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如何合理的选择低压配电设备

作者:沧州电力变压器厂  发布日期:2019-04-27  

低压配电设备选择

  一、低压配电设备主要电气参数

低压配电设备主要电气参数有额定电流、额定短时耐受电流( ,1 s)、额定峰值耐受电流( k,0.1s)、额定分散系数、防护等级、内部隔离形式等等。其中额定电流、短时耐受电流、峰值耐受电流和防护等级在产品说明书中查得到, 而内部隔离形式说明书中一般不会给出,分散系数是产品试验的一个参数 虽然这些参数大部分都经常接触,但要准确理解并不容易。

1、额定电流

额定电流一般指配电设备进线开关的额定电流。沧州电力变压器额定电流一般指水平母排***大电流,往往等于受电柜主开关额定电流。所有馈电柜额定电流之和乘以同时系数可以得到主母排额定电流。馈电柜额定电流一般指垂直母排的电流,垂直母排额定电流应大于馈电回路额定电流乘以分散系数。在配电设计中每个柜额定电流一般不要超过说明书中规定的额定电流.因为电流太大柜内温升影响大。如果受条件所限可以通过加大柜体尺寸和加大导体尺寸,保证温升限制在标准范围内。至于加大多少才能保证温升不超标,这用到外推法推算温升,可以参考IEC 890《用外推法检查低压开关设备和控制设备部分型式试验成套设备(PTTA)的温升》。温升涉及到安装工艺、外壳防护等级、柜内元件功耗等等,所以利用外推法得出温升值比较复杂。不过有一个简易方法—— 类比法。例如XL一21动力柜有方案A、B、C:

  a.方案A:柜宽400 mm, 断路器400A ,铜母}TMY一5 (40mm ×4mm)

  b.方案B:柜宽350 mm,断路器200A,铜母排TMY 一5 (40mm ×4mm)。

  c.方案C:柜宽600 mm,断路器800A ,铜母排TMY一5 (50mm×5mm )。

以上方案均通过型式试验,温升合格。现设计计算电流为600A ,但空间限制无法放下两面动力柜,即无法选择方案A、方案B。利用方案C在空间上可以满足要求,不过此时选用断路器框架电流为800A ,整定值为600A ,母排为TMY一5(50mm×5mm),这样可以保证断路器外接端子与方案C 一致。显然通过800A电流温升合格,在同样条件下通过600A电流温升肯定不会超过标准。

需要指出的是利用类比法要保证所采用的方案外部条件不变,如果外部条件发生变化,很难保证温升不超标。如果上述条件中将铜排改为TMY一5(50mm×4mm),此时由于母排与断路器搭接面变小,温升肯定升高; 电流从800A降到700A, 温升下降。升高值与下降值孰大孰小很难说清楚, 温升结果很难说。其次温升同电流关系、同防护等级关系、同母排搭接面关系并非简单线型关系.国外公司都有自己的外推公式计算非标方案的温升,极大限度满足供配电设计需要。在此利用类比法显然大马拉小车,不过在没有外推法情况下.它不失为验证非标方案是否可行的简单方法。

2、额定短时耐受电流(/c )

额定短时耐受电流指成套设备中一条电路在规定条件下能安全承载短时耐受电流方均根值,该时问一般为1s. 同柜体结构和母排固定件有相当大关系。

GGD、GCK、MNS等低压沧州电力变压器采用型材进行组装而成,GCK柜采用CF 28型材, MNS柜和进口柜大多采用C型材, GGD柜采用8 MF型材,型材采用冷轧钢板弯制而成,型材上冲有等距孔供安装支件使用。母排固定件称为母线框或母线夹,用环氧树脂压制而成,耐高温,有一定强度。额定短路电流在《低压成套开关设备和控制设备第1部分: 型式试验和部分型式试验成套设备》(GB 7251.1—2005)中分10 kA、15 kA、30 kA 、50kA、80 kA、100 kA六档。

  抽出式开关柜GCK、GCS柜的主母排短时耐受电流一般为80 kA,垂直母排为50 kA ; MNS柜的额定短路耐受电流大一些,主母排短时耐受电流为100kA,通常用在短路电流大,对供电可靠性要求高的地铁、机场、石化等重点工程。

  固定柜GGD1型短时耐受电流较低, 一般为30kA,GGD2型为50 kA,GGD3型为80 kA,一般用在小型供配电工程中,亦可用在对供电可靠性要求不高的中型供配电工程中。

  动力柜的短时耐受电流一般在30 kA以下,一般用在小型配电工程中作为动力现场配电。沧州电力变压器一般用于室内配电,为终端产品, 由于由非专业人员操作,其短路耐受电流都比较低,一般在10 kA以下。

3、额定峰值耐受电流(/。 )

  额定峰值耐受电流是指在规定的试验条件下,制造商规定此电路能够圆满地承受的峰值电流。峰值电流时间一般为0.1 S。为确定电动力的强度,耐受电流的峰值(,D )应用短时耐受电流( )乘系数n获得。系数n 的标准值和相应的功率因数见表1

4、额定分散系数

  额定分散系数指成套设备中或成套设备一个部分中(例如一个柜架单元或框架单元)有若干主电路,在任一时刻所有主电路预计电流***大值的总和与该成套设备或其选定部分的所有主电路额定电流之和的比值。在GB 7251.1—2005中给出了该参数,见表2

  额定分散系数对于配电设计来说特别有用。例如GCK柜中垂直母排的额定电流为1 600A,某个沧州电力变压器共有3个400A回路, 3个200A 回路.一个160A回路,共配置总安装电流1 960A ,根据GB 7251.1—2005中规定7个回路分散系数为0.7,垂直母排额定电流1 600A .则安装电流可以为1 600A/0.7=2 285.7 A,上述总安装电流为1 960 A,从垂直母排电流角度来看,在一个柜中安装3个400A 回路,3个200A回路,1个160A 回路,在正常情况下不会超过垂直母排承受能力。

  

二、低压配电设备防护等级及内部隔离形式

1、防护等级

  指设备外壳防护等级。对于抽出式沧州电力变压器,测试位置、分离位置及连接位置防护等级均相同,从一个位置到另一个位置转移时防护等级不会发生变化。防护等级越高,安全性能越好。但是防护等级越高,外壳密闭性越好,散热就越差,运行时产生的热量无法散出去,致使柜内温度升高, 电器绝缘性能下降,对于设备安全运行直接构成威胁。所以在供配电设计选择柜型时, 不应一味追求高防护等级,如果防护等级太高,柜内运行温度高, 开关设备可能要降容使用,绝缘也要进行特殊处理,显然加大了制造成本。在防护等级和温升这对矛盾中,应根据具体情况进行分析。在配电房内的沧州电力变压器防护等级可以选低一点,为了防止蛇、鼠之类小动物进入柜内,可以在电缆沟和进出线位置处进行封堵.由于选用较低防护等级, 柜内运行条件好。在配电房中的配电设备,防护等级一般选IP30就足够了:在户外要考虑防水问题, 防护等级可能达到IP54。GCK、GCS抽出式开关柜防护等级一般为IP30、IP40,MNS柜防护等级一般为IP40、IP50。

2、内部隔离形式

  内部隔离形式是指用挡板或隔板(金属或非金属的)将成套设备分成单独的隔室或封闭的防护空间,以达到以下一种或几种条件:①防止触击相邻功能单元的危险部件,防护等级至少应为IPXX:② 防止固体外来物从成套设备的一个单元进入相邻的单元, 防护等级至少为IP2X。

  隔离形式一共有六种:形式2a、形式2b、形式3a、形式3b、形式4a、形式4b。GB 7251.1—2005是如此定义的。

  形式2a:母线与功能单元隔离,外接导体端子不与母线隔离。

  形式2b:母线与功能单元隔离, 外接导体端子与母线隔离。终端箱、动力柜、固定柜基本上属于此类,结构简单,内部隔板少,空气对流较好,散热条件比较理想,温升不高。对绝缘件和供电可靠性要求不高的场合多采用此类隔离形式, 造价低廉。

  形式3a:母线与功能单元隔离,所有的功能单元相互隔离,外接导体端子与功能单元隔离,但端子之间相互不隔离, 外接导体端子不与母线隔离。从某种程度讲固定柜和抽出式柜的区别除了开关设备是否可以抽出外,另外一个重要区别就是功能单元是否隔离。抽出式开关柜内部利用绝缘板或金属板将回路隔开,每一个回路为一个独立功能单元小室,这样就能保证一个回路出现故障(例如短路产生的金属颗粒不会飞到其他回路的功能单元小室),不会影响其他回路运行,这样大大提高供电可靠性,这就是在许多大中型工程中选用抽出式开关设备原因之一 由于外接导体端子不与母线隔离且外接端子也不相互隔离,显然这就为不断电维修带来危险,因为在柜后或出线端子维修故障回路时,可能会碰触带电母排和其他运行回路外接导体端子, 增加触电可能性, 早期的GCK(L)柜的内部隔离形式就属于此类。

  形式3b:母线与功能单元隔离,所http://hegang.llzgg.com/有的功能单元相互隔离,外接导体端子与功能单元隔离,但端子之问相互不隔离,外接导体端子与母线隔离。显然在维修时不会出现与母排触电的可能性,但与其他正常运行的回路外接端子触电的可能性依然存在,改进型GCK(L)柜及部分设备厂家生产的GCS柜属于此类形式,安全性比形式3a更进一步。

  形式4a:母线与功能单元隔离,并且所有的功能单元相互隔离,也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子,外接导体端子与关联的功能单元在同一隔室中。此时如果维修,显然不会出现触电危险,因为维修只要将故障回路停电,而且维修只在故障回路中进行。但有个问题就是外接端子与功能单元在同一个隔室内,更换电缆不方便。由于缺少灵活性,几乎没有开关设备采用此类隔离形式。

  形式4b:母线与功能单元隔离, 并且所有的功能单元相互隔离,也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子,外接导体端子与关联的功能单元不在同一隔室中,它位于单独的、隔开的、封闭的防护空间或隔室中。显然4b比4a更进一步,外接导体端子与功能单元小室隔离而且相互隔开.各回路外接导体端子相互隔离,一般不用金属或绝缘隔板而是在外接端子处采用绝缘包扎,在打开后门或外接端子小室时,碰触不到任何带电体, 只有采用专用工具才能将外接导体端子处包扎打开, 为不停电维修带来安全保障。MNS、SVACON柜配有专用的电缆封接橡胶圈, 目前有的GCS柜也配有此类橡胶圈。

三、结语

  上述介绍参数大家接触较多,但分散系数、内部隔离形式由于在产品说明书中介绍较少,设计时容易忽略。在设计出线回路时常用到分散系数;内部隔离形式对温升影响较大,在选择配电没备时要引起注意。温升计算目前没有计算公式,往往在工程设计中大量采用非标方案, 由于配电空间限制,往往单个沧州电力变压器中装配电回路数大于标准方案,而实际运行的需要系数大于GB 7251.1—2005中规定的分散系数, 实际运行时温升较高, 在设计时尽可能选用标准方案或采用类比法,并改善配电房的通风条件。

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