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配電柜的分類及適用范圍
作者:鑫正電氣 發布于:2016/10/18 16:04:25 點擊量:

供電系統的要求分類:

  (1)一級配電設備,統稱為動力配電中心。它們集中安裝在企業的變電站,把電能分配給不同地點的下級配電設備。這一級設備緊靠降壓變壓器,故電氣參數要求較高,輸出電路容量也較大。

  (2)二級配電設備,是動力配電柜和電動機控制中心的統稱。動力配電柜使用在負荷比較分散、回路較少的場合;電動機控制中心用于負荷集中、回路較多的場合。它們把上一級配電設備某一電路的電能分配給就近的負荷。這級設備應對負荷提供保護、監視和控制。

  (3)末級配電設備總稱為照明動力配電箱。它們遠離供電中心,是分散的小容量配電設備。

  按結構特征和用途分類:

  (1)固定面板式開關柜,常稱開關板或配電屏。它是一種有面板遮攔的開啟式開關柜,正面有防護作用,背面和側面仍能觸及帶電部分,防護等級低,只能用于對供電連續性和可靠性要求較低的工礦企業,作變電室集中供電用。

  (2)防護式(即封閉式)開關柜,指除安裝面外,其它所有側面都被封閉起來的一種低壓開關柜。這種柜子的開關、保護和監測控制等電氣元件,均安裝在一個用鋼或絕緣材料制成的封閉外殼內,可靠墻或離墻安裝。柜內每條回路之間可以不加隔離措施,也可以采用接地的金屬板或絕緣板進行隔離。通常門與主開關操作有機械聯鎖。另外還有防護式臺型開關柜(即控制臺),面板上裝有控制、測量、信號等電器。防護式開關柜主要用作工藝現場的配電裝置。

  (3)抽屜式開關柜。這類開關柜采用鋼板制成封閉外殼,進出線回路的電器元件都安裝在可抽出的抽屜中,構成能完成某一類供電任務的功能單元。功能單元與母線或電纜之間,用接地的金屬板或塑料制成的功能板隔開,形成母線、功能單元和電纜三個區域。

  每個功能單元之間也有隔離措施。抽屜式開關柜有較高的可靠性、安全性和互換性,是比較先進的開關柜,目前生產的開關柜,多數是抽屜式開關柜。它們適用于要求供電可靠性較高的工礦企業、高層建筑,作為集中控制的配電中心。

  (4)動力、照明配電控制箱。多為封閉式垂直安裝。因使用場合不同,外殼防護等級也不同。它們主要作為工礦企業生產現場的配電裝置。

  GGD型交流低壓配電柜

  適用范圍

  GGD型交流低壓配電柜適用于變電站、發電廠、廠礦企業等電力用戶的交流50Hz,額定工作電壓380V,額定工用電流1000A-3150A的配電系統,做為動力、照明及發配電設備的電能轉換、分配與控制之用。

  結構特征

  GGD型交流低壓配電柜的柜體采用通用柜的形式,構架用8MF冷變型鋼局部焊接組裝而成,構架零件及專用配套零件由鋼定點生產廠配套供貨,以保證柜體的精度和質量。

  GGD柜設計時充分考慮到柜體運行中的散熱部題。在柜體上下兩端均有不同數量的散熱槽孔,當柜內電器元件發熱后,熱量上升,通過上端槽孔排出,而冷風不斷地由下端槽孔口補充進柜,使密封的柜體自下而上級成一個自然通風道,達到散熱的目的。

  GGD柜按照現代工業產品造型設計的要求,采用黃金分割比的方法設計柜體外形和各部分的分割尺。使整柜美觀大方,面目一新。

  柜門用轉軸式活動鉸鏈與構架相連,安裝、拆卸方便。門的拆邊外均嵌有一根山型橡塑條,關門時門與構架之間的嵌條有一定的壓縮行程,能防止門與柜體直接碰撞,也提高了門的防護等級。

  裝有電器元件的儀表門用多股軟銅線與構架相連。柜內的安裝件與構架間用漆螺釘連接,整柜構成完整的接地保護電路。

  柜體面漆選用聚脂桔形烘漆。附著力強,質感好,整柜呈亞光色調,避免了眩目效應,組給值班人員創造了較舒適的視覺環境。

  柜體的項蓋在需要時可拆除,便于現場主母線的裝配和調整,柜頂的四角裝有吊環用于起吊和裝運

  柜體的防護等級為IP30,用記也可根據和環境的要求在IP20IP40之間選擇。

  G:交流低壓配電柜 G:電器元件固定安裝、固定接線 D:電力用柜

  GCS型低壓抽出式開關柜

  用途及適用范圍

  GCS型低壓抽出式開關柜適用于三相交流頻率為50(60)HZ,額定工作電壓為380(660)V,額定電流為4000A及以下的電力網絡中的受電、饋電、電動機集中控制,無功功率補償等使用的低壓成套配電設備,可廣泛用于發電廠、石油、化工、紡織等行業以及高層建筑的配電系統。

  結構特點

  主構架設計為全組裝式和部分(側柜和橫梁)焊接式兩種結構形式以適應用戶不同的需要。

  各功能室相互隔離,如功能單元室、母線室、電纜室,各室的作用相對獨立,互不影響。

  水平主母線采用柜后平置排列方式,以增強母線額定峰值耐受電流的能力。

  每個抽屜為一個獨立功能單元,抽屜分1/2單元、1單元、3/2單元、2單元、3單元等五個尺寸系列。

  每臺開關柜內最多可以配置111單元抽屜或221/2單元抽屜。

  抽屜具有合、分、試驗、隔離抽出等五個位置,并有明顯標志。

  抽屜設有機械聯鎖裝置和緊急解鎖裝置。

供配電系統集成設計軟件

摘要:在工程電氣設計領域中,電力系統的設備選型計算、校驗計算無疑是最復雜和最煩瑣的一件工作。問題復雜性在于電力系統運行的可靠性要求,必須將所有設備:如高壓、低壓配電設備、變電、輸電線纜等設備全部計算選型校驗,要考慮各種運行狀態下的設備安全可靠運行,短路時可靠動作。由于設備多、回路多、系統復雜、校驗項目多,造成了工作煩瑣。目前國內尚無模擬電氣工程師思路進行自動選型、校驗計算的軟件,以代替部分工作,把電氣工程師真正從煩瑣的計算和繪圖中解放出來。我公司最新科研成果------供配電系統集成設計軟件正好填補了這一空白。 

關鍵詞:集成設計 選型 校驗 系統模型 

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

一、引言:
  在工程電氣設計領域中,電力系統的設備選型計算、校驗計算無疑是最復雜和最煩瑣的一件工作。問題復雜性在于電力系統運行的可靠性要求,必須將所有設備:如高壓、低壓配電設備、變電、輸電線纜等設備全部計算選型校驗,要考慮各種運行狀態下的設備安全可靠運行,短路時可靠動作。由于設備多、回路多、系統復雜、校驗項目多,造成了工作煩瑣。目前國內尚無模擬電氣工程師思路進行自動選型、校驗計算的軟件,以代替部分工作,把電氣工程師真正從煩瑣的計算和繪圖中解放出來。我公司最新科研成果------供配電系統集成設計軟件正好填補了這一空白。
二、詳述:
電氣設計的目標 
我們只有了解了電氣設計最終實現目標才能進行更明確的工作,為了詳細說明一個變配電所的所有電氣內容,通常需要出的圖紙有:
1
電氣主接線圖或高壓系統圖
1
低壓系統圖
1
平面布置圖、剖面圖
1
配電柜立面圖
1
電纜清冊
1
設備材料表
1
電氣計算書
1
二次控制原理圖
1
二次外部線路圖
  以上圖紙中最復雜的圖紙,工作量最大的莫過于高低壓系統圖,因為他們占用的計算工作量大。過去我們也提供一些計算工具軟件,但大都是零散的,不系統的,比如負荷計算、電壓損失計算、短路計算等,用戶對整個系統的認識,一直停留在修改舊圖,反復的計算-填寫表格-替換設備-刪除-復制等低級的勞動中,造成了勞動效率無法大幅度提高。而且由于缺乏整個供-配電系統結構的認識,往往上一級開關調整以后,沒有改下一級開關,或上一級開關整定變了,沒有跟著調整配線,造成許多前后不對照的錯誤圖紙和問題工程。舊圖中大量的圖元各自獨立并沒有共性,所以難以大規模的一次性修改成功。舊圖修改重復勞動特別多,反復的重復刪除、復制、替換、文字、移動等命令,容易造成筆誤。特別是當前工程設計周期被業主大幅度縮短,怎樣提高設計、繪圖效率就成為了一個關鍵性的問題。
繪圖計算軟件的現狀 
  目前國內電氣設計軟件提供這部分的主要偏向于繪圖功能。繪制高低壓柜的一次方案,許多家廠商生產的軟件都包含了這部分圖庫。我們繪圖主要集中在插入相應的圖塊進行繪制,然后填寫定貨圖表格。計算則是分開的。
  也有個別軟件對高低壓系統提供了部分計算,但大都是零碎的,不是對系統整體的計算,或是對其中一個回路、某一種負荷類型(如電動機)進行計算,其他回路或負荷類型無法計算,也無法作到上下級配合選型,也沒有全面的綜合校驗電氣設備所有技術參數,沒有用電需求表,和實際工程需要的設計過程相差太多等等。所以在設計變配電所過程中,大部分工作仍集中在修改舊圖,重新計算,選型上。計算機的輔助設計功能沒有什么提高。
電氣設計的過程分析

選型統一規定 
  很多設計院在一個工程的協同設計過程中都采用了一種選型方案,比如高壓配電柜選用KYN28,低壓柜采用抽屜式MNS,主斷路器采用CM1,電纜采用 VV 系列,等等,這個選型方案在同一工程中都是相同的。也可以應用到下一個工程中。
用電需求定義 
  水、暖、工藝等上行專業提供的用電需求,主要內容是用電設備的編號,設備名稱,安裝位置,額定電壓,負荷等級,場所屬性,負荷性質等對電氣設計的要求。
現在隨著計算機普及,很多設計院已經使用EXCEL互提資料。
負荷分配 
  確定配電設備(配電箱、盤、柜)的位置,把每一個負荷分配到配電設備上。
負荷計算 
  對每個配電設備進行負荷計算。主要采用需要系數法。
分配電中心計算選 
  
  分配電中心(如某層的配電間、豎井、或機房的配電間)的配電柜供給下聯的配電盤或箱。對這些配電盤、箱、柜進行選型。
變配電中心計算選 
  
  變配電中心對分配電中心供電。對變配電中心的所有設備包括母線、高壓電纜、高壓柜、低壓柜、低壓抽屜組件、低壓出線等進行選型。
短路計算 
  選型完成以后,查表得出各組件和線纜的阻抗,并設定短路點,計算每個短路點的三相和單相短路電流。
校驗計算 
  對于高低壓設備進行短路校驗、電壓損失校驗、電機啟動校驗以及靈敏度校驗等。校驗不合適的值,要重新進行選型。直到校驗通過。
繪制系統圖 
  根據系統模型,繪制系統圖。
排列柜子。 
  根據平面情況,布置柜子。并繪制立面圖、剖面圖。
根據柜子布置情況分別調整系統圖抽屜柜位置和編號以及進線柜、母聯柜位置


回路庫和設備庫符號庫 
  高低壓柜的一次方案是廠家樣本提供的。在CAD繪圖中要調用這些方案,必須將這些方案組織成一個回路庫。每個回路都是由很多組件組成的。這些組件的電氣屬性(技術參數)則在設備庫中定義。符號庫是規定了這些組件對應的圖例。以上三者在選型繪圖過程中必不可少。
  為了應對眾多的廠家和不同的型號規格產品,我們符號庫、設備庫、回路庫都是開放的。用戶可以新增設備系列,新增回路方案等等。
  符號庫采用新國標圖例。回路庫和設備庫也采用了最流行最先進的高低柜型號,特別是中國建筑標準所出的《統一技術措施電氣設備選型卷》和電力出版社出的最新版《工廠常用電氣設備手冊》上下冊以及上下冊補充本。
  回路庫結構中每個回路都可以設定盤內組件的型號規格和數量或額定電流、控制電機功率,這樣完全按照樣本提供的內容錄入,對選型提供了電子樣本
統一規定設定 
  在做某一工程前,由電氣專業項目負責人確定的設備選型的基本方案。該基本方案中將所有電氣設備劃分為供電、輸電、配電、用電幾類,用戶只須對以上設備進行初步選型,確定設備的系列號以及相關參數。其它參數都可以自動選型。
用電需求定義表 
  用電需求表是用戶自行錄入的工程中所用到的所有用電設備列表。用戶需要錄入用電設備的安裝位置、名稱編號,設備容量,負荷性質等內容。可以從EXCEL中將水暖工藝提來的資料導入該表中,也可以將輸入好的用電需求表導出到EXCEL中編輯。安裝位置提供了一個很好的管理所有設備的結構,非常直觀方便。
系統模型的建立 
  本軟件設計宗旨和最終目標就是要實現電氣設計的目標。即繪制出符合要求的圖紙。而繪制圖紙前就必須建立供配電系統。此前的設計軟件都沒有提出過集成設計的概念。

4.1所謂集成設計,就是面向供配電系統整體的電氣設計,他包括了統一規定初步選型,用電需求表定義,用電負荷的分配,負荷計算、選型計算、短路計算、校驗計算等一系列綜合復雜的設計過程。它可以建立供配電系統模型,并能詳細的列出模型上每個供配電-輸電-用電設備的工作(運行)屬性、短路屬性、電氣屬性。

  任何一個供配電-輸電-用電設備都有三種屬性,工作屬性、短路屬性、電氣屬性。

  工作屬性是指當前選定的設備的工作電流、設備容量、工作電壓、功率因數等情況。短路屬性是指當前選定設備的短路阻抗、短路電流等情況。電氣屬性是該設備的出廠銘牌的電氣型號規格和電氣技術參數等。

  集成設計的流程是:用電負荷被人工添加到配電柜上。然后進行負荷計算,并自動選擇配電柜內元件型號規格,選定短路參數可以進行短路校驗。如果短路校驗不通過,重新進行選型計算。

  4.2系統模型的建立:要想實現對變配電所設備的整體選型校驗和設計,必須建立整個工程的配電系統模型,才能夠實現對所有設備的選校。

  一個好的系統模型首先比較直觀,操作簡單。上手快。組織嚴密。由于電氣系統的樹狀結構和WINDOWS資源管理器的樹狀結構的相似性,我們完全可以利用WINDOWS資源管理器類似結構的樹狀系統來搭建一個模型,實現簡單的配電系統。

  電力系統中最常用的電氣連接關系就是串聯和并聯。所有的復雜的網絡最后都可以看成是電氣設備串聯和并聯不斷組合搭建成的。從下圖中可以看出,樹節點上從左到右的組件名稱關系就組成一個串聯的電路:低壓配電室(電源電纜à負荷開關à變壓器à母線à進線柜 ……..

  從“3母線節點下面所接的“3母線à抽屜柜抽屜柜抽屜柜抽屜柜5”是母線并聯所連的若干個抽屜柜。

  這樣搭建成的系統模型,具有形象直觀、搭建簡單、組織嚴密等特點。完全可以實現變配電所系統設計的所有功能。附圖1對應的供配電系統如附圖2所示。

4.3系統模型的功能

o    立系統模型是從工程中的配電中心(配電間、配電室)建立。

o    統模型可以直觀看到開關柜一次方案圖形。以方便選型

o    統模型可以對用電需求進行統一分配。確定所有用電設備的電源位置

4、系統模型可以對每個設備都能進行負荷計算。統計總負荷

5、系統模型可以對電源進行全廠負荷統計,和無功補償計算

6、系統模型可以進行短路計算。短路計算包括無限大容量系統和有源系統的短路計算。搭建的任何模型都可以自動進行計算。短路阻抗數據庫可以擴充。

7、模型在負荷計算、短路計算、和初步選型方案基礎上進行自動選型計算

8、系統模型選型計算后對參數進行校驗計算,包括高低壓設備、配電干線等所有設備都可以按照規范要求進行校驗。

·         統模型可以直觀的看到配電中心內配電系統上任何一個設備目前的工作電流,短路點短路電流以及設備技術參數情況。

10. 可以自動輸出高低壓系統圖,主接線圖,設備材料表,電纜清冊,計算書,和抽屜柜排列圖等一系列圖紙。完成輔助設計全過程。

·         軟件實現流程圖

 軟件實現過程實際上就是對電氣工程師設計過程的模擬和抽象。該流程深入體現了第三節所述的電氣設計的全過程,模擬設計思路進行電氣輔助設計。

·         常用設備選型校驗方案(部分)

·         壓器選型:負荷分配->負荷計算->選型

·         低壓母線選型

  負荷分配->負荷計算->按正常工作電流選型

  效驗內容如下:

·         電機啟動壓降計算

·         電壓損失計算

3、過載保護效驗

4、熱穩定效驗

·         電纜導線選型

  負荷計算->按正常工作電流選型

1、效驗電壓損失:

2、效驗經濟電流密度:

3、效驗熱穩定

4、效驗過載保護

·         低壓開關選型

  負荷計算->按照正常工作選型:1、選擇殼架等級電流 2、選擇脫扣器額定電流 3、根據回路保護設置要求,進行短延時,瞬時,長延時三個脫扣器額定電流的選型。

1、效驗極限分斷能力

2、效驗開斷電流

3、效驗靈敏度

4、上下級配合效驗

5、過載保護效驗

·         高壓開關選型

  負荷計算->按正常工作電流選型 1、選擇額定電流

o    效驗開斷電流或開斷容量。

o    效驗最高工作電壓、效驗動穩定、效驗熱穩定。

10、集成設計軟件的優點
  1.實現了真正意義上的供配電系統模型,是面向整體電力系統的電氣設計軟件。不同于以往零散的孤立模塊,這樣的好處是比較直觀清楚的讓電氣工程師知道每個電氣元件在電力系統中的位置,作用,運行狀態和短路狀態以及所有電氣屬性等。
  i.進行負荷計算、短路計算、選型計算和校驗計算。集四大計算于一體,更加清晰明了選型結果。
  2.成設計便于負荷調整,回路替換,設備技術參數的修改。并提供一系列智能檢測系統,保證前后上下級聯關系正確,確保電氣回路的參數的正確性。
集成設計便于輸出管理電纜表,設備表。 
集成設計提供了可擴充的回路庫和設備庫,完全仿照設備樣本,全部開放。用戶可增添新設備。 
集成設計提供給用戶最方便直接的查詢功能,點擊任何一個系統模型上設備元件,都可以看到該設備的電壓,流過的電流,功率等運行情況。也可以看到在該點短路時的短路阻抗,短路電流情況,甚至可以查詢其他點短路,在該點的短路電流情況。 
集成設計的界面采用資源管理器式界面,只要會windows的人都可以建立一個系統模型。不需要另外增加學習時間。操作也是類似與資源管理器,極其容易上手。 
集成設計提供了很多常用供配電設備的選型,校驗計算方法。用戶可以采用某種方法進行校驗,也可以都采用,根據需要進行校驗。非常靈活。 
集成設計是面對電氣設備的cad電氣設計軟件,不象以前那樣需要一點點繪制圖塊,復制粘貼,電氣工程師考慮的只有電氣設計需要考慮內容,其他有關繪圖的命令和操作和任何線條圖元,一概不需要考慮。這才是真正意義上的電氣設計專家系統。 
集成設計完全參考最新版的電氣規范、設計手冊、統一技術措施和強制性條文以及最新版電氣設備手冊。緊跟時代步伐。 
三、結論
  變配電所的負荷計算、短路計算、選型、校驗計算是電氣設計中最復雜的內容之一。我們應用CAM/CAD軟件輔助設計實現這一專家系統,是電氣設計行業一次最初步的嘗試,具有重要的歷史意義和廣闊的實用價值。意味著國內電氣設計CAD將突破原來偏重于繪圖,而輕輔助設計的趨向,向著更加智能化的電氣設計專家系統邁出了可喜的一步。

參考書目:
工業與民用配電設計手冊》第二版,中國航空工業規劃設計院等編水利電力出版社
《建筑電氣設計實例圖冊》,北京照明學會設計委員會編中國建筑工業出版社
《工廠常用電氣設備手冊》兵器部第五設計院編中國電力出版社
《民用建筑電氣設計手冊》湖南電氣情報網編中國建筑工業出版社
《低壓配電設計規范》GB50054-95中國計劃出版社
《供配電系統設計規范》GB50052-95中國計劃出版社
《民用建筑電氣設計規范》JGJ-T 16-92 中國計劃出版社


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