GB/T 23507.2-2017 石油钻机用电气设备规范 第2部分：控制系统

ICS75.180.10

E92

国；

=11:.

中华人民和国国家标准

GB/T23507.2-2017

石油钻机用电气设备规范

第2部分：控制系统

Criterionforelectricalequipmentforoildrillingrig-

Part2:Controlsystem

2017-12-29发布2018-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T23507.2-2017

目次

前言………………………..…….......U1

1范围－

2规范性引用文件·

3术语和定义………………2

4型号和额定参数…………………………2

4.1型号…………………2

4.2额定参数………………..……………·………3

5技术要求…………………3

5.1正常使用环境条件……………...…………….3

5.2特殊使用条件……………….4

5.3电网条件……………4

5.4电气间隙与爬电距离

5.5绝缘电阻……………5

5.6冲击耐受电压……………….6

5.7t频耐受电压………………………6

5.8漏子｜…………………6

5.9冷却………….………….7

5.10睐声…………..…......……….7

5.11元、器件的选择与安装……………7

5.四电气柜叫岛、操作台………………8

5.13导线、电缆的选择及其敷设……..………….8

5.14接地………………10

5.15保护………………13

5.16控制电路……………………·15

5.17发电机组控制保护………………16

5.四钻机电传动系统控制功能………...………16

5.四谐波限制…………………………19

5.20危防区内的电气设备……………19

5.21控制房………….………·…………21

6试验………………………n

6.1试验分类…………........…………·22

6.2型式试验……………22

6.3州厂试盼……………n

GB/T23507.2-2017

表5允许温升

源升

设备内部的部件表面材料

K

内装元、器件符合元、器件的各自标准

受下周条件限制．

一一导电材料的机械强度；

母线和导线，连接到母线仁的可

－一对相邻设备的可能影响；

移动式部件和抽1/i式部件捕接

一一与导体接触的绝缘材料的允许泪度极限；

式触点

一一导体温度对与其相连的电器元件的影响；

－一对于捅按式触点，按触材料的性质和表面的力IIT.处现

金属表面30°

可接近的外壳和彼板

绝缘表面40"

15"

金属

手功操作者器件

绝缘材料25"

70

用于连接外部绝缘导线的端子

分散排列的插头与插座向组成设备的元、器件的泪升极限而定

a除非另有规定，那些可以接触，但在正常7作情况下不由要触及的外壳和被板，允tlr：其温升提高10K.

b那些只有在设备打开后才能按触到的操作手柄，例如抽II\式手柄等，由于不经常操作，以允许有较高的温升。

5.9冷却

5.9.1自然冷却

采用空气自然冷却时，散热器周围应留有足够的空间，以保证元件所需要的冷却条件。

5.9.2强迫凤冷

采用强迫风冷的设备，必要时，进风口处应装有过滤装置，以滤｜综空气中的尘埃（包括盐雾），或者采

用经过过滤的空气作为进风。进风口风泪应在产品技术条件中作出规定。

5.9.3水冷

设备采用水冷时，冷却水循环系统应装有过滤装置。冷却水循环系统（管路、阀门等）应尽量采用热

浸辞材质或者不锈钢材质，推荐采用塑料、尼龙制品。热交换器允许采用紫铜管或纯铜管。

5.9.4其他

为保证正常的冷却，需要在安装场所采取特别的预防措施时，制造厂应提供必要的资料。

5.10噪声

按GB/T3797的规定执行。

5.11元、器件的选择与安装

5.11.1设备中所选用的导线颜色应符合GB/T6995.2的规定，用户有特殊要求时应声明。

5.11.2设备中所选用的指示灯和l按钮颜色，应符合GB/T4025的规定执行。

5.11.3设备应有正常的操作机构。操作机构的运动方向，应符合GB/T4205的规定执行。

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GB/T23507.2-2017

5.11.4操作和控制器件的安装高度不应高于操作者所站立的地面以上Zm，并且不应低于0.4m。

5.11.5对某些动作时冲击振动较大的元、器件（如大容量接触器），应采取减振措施。

5.12电气柜（箱）、操伟台

5.12.1电气柜（箱）、操作台壳体

5.12.1.1设备的外形尺寸按GB/T3047.1的规定执行。

5.12.1.2设备的外壳防护等级，按GB/T4208的规定执行。

装在控制房内的设备外壳防护等级不应低于IPZX，户外设备的外壳防护等级一般不低于IP54。

用户有特殊要求时应声明。

5.12.1.3户外设备（柜、台）的外壳应承受现场气候环境的影响，操作台上的操作标记应清晰、牢同、不

脱色。所有黑色金属件均应有可靠的防护层，各紧｜司处均应有防松措施。

需要落地安装的电气柜（箱）、操作台等，应有地脚紧同用的安装孔，并且安装孔的安装尺寸应符合

产品制造罔样的要求。大型的柜体应在顶部加｜装吊环或吊钩等。

5.12.1.4设备表面应平整无凹凸现象，所有焊接处应均匀牢固，无明显的变形和缺陷；面漆的涂膜应光

滑平整，无流挂、无漏涂、元气泡、无情皮等缺陷。

5.12.1.5柜／台的门应在不小于90°的角度内灵活启闭。同一组合的设备，如装设门锁时，应装设能用

同一把钥匙打开的通用锁。

5.12.2抽屉和插件

5.12.2.1抽屉和捅件应方便地捕入和抽出，所有接、捕点均应保证接触可靠。

5.12.2.2抽屉、情件应使用刚度好的导轨支撑，以保证在捅接时预先对准，并能在各种所需位置（如：使

用、调整或检查、不使用）上｜刮定牢靠。必要时，在上述各种位置上应装设机械锁紧机构。

5.12.2.3需要更换的抽屉或捅件，应具有互换性。

5.12.2.4不同功能的抽屉或捕件，应标以明确的符号加以区别，必要时应采取防误措施。

5.12.2.5印制板、捅件等部件，在焊接完成后，不应有脱焊、虚焊、元件松脱或紧同件松脱等现象。

5.13导线、电缆的选择及其敷设

5.13.1导线、电缆的选择

5.13.1.1设备中控制电路的导线截面应按载流量来选择，一般应采用截面不小于0.75m旷的单股铜

绝缘线或0.5mm2的多股铜绝缘软线。

对于电流很小的电路，如电子逻辑电路和类似的低电平（信号）电路，导线的最小截面不小于

0.2mm2（扁平电缆及通讯电缆除外）。

导线的额定绝缘电压应与电路的额定下作电压或对地电压相适应。必要时，对较高丁，作电压的导

线，应采取绝缘措施（如加l装绝缘套管、用绝缘支架架空等）。

安装于爆炸性气体环境用电气设备，应选用阻燃型、无向型或其他指定类型。

5.13.1.2连接的方式可采用压接、统接、焊接或桶接，并应符合GB/T7251.1及GB/T3797的规定。

5.13.1.3绝缘导线罔定在金属件上时，金属件和绝缘导线之间应采取绝缘措施。

布线中的绝缘导线，应尽可能地引穿至敷设的行线槽中，并将适当根数的导线每隔一定的距离加以

扎紧同定，不在行线槽中布线的电缆和母线，应配有应力相当的支承。

交流电源线、直流电源线以及高电平(110V以上）｜豆｜路线，应与低电平（测量、信号等）回路线分柬

走线，并应有一定的距离，必要时应采取隔离或屏蔽措施；所有屏蔽线的屏蔽层应可靠接地。宜采用板

前接线。

GB/T23507.2-2017

5.13.1.4主电路母线类别的颜色，按表6的规定执行。当钻机在某些同家使用时，对母线颜色有特殊

要求，用户应声明。

表6母线颜色

电路类型相序颜色标记

八相

黄色

B相

绿色

C相

交流红色

零线或巾性线N淡蓝色

黄和绿双色（每非1，色宽约15mm~100mm交替标注）

安全用的接地线PE

正极棕色

直；流负极

蓝色

接地巾线

淡蓝色

5.13.1.5主电路相序排列，以控制柜的正视方向为准，可按表7的规定执行。

表7相序

相序垂直排列水平排列前后排列

A相:il.i;方

｜二方左方

B相巾归j巾归j巾问

C相下方右方近方

正极

上方左方戈旦方

负极下方有方近方

巾性线（按地巾性线）最下方最有方最近方

5.13.2控制房内布线

5.13.2.1控制房内所有的电气设备之间的连接线，应通过接线座或捕座，但电流在63A以上的电路接

线，允许外部电缆进入柜内直接接在电器元件土。

儿电路罔或接线罔上有四路标号者，其连接导线的端部应标而永久性的回路标号，标号应清晰、牢

罔、完整、不脱色。

5.13.2.2控制房内的布线应穿线管或线槽，并应做到：牢间、分柬捆扎、排列整齐、便于检查维修、散热

良好、路径尽量短。

控制房内的布线还应强弱电分开（槽或束），避免强弱电电缆靠近且平行走线（一定要平行走线的，

动力电缆和控制电缆之间至少要留有20cm的距离），以最大限度地减小电磁干扰。

5.13.2.3控制房内各电气设备之间的布线，除母线之外，在爆炸性气体环境下，控制房内各电气设备之

间的连线，应选用阻燃型的导线或电缆（专用通讯电缆除外）。控制房内不宜使用单根绝缘导线。

用于变频器PWM输陆的主回路，应选用阻燃型带屏蔽层的动力电缆（见5.18.2.2）。

对电缆选型有其他特殊要求的，应在用户与制造厂之闯另行协议。

5.13.2.4控制房内所有电气设备的保护接地（PE）线、屏蔽电缆的屏蔽层，都应与控制房的金属房体及

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GB/T23507.2-2017

系统的接地网可靠连接。如遇有油漆等导电障碍物应有效清除；金属结构的门不能使用钱链作为接地

保护导体，可采用单独的连接软导线以保证接地的连续性。控制房内接地连续性的指标应符合5.14.2.3

的规定。接地点附近应标注明显的接地符号。

控制房内的保护接地（PE）线应是“黄’绿”双色导线，也可用裸软导线；保护导体（PE）的截面积按照

表8的规定选取。

5.13.3室外电缆及敷设

5.13.3.1室外敷设的动力电缆及各种控制电缆一般应满足下列要求（专用通讯电缆除外）：

a)应根据电缆的使用场所、环境条件、丁作电压、额定电流和敷设方式等影响因素选择电缆。

所选电缆的绝缘材料的最高丁，作调度，应比电缆安装场所可能存在的最高温度至少高出

10。C。

b)井场使用的电缆，一般应选用具有耐气候性和一定的耐油性、柔软且可承受较大机械外力的

软电缆，推荐选用YCW重型橡套软电缆；

c)在爆炸性气体环境下，选用阻燃型绝缘导线或电缆；

d)电缆应满足在低温条件下，最小弯曲内半径不小于电缆外径8倍，可折叠搬迁的要求；

e)电缆应满足较高环境温度下的使用要求，并考虑在电缆桥架上多根电缆并行造成的散热不良

等影响，在选型及计算时应留有足够的裕度；

£)海洋钻机使用的电缆，应按照船级社的规定，选择船用型电缆。

5.13.3.2电缆不应直接置于地面上，应安装在具有防护性能的电缆桥架上。为了满足经常搬迁的需

求，电缆桥架应为可折叠式，电缆在桥架内每隔一定距离应加以逐根问定。

电缆桥架底部应有可透气或防止积水的网孔，并且距地面应有一定距离；上盖应为具有一定厚度和l

强度的金属保护外罩，以防止太阳直射和机械损伤。

电缆桥架士－的动力电缆和l控制电缆应分开走线，E巨离不小于20cm

5.13.3.3搬迁时应拆开的电缆，耍在电缆及对应的连接端｛故清晰的、不褪色的永久性标记，或着色

区别。

对于电缆连接头和连接座应采取适当的保护措施，防止机械损伤或附着灰尘、环境潮湿造成接触

不良。

5.13.3.4在正常丁合作时可能受到强烈震动影响的连接电缆或导线，除了要保证接线牢同外，还应采取

适当的机械｜剖定措施。

5.14撞地

5.14.1接地原则

电源系统的接地型式：钻机的600V(690V）交流电源系统一般采用IT接地形式；低于600V

(690V）的低压电源系统可采用TN、TT,IT的接地型式之一，见GB/T9089.2及GB14050。但进入

危险区的电源，应按5.20.3.1的规定执行。

在系统进行设计之前，应Ftl用户与制造厂之间协议决定低压电源采用哪种接地方式，以及是再加装

漏电电流（剩余电流）动作保护器，但照明和生活用电回路宜加装漏电电流（剩余电流）动作保护器。如

果装设漏电电流（剩余电流）动作保护器，应符合GB/T13955的规定。

但要注意：在有些｜萄家使用时，可能强制要求某种接地型式。

5.14.2接地保护导体（PE)

5.14.2.1保护接地电路所有部件的设计，应考虑到能够承受保护接地电路中由于流过接地故障电流所

造成的最高热应力和机械应力。

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接地保护导体（PE）的最小截面积，在保护导体的材料与相导体的材料相同时，按表8确定。

表8保护导体的截面积

设备相导休的截面积S相应保护导体CPE、PEN）的最小截面积S

口1口γ?

mnγ

S<16s

16＜、写写三3516

35<.S<400S/2

400<.S,s三800200

S>SOOS/4

5.14.2.2可用作接地保护导体（PE）的材料：

a)多芯电缆中的线芯；

b)与相导体处于同一导管内的绝缘导体或裸导体；

c)单独的裸导体或绝缘导体；

d)电线电缆的金属覆层，如护套、屏蔽层、铠装层；

e)导线的金属外壳；

f)某些允许使用的金属结构部件。

5.14.2.3接地连续性，应通过直接的相互连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接，以确保保护电

路的连续性。主接地点与设备的金属保护外壳或任何有关的、因绝缘损坏可能带电的金属部件之间的

电阻不应超过0.1n。

5.14.3撞地电路的连接

5.14.3.1接地保护电路的连接件和连接点的设计，应考虑到能承受保护电路中由于流过接地故障电流

所造成的最高热应力和机械应力；同时应确保不受机械、化学或电化学的作用而削弱其导电能力，当外

壳和导体采用铝材或铝合金材料时，应特别考虑电蚀问题。

接地电路的连接采用等电位接地方式。

保护接地（PE）线应是“黄－绿”双色导线，也允许用裸软导线。

连接接地线的螺钉和接地点，不能用作其他机械紧间用途。

5.14.3.2金属软管、硬管不能用作保护导体。但这些金属导线管和护套向身也应连接到保护电路上。

有电压超过50V的电气设备安装在门、盖版或面板上时，应装配上一个保护导体确保其保护接地

电路的连续性，而不应依靠于紧间件、镜链、支持轨等物件。此保护导体的截面积取决于所属电器电源

引线截面积的最大值。

若门、盖版或面板上未装电气设备，通常的金属螺钉连接和金属按链连接则被认为能足以确保达到

接地连续性的要求。

用于连接外部保护导体的端子和电缆套的端子应是裸露的。应为每条电路的出钱设置一个尺寸合

适的单独接地端子或接地螺钉，接地端子或接地螺钉的尺寸应符合表9的规定。

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GB/T23507.2-2017

表9接地端子或接地螺钉的最小尺寸

装贵辙定电流接地端子或接地螺钉的最小尺寸

八mm

Te<200M6

200<1e<630MS

630<1e<l000如l10

人＞l000Ml2

无论什么原因（如维修）拆移部件时，不应使余留部件的保护接地电路连续性中断。

5.14.3.3禁止开关器件进入保护按地电路。保护接地电路中不应接有开关或过流保护器件（如开关、

熔断器、隔离器等），也不按有这些器件的电流检测装置。在保护导体的整个回路中，唯一允许的措施是

设置连接片，这种连接片只有经过批准的人才可借助于T具来拆卸（某些试验可能需要此种连接片）。

用接插件断开的保护接地电路：当保护接地电路的连续性可用接捅件断开时，保护接地电路只有在

通电导线全部断开之后方可断开，H保护接地电路连续性的重新建立应在所有通电导线重新接通之前。

该条规定也适用于可移动的或可拉拔的捕入式器件。接桶件的金属壳应连接到保护电路上。

5.14.4接地极和接地网

5.14.4.1接地装置的设计、选择和安装应做到：

a)满足电气装置的保护和下作要求，使保护装置正常了作；

b)能元危险地承受接地故障电流和rW：漏电流的影响；

c)能承受外部环境的影响；

d)接地电阻值符合电气设施的保护和了作要求，并在预定下作期间有效。

5.14.4.2对接地极的要求：可用金属棒、管、带、线、版、网，或埋入基础内的金属结构及其他合适构筑物

作为接地极的材料。

接地极的结构设计、材料选择和安装应考虑电气设施在使用期间，由于腐蚀可能使接地极遭受破坏

或接地电阻的增加；应考虑土壤的类型、泪度、含水量及电流大小和持续时间，以防止接地极附近土壤的

干燥。

接地极的型式和埋置深度，应做到土壤的干燥和结冰引起的接地电阻值的增加不超过规定值。

用于供水、供热、供可燃性气体或液体的金属管道，电缆铅护套及其他覆盖层不应用作接地极。

5.14.4.3每台钻机应具有至少由两个分离的接地极或一组接地极所组成的接地网。在任何一个接地

极断开的情况下，接地网与地之间的接地电阻不应大于40。

5.14.4.4电气控制房、发电机组房以及所有安装有电气设备的拖撬或设备组，都应设有两个以上的接

地端子或接地螺钉井有接地符号的标志，接地端子或接地螺钉的尺寸应符合表9的规定。

每个拖撬或设备组应使用两个导体，在两个不同的接地端子点，与接地网相互连接；并与接地极、所

有的各个接地设备形成连续的环形接地网。

用于环形接地网彼此相互连接的导体，应是具有“黄－绿”双色护套，或者两端具有“黄－绿”双色标志

的、截面积不小于50mm2的易弯曲型的铜导钱或铜电缆。

任何非直接焊接在拖撬或设备组上的电气设备之金属外壳，应使用截面积至少为25mm2的铜连

接导体与拖撬或设备组相联结，而不考虑电气系统的接地方式。

在海上钻井平台中，当电气设备直接紧同在平台的金属结构上或紧同在与平台金属结构有可靠电

气连接的底座或支架上时，可不另设专用导体接地。

所有井架的金属结构件、海上钻井平台的指杆和直升飞机甲根、各种移动构件均应可靠接地，若不

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GB/T23507.2-2017

能通过正常构造达到接地要求时，则应采取专门的有效接地措施。各种移动构建件之｜可应加装等电位

连接线，应使用截面积至少为25m旷的铜导线。

5.14.4.5钻机在钻井现场安装完毕、或搬迁至新井位现场安装完毕，都应对接地系统进行检查测试。

正常钻井作业过程中，也应定期（推荐每半年）对接地系统进行检查测试。

检测的内容为：

a)接地网的接地电阻应符合5.14.4.3的规定；

b)接地网的完整性；

c)接地的连续性应符合5.14.2.3的规定。

5.14.5防曝声撞地要求

系统的防睐声接地要求，由具体的产品技术条件规定。

5.14.6防雷电接地要求

对于钻机井架和其他设施防雷电的接地要求，应按照GB15599和GB/T16895.3的规定执行。

对于海上钻井平台的防雷电接地，应根据《海上移动平台入级与建造规范（中同船级社：2005门的规

定执行。

5.14.7其他

除另有规定外，几种接地系统可使用同一个接地体。

5.15保护

5.15.1防止触电的保护

5.15.1.1应采取保护措施防止意外地触及电压超过50V的带电部件。对于装在设备内的电器元件，

可采取下述一种或几种措施：

a)用绝缘材料将带电部件完全包住，或者对带电项目进行有效地隔离，以便保证即使门打开时也

不致意外地触及带电部件；

b)设备采用连锁机构，使得只有在电源开关断开以后门才能打开；而且当设备门打开时，电源开

关不能闭合。这种连锁机构应允许指定人员（如调试和检修人员）在设备带电时接近带电部

件，当门重新关闭时，连锁应当向动恢复；

c)移动、打开和拆卸设备应使用专用钥匙或下具；

d)切断电路时，电荷能量大于0.1J的电容器应具有放电回路，5s以后的剩余电压不应超过

60V（峰值）。在充电电压较高，有可能产生电击的电容器上，应有警示标志；

c)旋告l和操作手柄等部件，应采用符合设备的最大绝缘电压的绝缘材料来制作或作为护套，或安

全可靠地同已连接到保护接地电路上的部件进行电气连接。

5.15.1.2所有的带电设备都应在门上设有带电危险的警示标志。

5.15.2短路保护

成套控制设备中短路保护电棒的整定值和保护的选择性应符合以下规定：当任一个输出支路中发

生短路时，应保证仅限安装在该故障支路中的开关器件动作使其切除，而不影响其他输州支路；串联连

接的保护电器的动作时间应经过仔细协调，通过保护电器的选择性作用，确保无故障电路的供电连续

性。每套设备的电源输入端应有一级或一级以上可靠的短路保护器件。当设备的输内电路或内部某支

路发生短路时，保护系统应正确动作。当使用熔断器或断路器作为短路保护时，熔体的额定电流或断路

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GB/T23507.2-2017

器脱扣器的整定值应承受电动机启动或变压器合闸时的峰值电流。当任何一个主电路发生短路而使该

电路被断开时，应同时将主电路的开关器件（如断路器、接触器等）的操作电路向动断开，必要时应发作！

相应的报警及联动信号’。

选用的断路器的额定运行短路分断能力，不应低于安装点所应分断的最大预期短路电流。钻机的

短路保护，应按满足最大需要功率的可能井联连接的所有发电机运行下的最大预期短路电流来进行设

计、计算和校驹各器件的接通、分断能力、短路耐受强度。

5.15.3过载保护

设备应设有完善的过载保护，当设备超过被控对象允许值（此值由主机厂提出）时，设备应采取一定

的保护措施，并发出音响报警和过载信号指示。

5.15.4零电压和欠电压保护

设备应设有零电压保护。这种保护应设计戚在设备因故障断电后（由于电网瞬时失压和保护帮件

动作），电掘再现时，被控制的设备不能自行起动运行。

某些设备如果允许电源电压瞬时中断（或瞬时欠电压），而不要求断开电路。则可配备电压延时器

件，只有在欠电压超过规定的时限后，才能切断电路。如果设备需要，也可配备瞬时失压保护。

5.15.5过电压保护

当设备的输出电压超过规定的极限值时，应将设备的主电路自动断开或采取其他保护措施。正常

TfF时，设备应承受下列各种过电压而其各元件不受损伤：

a)开关操作过电压；

b)熔断器分断时产生的过电压；

c)变流元件换流过程中产生的过电压；

d)产品技术条件提州的其他过电压，如大气雷击波形的过电压等。

5.15.6功率限制保护

当设备的负载超过网上柴油发电机组输归额定功率的90%时，设备应发州警告信号。

当设备的负载起过网上柴油发电机组输州额定功率的95%时，设备应向动将非重要的负载限载，

并发出报警信号。此种限载可分为一级或多级进行，例如：向动降低钻井泵的功率。

5.15.7超速保护

钻机的绞车电动机、转盘／］页驱电动机、钻井泵电动机、自动送钻电动机都应具有超速保护的控制功