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配电柜的分类及适用范围
作者:鑫正电气 发布于:2016/10/18 16:04:25 点击量:

供电系统的要求分类:

  (1)一级配电设备,统称为动力配电中心。它们集中安装在企业的变电站,把电能分配给不同地点的下级配电设备。这一级设备紧靠降压变压器,故电气参数要求较高,输出电路容量也较大。

  (2)二级配电设备,是动力配电柜和电动机控制中心的统称。动力配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合;电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制。

  (3)末级配电设备总称为照明动力配电箱。它们远离供电中心,是分散的小容量配电设备。

  按结构特征和用途分类:

  (1)固定面板式开关柜,常称开关板或配电屏。它是一种有面板遮拦的开启式开关柜,正面有防护作用,背面和侧面仍能触及带电部分,防护等级低,只能用于对供电连续性和可靠性要求较低的工矿企业,作变电室集中供电用。

  (2)防护式(即封闭式)开关柜,指除安装面外,其它所有侧面都被封闭起来的一种低压开关柜。这种柜子的开关、保护和监测控制等电气元件,均安装在一个用钢或绝缘材料制成的封闭外壳内,可靠墙或离墙安装。柜内每条回路之间可以不加隔离措施,也可以采用接地的金属板或绝缘板进行隔离。通常门与主开关操作有机械联锁。另外还有防护式台型开关柜(即控制台),面板上装有控制、测量、信号等电器。防护式开关柜主要用作工艺现场的配电装置。

  (3)抽屉式开关柜。这类开关柜采用钢板制成封闭外壳,进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中,构成能完成某一类供电任务的功能单元。功能单元与母线或电缆之间,用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开,形成母线、功能单元和电缆三个区域。

  每个功能单元之间也有隔离措施。抽屉式开关柜有较高的可靠性、安全性和互换性,是比较先进的开关柜,目前生产的开关柜,多数是抽屉式开关柜。它们适用于要求供电可靠性较高的工矿企业、高层建筑,作为集中控制的配电中心。

  (4)动力、照明配电控制箱。多为封闭式垂直安装。因使用场合不同,外壳防护等级也不同。它们主要作为工矿企业生产现场的配电装置。

  GGD型交流低压配电柜

  适用范围

  GGD型交流低压配电柜适用于变电站、发电厂、厂矿企业等电力用户的交流50Hz,额定工作电压380V,额定工用电流1000A-3150A的配电系统,做为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。

  结构特征

  GGD型交流低压配电柜的柜体采用通用柜的形式,构架用8MF冷变型钢局部焊接组装而成,构架零件及专用配套零件由钢定点生产厂配套供货,以保证柜体的精度和质量。

  GGD柜设计时充分考虑到柜体运行中的散热部题。在柜体上下两端均有不同数量的散热槽孔,当柜内电器元件发热后,热量上升,通过上端槽孔排出,而冷风不断地由下端槽孔口补充进柜,使密封的柜体自下而上级成一个自然通风道,达到散热的目的。

  GGD柜按照现代工业产品造型设计的要求,采用黄金分割比的方法设计柜体外形和各部分的分割尺。使整柜美观大方,面目一新。

  柜门用转轴式活动铰链与构架相连,安装、拆卸方便。门的拆边外均嵌有一根山型橡塑条,关门时门与构架之间的嵌条有一定的压缩行程,能防止门与柜体直接碰撞,也提高了门的防护等级。

  装有电器元件的仪表门用多股软铜线与构架相连。柜内的安装件与构架间用漆螺钉连接,整柜构成完整的接地保护电路。

  柜体面漆选用聚脂桔形烘漆。附着力强,质感好,整柜呈亚光色调,避免了眩目效应,组给值班人员创造了较舒适的视觉环境。

  柜体的项盖在需要时可拆除,便于现场主母线的装配和调整,柜顶的四角装有吊环用于起吊和装运

  柜体的防护等级为IP30,用记也可根据和环境的要求在IP20IP40之间选择。

  G:交流低压配电柜 G:电器元件固定安装、固定接线 D:电力用柜

  GCS型低压抽出式开关柜

  用途及适用范围

  GCS型低压抽出式开关柜适用于三相交流频率为50(60)HZ,额定工作电压为380(660)V,额定电流为4000A及以下的电力中的受电、馈电、电动机集中控制,无功功率补偿等使用的低压成套配电设备,可广泛用于发电厂、石油、化工、纺织等行业以及高层建筑的配电系统。

  结构特点

  主构架设计为全组装式和部分(侧柜和横梁)焊接式两种结构形式以适应用户不同的需要。

  各功能室相互隔离,如功能单元室、母线室、电缆室,各室的作用相对独立,互不影响。

  水平主母线采用柜后平置排列方式,以增强母线额定峰值耐受电流的能力。

  每个抽屉为一个独立功能单元,抽屉分1/2单元、1单元、3/2单元、2单元、3单元等五个尺寸系列。

  每台开关柜内最多可以配置111单元抽屉或221/2单元抽屉。

  抽屉具有合、分、试验、隔离抽出等五个位置,并有明显标志。

  抽屉设有机械联锁装置和紧急解锁装置。

供配电系统集成设计软件

摘要:在工程电气设计领域中,电力系统的设备选型、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求,必须将所有设备:如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验,要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行,短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多,造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件,以代替部分工作,把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。 

关键词:集成设计 选型 校验 系统模型 

pivotal words: Integrated Design,Select and verify equipment type Constitute Power System model

一、引言:
  在工程电气设计领域中,电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求,必须将所有设备:如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验,要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行,短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多,造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件,以代替部分工作,把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。
二、详述:
电气设计的目标 
我们只有了解了电气设计最终实现目标才能进行更明确的工作,为了详细说明一个变配电所的所有电气内容,通常需要出的图纸有:
1
电气主接线图或高压系统图
1
低压系统图
1
平面布置图、剖面图
1
配电柜立面图
1
电缆清册
1
设备材料表
1
电气计算书
1
二次控制原理图
1
二次外部线路图
  以上图纸中最复杂的图纸,工作量最大的莫过于高低压系统图,因为他们占用的计算工作量大。过去我们也提供一些计算工具软件,但大都是零散的,不系统的,比如负荷计算、电压损失计算、短路计算等,用户对整个系统的认识,一直停留在修改旧图,反复的计算-填写表格-替换设备-删除-复制等低级的劳动中,造成了劳动效率无法大幅度提高。而且由于缺乏整个供-配电系统结构的认识,往往上一级开关调整以后,没有改下一级开关,或上一级开关整定变了,没有跟着调整配线,造成许多前后不对照的错误图纸和问题工程。旧图中大量的图元各自独立并没有共性,所以难以大规模的一次性修改成功。旧图修改重复劳动特别多,反复的重复删除、复制、替换、文字、移动等命令,容易造成笔误。特别是当前工程设计周期被业主大幅度缩短,怎样提高设计、绘图效率就成为了一个关键性的问题。
绘图计算软件的现状 
  目前国内电气设计软件提供这部分的主要偏向于绘图功能。绘制高低压柜的一次方案,许多家厂商生产的软件都包含了这部分图库。我们绘图主要集中在插入相应的图块进行绘制,然后填写定货图表格。计算则是分开的。
  也有个别软件对高低压系统提供了部分计算,但大都是零碎的,不是对系统整体的计算,或是对其中一个回路、某一种负荷类型(如电动机)进行计算,其他回路或负荷类型无法计算,也无法作到上下级配合选型,也没有全面的综合校验电气设备所有技术参数,没有用电需求表,和实际工程需要的设计过程相差太多等等。所以在设计变配电所过程中,大部分工作仍集中在修改旧图,重新计算,选型上。计算机的辅助设计功能没有什么提高。
电气设计的过程分析

选型统一规定 
  很多设计院在一个工程的协同设计过程中都采用了一种选型方案,比如高压配电柜选用KYN28,低压柜采用抽屉式MNS,主断路器采用CM1,电缆采用 VV 系列,等等,这个选型方案在同一工程中都是相同的。也可以应用到下一个工程中。
用电需求定义 
  水、暖、工艺等上行专业提供的用电需求,主要内容是用电设备的编号,设备名称,安装位置,额定电压,负荷等级,场所属性,负荷性质等对电气设计的要求。
现在随着计算机普及,很多设计院已经使用EXCEL互提资料。
负荷分配 
  确定配电设备(配电箱、盘、柜)的位置,把每一个负荷分配到配电设备上。
负荷计算 
  对每个配电设备进行负荷计算。主要采用需要系数法。
分配电中心计算选 
  
  分配电中心(如某层的配电间、竖井、或机房的配电间)的配电柜供给下联的配电盘或箱。对这些配电盘、箱、柜进行选型。
变配电中心计算选 
  
  变配电中心对分配电中心供电。对变配电中心的所有设备包括母线、高压电缆、高压柜、低压柜、低压抽屉组件、低压出线等进行选型。
短路计算 
  选型完成以后,查表得出各组件和线缆的阻抗,并设定短路点,计算每个短路点的三相和单相短路电流。
校验计算 
  对于高低压设备进行短路校验、电压损失校验、电机启动校验以及灵敏度校验等。校验不合适的值,要重新进行选型。直到校验通过。
绘制系统图 
  根据系统模型,绘制系统图。
排列柜子。 
  根据平面情况,布置柜子。并绘制立面图、剖面图。
根据柜子布置情况分别调整系统图抽屉柜位置和编号以及进线柜、母联柜位置


回路库和设备库符号库 
  高低压柜的一次方案是厂家样本提供的。在CAD绘图中要调用这些方案,必须将这些方案组织成一个回路库。每个回路都是由很多组件组成的。这些组件的电气属性(技术参数)则在设备库中定义。符号库是规定了这些组件对应的图例。以上三者在选型绘图过程中必不可少。
  为了应对众多的厂家和不同的型号规格产品,我们符号库、设备库、回路库都是开放的。用户可以新增设备系列,新增回路方案等等。
  符号库采用新国标图例。回路库和设备库也采用了最流行最先进的高低柜型号,特别是建筑标准所出的《统一技术措施电气设备选型卷》和电力出版社出的最新版《工厂常用电气设备手册》上下册以及上下册补充本。
  回路库结构中每个回路都可以设定盘内组件的型号规格和数量或额定电流、控制电机功率,这样完全按照样本提供的内容录入,对选型提供了样本
统一规定设定 
  在做某一工程前,由电气专业项目负责人确定的设备选型的基本方案。该基本方案中将所有电气设备划分为供电、输电、配电、用电几类,用户只须对以上设备进行初步选型,确定设备的系列号以及相关参数。其它参数都可以自动选型。
用电需求定义表 
  用电需求表是用户自行录入的工程中所用到的所有用电设备列表。用户需要录入用电设备的安装位置、名称编号,设备容量,负荷性质等内容。可以从EXCEL中将水暖工艺提来的资料导入该表中,也可以将输入好的用电需求表导出到EXCEL中编辑。安装位置提供了一个很好的管理所有设备的结构,非常直观方便。
系统模型的建立 
  本软件设计宗旨和最终目标就是要实现电气设计的目标。即绘制出符合要求的图纸。而绘制图纸前就必须建立供配电系统。此前的设计软件都没有提出过集成设计的概念。

4.1所谓集成设计,就是面向供配电系统整体的电气设计,他包括了统一规定初步选型,用电需求表定义,用电负荷的分配,负荷、选型计算、短路计算、校验计算等一系列综合复杂的设计过程。它可以建立供配电系统模型,并能详细的列出模型上每个供配电-输电-用电设备的工作(运行)属性、短路属性、电气属性。

  任何一个供配电-输电-用电设备都有三种属性,工作属性、短路属性、电气属性。

  工作属性是指当前选定的设备的工作电流、设备容量、工作电压、功率因数等情况。短路属性是指当前选定设备的短路阻抗、短路电流等情况。电气属性是该设备的出厂铭牌的电气型号规格和电气技术参数等。

  集成设计的流程是:用电负荷被人工添加到配电柜上。然后进行负荷计算,并自动选择配电柜内元件型号规格,选定短路参数可以进行短路校验。如果短路校验不通过,重新进行选型计算。

  4.2系统模型的建立:要想实现对变配电所设备的整体选型校验和设计,必须建立整个工程的配电系统模型,才能够实现对所有设备的选校。

  一个好的系统模型首先比较直观,操作简单。上手快。组织严密。由于电气系统的树状结构和WINDOWS资源管理器的树状结构的相似性,我们完全可以利用WINDOWS资源管理器类似结构的树状系统来搭建一个模型,实现简单的配电系统。

  电力系统中最常用的电气连接关系就是串联和并联。所有的复杂的最后都可以看成是电气设备串联和并联不断组合搭建成的。从下图中可以看出,树节点上从左到右的组件名称关系就组成一个串联的电路:低压配电室(电源电缆à负荷开关à变压器à母线à进线柜 ……..

  从“3母线节点下面所接的“3母线à抽屉柜抽屉柜抽屉柜抽屉柜5”是母线并联所连的若干个抽屉柜。

  这样搭建成的系统模型,具有形象直观、搭建简单、组织严密等特点。完全可以实现变配电所系统设计的所有功能。附图1对应的供配电系统如附图2所示。

4.3系统模型的功能

o    立系统模型是从工程中的配电中心(配电间、配电室)建立。

o    统模型可以直观看到开关柜一次方案图形。以方便选型

o    统模型可以对用电需求进行统一分配。确定所有用电设备的电源位置

4、系统模型可以对每个设备都能进行负荷计算。统计总负荷

5、系统模型可以对电源进行全厂负荷统计,和无功补偿计算

6、系统模型可以进行短路计算。短路计算包括无限大容量系统和有源系统的短路计算。搭建的任何模型都可以自动进行计算。短路阻抗数据库可以扩充。

7、模型在负荷计算、短路计算、和初步选型方案基础上进行自动选型计算

8、系统模型选型计算后对参数进行校验计算,包括高低压设备、配电干线等所有设备都可以按照规范要求进行校验。

·         统模型可以直观的看到配电中心内配电系统上任何一个设备目前的工作电流,短路点短路电流以及设备技术参数情况。

10. 可以自动输出高低压系统图,主接线图,设备材料表,电缆清册,计算书,和抽屉柜排列图等一系列图纸。完成辅助设计全过程。

·         软件实现流程图

 软件实现过程实际上就是对电气工程师设计过程的模拟和抽象。该流程深入体现了第三节所述的电气设计的全过程,模拟设计思路进行电气辅助设计。

·         常用设备选型校验方案(部分)

·         压器选型:负荷分配->负荷计算->选型

·         低压母线选型

  负荷分配->负荷计算->按正常工作电流选型

  效验内容如下:

·         电机启动压降计算

·         电压损失计算

3、过载保护效验

4、热稳定效验

·         电缆导线选型

  负荷计算->按正常工作电流选型

1、效验电压损失:

2、效验电流密度:

3、效验热稳定

4、效验过载保护

·         低压开关选型

  负荷计算->按照正常工作选型:1、选择壳架等级电流 2、选择脱扣器额定电流 3、根据回路保护设置要求,进行短延时,瞬时,长延时三个脱扣器额定电流的选型。

1、效验极限分断能力

2、效验开断电流

3、效验灵敏度

4、上下级配合效验

5、过载保护效验

·         高压开关选型

  负荷计算->按正常工作电流选型 1、选择额定电流

o    效验开断电流或开断容量。

o    效验最高工作电压、效验动稳定、效验热稳定。

10、集成设计软件的优点
  1.实现了真正意义上的供配电系统模型,是面向整体电力系统的电气设计软件。不同于以往零散的孤立模块,这样的好处是比较直观清楚的让电气工程师知道每个电气元件在电力系统中的位置,作用,运行状态和短路状态以及所有电气属性等。
  i.进行负荷、短路计算、选型计算和校验计算。集四大计算于一体,更加清晰明了选型结果。
  2.成设计便于负荷调整,回路替换,设备技术参数的修改。并提供一系列智能检测系统,保证前后上下级联关系正确,确保电气回路的参数的正确性。
集成设计便于输出管理电缆表,设备表。 
集成设计提供了可扩充的回路库和设备库,完全仿照设备样本,全部开放。用户可增添新设备。 
集成设计提供给用户最方便直接的查询功能,点击任何一个系统模型上设备元件,都可以看到该设备的电压,流过的电流,功率等运行情况。也可以看到在该点短路时的短路阻抗,短路电流情况,甚至可以查询其他点短路,在该点的短路电流情况。 
集成设计的界面采用资源管理器式界面,只要会windows的人都可以建立一个系统模型。不需要另外增加学习时间。操作也是类似与资源管理器,极其容易上手。 
集成设计提供了很多常用供配电设备的选型,校验计算方法。用户可以采用某种方法进行校验,也可以都采用,根据需要进行校验。非常灵活。 
集成设计是面对电气设备的cad电气设计软件,不象以前那样需要一点点绘制图块,复制粘贴,电气工程师考虑的只有电气设计需要考虑内容,其他有关绘图的命令和操作和任何线条图元,一概不需要考虑。这才是真正意义上的电气设计专家系统。 
集成设计完全最新版的电气规范、设计手册、统一技术措施和强制性条文以及最新版电气设备手册。紧跟时代步伐。 
三、结论
  变配电所的负荷计算、短路计算、选型、校验计算是电气设计中最复杂的内容之一。我们应用CAM/CAD软件辅助设计实现这一专家系统,是电气设计行业一次最初步的尝试,具有重要的意义和广阔的实用价值。意味着国内电气设计CAD将突破原来偏重于绘图,而轻辅助设计的趋向,向着更加智能化的电气设计专家系统迈出了可喜的一步。

参考书目:
与民用配电设计手册》第二版,航空工业规划设计院等编水利电力出版社
《建筑电气设计实例图册》,北京照明学会设计委员会编中国建筑工业出版社
《工厂常用电气设备手册》兵器部第五设计院编中国电力出版社
《民用建筑电气设计手册》湖南电气情报网编中国建筑工业出版社
《低压配电设计规范》GB50054-95中国计划出版社
《供配电系统设计规范》GB50052-95中国计划出版社
《民用建筑电气设计规范》JGJ-T 16-92 中国计划出版社


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