或杠杆锁住的装置以便于手动操作。该锁闭装置不要求自动，具体由操作人员确定。(b) 该手柄或杠杆只能从OFF位置向最终位置一个方向运动。(c) 除在运行位置外，操作者在其他任何位置松掉该手柄或杠杆，该电机电路开关均应自动回到停止位置。7-5.4MethodsofStopping./停机方式停机可通过以下方式进行.(a) 手动对自动型控制柜而言，操作柜面上的停机按钮将使得控制柜回到全自动状态。(b) 自动启动后的自动停机(可选)若控制柜设置为在所有启泵原因消除后自动停机，一个运行时间计时器从开始运行时计时，其最小设置时间不小于10分钟。例外：在消防

24、主管部门要求手动停机或消防泵是喷淋系统或竖管系统的唯一消防水源时，不允许设置为自动停机。7-6ControllersRatedinExcessof600V./电压等级超过600V的控制柜7-6.1ControlEquipment./控制设备除7-6.2至7-6.8所述外，电压等级超过600V的控制柜必须符合第7章的规定。7-6.2ProvisionsforTesting./测试条款第7-3.4.2条不适用。控制柜内必须有电流表，且必须有适当的方式读取每相的电流。同时还应提供一个带指示的电压表，该表的测量对象为取自高压电经变压器降压后的低于125V的电压。7-6.3DisconnectingUn

25、derLoad.带载时的切断7-6.3.1必须采取措施防止在带载时隔离开关被断开。7-6.3.2若故障闭合或断开的额定值等于或超过安装要求时，可以由一个负载切断手段来代替隔离开关。7-6.4Pressure-ActuatedSwitchLocation./压力开关位置布置如7-5.2.1所述的压力开关时必须特别注意，以免任何泄露的水与高压元件接触。7-6.5Low-VoltageControlCircuit./低压控制回路高压电源通过可调的在每相主线圈上带保险熔丝的变压器降压后向低压控制回路供电。在隔离开关处于断开位置时，该供电同时被切断。变压器的从线圈及控制回路应满足7-3.5的要求。从线圈

26、必须接地，除非所有控制及操作元件适用于主线圈中的高压等级。7-6.6AlarmandSignalDevicesonController./控制柜上的报警及指示超过600V的控制柜的规定不同于7-6.4中说述。必须有一个可视的指示器用于指示有电。该可视指示器应由控制电路变压器的从线圈串上电阻供电。如果需要，可以从一个小容量的可调变压器供电，该变压器将电压从控制回路变压器的从线圈电压降至指示器所需电压。若该指示器为一指示灯，它应便于更换。7-6.7ProtectionofPersonnelfromHighVoltage./人身安全保护必须采取包括互锁等措施保护人员与高压电间无意外接触。7-6.8D

27、isconnectingMeans./断路方式若以下条件均满足的话，一个与电流限制火§丝结合的接触器可以用来代替7-4.3.1条所述断路器(断电方式)：(a) 电流限制熔丝必须安装在隔离开关与接触器之间，这些熔丝在短路时将在控制柜输入端子上切断电源。(b) 这些熔丝必须有合适的熔断值以为制柜提供合适的电流(见7-1.1.2)。(c) 这些电流限制熔丝必须能承受600%的满载电流100秒以上时间。(d) 在控制柜内的搁板或架子上必须备有一套规格正确的备用熔丝。7-6.9LockedRotorOvercurrentProtection./堵转过电流保护7-4.4中所述堵转过电流保护装置的

28、动作可以通过断开接触器线圈的供电线路来断开接触器。必须有措施保证能通过外部手动复位装置将控制柜设置回正常状态。7-6.10Emergency-RunMechanicalControlatController./控制柜上的紧急运行机械控制控制柜必须满足7-5.3.2(a)(b)条文中除机械锁死装置应为自动外的其他要求。当接触器处于锁住状态时，不应要求如7-4.4中进行满载过电流保护。7-7*LimitedServiceControllers./限制服务的简易控制柜在主管部门的许可下，对600V或以下，30HP或以下的鼠笼式电机自动直接启动时可以采用限制服务型的简易控制柜。7-17-6的条款必须同

29、时满足。例外1:与7-4.3.3(2)及7-4.4条要求不同，堵转过电流保护可以通过一个额定值为150%250%倍电机满载电流的断路器来实现。例外2:每台控制柜必须标明“限制服务控制柜”并清楚地表明厂家，设计编号及完整的电气参数(7-4.2.1)。例外3:控制柜的短路电流不能低于10,000A。例外4:不要求包含7-4.2中所述手动操作的隔离开关。7-8*PowerTransferforAlternatePowerSupply./备用电源的电源切换7-8.1General./总则7-8.1.1当主管部门要求，或为满足6-2.3条有一就地电源切换装置用于切换电源时，该切换开关必须符合7-8,7-

30、1,7-2,7-3及7-4.1的要求。7-8.1.2不应采用手动切换开关为消防泵控制柜切换主备电源。7-8.1.3切换开关的自动操作不应受到异地设备的影响。7-8.2*FirePumpControllerandTransferSwitchArrangements./消防泵控制柜及切换开关的布置7-8.2.1ArrangementI(ListedCombinationFirePumpControllerandPowerTransferSwitch).布置方法I(经认证的消防泵控制柜与电源切换开关的组合)7-8.2.1.1切换开关必须自带一电源开关，切换开关必须被覆盖在消防泵控制柜内的栅栏内或柜旁

31、另一柜体内，并标明“消防泵控制柜切换开关”。7-8.2.1.2在切换开关的备用输入端子前，切换开关柜体或栅栏内必须含一个符合7-4.2条的隔离开关，该隔离开关的要求如下.(1) 须监视并指示隔离开关处于断开状态。(2) 在需要时控制归及切换开关联合体的监控设施可在远处发出声光信号。(3) 该隔离开关必须能承受可能出现的备用电源的短路电流。7-8.2.1.3当备用电源为另一公用电网时，该切换开关的紧急侧必须有符合7-4.2条的隔离开关及符合7-4.3,7-4.4条的断路器。7-8.2.2ArrangementII(IndividuallyListedFirePumpControllerandPo

32、werTransferSwitch)./布置方法II(分别独立的切换开关及控制柜)该布置包含以下设备.(a) 一个消防泵控制柜及一个满足6-6,7-8条的切换开关。(b) 切换开关主输入端子前的一个隔离开关或需要时的一个断路装置。(c) 切换开关的过电流保护应适当选择或设定，以使得在有备用的公用电源供电时可消防泵电机的堵转电流下无时限地工作。(d) 一个位于切换开关备用电源输入端前的满足下列要求的隔离开关(1) 该隔离开关应锁在闭合位置。(2) 隔离开关外必须有一张卡片标明“消防泵隔离开关”。(3) 消防泵控制柜旁必须有一张卡片标明隔离开关及其钥匙(若开关是锁住的话)的位置。(4) 应通过以下

33、的一种方式来监视并显示隔离开关不在闭合状态：a. 中控站，专用站，远控站显示设备b. 就地的显示设备，同时可在一值班点发出声信号。c. 将开关锁在闭合状态。d. 当隔离开关位于柜体内或在业主控制下的建筑内时，要做好隔离开关与经认证的周期性记录检查间的密封。(5) 需要时，监视设施可在切换开关上或远处发出声光信号。7-8.2.3当需要切换开关时，每台消防泵均需要自己独立的切换开关。7-8.2.4消防泵控制柜及切换开关(见7-8.2.1,7-8.2.2)应分别带一个警示牌，提示在给控制柜、切换开关或电机上电前，它们的隔离开关均应处于断开状态。7-8.3PowerTransferSwitchRequirements./切换开关的要求7-8.3.1电源切换开关应是经认证的用于消防泵服务的7-8.3.2该切换开关应能承受在开关主备输入端子上可能出现的短路电流。7-8.3.3切换开关必须是电动操作并机械锁住的。7-8.3.4切换开关的额定功率值至少应等于或高于电机功率，在采用电流来标定时其额定电流至少不低于115%的电机满载电流且同时能承受电机启