水泵的启动、主回路线路截面选择及控制电路解析

张贺远 王旭

摘要：《常用水泵控制电路图》16D303-3（代替10 D303-3）已经出版发行，有些使用图集的设计人员及水泵控制生产厂家经常向图集的编者请教。本人根据自己看图集的体会，对图集中的一些要点、难点或易感兴趣的部分，向使用图集的朋友们做简要介绍。

关键词：水泵起动、控制电路图、排水泵、一用一备、自动轮换、中间继电器、继电器线圈、继电器触点位置。

引言

《常用水泵控制电路图》标准图集16D303-3的前身10 D303-3（代替01 D303-3使用10年）仅使用6年，其修改原因主要是因为水专业对消防水泵的控制有了新的要求，要求消防水泵在其控制电路失效而主回路仍有电的情况下，可以采用手动闭合主回路的方法启动消防泵。在此次图集修改消防水泵电路的同时，增加了空调用冷水机组的电路图，并对不易看懂的控制电路图增加了简要的说明。由于排水泵一用一备自动轮换控制电路图的轮换方法较难理解，本文对其动作原来做较为详细的说明，抛砖引玉。

1 水泵起动的特点及起动方式选择

民用与一般工业建筑中的水泵，多为笼型感应电动机拖动的离心泵。其起动要求自然是电动机的起动转矩大于阻转矩，且配电系统的电压降不超过允许值。

水泵起动的阻转矩主要是由水的静压和惯性阻力、管道阻力、静、动摩擦阻力和水泵的机械惯性（转动惯量）等构成，属于轻载起动。

1）消防泵的起动：消防泵起动时引起的配电系统压降，需满足规范要求。消防泵属于不频繁起动，按《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011的要求，电动机起动时，母线上的计算电压不宜低于额定电压的85%；当其不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器时，电动机起动时端子上的计算电压不应低于额定电压的80%。这个规定值是为了不影响与消防泵合用供电变压器或共用供电回路的其他电动机的运行，在电压下降时，其它电动机的最大转矩仍不小于额定转矩。其实，制造厂产品样本中的三相异步电动机的最大转矩，一般都不小于额定转矩的2.0倍。

2）生活给水及其他用途水泵的起动：生活给水泵起动与消防泵等相比，较为频繁，起动时各级母线的电压，不宜低于额定电压的90%。但因生活给水泵的容量一般都不太大，对于自设变压器的一般用户而言，大多数生活水泵都可以全压起动。要降压起动时，从前多采用星三角降压起动方式。近来，因软启动装置的造价有所降低，被更为广泛的采用。只是有些设计单位或某些设计人员，将30kW甚至22kW以上的电动机就采用降压起动，很不合理。

电动机起动方式，这是一个量大面广的问题，希望能引起同行们的重视，使所选起动方式，洽如其分，节约投资，减少故障。

2 电动机过载不断电的主回路导体截面选择

在《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011的第2.3.7条中规定：“断电比过载造成的损失更大时，应使过载保护动作于信号。”不切断主回路电源。在这种情况下的电动机主回路线、缆载流量（截面）如何确定，不很明确。在《低压配电设计规范》GB 50054-2011（以下简称“低规”）的第3.2.2条中规定“不应小于计算电流”。当在热继电器不切断电源时，其第6.3.3条的条文说明中“……可让导体超过允许温度运行，即使牺牲一些使用寿命，……例如消防水泵……等，这时保护可作用于信号。” 此时的上级断路器也不能设过载保护（只设短路保护）。如果热继电器前的断路器设有长延时脱扣器，其整定值则必须加大（或选用仅带短路瞬时动作保护的断路器）才符合消防水泵和风机不设过载保护的要求。我们认为，在这种情况下“牺牲导线的使用寿命”是危险的不合理的。

在2003年10月编写的《工程建筑标准强制性条文（房屋建筑部分）实施导则》的第三篇第4.3.5条中，对此有如下描述：“无备用泵的消防泵和排烟风机的过载保护的热继电器的触点，不动作于切断其控制电路，而发出报警信号。同时还应注意，排烟风机和消防泵主电路中的断路器的长延时脱扣器整定值也应加大，使其达到计算电流的1.5～2倍，并按此整定值选择线、缆截面、或选用仅带短路瞬动保护的脱离器”。该“强制性条文实施导则”自2003年出版至今，在国内已逐步实施并被认可。这次标准图集10D303-2～3的修编版，仍宜按上述“导则”的规定，对于中、小型（中、小功率）的水泵、风机（例如30kW以下）的线、缆的截面取为其计算电流的接近两倍。对于30kW及以上的水泵、风机，其主回路的线、缆截面取为电动机计算电流的1.5倍。

3 排水泵一用一备自动轮换控制电路图的控制原理见《常用水泵控制电路图》16D303- 3 第246、247页

控制电路图的控制原理说明：

当污水池中的水位达到高水位的时，控制电路位置4处的高水位器BL2接通，低水位器BL1在闭合接通状态，继电器KA3吸合，1#泵启动开始排水（1#泵控制回路位置18处的时间继电器KF1线圈得电，控制电路位置7处的KF1常开触点延迟吸合，使继电器KA5的线圈通电，则其控制回路位置8处常开触点闭合，KA5自保持），直到污水池水位下降到低水位，水位器BL1断开，继电器KA3断电释放，1#泵停泵，第一次排水完成。由于“轮换投入”继电器KA5自保持，其控制电路位置18处的KA5常闭触点断开。则水位再次升高时，1#泵控制回路不通电，1#泵不能启动。

当污水池水位又升高（低水位器BL1常闭触点闭合水位继续升高），直到升至高水位时，高水位器BL2接通，继電器KA3又吸合（由于KA5已经吸合，其控制电路18处的KA5常闭触点在断开状态），1#泵不能启动。而由于继电器KA5在控制电路位置23处的常开触点早已接通，则2#泵便启动开始排水，直到低水位停泵。

待到水位再升到高水位时，则又由1#泵启动排水。便完成了两台排水泵的 “自动轮换”。

4 结束语

“轮换投入”继电器KA5的作用是第一次排水由1#泵起动排水，当水排完后停泵。待到水池又满时，由2#泵启动排水，水又排完后2#泵停泵，并解除KA5的自锁。待到污水池再次水满时，又起动1#泵排水。即为（一次）自动轮换。

参考文献

[1]中国机械工业联合会《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011，2012年6月

[2]北京钢铁设计院等.钢铁企业电力设计参考资料（下册）.第一版.北京：冶金工业出版社，1976：193

[3]中国市政工程中南设计院主编.给排水设计手册（第8册）.第一版.北京：中国建筑工业出版社，1986：253

[4]许实章主编.高等学校试用教材电机学下册.北京：机械工业出版社，1980年

[5]庞传贵、李陆峰，笼型感应电动机起动方式选择.建筑电气杂志.1996年第2期