水泵的啟動、主回路線路截面選擇及控制電路解析

張賀遠 王旭

摘要：《常用水泵控制電路圖》16D303-3（代替10 D303-3）已經出版發行，有些使用圖集的設計人員及水泵控制生產廠家經常向圖集的編者請教。本人根據自己看圖集的體會，對圖集中的一些要點、難點或易感興趣的部分，向使用圖集的朋友們做簡要介紹。

關鍵詞：水泵起動、控制電路圖、排水泵、一用一備、自動輪換、中間繼電器、繼電器線圈、繼電器觸點位置。

引言

《常用水泵控制電路圖》標準圖集16D303-3的前身10 D303-3（代替01 D303-3使用10年）僅使用6年，其修改原因主要是因為水專業對消防水泵的控制有了新的要求，要求消防水泵在其控制電路失效而主回路仍有電的情況下，可以采用手動閉合主回路的方法啟動消防泵。在此次圖集修改消防水泵電路的同時，增加了空調用冷水機組的電路圖，并對不易看懂的控制電路圖增加了簡要的說明。由于排水泵一用一備自動輪換控制電路圖的輪換方法較難理解，本文對其動作原來做較為詳細的說明，拋磚引玉。

1 水泵起動的特點及起動方式選擇

民用與一般工業建筑中的水泵，多為籠型感應電動機拖動的離心泵。其起動要求自然是電動機的起動轉矩大于阻轉矩，且配電系統的電壓降不超過允許值。

水泵起動的阻轉矩主要是由水的靜壓和慣性阻力、管道阻力、靜、動摩擦阻力和水泵的機械慣性（轉動慣量）等構成，屬于輕載起動。

1）消防泵的起動：消防泵起動時引起的配電系統壓降，需滿足規范要求。消防泵屬于不頻繁起動，按《通用用電設備配電設計規范》GB50055-2011的要求，電動機起動時，母線上的計算電壓不宜低于額定電壓的85%；當其不與照明或其他對電壓波動敏感的負荷合用變壓器時，電動機起動時端子上的計算電壓不應低于額定電壓的80%。這個規定值是為了不影響與消防泵合用供電變壓器或共用供電回路的其他電動機的運行，在電壓下降時，其它電動機的最大轉矩仍不小于額定轉矩。其實，制造廠產品樣本中的三相異步電動機的最大轉矩，一般都不小于額定轉矩的2.0倍。

2）生活給水及其他用途水泵的起動：生活給水泵起動與消防泵等相比，較為頻繁，起動時各級母線的電壓，不宜低于額定電壓的90%。但因生活給水泵的容量一般都不太大，對于自設變壓器的一般用戶而言，大多數生活水泵都可以全壓起動。要降壓起動時，從前多采用星三角降壓起動方式。近來，因軟啟動裝置的造價有所降低，被更為廣泛的采用。只是有些設計單位或某些設計人員，將30kW甚至22kW以上的電動機就采用降壓起動，很不合理。

電動機起動方式，這是一個量大面廣的問題，希望能引起同行們的重視，使所選起動方式，洽如其分，節約投資，減少故障。

2 電動機過載不斷電的主回路導體截面選擇

在《通用用電設備配電設計規范》GB 50055-2011的第2.3.7條中規定：“斷電比過載造成的損失更大時，應使過載保護動作于信號。”不切斷主回路電源。在這種情況下的電動機主回路線、纜載流量（截面）如何確定，不很明確。在《低壓配電設計規范》GB 50054-2011（以下簡稱“低規”）的第3.2.2條中規定“不應小于計算電流”。當在熱繼電器不切斷電源時，其第6.3.3條的條文說明中“……可讓導體超過允許溫度運行，即使犧牲一些使用壽命，……例如消防水泵……等，這時保護可作用于信號。” 此時的上級斷路器也不能設過載保護（只設短路保護）。如果熱繼電器前的斷路器設有長延時脫扣器，其整定值則必須加大（或選用僅帶短路瞬時動作保護的斷路器）才符合消防水泵和風機不設過載保護的要求。我們認為，在這種情況下“犧牲導線的使用壽命”是危險的不合理的。

在2003年10月編寫的《工程建筑標準強制性條文（房屋建筑部分）實施導則》的第三篇第4.3.5條中，對此有如下描述：“無備用泵的消防泵和排煙風機的過載保護的熱繼電器的觸點，不動作于切斷其控制電路，而發出報警信號。同時還應注意，排煙風機和消防泵主電路中的斷路器的長延時脫扣器整定值也應加大，使其達到計算電流的1.5～2倍，并按此整定值選擇線、纜截面、或選用僅帶短路瞬動保護的脫離器”。該“強制性條文實施導則”自2003年出版至今，在國內已逐步實施并被認可。這次標準圖集10D303-2～3的修編版，仍宜按上述“導則”的規定，對于中、小型（中、小功率）的水泵、風機（例如30kW以下）的線、纜的截面取為其計算電流的接近兩倍。對于30kW及以上的水泵、風機，其主回路的線、纜截面取為電動機計算電流的1.5倍。

3 排水泵一用一備自動輪換控制電路圖的控制原理見《常用水泵控制電路圖》16D303- 3 第246、247頁

控制電路圖的控制原理說明：

當污水池中的水位達到高水位的時，控制電路位置4處的高水位器BL2接通，低水位器BL1在閉合接通狀態，繼電器KA3吸合，1#泵啟動開始排水（1#泵控制回路位置18處的時間繼電器KF1線圈得電，控制電路位置7處的KF1常開觸點延遲吸合，使繼電器KA5的線圈通電，則其控制回路位置8處常開觸點閉合，KA5自保持），直到污水池水位下降到低水位，水位器BL1斷開，繼電器KA3斷電釋放，1#泵停泵，第一次排水完成。由于“輪換投入”繼電器KA5自保持，其控制電路位置18處的KA5常閉觸點斷開。則水位再次升高時，1#泵控制回路不通電，1#泵不能啟動。

當污水池水位又升高（低水位器BL1常閉觸點閉合水位繼續升高），直到升至高水位時，高水位器BL2接通，繼電器KA3又吸合（由于KA5已經吸合，其控制電路18處的KA5常閉觸點在斷開狀態），1#泵不能啟動。而由于繼電器KA5在控制電路位置23處的常開觸點早已接通，則2#泵便啟動開始排水，直到低水位停泵。

待到水位再升到高水位時，則又由1#泵啟動排水。便完成了兩臺排水泵的 “自動輪換”。

4 結束語

“輪換投入”繼電器KA5的作用是第一次排水由1#泵起動排水，當水排完后停泵。待到水池又滿時，由2#泵啟動排水，水又排完后2#泵停泵，并解除KA5的自鎖。待到污水池再次水滿時，又起動1#泵排水。即為（一次）自動輪換。

參考文獻

[1]中國機械工業聯合會《通用用電設備配電設計規范》GB 50055-2011，2012年6月

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[4]許實章主編.高等學校試用教材電機學下冊.北京：機械工業出版社，1980年

[5]龐傳貴、李陸峰，籠型感應電動機起動方式選擇.建筑電氣雜志.1996年第2期