工廠供電第4章變電所低壓開關設備及作業(yè)

1、第四章 工廠變配電所及其一次系統(tǒng)第6節(jié) 低壓開關設備及其選擇Low Voltage Switchgear and Controlgear 低壓開關設備及其選擇低壓開關設備是指工作電壓交流1200V、直流1500V以下的電器設備。我國低壓交流電壓等級有：230V、400V、690V、1140V。低壓開關設備包括兩大類：1、低壓電器，即低壓元器件2、低壓成套電器，包括低壓開關柜、低壓母線槽等。低壓開關設備是量大面廣的產品。品種繁多，生產廠家眾多。低壓電器著名廠商主要有：施耐德電氣、ABB、西門子、默勒公司；國內常熟開關廠、正泰、德力西低壓成套電器著名廠商有：ABB、西門子、默勒公司；國內6.1 概

2、述低壓開關設備及其選擇6.2 低壓電器Low-Voltage Apparatus低壓電器用于交流50Hz（或60Hz）、額定電壓為1200V及以下，直流額定電壓為1500V及以下的電路內起通斷、保護、控制或調節(jié)作用的電器。6.2.2 定義GB/T 14048.110 -2008 低壓開關設備和控制設備IEC 60947.17: 2006 Low-voltage switchgear and controlgear GB/T 2900.18 電工名詞術語 低壓電器6.2.3 有關標準低壓電器按用途或所控制的對象分：1）配電電器。主要用于低壓配電系統(tǒng)中，如：斷路器、隔離開關、 負荷開關、熔斷器、刀

3、熔開關等 2）控制電器。主要用于電氣傳動系統(tǒng)中，如：接觸器、熱繼電器、 起動器、變頻器；主令電器（按鈕、旋轉開關等）、 接觸器式繼電器、指示燈等按電器的執(zhí)行機構分：觸點電器、無觸點電器（如：電力電子開關）按工作條件分：一般工業(yè)電器、船用電器、化工電器、礦用電器、牽引電器、航空電器等。對不同領域用的電器，其防護型式及耐潮、耐腐蝕、抗沖擊等性能的要求也不同。6.2.4 分類低壓電器6.2.5 低壓斷路器Low-Voltage Circuit Breakers低壓斷路器 GB/T 14048.2-2008 低壓開關設備和控制設備 第2部分 斷路器 IEC 60947.2: 2006 Low-volt

4、age switchgear and controlgear part 2: Circuit-breakers有關標準(specific standards)低壓斷路器GB/T 14048.2-2008：能接通、承載以及分斷正常電路條件下的電流，也能在所規(guī)定的非正常電路（例如短路）下接通、承載一定時間和分斷電流的一種機械開關電器。IEC Definition: A circuit-breaker is defined in IEC 60947-2 standard as a mechanical switching device, capable of making, carrying and

5、 breaking currents under normal circuit conditions and also making, carrying for a specified time and breaking currents under specified abnormal circuit conditions such as those of short-circuit. 簡之，低壓斷路器就是具有過流保護功能的開關電器，主要由外殼、觸頭、滅弧裝置、操作機構、脫扣器、輔助觸頭等組成。 其最大電流可達6300A。定義(definition)低壓斷路器 框架 觸頭和操作機構 脫扣器

6、滅弧方法 安裝方式 符合標準特征(characteristics)低壓斷路器Molded insulated material frames are made from a strong insulating material, such as glasspolyester or thermoset composite resins. Sizes vary according to the Ampere Rating size of the circuit breaker. 框架(frame)Molded insulated material frames are primarily asso

7、ciated with low voltage MCCBs and insulated case circuit breakers. Because of advances in materials and technology, we are now seeing molded insulated case air circuit breakers (ACB) at 690 volts and below. 低壓斷路器 低壓斷路器的保護功能由各種脫扣器來實現(xiàn)。主要有： 過電流脫扣器 欠壓脫扣器 過電壓脫扣器 分勵脫扣器等。脫扣器(trip units)低壓斷路器脫扣器(trip units)

8、種類：電子式 electronic The advantages of electronic trip unit :Increased accuracyRepeatabilityDiscriminationBuilt-in ground fault protection (optional) ProgrammingMonitoringDiagnosticsCommunicationSystem coordination and testing 過電流脫扣器 低壓斷路器分勵脫扣器Shunt releases 分勵脫扣器用于遠距離遙控斷路器分閘。脫扣器(trip units)低壓斷路器欠壓脫扣器U

9、ndervoltage release U欠壓延時脫扣器Off-delayed undervoltage release UV脫扣器(trip units)低壓斷路器按結構和功能分：1）框架式斷路器（萬能式斷路器、ACB air circuit breaker）2）塑殼式斷路器（MCCB moulded case circuit breaker）3）微型斷路器（MCB miniature circuit breaker ）。按用途（保護對象）分：1）配電用斷路器：保護變壓器、電力線路及設備2）電動機保護用斷路器3）漏電斷路器4）照明和家電用斷路器，主要是MCB。分類低壓斷路器按保護特性分：p1

10、061）選擇型 selective：兩段保護、三段保護2）非選擇型：分類瞬時低壓斷路器按用滅弧介質分：空氣斷路器，真空斷路器按操作方式分：手動，電動按極數(shù)分：單極、二極、三極、四極按安裝方式分：固定式（fixed）、插入式（plug-in）、抽屜式（withdrawable）分類低壓斷路器短路分斷（或接通）能力 short-circuit breaking/making capacity在規(guī)定的條件下包括短路條件在內的分斷（或接通）能力。極限短路分斷能力 ultimate short-circuit breaking capacity按規(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，通過分斷能力試驗后，斷路器不能

11、連續(xù)承載其額定電流。運行短路分斷能力 service short-circuit breaking capacity按規(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，通過分斷能力試驗后，斷路器還能連續(xù)承載其額定電流。術語低壓斷路器額定短時耐受電流（Icw）在有關產品標準規(guī)定的試驗條件下，電器能夠無損地承載的短時耐受電流值。該值由制造廠規(guī)定。額定短路接通能力（Icm）在額定工作電壓、額定頻率、規(guī)定的功率因數(shù)（交流）或時間常數(shù)（直流）下，由制造廠對電器所規(guī)定的短路接通能力電流值。在規(guī)定的條件下，它用最大預期峰值電流表示。額定短路分斷能力（Icn）在額定工作電壓、額定頻率和規(guī)定的功率因數(shù)（交流）或時間常數(shù)（直流）下，由

12、制造廠對電器所規(guī)定的短路分斷能力電流值。在規(guī)定的條件下，它用預期分斷電流值（對交流，交流分量有效值）表示。術語低壓斷路器額定極限短路分斷能力（Icu）在規(guī)定的條件下，斷路器應能分斷的極限短路分斷能力值。它用預期分斷電流(kA)表示（在交流情況下用交流分量有效值表示）。該值由制造廠規(guī)定。額定運行短路分斷能力Ics在規(guī)定的條件下，斷路器應能分斷的運行短路分斷能力值。它用預期分斷電流（kA）表示，相當于Icu規(guī)定的百分數(shù)中的一檔，可用Icu的百分數(shù)表示（例如Ics=25Icu）。該值由制造廠規(guī)定。術語1）額定工作電壓Ue V Rated operational voltage 額定沖擊耐受電壓 Ui

13、mp V Rated impulse withstand voltage2）額定持續(xù)電流 Iu A Rated uninterrupted current 額定短路接通能力Icm kA Rated short-circuit making capacity 額定短路分斷能力Icn kA Rated short-circuit breaking capacity 額定極限短路分斷能力Icu kA Icu Test cycle O-t-CO 額定運行短路分斷能力Ics kA Ics Test cycle O-t-CO-t-CO 額定短時耐受電流Icw kA Rated short-time wit

14、hstand current低壓斷路器主要技術參數(shù) Technical Data2）過載脫扣器的電流整定值Ir A Setting current of overload release 短路脫扣器的電流整定值Irm kA Setting current of short-circuit release3）機械壽命、電氣壽命 Mechanical and electrical lifespan4）工作條件 Operational conditions, such as （海拔高度、溫度、濕度、 污染等級等） pollution degree etc. 低壓斷路器主要技術參數(shù) Technical

15、 Data低壓斷路器1. Open-type IZM circuit-breakers,from 630 A to 6300 A2. External expansion modules3. Communication module forPROFIBUS4. Positioning indicator contact;module for withdrawable units5. Main connection elements:front, flanged, horizontal orvertical connection6. Withdrawable unit7. Control cir

16、cuit plug8. Auxiliary contact9. Motor operator10. Operating cycle counter11. Electronic releases(control units)12. Parameterization device13. Earth-fault protection module14. 4-line LCD display15. Door sealing frame16. Rated current module(rating plug)17. Emergency-Stopmushroom push-button18. Closin

17、g release,voltage release構成框架斷路器ACB低壓斷路器1. NZM circuit-breakers, PN and N switch-disconnectors2. Terminal cover3. Control circuit terminal4. Tunnel terminal for Al cables4. Box terminal5. Clip plate6. Rear connection7. Plug-in and withdrawable unit8. Standard auxiliary contact8. Trip-indicating auxi

18、liary contact9. Rotary drive with shaft support10. Side-mounted lever11. Extension shaft12. Door-coupling rotary handle13. Rotary handle with rotary drive14. Remote operator15. Insulating surround16. Designation label17. Lockable toggle-switch18. Communication module (DMI)19. EASY-LINK-DS data plug2

19、0. PROFIBUS interface21. Voltage release or early-make auxiliary contact22. Delay unit for voltage release23. Spacers構成MCCB低壓電器6.2.6 低壓接觸器Low-Voltage Contactors接觸器概述接觸器接觸器是用來頻繁控制接通或斷開主回路的一種控制電器。主要用于控制電動機。接觸器具有遙控通斷電路功能，具備頻繁操作、工作可靠、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。國內產品：CJ12、15、16、19、20、24、40等系列國外公司：ABB、西門子、施耐德、默勒、羅克韋爾、富士等概述接觸

20、器使用類別交流接觸器應根據(jù)其通斷任務和通斷條件來選擇其使用類別。AC-1 無感或低感負荷、電阻爐AC-2 繞線轉子異步電動機的起動、停止AC-3 鼠籠型異步電動機的起動、停止AC-4 鼠籠型異步電動機的起動、反接制動、可逆控制、點動此外，還有AC-5、AC-6、AC-7、AC-8概述The ContactorUtilization categories for contactorsType ofcurrentUtilization category Typical examples of applicationACAC-1Non-inductive or slightly inductive

21、loads, resistance furnacesAC-2Wound-rotor motors: starting, switch-offAC-3Squirrel-cage motors: stating, switch-off, switch-off during runningAC-4Squirrel-cage motors: starting, plugging, reversing, inching DCDC-1Non-inductive or slightly inductive loads, resistance furnacesDC-3Shunt motors: startin

22、g, plugging, reversing, inching, dynamic braking DC-5Series motors: starting, plugging, reversing, inching, dynamic braking接觸器構成（電磁式）接觸器由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、復位彈簧等幾部分組成：電磁系統(tǒng)：可動鐵心（銜鐵）、靜鐵心（電磁鐵）、線圈觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭滅弧裝置：滅弧柵接觸器1 接觸器2 浪涌吸收器Suppressors3 熱繼電器Overload relay4 輔助觸頭模塊，2極，插入式 2 pole, plug-in type5 輔助觸頭模塊，

23、4極，插入式 4 pole, plug-in type6 輔助觸頭模塊，2極，側裝式 2 pole, side mounting 輔件起動器Across-The-Line 或或 Direct-On-Line (DOL) Starter直接起動器Actuation of pushbutton I energizes the coil of contactor Q11. The contactor switches on the motor and maintains itself after the button is enables via its own auxiliary contact

24、Q11/14-13 and pushbutton 0. Contactor Q11 is de-energized, in the normal course of events, by actuation of pushbutton 0. In the event of an overload, it is de-energized via the normally closed contact 95-96 on the overload relay F2. The coil current is interrupted, and contactor Q11 switches the mot

25、or off.Method of operation起動器直接起動器Direct-on-line start ofthree-phase motors起動器Across-The-Line 或或 Direct-On-Line (DOL) Starter直接起動器低壓開關設備及其選擇6.3 低壓成套開關設備和控制設備Low-Voltage Switchgear and Controlgear Assemblies低壓成套開關設備和控制設備低壓成套開關設備和控制設備（俗稱“低壓成套電器”）廣泛用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)、建筑等各行各業(yè)的低壓配電系統(tǒng)中，作為動力、照明、配電和電動機控制中心、無功補償

26、等的電能轉換、分配、控制、保護和監(jiān)測之用。低壓成套電器種類繁多，使用場所廣泛，在整個低壓電網的各級配電系統(tǒng)中都用到。目前，國內有眾多合資企業(yè)、獨資企業(yè)、民營企業(yè)生產低壓成套電器低壓成套電器發(fā)展趨勢：智能化、模塊化、環(huán)保型有關組織：天津電氣傳動研究所（天傳所）、國家電控配電設備質量監(jiān)督檢驗中心6.3.1 概述低壓成套開關設備和控制設備低壓成套開關設備和控制設備（簡稱“低壓成套設備”）由一個或多個低壓電器和與之相關的控制、測量、信號、保護、調節(jié)等設備，由制造商負責完成所有內部的電氣和機械的連接，用結構部件完整地組裝在一起的一種組合體。通過型式試驗的低壓成套設備（TTA） type-tested l

27、ow-voltage switchgear and congtrolgear assembly所有方案均按標準通過了型式試驗的低壓成套設備。通過部分型式試驗的低壓成套設備（PTTA） partially TTA部分方案按標準通過了型式試驗的低壓成套設備，而其它方案是從這些方案派生（如通過計算）出來的。6.3.2 定義低壓成套開關設備和控制設備GB 7251 低壓成套開關設備和控制設備 第1部分：型式試驗和部分型式試驗成套設備（2005）第2部分：對母線干線系統(tǒng)（母線槽）的特殊要求（2006）第3部分：對非專業(yè)人員可進入場地的配電板的要求第4部分：對建筑工地用成套設備的特殊要求第5部分：對戶外公

28、共場所的動力配電電纜分線箱的特殊要求IEC 60439 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies Part 1: Type-tested and partially type-tested assemblies (1999)Part 2: Particular requirements for busbar trunking systems (busways) (2000)Part 356.3.3 有關標準低壓成套開關設備和控制設備按供電系統(tǒng)的要求和使用場所分： 1）一級配電設備 即動力配電中心（PC），多為低壓開關柜。 它們集中安裝在

29、變電所，把電能分配給不同地點的下級配電設備。 這一級設備的特點是：直接與變壓器相連，主母線電流大，電氣參數(shù)要求高?；芈范?、輸出容量大。6.3.4 分類低壓成套開關設備和控制設備按供電系統(tǒng)的要求和使用場所分： 2）二級配電設備 包括動力配電柜、電動機控制中心（MCC）。這類設備安裝在用電比較集中、負荷較大的場所，如生產車間、建筑物等，對負荷提供控制、測量和保護。 MCC用于負荷集中、回路較多的場合，多為抽屜式開關柜。 二級配電設備的特點是：回路多、電流中等。 3）末級配電設備 即動力箱、照明箱。 其特點是：它們遠離供電中心，是分散的小容量配電設備。6.3.4 分類低壓成套開關設備和控制設備按結構

30、分： 1）柜類：低壓開關柜 2）屏類：配電屏，有：開啟式、固定面板式 3）箱類：動力箱、照明箱、補償箱、插座箱、計量箱等 4）母線類：低壓母線槽6.3.4 分類低壓成套開關設備和控制設備6.3.5 低壓開關柜Low-Voltage Switchboard低壓開關柜GB 7251.1-2005 低壓成套開關設備和控制設備 第1部分：型式試驗和部分型式試驗成套設備IEC 60439-1:1999 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies Part 1: Type-tested and partially type-tested assemblies有關標準低壓開關柜額定電壓包括主回路和輔助回路的額定電壓。主回路額定電壓包括：1）額定工作電壓：設備所在電網的最高電壓2）額定絕緣電壓額定電流1）水平母線（主母線）額定電流： 6300A2）垂直母線額定電流：400A, 630A, 800A, 1000A, 1600A, 2000A額定短路開斷電流額定短時耐受電流Icw（1s）：30kA, 50kA, 80kA, 100kA額定峰值耐受電流Ipk：63kA, 105kA, 176kA, 220kA防護等級：IP30，IP43，IP54主要技術參數(shù)低壓成套開關設備和控制設備6.3.7 低壓母線槽系統(tǒng)Low-Voltage Busba