低压开关柜设计指导手册

低压开关柜设计指导手册二００五年七月内容提要：1．低压柜型号说明及特点2．常用配电系统介绍3．低压柜设计必需考虑的用户要求4．合同、技术协议、技术联系函的阅读5．审阅图纸6．柜体布置图设计及元件清单录入7．设计中常见问题一．低压开关柜型号说明及特点目前低压公司现已正常投入生产的低压开关设备有NGG1（GGD）、NGC1（GCK）、NGC2（GCS）、NGC3（NMNS）等，其中NGG1为固定柜，NGC1~3为低压抽出式开关柜（含固定分隔柜）。柜体均采用C型材（宽50mm，厚25mm），上开模数孔（NGG1、NGC1、NGC2为20mm，NGC3为25mm），标准柜体尺寸有600、800、1000mm宽、深，高均为2200。NGG1为低压固定式开关设备，常规控制方式为HD13BX-口/31刀开关+断路器，刀开关作为隔离用，断路器起操作保护用。因柜体结构强度、柜内所采用元器件及母排固定方式等多方面因素，开关柜水平母排短时耐受电流指标低，最高为50KA（1S）。常用柜体尺寸为600、800、1000mm宽，600mm深，2200mm高，600宽柜常规安装一只刀开关，800宽柜可安装一只或两只或三只刀开关（一只刀关安装在柜体中心，两只刀开关中心距为360mm，安装三只刀开关时只能选择大小为200A的刀开关且中心距为240mm），1000宽柜为安装一只或两只刀开关（一只刀关安装在柜体中心，两只刀开关中心距为420mm）。注意刀开关旋转操作构的安装方式及特点，旋转操作机构门上开孔尺寸为直径50mm圆孔，中心与刀开关中心右偏25mm，HS13BX刀开关刀旋梁与HD13BX刀旋梁制作有一点不同，因此在采用HS13BX刀开关时排列图中需注明。NGC1为低压抽出式开关设备，开关柜水平母排最大额定电流3150A，短时耐受电流最高为80KA（1S）。常用柜体尺寸为600、800、1000mm宽，800、1000mm深，2200mm高，常用断路器为NA1、NM1系列，对于600宽柜可安装NA1-2000/3P断路器，NA1-3200/3P、NA1-2000/4P需800宽柜安装。水平母排标准位置为：单排B相中心距柜前270mm、双排B相中心距柜前235mm，水平母排母线夹安装面距柜顶高度为：母排小于等于100mm宽时尺寸为205mm、母排宽度为120mm时尺寸为225mm（详见标准工艺规范）。当水平母排为标准位置且进线断路器采用母排上进线引至断路器上端头时，断路器上下端头母排需左右错开，断路器面板开孔位置需偏向一边，下端母排需搭接，当电流大于2000A时，返排需考虑采用母线夹固定，此时最上仪表室单元后隔板高度及深度尺寸均需注意。当馈电柜均为电缆下出线且柜深为1000mm时，为方便进线柜母排制作，也可以将水平母排放置在柜顶后部，此时需注意馈电柜垂直母排需非标制作。NGC1抽屉单元以200mm高为单位（1E），标准抽屉单元有1/2E、1E、1.5E、2E、3E等单元模数高度；1/2E抽屉单元一次插件最大额定电流为63A且无四极产品，二次插件最多16对；1E单元二次插件数量最多为24对；对于常用接触器控制回路（最多加一JZC1-44中继类似产品）的方案，1/2E抽屉单元可安装7.5kW直接起动回路，1E抽屉单元可安装30kW直接起动回路，2E抽屉单元可安装55kW直接起动回路或30kW星三角起动回路，3E抽屉单元可安装132kW直接起动回路或55kW星三角起动回路。采用NGC1系列固定分隔柜结构时，注意对断路器安装板安装深度及断路器进线端头与垂直母排的距离，保证断路器进线端母排的制作空间，配好断路器出线端的母排固定用支架或出线电缆用端子。当进线柜为1000mm宽时，需注意断路器返排位置及电缆室大小、固定中立柱用横梁位置，返排母线夹的安装位置等。二．低压配电系统介绍低压配电系统时额定工作电压1KV以下的配电系统，常用配电系统为0.4/0.23KV(通常所说380V)、50HZ三相四线的交流（下同）低压配电系统。三相四线系统为中性点直接接地（大电流接地系统），单相对地短路电注较大，一般要求快速保护跳闸，以保证员及财产安全。配电系统中所选择的电器元件技术参数一定要与配电系统相适应，特别时额定工作电压、额定工作频率。配电系统是一个从变压器低压出线则经进线开关、分支回路至各种各样的负载。对负载可以大至分为如下几类：A．阻性负载，如加热器、电阻器、白炽灯等。B．感性负载，如电动机、电磁阀、电抗器、变压器等。C．整流设备。注意整流设备由于在整流过程中存在选择导通角的问题，对电源侧会行成一个谐波干扰，特别时采用普通桥式整流时。D．容性负载，由于常用负载多为感性的，为提高供电系统的功率因素，在配电系统中常采用电容器作为补偿感性负载对系统的因响，提高整个配电系统的功率因素。当配电系统中存在较大谐波分量时，电容器分支加路需加电抗器以减小电容器对谐波的放大作用，保证整个供电系统的稳定性。当采用三相三线系统时，配是系统只有ABC三相，无零线，在选择电器元件时注意选择合适的控制电压。当二次控制电源采用经隔离变压器供电（380/220V）时，变压器付绕组不接地（与地隔离），当控制回路出现某点绝缘性能降低时不至引起系统正常运行及引发事故。对于直流控制电源，注意控制电缆的连接及并柜线的连接方式，如采用小母线或电缆现场连接等，同时选的择合适的进线开关及分支开关或熔断器。对于电压互感器和电流互感器二次则必需单点接地，以防止电流互感器的开路过电压，电压互感器的电容效应等。对于660V系统，注意测量表计电压回路一般需经电压互感器取样，因无非标的测量仪表。同时注意一次电缆的非标制作要求（额定绝缘电压1000V）。当系统内采用漏电保护时，变压器中性点接地，漏电断路器出线则不允许中性点接地，当有单相负载时，漏电断路器必需选择四极断路器。在选择断路器时需注意系统对断路器短路分断能力的要求，一般变压器越在，断路器的分断能力要求越高。要保证断路器的分断能力高于变压器出线则的最大短路电流。为保证供电系统的可靠性，常采用备用变压器或在两段母线之间加联络柜的方式，此时需注意系统对备用电源投入要求，是备用自设不是手动投切等。备用自投有继电器控制形式和备自投形式，两者价格相差较大，一般采用备自投时采用DC220V控制，进线断路器均不带欠压脱扣器，通过备自投检测母线电压高低并相应发不指令。如采用继电器控制投切，一般断路器均带欠压脱扣器。另主断路器采用塑壳断路器时，尽量不要采用欠压脱扣器和分励脱扣器，以避免增加控制系统的复杂程度（存在操作机构复位问题）。对于多电源投切控制要求必较多时，可采用PLC控制投切。在选择电动机负载回路控制元件是需考虑负载类型：重载型、轻载型、风机水泵类负载等，另同时选择合适的起动运行方式。37KW及以下电机常采用直接起动，55KW及以上可以考虑采用软起动器起动，当负载是持续变化时，可考虑采用变频器起动运行以节约电力成本。当功率较大的电动机采用直接起动时，需考虑整个系统容量配制是否允许，变压器容量是否够大，负载是否不需频繁起动且能够承受较大的起动冲击等。对于高温环境下使用的配是系统，在系统设计时需考虑电器元件的降容使用问题。对于高海拔地区的配电柜需考虑选择电器元件的额定绝缘电压等级较高的产品。三．低压柜设计必需注意的用户要求3．1根据用户提供的平面布置图，了解柜体进出线方式，前后维修通道情况，对元器件的安装要求等。如地下无电缆沟或预埋管则均要求进出线为柜顶出线；如变压器与低压柜为直接母排连接则低压柜需按则进线制作，进线端母排需伸出柜外，且按变压器标准预留母排位置及开孔；如进线为母线桥（槽）上进线则零排需返至柜顶，地排视用户要求而定，一般无要求不返；如为母排柜顶进线时，柜顶需开母排进线孔并用绝缘板封住；当变压器进线采用母排下进线时，柜底板需开母排进线孔并且用绝缘板封住。当采用电缆进出线时需注意电缆根数及大小，是多芯电缆还是单芯电缆，对应开电缆进出线孔。如柜体靠墙布置时，柜内需操作维护的元件需正面安装，同时需考虑开关柜的维护及元器件的更换。馈电柜为电缆上出线时柜顶需开电缆出线孔。馈电柜为母线槽上出线时需返零地排至柜顶。3．2在开关柜制作时需注意地方标准要求：如北京地区的进线柜母排制作要求，电缆出线配护套，母排套热缩管等；如昆山地区计量室制作要求等。四．合同、技术协议、技术联系函的阅读4．1合同是整批柜的生产依据，它规定了双方的供求关系及价格，因此合同中对价格起决定作用的条款作为设计选型的第一选择，特别是对元器件选型、母排大小、柜体颜色、柜体材料等。对于合同中所注明的特殊技术条件也需在设计之初一一逻列，并在本批合同设计技术要求中加以说明。4．2对于技术协议的审阅一定要注意时间的前后顺序，技术联系函的问与答的对应关系，对同一问题有不同答案时以时间最后的为准。4．3对于现有制造工艺条件所不能满足要求的一定要写技术联联系函加以联系确认。4．4对于元件选型中每种元件的技术参数的选择应特别注意，如断路器的分断能力、过电流脱扣器类型、有无通信要求、极数要求、安装方式等等。4．5对技术联系函、设计院更改通知单中有涉及图纸更改的部份一定要铅笔在图中对应位置作出更改并作记号，以便于设计时不至漏及提醒校对注意。五．审阅图纸5．1审阅图纸要有一个好的方法及连贯的思路，同时要结合合同和技术联系函及技术协议进行。5．2检查一次方安中柜体尺寸与平面布置图中尺寸是否一致。柜体尺寸是否满足元件安装空间要求及进出线要求。5．3如合同中元件作了更改，需查看是否满足图纸要求，是否有技术偏离等。5．4常规安装空间要求如下：5．4．1框架断路器2000A三极框架及以下无返排错位要求的可以采用600mm宽柜，2000A四极、3200A三极框架断路器需采用800mm宽柜，NA1-4000/4P需采用1200mm宽柜。5．4．2NGC柜抽屉单元1E只有断路器的馈电回路最大可采用250A壳架三极断路器，二分之一单元可采用NM1-100H/3P63A及以下。5．4．3对于交流接触器回路，NGC1、NGC2一单元抽屉最大可安装30KW及以下回路，NGC3一单元抽屉最大可安装37KW及以下。对于直流控制交流接触器回路，NGC3一单元可采用中间断电器安装板安装两个DZ-200系列中间继电器（位于断路器安装板后面一次进线插件位置，此时控制电动机控制功率需减小至15KW）。5．4．455~75KW交流接触器回路需采用2E抽屉单元制作，接触器及热继电器另配一块安装板。5．4．5正反转回路及安装在电流互感器二次回路的热继电器需配安装底座或选择独立安装的热继电器产品，一单元接触器回路（电流大于25A）的热继电器需单独安装（采用组合式安装空间不够）。5．4．6NGC2二分之一抽屉单元交流接触器回路7.5KW及以下可以安装一个微断+交流接触器+热继电器（独立安装）+一小型中继+一熔断器。5．4．7NGC3二分之一、四分之一抽屉单元S1、S2均需采用板后接线，操作机构配开关座。5．4．8注意抽屉单元所需二次插件最大数量，在设计柜体时需注明所配二次插件数量。5．5在审图时需注意二次图与一次系统负载名称及功率是否一至，并分析二次控制原理的正确性，是否满足负载要求，注意归纳意结二次原理的共性，整个系统的控制及联锁要求，保护控制的特点，信号反馈等。常用控制方案可从如下几个方面来分类：5．5．1本柜控制（AC220V）。5．5．2两地控制（AC220V），注意有无选择开关。5．5．3本柜手动加后台自动控制（带选择开关），现在常用自动控制有DCS系统，一般需提供反馈信号：接触器辅助触点、断路器辅助触点、转换开关状态、热继电器故障信号等，控制有AC220V和DC220V两种，当采用DC220V控制时均需增加直流中间继电器用于交流接触器线圈的起动停止。5．5．4一般每一个供电系统二次控制均具有统一性，即按负载功率及类型来区分控制方式。5．5．5注意分析二次原理的正确性，起动停止条件，可靠性及防止误操作分析。5．6分析系统图时需注意核对一二次元件选型是否满足负载使用要求。对于电动