电工-电气技术-民用建筑常用电气设备的二次接线图设计

电工-电气技术-民用建筑常用电气设备的二次接线图设计 二次接线图是电气工程设计图纸的重要组成部分。长期以来。在设计人员中 存在着“重一次、轻二次”的观念〃往往因为二次图设计的缺陷，使得许多智能 化控制功能无法实现。本文以民用建筑中最常用的电气设备——电动机的控制为 例介绍二次接线图的设计方法和要领。 二次接线图 电气工程中的各种电气设备可分为一次设备和二次设备，其中一次设备是 指控制设备(如隔离开关、负荷开关等)、变换设备(如变压器、电流互感器、电 压互感器等)、保护设备(如熔断器、断路器、过电流继电器等)及母线等。连接 一次设备的电路称为一次线路。对一次设备进行监视、测量、保护与控制的设备 称为二次设备。由二次设备构成的线路图称为二次接线图(或称二次原理图)。 二次接线图是电气工程设计图纸的重要组成部分。与一次线路图或电气系 统图相比〃往往复杂一些，因为二次设备数量多，为了实现监视、测量、保护与 控制功能。所用的二次设备和元件多达数十种。二次接线图的设计要求设计人员 要更细心，要付出更多的心血。长期以来在设计人员中存在着“重一次、轻二次” 的观念。设计中简单套用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 图集或推给厂家负责设计。造成设计不完善。近年 来一些智能化要求较高的建筑〃往往因为二次接线图设计的缺陷，使得许多智能 化控制功能无法实现，应引起高度重视。以下笔者就结合自己多年的工作体会， 以民用建筑中最常用的电气设备——电动机为例。谈谈二次接线图的设计方法和 要领。 二次接线图设计的原则是“安全可靠、简单适用”。“安全可靠”就是要保 证受控电气设备在正确的指令下启、停和运行，不误动，确保人身和设备安 全： “简单适用”就是控制方法和接线要简单明了，尽量减少各种不必要的中 间环节。减少故障几率，保证可靠性。 二次接线图通常有整体式画法和展开式画法两种。整体式画法将二次设备以 较为形象的整体形式表示〃主要体现构成整套装置所需的二次设备及相互接线关 系，不便于阅读和理解其工作原理。一般工程设计常用展开式画法。其接线清晰、 易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，特别是在表现一些复杂装 置时。其优点更为突出。展开式原理接线图一般分为电源回路、主电路、控制电 路、信号电路进 行绘制；图中各电器触头位置都按电路未通电、未受外力作用时的常态位置画出， 分析原理时应从触头的常态位置出发：各电器元件不画实际外形图，‘采用国家 规定的统一图例符号：各电器元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其线路 中所起作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相关联的，必须标以相同的文 字符号：原理图中有直接电联系的交叉导线连接处要用小黑圆点表示〃无直接电 联系的交叉导线连接处不画小黑圆点。 民用建筑最常见的机电设备就是风机、水泵、电梯等，此类设备基本上都是 采用低压交流旋转电动机作为动力。对这些设备的控制归根结底就是对电动机进 行控制。本文就以电动机的控制为例来介绍二次接线图的设计方法和要领。 电动机都是通过在一次回路中装设控制电器来进行控制的。控制电器一般有 接触器、启动器、调速器等。关于电动机一次回路中控制电器的装设要求在《通 用用电设备配电设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(GB 50055—93，以下简称《通配》)中有详细规定， 这里不作赘述。电动机的二次回路主要就是针对此类控制电器的控制。 1 控制电源 每台电动机应有各自的控制电源。并宜接自本台电动机主回路隔离保护电器 之后、控制电器之前。这是因为如果多台电动机共用同一路控制电源。则各台电 动机的控制回路就不能分割，既不能独立安全检修，而且一旦故障还将同时停机， 造成更大损失。但是如果多台电动机共用同一组控制信号，则控制信号的电源应 单独引接，而不应接自某台电动机的控制电源。例如一用一备的消防水泵，如将 消火栓启泵按钮 接在主泵的控制回路中，一旦主泵故障，其电动机主电路保护电器跳闸使控制电 源消失。消火栓启泵按钮启泵控制信号的电源也消失，无法使备用泵启动，从而 影响消防灭火工作。 控制电源应装设隔离电器和短路保护电器。但符合《通配》第2〃6〃1条规 定可不装设。隔离和短路保护电器可选用螺旋式熔断器或带隔离功能的微型断路 器。应装设控制电源指示灯。 控制电源及接线方式应防止电动机意外启动或不能停车，这点在《通配》 第2〃6〃2条及条文说明中有详细解释。因此电动机的控制电源宜采用单相交流 220V及以下电压，如果对可靠性要求较高，可采用隔离变压器或不接地的直流 电源装置。 2控制回路 控制回路一般是由开关、按钮、信号指示，以及接触器、继电器的线圈和各 种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制回路，一般均是由各种典型控制电路(如 延时电路、联锁电路、顺控电路等)组成。 电动机的启动控制电路是其控制电路的主要组成部分。电动机常用的启动方 式有全压启动、降压启动和软启动。应根据电动机启动时对机械的冲击和对配电 系统造成的电压波动来正确选择启动方式。民用建筑中的风机设备所配电动机一 般容量较小。全压启动时的冲击转矩不致使风机遭到损坏，启动时电压波动也小。 不会影响其它负荷的正常运行。而民用建筑中的水泵。特别是高层建筑中的消防 水泵和空调供冷系统水泵。由于扬程和流量的需要，往往配用较大容量的电动 机〃尤其是配电系统有柴油发电机作为自备应急电源时。则电动机的启动方式对 于发电机组的容量选择影响更大，因此要考虑降压启动或软启动。常用的降压启 动方式有星一三角降压启动和自耦变压器降压启动。这两种降压启动的二次接线 图在许多图集中都有。设计人员应仔细研读，本文就不作详细介绍。 电动机控制按钮或控制开关，宜装设在电动机附近便于操作和观察的地点。在控制点不能观察到电动机或所拖动的机械时。应在控制点装设指示电动机工作 状态的灯光信号或仪表。以民用建筑中常见的消火栓系统为例。消火栓箱内所配 的破玻启泵按钮上有一个信号灯。就是用来显示消防水泵的工作运行状态的，水 泵启动后应将所有按钮上的指示灯点亮。有些设计人员和施工单位以为此灯是作 为按钮动作后的指示之用。这种理解是错误的；再比如中央空调制冷系统的冷却 塔，往往设置在建筑物的屋顶，远离制冷机房。为了便于控制操作。一般要在制 冷机房内冷却水泵控制柜的盘面上设置冷却塔远距离启／停控制按钮。这时应同 时设置运行状态指示灯。 《通配》第2〃6〃4条规定，“自动控制或联锁控制的电动机。应有手动控 制和解除自动控制或联锁控制的措施；远方控制的电动机，应有就地控制和解除 远方控制的措施”。这是保证人身和设备安全的基本规定。实际工程设计中可以 通过设置转换开关来实现，还是以冷却塔为例，详见图1，虚线框内的设备设于制冷机房冷却泵控制柜的盘面上，通过操作转换开关SAl可实现在制冷机房内手动控制冷却塔或由BA系统进行自动控制。转换开关SA2设于屋顶冷却塔附近的控制柜盘面上，操作转换开关SA2可实现远方(制冷机房)控制或就地手动控制冷却塔。 3信号回路 信号回路设计是各种电气设备能否实现自动控制的关键。信号回路可分为控 制信号和反馈信号两类：控制信号回路就是接受各种外部控制指令，对电动机实 现控制：反馈信号回路则是通过接通各种声光信号。反映电动机的各种状态。 民用建筑中的风机、水泵的自动控制信号一般由楼孙自控系统(BAS)的DDC 控制器或火灾自动报警联动系统(FAS)控制器发出，当为有源信号，只需将其接 入信号回路的中间继电器线圈即可。需要注意的是火灾自动报警联动系统控制器 输出的有源控制信号是直流24 V。而DDC控制器输出的有源控制信号一般是交 流24 V〃因此要根据控制信号的电压类型正确选择继电器。对于无源机械触点 控制信号，例如消火栓启泵按钮、湿式报警阀压力开关、干簧液位器、防排烟阀 联动机构等，则应由信号回路提供信号电源。应注意，为了保证人身安全，消火 栓按钮的控制电压应采用50 V及以下的安全电压，为此要在信号回路中设计安 全变压器，变压器的容量选择要考虑所有消火栓按钮上的信号灯全部点亮的功耗。 外部控制信号有阶跃信号和脉冲信号两种类型，对于脉冲型启动信号，应在 信号回路中设计信号自锁〃在停车信号时解锁。最典型的例子就是干簧液位器〃其 浮子是随液位随时不断变化的，当达到启泵液位时，其触头动作，启动水泵，随 后液位回升，其启泵触头复位，此时若无信号自锁，则水泵将停车。 各种电气设备的运行、故障等状态信号是通过主回路上的接触器、热继电器 等控制保护电器的辅助触头的动作来接通信号灯等信号回路，有外部控制器的应 提供干接点反馈信号。由楼孙自控系统控制的机电设备应提供设备运行、故障及 手／自动状态等反馈信号。这里有一个容易忽视的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，有些设计(包括标准图集)直接利用主回路接触器的辅助触头作为外部反馈信号，这种做法有将高电位 引入DDC控制器或消防联动控制设备的危险。因为接触器的辅助触头通常装在主 触头旁，当主触头分断感性负载电路(特别是大容量电动机)时，会产生电弧，强烈的电弧产生的电磁干扰会在辅助触头构成的二次回路中产生较高的感应电势。 干扰甚至烧毁二次回路中的电子器件。建议按图2通过中间继电器KA进行机电“隔离”。 4二次回路线号及端子排图 二次接线图中每一个电气接点都应有接线编号，这是为了便于施工接线和 查找故障点。每一个接点的接线编号都是唯一的(至少在本张图中)，线号的编写通常是从上至下、由左至右依次编写，编号可依次递增。如编号的起始数字，控 制回路从阿拉伯数字“l”开始〃其它辅助电路可依次递增为“101、20l??”作为起始数字，以示区别。如消防联动的信号 回路由“10l”起编〃BAS系统的控制信号回路由“201”起编。 所有的外接控制和反馈信号都应接至端子排上，端子排图应注明接线编 号以及控制箱内所连接的电器元件标号。 5二次回路电器元件的选择 电动机二次回路常用的控制元件有各种继电器、按钮、转换开关、信号灯等， 应根据控制工艺的要求正确选用安全、可靠、节能的产品，选用时应仔细研读产 品技术资料。 电磁式中间继电器选用时应注意线圈电压、电流应满足控制电路的要求，触 头的种类、数量应满足使用需要。 时间继电器选用时应考虑延时方式(通电延时或断电延时)、延时范围、延时精度要求等因素，对于延时精度要求不高、电源电压波动大的场合(如电动机降压启动控制回路)，宜选用价格低廉的气囊式、电磁式时间继电器；当延时范围 大、精度要求高时，可选用电动式和晶体管式时间继电器。 按钮通常是用来短时接通或断开小电流控制电路的一种主令电器。应根据需 要的触点对数、动作要求、使用场合以及颜色等选用。按钮产品有多种结构型 式〃多种触头组合及多种颜色〃供不同使用条件选用，例如紧急操作一般选用蘑 菇型。国家标准《电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色》(GB／T 2682—8l， 以下简称《颜色》)对于按钮的颜色选用有较详细的规定，民用建筑常用风机、 水泵二次回路中按钮的颜色一般可参照表l选用。 信号灯通常是用不同的颜色来指示设备的各种工作状态，选用时应注意其额 定电压、功耗等参数。近年来出现了许多采用LED发光芯片为光源的信号灯。其寿命长、可靠性高、外形精美、能耗低，将逐步取代白炽灯和氖灯。国家标准《颜 色》对于信号灯的颜色选用有较详细的规定，民用建筑常用风机、水泵二次回路 中信号灯的颜色一般可参照表2选用。 转换开关是由多组相同结构的触头组件叠装而成的多档位、多回路的主令电 器。广泛用于各种控制线路的转换、配电线路的转换和遥控等，还可以用于直接 控制小容量电动机的启动、调速和换向。万能转换开关选用原则是：?按照额定 电压和工作电流选用；?按操作需要选定手柄型式和定位特征；?按控制要求参 照转换开关样本确定触点数量和接线图编号：?选择面板型式及标志。 6新技术、新产品的运用 近年来随着全社会节能减排意识的提高。变频器、软启动器等电机控制器也 越来越广泛地运用到民用建筑中来。此类控制电器功能完善，自动化程度高。二 次接线也较简单。设计时首先要仔细阅读设备产品资料。理解其各个输入／输出 端口的功能和定义〃再根据控制操作的要求配置转换开关、按钮、信号灯等主令 电器及信号装置。这里也要注意变频器、软启动器输入／输出端口的电压、电流 参数的匹配，以防高电位引入导致烧毁电器。 可编程控制器(PLC)已广泛运用于各种过程控制当中。与传统的采用继电器 等分立元件构成的控制线路相比，特别是在复杂的逻辑控制过程中，由于采用软 件编程〃其可实现的控制功能更强大、更灵活。且由于取消了许多分立元件，线 路接线简化，可靠性大大提高。设计时也是要仔细阅读设备产品资料，了解其各 个输入，输出端口的类型和电气参数，再将各种控制信号接入其输入／输出端口。 可编程控制器的输入／输出端口可分为开关量输入／输出和模拟量输入／输出。 且多为可扩展的模块化结构，可根据控制过程的需要选配各种类型和数量的端口 模块。 7结束语 总之，电气二次接线图的设计是个细活，要求设计人员首先要理解整个工艺 过程和控制需求，掌握各种逻辑算法〃了解各种控制电器的功能和参数。刚开始 设计时不妨借鉴标准图集或成熟的设计，但一定要自己动手绘制才能真正理解和 吸收，通过不断的补充完善，可以作为自己的标准图，运用到后续工程的设计当 中，一劳永逸。好的二次图设计往往也能完善和优化一次图的设计，全面提高电 气设计水平。