美国国家电气法规

美国国家电气法规(NationalElectricalCode，简称NEC)系美国国家防火协会(NationalFireProtectionAssociation，简称NFPA)所制订。NFPA制订有一系列的防火标准，NEC标准的标准号为NFPA一70，其内容不只限于防火，也包括人身安全和财产安全的规定。随着技术的发展，它及时进行修改，约每两、三年修改一次，自1891年开始至今已颁布了45版。我国的标准化法规定：“国家鼓励积极采用国际标准。”除国际电工标准(IEC标准)外，NEC标准也是我国应积极采用的国外先进电气标准，以补充IEC标准的某些空白。但NEC标准与我国电气标准有许多不同点，应了解这些不同点以便更好地学习和应用NEC标准。下面例举一些常见NEC标准不同点供读者参考。电压等级大家知道美国的电源频率与我国不同，为60Hz美国的电压等级也与我国不同，例如配电中压为13200V、4160V、2400V等不同等级，低压则多为480V用于工业动力，120V、240V用于照明和民用。电压等级多，使系统复杂化，但有其好处。我国电压等级少，可简化配电层次，但难免造成一些电气设备设计制造的不合理。例如功率为几百千瓦的电动机采用380V或10kV电压都不尽合理，应有中间一级或两级的电压。又如220V电压用于一般小型电器，在安全性上比较差，当人体发生直接接触电击时，接触电压可高达220V，间接接触电击时接触电压也可达百伏左右；而美国采用120V电压给家用电器之类的小型电器供电时，其直接接触电压和间接接触电压分别降为120V和60V左右，电击死亡的危险性相应减小。美国的480V或更高电压用于工业大负荷设备，也可通过降压变压器供给240／120V照明或小功率设备用电。这种无油的降压变压器可直接装设在建筑物内的墙上或地板上，十分方便。配电系统1.带电导体系统美国的带电导体系统见附表(摘自2002年NEC手册)。我国低带电导体系统中常用的三相四线制、三相三线制、单相两线制等系统在美国也被大量应用，但我国未见应用的单相三线制系统在美国的住宅建筑物中却初广泛应用。这类建筑物常由一台单相变压器将中压降压为240／120V给用户供电。在变压器240v二次侧的中点(mid--point)抽出一中线(midconductor，在NEC标准中被称作中性线neutralconductor，当此线具有保护接地线功能时，IEC标准称它为PEM线)，即可取得120V电压，见图1。小功率的手持式和移动式设备，如电动工具、台灯、落地扇等人身电击危险较大的设备其电源插座用120V电压供电，而电热等大功率设备用240V供电则具有较好的技术经济性能。这两种电压在这种单相三线制系统中各得其所，都得到了较合理的应用。附表中的美国240／120V单相三线系统在IEC标准中被称作两相三线系统。因为两120V单相回路中的电流相位角差180度，它是两相而非单相。IEC标准中由一变压器供电的单相三线系统如图2所示，系统中两回路的电流相位角是相同的，属同一相。笔者认为IEC标准中的术语是严格和正确的。在美国还有一种两相五线制系统，由于应用很少，本文不作介绍。顺便说明，美国常对住宅楼房以单相变压器降压为240／120V供电。虽然电气建设投资较大，但可消除三相四线制中由于中性线中断(即“断零”)使零点漂移而引起的三相电压不平衡导致的大量单相用电设备烧坏事故。2．接地系统接地系统中的TN—C—S系统在美国被广泛采用，图1中所示的一例即为美国最常用的TN—C—S系统，在NEC标准中称作接地的系统(groundedsystem)，即其中性线在电源处是直接接大地的，这是相对于美国的不接地的系统(ungroundedsystem)也即IT系统而言的。NEC标准规定在建筑物内必须将接地线(groundingconduc*tor)也即PE线与建筑物的金属构件及金属管道相连通以实现等电位联结，并在电源进线配电箱内即将中性线和PE线分开。这样TN—C—S系统即可达到与TN--S系统相当的防电击水平，并且由于较小的N线和PE线间的电位差，可减少对信息技术设备引起的干扰。NEC标准规定不得将大地作为接地故障电流返回电源的通路，也即不得采用TT系统。它认为TT系统中的接地电阻限制了接地故障电流，使系统中的过流保护器不能有效切除接地故障从而引起电气危险。NEC标准这一规定是与我国标准和IEC标准的规定相矛盾的，这种矛盾还有多处，限于篇幅不多述。能在第一次接地故障时不切断电源继续供电，并仍然能保证电气安全的IT系统在NEC标准中也作出了规定。这种没有系统的接地系统在美国比在我国得到更广泛的应用。导体截面大小的表达方式我国电气标准和IEC标准以及其他一些国家的电气标准都采用公制的平方毫米来表示导体的截面大小。但NEC标准不采用这种方式，而是用美国的线规号和千园密尔来表达截面的大小，这对理解和应用NEC标准又增加了一定的复杂性。关于NEC标准这种表达截面的方式在电力出版社出版的由九个设计院共同编写的《工业与民用配电设计手册》第16章的附录中有具体的说明和换算数据，此处不多介绍。术语NEC标准在我国采用不够普遍的原因是多方面的，除上述一些问题外，它的章节编排比较复杂，而且例外情况条文甚多，以致不便查找，也是一个原因，还有一个重要的原因是NEC的有些术语与我国习惯用的术语有不少差别。例如有一术语“separatelyderivedsystem”，在IEC和其他国家标准中均未见此术语。我国一译文本将它按字面直译为“单独的分支系统”，令人不解其意。其实它是指在建筑物配电系统内从一柴油发电机、电动机一发电机组，隔离变压器或变流器等电源设备的输出端另起的一个系统；这一另起的系统与其他电源系统(包括电网电源系统)没有电气导线的直接连接。这个另起的系统就称作SeparatelyDerivedSystem。例如在胸腔手术室内用1：1的隔离变压器将TN—S系统转换为IT系统，以保证将医疗电气手术设备的故障电压降低至安全值，此IT系统即是separcrtlyderivodsystem。所以这一术语有另起的电源系统的意思。NEC标准中有关接地的第250节尤多这类费解的术语。下面例举几个这样的术语供读者参考：接地的系统(groundedsystem)——NEC标准中，此一术语只指电源处有一点直接地的TN系统，不包括TT系统。不接地系统(ungroundedsystem)——指电源侧不作系统直接接地的IT系统。被接地的导线(groundedconductor)——指TN系统中的PEN线或N线，因为此线在电源处被直接接地。接地线(groundingcounductor)——指TN系统和IT系统中将设备金属外壳与大地直接相连接的PE线，也称设备接地线(equipmentgroundingconductor)。《美国国家电气规范》（NEC）最初是由1879年由各类保险公司、机电业者、建筑业者以及其他组织合作共同制定的。1911年，美国国家消防协会（NFPA）开始接管，具体工作由“国家电工法规委员会”执行。NEC通过为各种建筑的电气配线和设备制定要求来保护公众安全，这部美国电气安全领域最重要的文件依据最新的技术和行业需求每三年进行一次修订，现最新版本为2008年版。其目录如下：条款内容条款内容90引言第1章：总则100定义110电气装置的要求第2章：布线和保护200接地导体的使用和识别210分路215馈电电路220支路、干线和供电计算225屋外支路和干线230供电240过电流保护250接地和粘接280高于1kV的浪涌避雷器,285小于等于1kV的浪涌保护装置（SPDs）第3章：配线方法和材料300配线方法310一般配线的导体312接线盒、开关箱和电表底座配件314出口端、接线盒、管路手孔及配件320装甲型电缆：AC型322扁平型电缆配件：FC型324扁平型导体电缆：FCC型326充气间隔电缆：IGS型328中压电缆：MV型330铠装电缆：MC型332金属遮蔽电缆：MI型334非金属遮蔽电缆：NM、NMC、NMS型336电力控制盘电缆：TC型338接户电缆：SE、USE型340地下干线和分路电缆：UF型342中间金属导管：IMC型344金属硬导管：RMC型348金属软导管：FMC型350防水金属软导管：LFMC型352聚氯乙烯硬导管：PVC型353高密度聚氯乙烯导管：HDPE型354非金属地下导管配线：NUCC型355加强热固树胶导管：RTRC型356防水非金属软管：LFNC358电气金属管：EMT型360金属软管：FMT型362电气非金属管：ENT型366辅助槽368母线槽370电缆母线372多孔混凝土板管槽374多孔金属管槽376金属电线管道378非金属电线管道380多引线出口配件382非金属延长管384悬吊型管槽386表面金属管槽388表面非金属管槽390地板下管槽392电缆架394隐藏式磁珠与管路配线396吊线支撑配线398绝缘体上的裸线第4章：一般使用设备400软线和电缆402灯具配线404开关406插座、软线连接头和附加插头408配电盘和配电箱409工业用控制盘410灯具、灯座和电灯411工作电压低于30V的照明系统422用电器具424固定式电气空间加热设备426户外固定式电气除冰和融雪设备427管路和容器固定电气加热设备430电动机、电动机电路和控制器440空调和冷冻设备445发电机450变压器和变压器室（包括二次连接电路）455相位转换器460电容器470电阻器和电抗器480蓄电池490标称电压超过600V的设备第5章：特殊场所500危险（分级）场所：I、II、III级501第I级场所502第II级场所503第III级场所504本质安全系统505第I级0、1、2区场所506含易燃性尘埃、纤维和飞絮的20、21、22区场所510危险（分级）场所－特定511商业修车厂、修理和贮藏库513飞机修理库514电动机燃料分配设备515散装贮存场516应用喷水、浸水和涂镀过程517卫生保健设施518集会场所520剧院、电影和电视广播播放观众区、表演区级类似场所522永久娱乐活动的控制系统525嘉年华会、马戏团表演、展览会等类似活动530影视剧院及类似场所540电影放映室545制造工厂建筑物547农业用建筑物550移动式房屋、组装式房屋和移动式房屋停车场551娱乐车辆和娱乐车辆停车场552拖车停车场553浮动建筑物555码头和修船厂590临时设施第6章：特殊设备600电子招牌和外框照明设备604工业配电系统605办公室设备（包括照明设备附件及其接线）620电梯、升降机、电动扶梯、移动式走道、轮椅电梯625电动车辆充电系统626电气化卡车停车位630电焊机640音频信号处理、放大和复制设备645信息技术设备647敏感性电子设备650管风琴660X-射线设备665感应与电介质加热设备668电解电池669电镀670工业用机械675电力驱动或电力控制的灌溉机器680游泳池、喷水池及类似设备682自然与人工水上设施685整合电力系统690太阳光电系统692燃料电池系统695消防泵第7章：特殊状态700紧急系统701法律规定备用电力系统702选择性备用电力系统705电力电源互联系统708临界操作电力系统（COPS）720工作电压在50V以下的电路和设备7251、2、3类遥控、信号和电力限制电路727仪表盘电缆：ITC型760火警警报系统770光纤电缆及管槽第8章：通讯系统800通讯电路810无线电广播和电视设备820社区天线电视和无线电广播分配系统830宽带网络通讯系统第9章：表格附录附录A产品安全标准附录B载流容量计算的应用信息附录C导体和同等大小的灯具配线的导管和管体附录D例子附录E建筑类型附录F临界状态电力系统的有效性和可靠性，临界状态系统的功能性能试验（FPT）开展和实施附录H管理和实施相对于以前的版本，2008版NEC进一步增强了公共安全、应急措施、规范的可用性以及对工人的保护，增加了住宅、商业以及工业区的电气安装规定。此外，它还包括：增加了在临界操