美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介和與國(guó)標(biāo)的差異分析

卞海林

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038)

0 前言

隨著中國(guó)國(guó)內(nèi)軟硬實(shí)力的提升,工程公司或設(shè)計(jì)單位在國(guó)外承接的工程越來(lái)越多,對(duì)工程設(shè)計(jì)人員的要求越來(lái)越高,熟悉工程所在地的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是首要難點(diǎn)。就電氣標(biāo)準(zhǔn)而言,世界范圍內(nèi)主要有兩大標(biāo)準(zhǔn)體系:IEC 標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。IEC 標(biāo)準(zhǔn)主要覆蓋北美洲以外的地區(qū),大家熟知的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)和澳洲標(biāo)準(zhǔn)等大部分是以IEC 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)并結(jié)合本國(guó)實(shí)際情況發(fā)展而來(lái)的,有部分標(biāo)準(zhǔn)則直接是IEC 標(biāo)準(zhǔn)的全文引用。美標(biāo)適用范圍主要集中在北美和部分南美洲國(guó)家。本文對(duì)美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)體系和常用的電氣標(biāo)準(zhǔn)做了一個(gè)較為系統(tǒng)的梳理,以供大家參考。

1 美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)體系

1.1 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系的特點(diǎn)

長(zhǎng)期以來(lái),美國(guó)推行民間標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先的標(biāo)準(zhǔn)化政策。鼓勵(lì)政府部門(mén)參與民間團(tuán)體的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng),從而調(diào)動(dòng)了各方面的積極因素,形成了相互競(jìng)爭(zhēng)的多元化標(biāo)準(zhǔn)體系,自愿性和分散性是其兩大特點(diǎn)。

美國(guó)大約有700 個(gè)機(jī)構(gòu)在制定各自的標(biāo)準(zhǔn),其中既包括政府機(jī)構(gòu),也包括非政府機(jī)構(gòu),諸如標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)、科學(xué)和專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)、工貿(mào)協(xié)會(huì)、其他社團(tuán)組織,以及非正式標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)等。目前,美國(guó)大約一半的標(biāo)準(zhǔn)是由民間組織制定的,其余標(biāo)準(zhǔn)則為聯(lián)邦及各州政府機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 美國(guó)制定電氣標(biāo)準(zhǔn)的主要協(xié)會(huì)組織

(1)ANSI

ANSI:美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(American National Standards Institute)成立于1918 年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)是非贏利性質(zhì)的民間標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體。

ANSI 在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中有著舉足輕重的地位。對(duì)內(nèi)來(lái)說(shuō),ANSI 是已成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化中心,各界標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)都圍繞著它進(jìn)行。ANSI 本身很少制定標(biāo)準(zhǔn),它主要是協(xié)調(diào)并指導(dǎo)全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng),為標(biāo)準(zhǔn)制訂、研究和使用單位提供幫助,將各協(xié)會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)提升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并冠以ANSI 標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)及分類(lèi)號(hào)。對(duì)外來(lái)說(shuō),ANSI 作為美國(guó)政府官方代表參與國(guó)際或區(qū)域性組織政策的制定,提供國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化情報(bào)。

(2)NFPA

NFPA:National Fire Protection Association 國(guó)家防火協(xié)會(huì),成立于1896 年11 月6 日,屬非盈利性國(guó)際民間組織,宗旨是推行科學(xué)的消防規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),由NFPA 制定的標(biāo)準(zhǔn)基本都與消防和安全相關(guān),其制定的所有標(biāo)準(zhǔn)中影響力最大的是美國(guó)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)(NEC)。

(3)IEEE

IEEE:Institute of Electrical and Electronic Engineers 電氣和電子工程師協(xié)會(huì),是美國(guó)的電子技術(shù)與信息科學(xué)工程師協(xié)會(huì),是世界上最大的非營(yíng)利性專(zhuān)業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì)。IEEE 一直致力于推動(dòng)電工技術(shù)在理論方面的發(fā)展和應(yīng)用方面的進(jìn)步。作為全球最大的專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)組織,IEEE 在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的同時(shí)也非常重視標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)制定內(nèi)容包括電氣與電子設(shè)備、試驗(yàn)方法、原器件、符號(hào)、定義以及測(cè)試方法等多個(gè)領(lǐng)域。

(4)NEMA

NEMA:National Electrical Manufacturers Association 美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì),成立于1926 年秋,是由美國(guó)電力俱樂(lè)部和美國(guó)電氣供應(yīng)制造商聯(lián)盟合并而成。NEMA 的主要活動(dòng)之一是為電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化提供論壇,從而保證電氣設(shè)備的安全、有效和兼容。

(5)UL

UL 是美國(guó)保險(xiǎn)商試驗(yàn)所(Underwriters Laboratories Inc.)的簡(jiǎn)寫(xiě)。UL 安全試驗(yàn)所是美國(guó)最有權(quán)威的,也是世界上從事安全試驗(yàn)和鑒定的較大的民間機(jī)構(gòu)。它是一個(gè)獨(dú)立的、營(yíng)利的、為公共安全做試驗(yàn)的第三方專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)。它采用科學(xué)的測(cè)試方法來(lái)研究確定各種材料、裝置、產(chǎn)品、設(shè)備、建筑等對(duì)生命、財(cái)產(chǎn)有無(wú)危害和危害的程度;確定、編寫(xiě)、發(fā)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和有助于減少及防止造成生命財(cái)產(chǎn)受到損失的資料,同時(shí)開(kāi)展實(shí)情調(diào)研業(yè)務(wù)。UL 認(rèn)證在美國(guó)屬于非強(qiáng)制性認(rèn)證,主要是產(chǎn)品安全性能方面的檢測(cè)和認(rèn)證,其認(rèn)證范圍不包含產(chǎn)品的EMC(電磁兼容)特性。但需要注意的是,出口至美國(guó)的電氣產(chǎn)品基本都得取得UL 認(rèn)證才能入關(guān)。

在美國(guó),制定電氣標(biāo)準(zhǔn)的政府部門(mén)和協(xié)會(huì)組織還有很多,如制定能效標(biāo)準(zhǔn)的能源部DOE,制定照明相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的照明工程協(xié)會(huì)(IESNA)等,不在此處一一列舉了。

2 美標(biāo)中的電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

美標(biāo)中電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)很多,主要由以上各個(gè)協(xié)會(huì)組織制定。電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要都是保障電氣產(chǎn)品安全的制造和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),還有小部分為能效標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 美國(guó)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)(NEC)

NFPA 70 National Electrical Code 美國(guó)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)稱(chēng)NEC,它由國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)發(fā)布,是電氣產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)中最基礎(chǔ)和最全面的標(biāo)準(zhǔn),也是最重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),其他電氣標(biāo)準(zhǔn)都是在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展和制定,其關(guān)系如圖1 所示。

圖1 美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成示意圖

2.2 美國(guó)電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)介紹

美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)很多,大部分為電氣產(chǎn)品的制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員,了解一些常用設(shè)備需要執(zhí)行的主要標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。下文按照工業(yè)場(chǎng)所上常用的一次和二次電氣設(shè)備,分別對(duì)其適用的主要美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了列舉,供大家參考。

2.2.1 系統(tǒng)一次設(shè)備

2.2.1.1 配電裝置

(1)低壓配電裝置

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將低壓配電裝置分為三類(lèi),即Switchgear、Switchboard 和MCC,不同的柜型適用的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。開(kāi)關(guān)柜及其內(nèi)部元件如斷路器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、繼電保護(hù)裝置等設(shè)備和元件標(biāo)準(zhǔn)基本都?xì)w納在ANSI C37 系列標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

①Switchgear 低壓開(kāi)關(guān)柜

Switchgear 柜型的主要特點(diǎn)是水平母線和各功能單元分隔開(kāi)來(lái),功能單元彼此也分隔開(kāi)來(lái),類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的MNS 柜。該柜型主要為大功率用電負(fù)荷配電,進(jìn)出回路以ACB 為主,主要適用標(biāo)準(zhǔn)如下:

a.ANSI/IEEE C37.20.1 Standard for Metal-Enclosed Low-Voltage(1 000 V ac and below,3 200 V dc and below) Power Circuit Breaker Switchgear 交流1 000 V 及以下,直流3 200 V 及以下低壓金屬封閉開(kāi)關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)。

b.ANSI/UL1558 Standard for Safety for Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear 低壓金屬封閉開(kāi)關(guān)柜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

②Switchboard 低壓配電盤(pán)

和Switchgear 相比,Switchboard 的區(qū)別在于功能單元之間沒(méi)有分隔開(kāi),類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的固定柜,主要用于商業(yè)場(chǎng)所,主要適用的標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/UL891 Standard for Safety for Switchboards 低壓配電盤(pán)安全性標(biāo)準(zhǔn)。

③MCC 馬達(dá)控制中心

該柜型主要適用于各種起動(dòng)方式的低壓電動(dòng)機(jī)負(fù)載、小容量的配電回路等,適用的標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/UL845 Standard for Safety for Motor Control Centers MCC 安全性標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)以上各柜型的特點(diǎn),工業(yè)場(chǎng)所里設(shè)置變電所的常用配置為:Switchgears 與變壓器相連,并配出回路給各MCCs,MCCs 為終端負(fù)荷配電。這與國(guó)內(nèi)有所區(qū)別,需要注意。

(2)中壓配電裝置

中壓配電裝置的分類(lèi)基本和國(guó)內(nèi)的中壓產(chǎn)品類(lèi)似,主要為以下四類(lèi),分別用于不同的負(fù)載。

①M(fèi)etal-Clad(MC) Switchgear 金屬鎧裝開(kāi)關(guān)柜

該柜型類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的KYN 柜,以真空斷路器出線回路為主,各種負(fù)載都適用,柜體要相對(duì)大一些。主要的適用標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/IEEE C37.20.2 Standard for Metal-Clad Switchgear 金屬鎧裝開(kāi)關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)。

②Metal-enclosed interrupter(MEI) Switchgear金屬封閉開(kāi)關(guān)柜

該柜型主要以熔斷器+負(fù)荷開(kāi)關(guān)為主,類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜或環(huán)網(wǎng)柜,主要的適用標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/IEEE C37.20.3 Standard for Metal-Enclosed interrupter Switchgear 金屬封閉開(kāi)關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)。

③MV MCC 中壓馬達(dá)控制中心

該柜型的額定電壓為7.2 kV 及以下,出線單元為FC(熔斷器+接觸器)回路,適用于中壓小功率電動(dòng)機(jī)、電容器或配電變壓器等負(fù)載。主要適用標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/UL347 Standard for Safety for Medium-Voltage AC Contactors,Controllers,and Control centers中壓交流接觸器、控制器和控制中心安全標(biāo)準(zhǔn)。

和低壓MCC 柜不同,由于中壓MCC 柜是采用的接觸器控制,基本方案只有450 A 以下的出線回路,所以它很少單獨(dú)使用,需要和MC 柜配合起來(lái)用。MV MCC 柜和MC 柜兩種柜型的尺寸差距較大,需要專(zhuān)門(mén)的過(guò)渡柜來(lái)連接。

④Gas-Insulated Switchgear(GIS)氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜

該柜型主要為SF6 氣體絕緣,和國(guó)內(nèi)氣體絕緣柜是相似的,主要適用標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/IEEE C37.20.9 Standard for Metal-Enclosed Switchgear Rated 1 kV to 52 kV Incorporating Gas Insulating System額定電壓為1 kV 至52 kV 氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)。

(3)高壓配電裝置

52 kV 以上配電裝置主要指GIS 設(shè)備,該設(shè)備適用標(biāo)準(zhǔn)為:ANSI/IEEE C37.122 Standard for Gas-Insulated Substations 氣體絕緣變電站標(biāo)準(zhǔn)。

(4)防弧閃開(kāi)關(guān)柜

和國(guó)內(nèi)中、低壓柜不同的是,為了增加電氣操作人員的安全度,美標(biāo)中、低壓柜特別生產(chǎn)了防內(nèi)部弧閃功能的柜型。中、低壓開(kāi)關(guān)柜如果需要具有防內(nèi)部弧閃功能,則必須符合ANSI/IEEE C37.20.7 IEEE Guide for Testing Switchgear Rated Up to 52 kV for Internal Arcing Faults 額定電壓52 kV 及以下開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部弧閃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.2 變壓器

和國(guó)內(nèi)變壓器一樣,美國(guó)的變壓器按絕緣介質(zhì)的不同,分為干式變壓器和油浸變壓器。再根據(jù)變壓器容量的不同,又分為配電變壓器和電力變壓器。不同類(lèi)型和容量的變壓器分別適用不同的制造、測(cè)試和能效標(biāo)準(zhǔn)。變壓器主要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)基本都在ANSI/IEEE C57 系列標(biāo)準(zhǔn)里。

(1)干式變壓器

干式變壓器主要執(zhí)行的制造標(biāo)準(zhǔn)如下:

①I(mǎi)EEE C57.12.01 Standard for General Requirements for Dry-Type Distribution and Power Transformers 干式配電和電力變壓器通用要求;

②UL1562 Standard for Safety for Transformers,Distribution,Dry-Type Over 600 Volts 600V 以上干式配電變壓器安全性標(biāo)準(zhǔn)。

(2)油浸變壓器

油浸變壓器主要執(zhí)行的制造標(biāo)準(zhǔn)如下:

①I(mǎi)EEE C57.12.00 Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution,Power,and Regulating Transformers 油浸式配電、電力和調(diào)節(jié)變壓器的通用要求;

②IEEE C57.12.10 Standard Requirements for Liquid-Immersed Power Transformers 油浸電力變壓器要求;該標(biāo)準(zhǔn)適用于100 MVA 及以下,高壓側(cè)230 kV 及以下電力變壓器;

③IEEE C57.12.36 Standard Requirements for Liquid-Immersed Distribution Substation Transformers油浸配電變壓器要求;該標(biāo)準(zhǔn)適用于10 MVA 及以下,高壓側(cè)69 kV 及以下,低壓側(cè)34.5 kV 及以下的配電變壓器。

(3)整流變壓器

整流變壓器為特種變壓器,主要執(zhí)行的制造和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為:IEEE C57.18.10 Standard Practices and Requirements for Semiconductor Power Rectifier Transformers 半導(dǎo)體電力整流變壓器的實(shí)施和要求。

(4)配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于變壓器能效要求,美國(guó)目前只有針對(duì)小容量(≤2 500 kVA)的配電變壓器的能效標(biāo)準(zhǔn),即美國(guó)能源部(DOE)制定的標(biāo)準(zhǔn):DOE 2016 10 CFR Part 431 Part II Energy Conservation Standards for Distribution Transformers 配電變壓器節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

(5)配電變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容量

美標(biāo)對(duì)油浸配電變壓器的容量(kVA)規(guī)定如表1 所示。

表1 油浸或干式配電變壓器標(biāo)準(zhǔn)容量表

2.2.1.3 變頻器

變頻器分為低壓變頻器和中壓變頻器,中壓變頻器除了需要符合以下標(biāo)準(zhǔn)外,還需要滿(mǎn)足整流變壓器的制造標(biāo)準(zhǔn)。

(1)ANSI/NEMA ICS 7 Industrial Control and Systems-Variable speed Drives 工業(yè)控制及系統(tǒng)-可調(diào)速傳動(dòng)裝置

(2)IEEE Std 519 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems 電力系統(tǒng)諧波控制的操作指南和要求

2.2.1.4 并聯(lián)電容器

(1)IEEE Std 18 Standard for Shunt Power Capacitors 并聯(lián)電力電容器標(biāo)準(zhǔn)

注:該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍額定電壓為216 V 或以上,額定容量為2.5 kvar 或以上的并聯(lián)電力電容器。但需要指出的是2.4 kV 及以上的并聯(lián)電力電容器參照標(biāo)準(zhǔn)IEEE Std 1036 執(zhí)行。

(2)IEEE Std 1036 Guide for Application of Shunt Power Capacitors 并聯(lián)電力電容器應(yīng)用導(dǎo)則

注:該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍額定電壓為2.4 kV 及以上的并聯(lián)電力電容器。

2.2.1.5 電動(dòng)機(jī)

(1)電動(dòng)機(jī)主要執(zhí)行制造標(biāo)準(zhǔn)有:

①NEMA MG1 Motors and Generators 電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。

②ANSI/IEEE 841 Standard for Petroleum and Chemical Industry-Premium Efficiency Severe Duty Totally Enclosed Fan-Cooled (TEFC) Squirrel Cage Induction Motors-Up to and Including 370 kW (500 hp)化學(xué)和石油工業(yè)用額定功率為370 kW(500 hp)及以下高效全封閉風(fēng)扇冷卻鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)歐標(biāo)、國(guó)標(biāo)和美標(biāo)關(guān)于低壓電動(dòng)機(jī)的能效分級(jí),如表2 所示。

表2 電動(dòng)機(jī)能效分級(jí)對(duì)比表

2.2.1.6 UPS 不間斷電源

UPS 系統(tǒng)的制造標(biāo)準(zhǔn)主要如下:

(1)UL1778 Standard for Safety for Uninterruptible Power Systems 不間斷電源系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。

(2)NEMA PE1 Uninterruptible Power Systems-Specification And Performance Verification 不間斷電源系統(tǒng)-規(guī)范和性能驗(yàn)證。

2.2.1.7 柴油發(fā)電機(jī)組

ANSI/UL2200 Standard for Safety for Stationary Engine Generator Assemblies 固定式發(fā)電機(jī)組安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.8 爆炸危險(xiǎn)區(qū)的電氣設(shè)備

根據(jù)爆炸危險(xiǎn)源的不同,分別執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn),具體如下:

(1)ANSI/UL1332 Standard for Safety for Explosion-Proof and Dust-Ignition-Proof Electrical Equipment for Use in Hazardous(Classified) Locations 危險(xiǎn)(分類(lèi)的)場(chǎng)所用防爆和防燃?jí)m電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)。

(2)NFPA 497 Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids,Gases,or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas 化學(xué)工藝區(qū)易燃液體、氣體或蒸汽的分類(lèi)和危險(xiǎn)區(qū)域電氣裝置分類(lèi)的推薦標(biāo)準(zhǔn)。

(3)NFPA 499 Recommended Practice for the Classification of Combustible Dusts and of Hazardous(Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas 化學(xué)工藝區(qū)可燃粉塵的分類(lèi)和危險(xiǎn)區(qū)域電氣裝置分類(lèi)的推薦標(biāo)準(zhǔn)。

(4)UL60079 Standard for Safety for Explosive Atmospheres 爆炸環(huán)境下的安全性標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.9 電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)

美國(guó)電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)為NEMA 250 Standard for Enclosures for Electrical Equipment(1 000 Volts Maximum)。

從標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)可以看到,雖然NEMA250 僅適用于1 kV 及以下電氣設(shè)備,但實(shí)際上1 kV 以上的美國(guó)電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)仍然都采用該標(biāo)準(zhǔn)。另外,IEC 60529 外殼防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到美國(guó)官方認(rèn)可并被直接引用成為美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。NEMA 和IP 的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3 所示。

表3 NEMA 外殼防護(hù)等級(jí)和IEC 標(biāo)準(zhǔn)IP 防護(hù)等級(jí)的對(duì)應(yīng)表

2.2.1.10 電氣材料

(1)電纜

電纜的種類(lèi)很多,不同種類(lèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)也不同,具體如下:

①UL1581 Reference Standard for Electrical Wires,Cables,and Flexible Cords 電線、電纜和軟線參考標(biāo)準(zhǔn)。

②UL1072 Standard for Safety for Medium-Voltage Power Cables 中壓電力電纜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

③UL44 Standard for Safety for Thermoset-Insulated Wires and Cables 熱固性絕緣電線電纜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

④UL83 Standard for Safety for Thermoplastic-Insulated Wires and Cables 熱塑性絕緣電線電纜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

⑤UL1569 Standard for Safety for Metal-Clad Cables 金屬鎧裝電纜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

⑥UL1277 Standard for Safety for Electrical Power and Control Tray Cables with Optional Optical-Fiber Members 帶可選光纖附件的托架用電力和控制電纜安全性標(biāo)準(zhǔn)。

不同種類(lèi)的電纜對(duì)應(yīng)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)還很多,在此不一一列舉,需要注意以下幾點(diǎn):

①UL 標(biāo)準(zhǔn)中把用于橋架敷設(shè)的電纜和其他非橋架敷設(shè)電纜區(qū)別開(kāi)來(lái),這和國(guó)內(nèi)的習(xí)慣用法是不一樣的。

②美標(biāo)電纜的規(guī)格與國(guó)內(nèi)電纜不同,截面單位為AWG 和kcmil,1 kcmil=0.506 7 mm2。AWG 和公制單位的對(duì)照關(guān)系如表4 所示。

表4 AWG/kcmil 和公制單位對(duì)照表

③電纜的PE 線截面的要求也和國(guó)內(nèi)較大差別,最小截面的要求要低于國(guó)標(biāo),節(jié)選了部分要求如表5 所示。

表5 接地導(dǎo)體最小尺寸要求

(2)電纜保護(hù)管

①ANSI/UL1653 Standard for Safety for Electrical Nonmetallic Tubing 電氣用非金屬管安全性標(biāo)準(zhǔn)。

②ANSI/UL6A Standard for Safety for Electrical Rigid Metal Conduit-Aluminum,Red Brass,and Stainless Steel 電氣用剛性金屬管安全性標(biāo)準(zhǔn)-鋁、紅黃銅和不銹鋼。

③ANSI/UL1 Standard for Safety for Flexible Metal Conduit 柔性金屬管安全性標(biāo)準(zhǔn)。

(3)橋架

①NEMA VE1 Metal Cable Tray Systems 金屬電纜橋架系統(tǒng)。

②NEMA VE2 Metal Cable Tray Installation Guideline 金屬電纜橋架安裝導(dǎo)則。

③NEMA FG1 Fiberglass Cable Tray Systems 玻璃鋼電纜橋架系統(tǒng)。

④UL 568 Standard for Safety for Nonmetallic Cable Tray Systems 非金屬電纜橋架系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 二次系統(tǒng)

(1)繼電保護(hù)相關(guān)

①ANSI/IEEE Std C37.2 Standard for Electrical Power System Device Function Numbers,Acronyms,and Contact Designations 電力系統(tǒng)設(shè)備功能數(shù)字代碼、縮寫(xiě)和接點(diǎn)名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)。

注:在全世界范圍內(nèi)廣泛使用的繼電保護(hù)代碼出自這一標(biāo)準(zhǔn)。

②ANSI/IEEE Std C37.96 Guide for AC Motor Protection 交流電動(dòng)機(jī)保護(hù)規(guī)程。

③ANSI/IEEE Std C37.99 Guide for Protection of Shunt Capacitor Banks 并聯(lián)電容器組保護(hù)規(guī)程。

④ANSI/IEEE Std C37.108 Guide for Protection of Network Transformer 網(wǎng)絡(luò)變壓保護(hù)規(guī)程。

⑤ANSI/IEEE Std C37.113 Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines 輸電線路繼電保護(hù)規(guī)程。

⑥ANSI/IEEE Std C37.119 Guide for breaker failure Protection of Power Circuit breakers 斷路器失靈保護(hù)規(guī)程。

(2)SCADA 系統(tǒng)

SCADA 系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的監(jiān)控,適用的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE Std C37.1 Standard for SCADA and Automation Systems SCADA 及自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

3 工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

美標(biāo)中除了常用的電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外,還有很多設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),以下是部分常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)

ANSI/IEEE Std 315 Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams 電氣和電子圖形符號(hào)。

美標(biāo)電氣符號(hào)和國(guó)標(biāo)有很大區(qū)別,設(shè)計(jì)人員需要特別注意,主要元器件的圖例如表6 所示。

表6 主要元器件圖例對(duì)比表

(2)標(biāo)準(zhǔn)電壓

ANSI C84.1—2016 Electrical Power System and Equipment-Voltage Ratings(60 Hertz)電力系統(tǒng)和設(shè)備額定電壓(60 Hz)。

從該標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)選了部分美國(guó)工業(yè)用電使用的電壓,如表7 所示。

表7 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電壓

(3)應(yīng)急電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

NFPA 110 Standard for Emergency and Standby Power Systems 應(yīng)急和備用電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)變電站設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

①ANSI/IEEE Std 1427 Guide for Recommended Electrical Clearances and Insulation Levels in Air Insulated Electrical Power Substations 空氣絕緣電力變電站適宜電間隙和絕緣水平指南。

②ANSI/NEMA CC1 Electric Power Connection for Substations 變電站的電力連接。

③ANSI/IEEE Std 1615 Recommended Practice for Network Communication in Electric Power Substations 變電站網(wǎng)絡(luò)通信推薦做法。

④ANSI/IEEE Std 80 Guide for Safety in AC Substation Grounding 交流變電站接地安全設(shè)計(jì)指南。

⑤ANSI/IEEE Std 525 Design and Installation of Cable Systems in Substations 變電站電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝。

⑥ANSI/IEEE Std 693 Recommended practices for seismic design of substations 變電站抗震設(shè)計(jì)推薦做法。

⑦ANSI/IEEE Std 979 Guide for Substation Fire Protection 變電站防火設(shè)計(jì)指南。

⑧ANSI/IEEE Std 998 Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of Substation 變電站直接雷擊防護(hù)指南。

(5)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要出自于北美照明工程協(xié)會(huì)(IESNA),主要如下:

①ANSI/IESNA DG-3 Application of Luminaire Symbols on Lighting Design Drawings 燈具符號(hào)在照明設(shè)計(jì)圖紙上的應(yīng)用。

②ANSI/IESNA PR1 Recommended Practice on office Lighting 辦公室照明的推薦做法。

③ANSI/IESNA PR7 Recommended Practice for Lighting Industrial Facilities 工業(yè)設(shè)施照明的推薦做法。

④ANSI/IESNA PR8 Recommended Practice for Roadway Lighting 道路照明的推薦做法。

同樣,照明設(shè)計(jì)手冊(cè)(The IESNA Lighting Handbook)也出自于IESNA,作為照明設(shè)計(jì)的最重要和最全面的一本參考指導(dǎo)書(shū)。它詳細(xì)介紹了從如何設(shè)計(jì)燈具到照明計(jì)算,及能源管理的內(nèi)容,在各個(gè)章節(jié)中深入討論了諸如色彩、采光、照明計(jì)算、零售照明,室外照明、照明經(jīng)濟(jì)學(xué)和照明控制等主題。

(6)防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

NFPA 780 Standard for the Installation of Lightning Protection System 防雷裝置規(guī)范,該規(guī)范中防雷措施條款主要參考IEC。該規(guī)范列出了詳細(xì)版的防雷評(píng)估計(jì)算程序和簡(jiǎn)易版的防雷計(jì)算和評(píng)估,簡(jiǎn)易版的防雷計(jì)算和國(guó)標(biāo)較為相似。

(7)接地設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

除了變電站接地標(biāo)準(zhǔn)外,一般場(chǎng)所的接地標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)ANSI/IEEE Std 142 Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems工業(yè)和商業(yè)電力系統(tǒng)接地推薦做法。

以上列舉了一些主要的產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)和與咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)關(guān)系緊密的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)需要注意的地方做了簡(jiǎn)述。

4 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了電氣行業(yè)的方方面面,數(shù)量眾多,標(biāo)準(zhǔn)之間又相互引用,行業(yè)分工各不相同,側(cè)重點(diǎn)也不一樣。本文主要是為了讓讀者對(duì)美國(guó)的電氣標(biāo)準(zhǔn)有個(gè)初步了解,同時(shí)為大家也提供一些參考和借鑒。