Национальный электротехнический кодекс (NEC): Стандарты и практика электромонтажа в США.

Введение

Стандарт электропроводки

Национальный электрический кодекс (NEC), или NFPA 70, является регионально принимаемым стандартом для безопасной установки электропроводки и оборудования в Соединенных Штатах. Он входит в серию Национальных противопожарных кодексов, издаваемую Национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA), частной торговой ассоциацией. Несмотря на использование термина "национальный", это не федеральный закон. Как правило, его принимают штаты и муниципалитеты для стандартизации контроля за соблюдением безопасных электротехнических норм. В некоторых случаях NEC может быть изменен, дополнен и даже отклонен в пользу региональных норм по решению местных органов власти. Соответствие стандартам проверяется "уполномоченным органом". NEC не следует путать с Национальным кодексом электробезопасности (NESC), издаваемым Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE). NESC применяется к системам электро- и связи, включая воздушные и подземные линии электропередачи, а также подстанции.

Предыстория

NEC разрабатывается Комитетом NFPA по Национальному электрическому кодексу, который состоит из двадцати групп по разработке норм и технического корреляционного комитета. Работа над NEC финансируется Национальной ассоциацией противопожарной защиты. NEC утвержден в качестве американского национального стандарта Американским национальным институтом стандартов (ANSI) и официально идентифицируется как ANSI/NFPA 70. Впервые опубликованный в 1897 году, NEC обновляется и переиздается каждые три года, при этом издание 2023 года является самым актуальным. Большинство штатов принимают последнюю редакцию в течение нескольких лет после ее публикации. Как и любой "единый" кодекс, юрисдикции могут регулярно исключать или изменять некоторые разделы или добавлять свои собственные требования (иногда основанные на более ранних версиях NEC или общепринятой местной практике). Однако ни один суд не признал кого-либо виновным за использование последней версии NEC, даже если местный кодекс не был обновлен. В Соединенных Штатах любой, включая город, выдающий разрешения на строительство, может понести гражданско-правовую ответственность за небрежное создание ситуации, повлекшей за собой гибель людей или повреждение имущества. Лица, не соблюдающие общепринятые лучшие практики безопасности, признаются виновными в халатности. Эта ответственность и стремление защитить жителей побудили города к принятию и обеспечению соблюдения строительных норм, определяющих стандарты и правила для электрических систем (а также других служб, таких как системы водоснабжения и газоснабжения). Это создает систему, позволяющую городу лучше избежать судебных исков путем принятия единого стандартного набора строительных норм. Это привело к тому, что NEC стал де-факто стандартом для электрических требований. Лицензированный электрик проводит годы ученичества, изучая и практикуя требования NEC, прежде чем получить лицензию. Специализированное расширение для вывода из эксплуатации и деактивации (D&D) стандарта электрического кодекса, определенного Национальным электрическим кодексом, было разработано, поскольку существующие инженерные стандарты и требования кодекса не в полной мере учитывают уникальные ситуации, возникающие в ходе работ по D&D на объектах Министерства энергетики США (DOE). Дополнительные рекомендации необходимы для уточнения действующего электрического кодекса в этих ситуациях. Руководство содержит рекомендации по интерпретации отдельных статей NFPA 70, "Национальный электрический кодекс" (NEC), в частности, определенных статей раздела 590, "Временное электроснабжение", для электрических работ по D&D на объектах DOE. NEC также содержит информацию об официальном определении HAZLOC и соответствующих стандартах, установленных Управлением по охране труда и технике безопасности, и касающихся опасных зон, таких как взрывоопасные среды.

The NEC is developed by NFPA's Committee on the National Electrical Code, which consists of twenty code making panels and a technical correlating committee. Work on the NEC is sponsored by the National Fire Protection Association. The NEC is approved as an American national standard by the American National Standards Institute (ANSI). It is formally identified as ANSI/NFPA 70. First published in 1897, the NEC is updated and published every three years, with the 2023 edition being the most current. Most states adopt the most recent edition within a few of years of its publication. As with any "uniform" code, jurisdictions may regularly omit or modify some sections, or add their own requirements (sometimes based upon earlier versions of the NEC, or locally accepted practices). However, no court has faulted anyone for using the latest version of the NEC, even when the local code was not updated. In the United States, anyone, including the city issuing building permits, may face a civil liability lawsuit for negligently creating a situation that results in loss of life or property. Those who fail to adhere to well known best practices for safety have been held negligent. This liability and the desire to protect residents has motivated cities to adopt and enforce building codes that specify standards and practices for electrical systems (as well as other departments such as water and fuel gas systems). That creates a system whereby a city can best avoid lawsuits by adopting a single standard set of building code laws. This has led to the NEC becoming the de facto standard set of electrical requirements. A licensed electrician will have spent years of apprenticeship studying and practicing the NEC requirements prior to obtaining their license. The Deactivation and Decommissioning (D&D) customized extension of the electrical code standard defined by National Electrical Code was developed since current engineering standards and code requirements do not adequately address the unique situations arising during D&D activities at U. S. Department of Energy (DOE) facilities. The additional guidance is needed to clarify the current electrical code for these situations. The guidance document provides guidance on how to interpret selected articles of NFPA 70, “National Electrical Code” (NEC), in particular certain articles within Article 590, “Temporary Power,” for D&D electrical activities at DOE sites. The NEC also contains information about the official definition of HAZLOC and the related standards given by the Occupational Safety and Health Administration and dealing with hazardous locations such as explosive atmospheres.

Доступ общественности

NEC выпускается в виде книги в твердом переплете, содержащей около 1000 страниц. Он доступен в электронном виде с издания 1993 года. Хотя кодекс обновляется каждые три года, некоторые юрисдикции не сразу принимают новую редакцию. NEC также доступен в виде ограниченной, оцифрованной модели кодирования, которую можно бесплатно читать онлайн на определенных вычислительных платформах, поддерживающих специальное программное обеспечение для просмотра; однако эту цифровую версию нельзя сохранять, копировать или печатать. В Соединенных Штатах законодательство не подлежит охране авторским правом и свободно доступно для ознакомления и копирования любому желающему. Когда организация по стандартизации разрабатывает новую модель кодирования, и она еще не принята какой-либо юрисдикцией в качестве закона, она остается частной собственностью этой организации, и читателю может быть запрещено скачивать или печатать текст для просмотра в автономном режиме. Для получения такой возможности модель кодирования необходимо приобрести в печатном или электронном формате (например, в формате PDF). После того, как модель кодирования будет принята в качестве закона, она теряет защиту авторских прав и может быть получена бесплатно.

Структура

НЭК состоит из введения, девяти глав, приложений от А до J и указателя. Введение определяет цель, область применения, порядок применения и общие правила или информацию. Первые четыре главы охватывают определения и правила для установок (напряжения, соединения, маркировка и т. д.), электрических цепей и защиты цепей, методов и материалов для электропроводки (устройства, проводники, кабели и т. д.) и оборудования общего назначения (шнуры, розетки, выключатели, обогреватели и т. д.). Следующие три главы посвящены специальным объектам (с высоким риском для большого числа людей), специальному оборудованию (вывески, станки и т. д.) и особым условиям (аварийные системы, сигнализация и т. д.). Глава 8 содержит дополнительные требования к системам связи (телефония, радио/ТВ и т. д.), а глава 9 состоит из таблиц, содержащих, в частности, характеристики проводников, кабелей и труб. Приложения от А до J относятся к нормативным ссылкам, расчетам, примерам, дополнительным таблицам для правильного применения различных статей кодекса (например, количество проводов, помещающихся в трубу) и примеру постановления о принятии. Введение и первые 8 глав содержат пронумерованные разделы, статьи, пункты (или списки или таблицы), подпункты, уточнения, включения/исключения, точные включения/исключения, исключения, выделенные курсивом, и пояснительные материалы, которые не являются частью правил. Статьи кодируются цифрами и буквами в формате ###.###(A)(#)(a). Например, 805.133(A)(1)(a)(1) читается как «статья 805, пункт 133, подпункт (A) Разделение от других проводников, уточнение (1) В трубах, кабельных лотках, коробках, включение (a) Другие цепи, точное включение (1) Класс 2 и класс 3» и находится в главе 8, части IV Методы установки внутри зданий. Для внутренних ссылок некоторые длинные статьи дополнительно делятся на «разделы» с римскими цифрами (разделы I, II, III и т. д.). Каждая статья кодекса нумеруется в соответствии с главой, в которой она находится. Методы электропроводки, разрешенные НЭК, приведены в главе 3, поэтому все утвержденные статьи кодекса методов электропроводки имеют номера в диапазоне 300. Уже некоторое время прилагаются усилия для упрощения использования кодекса. Некоторые из этих усилий включают использование одного и того же расширения как для статей кодекса, так и для поддержки методов электропроводки. NFPA также публикует 1497-страничное руководство по НЭК (для каждого нового издания НЭК), которое содержит весь кодекс, а также дополнительные иллюстрации и пояснения, а также полезные перекрестные ссылки внутри кодекса и на более ранние версии кодекса. Пояснения предназначены только для справки и не имеют обязательной силы. Многие требования НЭК ссылаются на «прошедшие испытания» или «маркированные» устройства и приборы, что означает, что изделие было спроектировано, изготовлено, протестировано или проверено и маркировано в соответствии с требованиями органа по сертификации. Чтобы быть сертифицированным, устройство должно соответствовать требованиям к испытаниям и другим требованиям, установленным органом по сертификации, таким как Underwriters Laboratories (UL), SGS North America, Intertek (ранее ETL), Canadian Standards Association (CSA) или FM Approvals (FM). Это примеры «национально признанных испытательных лабораторий» (NRTL), одобренных Управлением по охране труда и технике безопасности Министерства труда США (OSHA) в соответствии с требованиями 29 CFR 1910.7. Только сертифицированное устройство может нести фирменный знак (или «маркировку») органа по сертификации. После оплаты сбора за расследование для определения пригодности начинается расследование. Чтобы быть маркированным как пригодный для определенной цели (например, «влажные помещения», «бытовая плита»), устройство должно быть протестировано для этого конкретного применения органом по сертификации, а затем на устройство наносится соответствующая маркировка. За каждый товар, имеющий такую маркировку, то есть за каждую маркировку, в орган по сертификации вносится плата. Большинство NRTL также требуют проверки производственных мощностей и процессов производителя в качестве доказательства того, что продукт будет производиться надежно и с теми же качествами, что и образец или образцы, представленные для оценки. NRTL также может проводить периодические выборочные испытания готовой продукции для подтверждения соблюдения критериев безопасности в процессе производства. Благодаря репутации этих органов по сертификации, «орган, имеющий юрисдикцию» (или «AHJ», как они обычно известны) обычно быстро принимает любое устройство, прибор или оборудование, имеющее такую маркировку, при условии, что конечный пользователь или установщик использует продукт в соответствии с инструкциями производителя и ограничениями стандарта сертификации. Однако AHJ, в соответствии с положениями Национального электротехнического кодекса, имеет право отказать в одобрении даже сертифицированных и маркированных продуктов. Аналогично, AHJ может выдать письменное одобрение установки или продукта, который не соответствует требованиям НЭК или требованиям к сертификации, хотя это обычно делается только после надлежащего рассмотрения конкретных условий конкретного случая или местоположения.

The NEC is composed of an introduction, nine chapters, annexes A through J, and the index. The introduction sets forth the purpose, scope, enforcement, and rules or information that are general in nature. The first four chapters cover definitions and rules for installations (voltages, connections, markings, etc. ), circuits and circuit protection, methods and materials for wiring (wiring devices, conductors, cables, etc. ), and general purpose equipment (cords, receptacles, switches, heaters, etc.). The next three chapters deal with special occupancies (high risk to multiple persons), special equipment (signs, machinery, etc.) and special conditions (emergency systems, alarms, etc.). Chapter 8 is specific to additional requirements for communications systems (telephone, radio/TV, etc.) and chapter 9 is composed of tables regarding conductor, cable and conduit properties, among other things. Annexes A J relate to referenced standards, calculations, examples, additional tables for proper implementation of various code articles (for example, how many wires fit in a conduit) and a model adoption ordinance. The introduction and the first 8 chapters contain numbered parts, articles, sections (or lists or tables), item, specifics, inclusions/exclusions, precise inclusion/exclusion, italicized exceptions, and explanatory material – explanations that are not part of the rules. Articles are coded with numerals and letters, as ###.###(A)(#)(a). For example, 805.133(A)(1)(a)(1), would be read as "article 805, section 133, item (A) Separation from Other Conductors, specific (1) In Raceways, cable Trays, Boxes, inclusion (a) Other Circuits, precise inclusion (1) Class 2 and Class 3 " and would be found in Chapter 8, Part IV Installation Methods Within Buildings. For internal references, some lengthy articles are further broken into "parts" with Roman numerals (parts I, II, III, etc.). Each code article is numbered based on the chapter it is in. Those wiring methods acceptable by the NEC are found in chapter 3, thus all approved wiring method code articles are in the 300s. Efforts have been underway for some time to make the code easier to use. Some of those efforts include using the same extension for both code articles and for the support of wiring methods. The NFPA also publishes a 1,497 page NEC Handbook (for each new NEC edition) that contains the entire code, plus additional illustrations and explanations, and helpful cross references within the code and to earlier versions of the code. The explanations are only for reference and are not enforceable. Many NEC requirements refer to "listed" or "labeled" devices and appliances, and this means that the item has been designed, manufactured, tested or inspected, and marked in accordance with requirements of the listing agency. To be listed, the device must meet testing and other requirements set by a listing agency such as Underwriters Laboratories (UL), SGS North America, Intertek (Formerly ETL), Canadian Standards Association (CSA), or FM Approvals (FM). These are examples of "national recognized testing laboratories" (NRTL) approved by the U. S. Department of Labor's Occupational Safety and Health Administration (OSHA) under the requirements of 29 CFR 1910.7. Only a listed device can carry the listing brand (or "mark") of the listing agency. Upon payment of an investigation fee to determine suitability, an investigation is started. To be labeled as fit for a particular purpose (for example "wet locations", "domestic range") a device must be tested for that specific use by the listing agency and then the appropriate label applied to the device. A fee is paid to the listing agency for each item so labeled, that is, for each label. Most NRTLs will also require that the manufacturer's facilities and processes be inspected as evidence that a product will be manufactured reliably and with the same qualities as the sample or samples submitted for evaluation. An NRTL may also conduct periodic sample testing of off the shelf products to confirm that safety design criteria are being upheld during production. Because of the reputation of these listing agencies, the "authority having jurisdiction" ( or "AHJ" – as they are commonly known) usually will quickly accept any device, appliance, or piece of equipment having such a label, provided that an end user or installer uses the product in accordance with manufacturer's instructions and the limitations of the listing standard. However, an AHJ, under the National Electrical Code provisions, has the authority to deny approval for even listed and labeled products. Likewise, an AHJ may make a written approval of an installation or product that does not meet either NEC or listing requirements, although this is normally done only after an appropriate review of the specific conditions of a particular case or location.

Требования

Статья 210 посвящена "ответвлениям" (в отличие от вводных или питающих цепей) и розеткам и светильникам на ответвлениях. Журнал Electrical Construction and Maintenance Magazine, Ответвления, Часть 2. Существуют требования к минимальному количеству ответвлений и расположению розеток в зависимости от места установки и назначения розетки. Десять важных положений статьи 210 обобщены в кодексе. Проводка питающих и ответвительных цепей преимущественно рассчитана на медные проводники. Алюминиевая проводка сертифицирована Underwriters Laboratories для использования внутри помещений и стала более широко применяться примерно с 1966 года благодаря своей более низкой стоимости. Однако до 1972 года использовалась алюминиевая проволока, изготовленная из алюминиевого сплава серии 1350, который впоследствии был признан непригодным для ответвлений из-за гальванической коррозии при контакте меди и алюминия, что приводило к плохому контакту и сопротивлению прохождению тока, перегреву соединителей и потенциальной пожарной опасности. Сегодня для ответвлений одобрен новый алюминиевый провод (AA 8000), который не вызывает коррозии при контакте с медью, но он не всегда доступен и не производится сечением менее #8 AWG. Следовательно, медный провод используется практически исключительно в ответвлениях. Устройство защитного отключения (УЗО) обязательно для всех розеток во влажных помещениях, определенных в Кодексе. NEC также содержит правила о количестве цепей и розеток, которые должны быть установлены в жилом помещении, и о максимально допустимом расстоянии между ними в зависимости от типа помещения, исходя из типичной длины шнуров бытовых приборов. С 1962 года NEC требовал, чтобы новые бытовые розетки 120 В общего назначения были одновременно заземлены и поляризованы. Разъемы NEMA соответствуют этим требованиям. NEC также допускает использование розеток с заземлением в не заземленной проводке, защищенной УЗО; это применимо только при замене старых не заземленных розеток на заземленные, при этом новые розетки должны быть маркированы надписями "No equipment ground" (Нет заземления оборудования) и "GFCI Protected" (Защищено УЗО). Кодекс 1999 года требует, чтобы новые розетки 120/240 В, например, для электрических плит и сушильных машин, также были заземлены, что требует четвертого контакта на лицевой панели. Изменения в стандартах часто создают проблемы при выполнении новых работ в старых зданиях. В отличие от автоматических выключателей и предохранителей, которые размыкают цепь только при превышении фиксированного значения тока в течение определенного времени, УЗО прерывает электроснабжение при утечке тока в землю более 4–6 миллиампер в любом проводнике. УЗО обнаруживает дисбаланс между током в фазном и нейтральном проводниках. Одна розетка УЗО может обеспечивать защиту нескольких последующих обычных розеток. Устройства УЗО выпускаются в различных исполнениях, включая автоматические выключатели, переносные устройства и розетки. Еще одним устройством безопасности, представленным в кодексе 1999 года, является автоматический выключатель защиты от дуговых разрядов (АВДТ). Это устройство обнаруживает дуги между фазой и нейтралью, которые могут возникать при повреждении или износе изоляции проводов. В то время как дуги между фазой и нейтралью не приведут к срабатыванию УЗО, поскольку ток остается сбалансированным, схема в АВДТ обнаруживает эти дуги и отключает цепь. АВДТ обычно заменяют автоматический выключатель в цепи. Согласно Национальному электрическому кодексу 1999 года, защита АВДТ обязательна при новом строительстве на всех цепях 15 и 20 А, 125 В, идущих в спальни.

Article 210 addresses "branch circuits" (as opposed to service or feeder circuits) and receptacles and fixtures on branch circuits. Electrical Construction and Maintenance Magazine, Branch Circuits, Part 2. There are requirements for the minimum number of branches, and placement of receptacles, according to the location and purpose of the receptacle outlet. Ten important items in Article 210 have been summarized in a codebook. Feeder and branch circuit wiring systems are designed primarily for copper conductors. Aluminum wiring is listed by Underwriters Laboratories for interior wiring applications and became increasingly used around 1966 due to its lower cost. Prior to 1972, however, the aluminum wire used was manufactured to conform to the 1350 series aluminum alloy, but this alloy was eventually deemed unsuitable for branch circuits due to galvanic corrosion where the copper and aluminum touched, resulting in poor contact and resistance to current flow, connector overheating problems, and potential fire risk. Today, a new aluminum wire (AA 8000) has been approved for branch circuits that does not cause corrosion where it contacts copper, but it is not readily available and is not manufactured below size #8 AWG. Hence, copper wire is used almost exclusively in branch circuitry. A ground fault circuit interrupter (GFCI) is required for all receptacles in wet locations defined in the Code. The NEC also has rules about how many circuits and receptacles should be placed in a given residential dwelling, and how far apart they can be in a given type of room, based upon the typical cord length of small appliances. As of 1962, the NEC required that new 120 Volt household receptacle outlets, for general purpose use, be both grounded and polarized. NEMA connectors implement these requirements. The NEC also permits grounding type receptacles in non grounded wiring protected by a GFCI; this only applies when old non grounded receptacles are replaced with grounded receptacles, and the new receptacles must be marked with 'No equipment ground' and 'GFCI Protected'
The 1999 Code required that new 120/240 volt receptacles, such as those for electric ranges and dryers, be grounded also, which necessitates a fourth slot in their faces. Changes in standards often create problems for new work in old buildings. Unlike circuit breakers and fuses, which only open the circuit when the current exceeds a fixed value for a fixed time, a GFCI device will interrupt electrical service when more than 4 to 6 milliamperes of current in either conductor leaks to ground. A GFCI detects an imbalance between the current in the "hot" side and the current in the "neutral" side. One GFCI receptacle can serve as protection for several downstream conventional receptacles. GFCI devices come in many configurations including circuit breakers, portable devices and receptacles. Another safety device introduced with the 1999 code is the arc fault circuit interrupter (AFCI). This device detects arcs from hot to neutral that can develop when insulation between wires becomes frayed or damaged. While arcs from hot to neutral would not trip a GFCI device since current is still balanced, circuitry in an AFCI device detects those arcs and will shut down a circuit. AFCI devices generally replace the circuit breaker in the circuit. As of the 1999 National Electrical Code, AFCI protection is required in new construction on all 15 and 20 amp, 125 volt circuits to bedrooms.

Защита каналов и кабелей

NEC требует, чтобы проводники цепи располагались внутри гофры, кабеля, траншеи, шнура или кабельного лотка. Дополнительная защита, такая как кабель NM внутри гофры, необходима, если метод монтажа подвержен физическим повреждениям, как это определено уполномоченным органом.

Температурный рейтинг

Температурный рейтинг провода или кабеля обычно представляет собой максимальную безопасную температуру окружающей среды, при которой провод может передавать полную мощность нагрузки без плавления, окисления или самовоспламенения изоляции кабеля. Провод, работающий под полной нагрузкой, незначительно нагревается из-за металлического сопротивления, но это нагревание учитывается при определении температурного рейтинга кабеля. (NEC 310.10)

NEC определяет допустимое количество проводников в перегруженных местах, таких как внутри кабельной каналы, что называется коэффициентом заполнения. Если допустимый коэффициент заполнения превышен, то все кабели в канале подвергаются понижению характеристик, что снижает их допустимую максимальную температуру окружающей среды. Понижение необходимо, поскольку несколько проводников, передающих полную мощность нагрузки, выделяют тепло, которое может превысить нормальный температурный рейтинг изоляции. (NEC 310.16)

NEC также определяет поправки к допустимой токовой нагрузке для проводов в круглых кабельных каналах, подверженных воздействию солнечного света на крышах, из-за нагревающего эффекта солнечной радиации. Журнал "Электрическое строительство и обслуживание", "Проводники общего назначения", глава 3, Статьи в NEC, начиная со статьи 342. Ожидается, что в будущих изданиях этот раздел будет изменен с включением кабелей. В определенных ситуациях температурный рейтинг может быть выше нормального, например, для проводки с использованием изоляторов и трубок, где два или более проводов, передающих нагрузку, вряд ли окажутся в непосредственной близости друг от друга. В установке с использованием изоляторов и трубок используются провода, подвешенные в воздухе, что обеспечивает им более высокую способность к рассеиванию тепла, чем у стандартного трехжильного кабеля NM 2, который содержит два плотно скрученных провода для подачи и возврата тока.

Статус авторских прав

NEC, как и многие стандарты NFPA, финансирует свою разработку за счет продажи своих стандартов, защищенных авторским правом. В 2016 году организация PUBLIC.RESOURCE.ORG, INC. опубликовала копии кодекса в сети Интернет бесплатно, утверждая, что поскольку этот стандарт принят в качестве закона, он должен быть общедоступным. Данное дело ставит под сомнение природу финансирования разработки стандартов, которые часто внедряются в законодательство, но создаются не на средства налогоплательщиков. В ответ NFPA указала на то, что предоставляет бесплатную версию своих стандартов в онлайн-доступе, хотя и в менее удобном формате, чем коммерческая версия.