工厂供电第4章变电所-低压开关设备及作业

1、第四章 工厂变配电所及其一次系统第6节 低压开关设备及其选择Low Voltage Switchgear and Controlgear 低压开关设备及其选择低压开关设备是指工作电压交流1200V、直流1500V以下的电器设备。我国低压交流电压等级有：230V、400V、690V、1140V。低压开关设备包括两大类：1、低压电器，即低压元器件2、低压成套电器，包括低压开关柜、低压母线槽等。低压开关设备是量大面广的产品。品种繁多，生产厂家众多。低压电器著名厂商主要有：施耐德电气、ABB、西门子、默勒公司；国内常熟开关厂、正泰、德力西低压成套电器著名厂商有：ABB、西门子、默勒公司；国内6.1 概

2、述低压开关设备及其选择6.2 低压电器Low-Voltage Apparatus低压电器用于交流50Hz（或60Hz）、额定电压为1200V及以下，直流额定电压为1500V及以下的电路内起通断、保护、控制或调节作用的电器。6.2.2 定义GB/T 14048.110 -2008 低压开关设备和控制设备IEC 60947.17: 2006 Low-voltage switchgear and controlgear GB/T 2900.18 电工名词术语 低压电器6.2.3 有关标准低压电器按用途或所控制的对象分：1）配电电器。主要用于低压配电系统中，如：断路器、隔离开关、 负荷开关、熔断器、刀

3、熔开关等 2）控制电器。主要用于电气传动系统中，如：接触器、热继电器、 起动器、变频器；主令电器（按钮、旋转开关等）、 接触器式继电器、指示灯等按电器的执行机构分：触点电器、无触点电器（如：电力电子开关）按工作条件分：一般工业电器、船用电器、化工电器、矿用电器、牵引电器、航空电器等。对不同领域用的电器，其防护型式及耐潮、耐腐蚀、抗冲击等性能的要求也不同。6.2.4 分类低压电器6.2.5 低压断路器Low-Voltage Circuit Breakers低压断路器 GB/T 14048.2-2008 低压开关设备和控制设备 第2部分 断路器 IEC 60947.2: 2006 Low-volt

4、age switchgear and controlgear part 2: Circuit-breakers有关标准(specific standards)低压断路器GB/T 14048.2-2008：能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在所规定的非正常电路（例如短路）下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。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. 简之，低压断路器就是具有过流保护功能的开关电器，主要由外壳、触头、灭弧装置、操作机构、脱扣器、辅助触头等组成。 其最大电流可达6300A。定义(definition)低压断路器 框架 触头和操作机构 脱扣器

6、灭弧方法 安装方式 符合标准特征(characteristics)低压断路器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. 低压断路器 低压断路器的保护功能由各种脱扣器来实现。主要有： 过电流脱扣器 欠压脱扣器 过电压脱扣器 分励脱扣器等。脱扣器(trip units)低压断路器脱扣器(trip units)

8、种类：电子式 electronic The advantages of electronic trip unit :Increased accuracyRepeatabilityDiscriminationBuilt-in ground fault protection (optional) ProgrammingMonitoringDiagnosticsCommunicationSystem coordination and testing 过电流脱扣器 低压断路器分励脱扣器Shunt releases 分励脱扣器用于远距离遥控断路器分闸。脱扣器(trip units)低压断路器欠压脱扣器U

9、ndervoltage release U欠压延时脱扣器Off-delayed undervoltage release UV脱扣器(trip units)低压断路器按结构和功能分：1）框架式断路器（万能式断路器、ACB air circuit breaker）2）塑壳式断路器（MCCB moulded case circuit breaker）3）微型断路器（MCB miniature circuit breaker ）。按用途（保护对象）分：1）配电用断路器：保护变压器、电力线路及设备2）电动机保护用断路器3）漏电断路器4）照明和家电用断路器，主要是MCB。分类低压断路器按保护特性分：p1

10、061）选择型 selective：两段保护、三段保护2）非选择型：分类瞬时低压断路器按用灭弧介质分：空气断路器，真空断路器按操作方式分：手动，电动按极数分：单极、二极、三极、四极按安装方式分：固定式（fixed）、插入式（plug-in）、抽屉式（withdrawable）分类低压断路器短路分断（或接通）能力 short-circuit breaking/making capacity在规定的条件下包括短路条件在内的分断（或接通）能力。极限短路分断能力 ultimate short-circuit breaking capacity按规定的试验程序所规定的条件，通过分断能力试验后，断路器不能

11、连续承载其额定电流。运行短路分断能力 service short-circuit breaking capacity按规定的试验程序所规定的条件，通过分断能力试验后，断路器还能连续承载其额定电流。术语低压断路器额定短时耐受电流（Icw）在有关产品标准规定的试验条件下，电器能够无损地承载的短时耐受电流值。该值由制造厂规定。额定短路接通能力（Icm）在额定工作电压、额定频率、规定的功率因数（交流）或时间常数（直流）下，由制造厂对电器所规定的短路接通能力电流值。在规定的条件下，它用最大预期峰值电流表示。额定短路分断能力（Icn）在额定工作电压、额定频率和规定的功率因数（交流）或时间常数（直流）下，由

12、制造厂对电器所规定的短路分断能力电流值。在规定的条件下，它用预期分断电流值（对交流，交流分量有效值）表示。术语低压断路器额定极限短路分断能力（Icu）在规定的条件下，断路器应能分断的极限短路分断能力值。它用预期分断电流(kA)表示（在交流情况下用交流分量有效值表示）。该值由制造厂规定。额定运行短路分断能力Ics在规定的条件下，断路器应能分断的运行短路分断能力值。它用预期分断电流（kA）表示，相当于Icu规定的百分数中的一档，可用Icu的百分数表示（例如Ics=25Icu）。该值由制造厂规定。术语1）额定工作电压Ue V Rated operational voltage 额定冲击耐受电压 Ui

13、mp V Rated impulse withstand voltage2）额定持续电流 Iu A Rated uninterrupted current 额定短路接通能力Icm kA Rated short-circuit making capacity 额定短路分断能力Icn kA Rated short-circuit breaking capacity 额定极限短路分断能力Icu kA Icu Test cycle O-t-CO 额定运行短路分断能力Ics kA Ics Test cycle O-t-CO-t-CO 额定短时耐受电流Icw kA Rated short-time wit

14、hstand current低压断路器主要技术参数 Technical Data2）过载脱扣器的电流整定值Ir A Setting current of overload release 短路脱扣器的电流整定值Irm kA Setting current of short-circuit release3）机械寿命、电气寿命 Mechanical and electrical lifespan4）工作条件 Operational conditions, such as （海拔高度、温度、湿度、 污染等级等） pollution degree etc. 低压断路器主要技术参数 Technical

15、 Data低压断路器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构成框架断路器ACB低压断路器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构成MCCB低压电器6.2.6 低压接触器Low-Voltage Contactors接触器概述接触器接触器是用来频繁控制接通或断开主回路的一种控制电器。主要用于控制电动机。接触器具有遥控通断电路功能，具备频繁操作、工作可靠、性能稳定等优点。国内产品：CJ12、15、16、19、20、24、40等系列国外公司：ABB、西门子、施耐德、默勒、罗克韦尔、富士等概述接触

20、器使用类别交流接触器应根据其通断任务和通断条件来选择其使用类别。AC-1 无感或低感负荷、电阻炉AC-2 绕线转子异步电动机的起动、停止AC-3 鼠笼型异步电动机的起动、停止AC-4 鼠笼型异步电动机的起动、反接制动、可逆控制、点动此外，还有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接触器构成（电磁式）接触器由电磁系统、触头系统、灭弧装置、复位弹簧等几部分组成：电磁系统：可动铁心（衔铁）、静铁心（电磁铁）、线圈触头系统：主触头、辅助触头灭弧装置：灭弧栅接触器1 接触器2 浪涌吸收器Suppressors3 热继电器Overload relay4 辅助触头模块，2极，插入式 2 pole, plug-in type5 辅助触头模块，

23、4极，插入式 4 pole, plug-in type6 辅助触头模块，2极，侧装式 2 pole, side mounting 辅件起动器Across-The-Line 或或 Direct-On-Line (DOL) Starter直接起动器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起动器直接起动器Direct-on-line start ofthree-phase motors起动器Across-The-Line 或或 Direct-On-Line (DOL) Starter直接起动器低压开关设备及其选择6.3 低压成套开关设备和控制设备Low-Voltage Switchgear and Controlgear Assemblies低压成套开关设备和控制设备低压成套开关设备和控制设备（俗称“低压成套电器”）广泛用于发电厂、变电站、工矿企业、建筑等各行各业的低压配电系统中，作为动力、照明、配电和电动机控制中心、无功补偿

26、等的电能转换、分配、控制、保护和监测之用。低压成套电器种类繁多，使用场所广泛，在整个低压电网的各级配电系统中都用到。目前，国内有众多合资企业、独资企业、民营企业生产低压成套电器低压成套电器发展趋势：智能化、模块化、环保型有关组织：天津电气传动研究所（天传所）、国家电控配电设备质量监督检验中心6.3.1 概述低压成套开关设备和控制设备低压成套开关设备和控制设备（简称“低压成套设备”）由一个或多个低压电器和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备，由制造商负责完成所有内部的电气和机械的连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。通过型式试验的低压成套设备（TTA） type-tested l

27、ow-voltage switchgear and congtrolgear assembly所有方案均按标准通过了型式试验的低压成套设备。通过部分型式试验的低压成套设备（PTTA） partially TTA部分方案按标准通过了型式试验的低压成套设备，而其它方案是从这些方案派生（如通过计算）出来的。6.3.2 定义低压成套开关设备和控制设备GB 7251 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（2005）第2部分：对母线干线系统（母线槽）的特殊要求（2006）第3部分：对非专业人员可进入场地的配电板的要求第4部分：对建筑工地用成套设备的特殊要求第5部分：对户外公

28、共场所的动力配电电缆分线箱的特殊要求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 有关标准低压成套开关设备和控制设备按供电系统的要求和使用场所分： 1）一级配电设备 即动力配电中心（PC），多为低压开关柜。 它们集中安装在

29、变电所，把电能分配给不同地点的下级配电设备。 这一级设备的特点是：直接与变压器相连，主母线电流大，电气参数要求高。回路多、输出容量大。6.3.4 分类低压成套开关设备和控制设备按供电系统的要求和使用场所分： 2）二级配电设备 包括动力配电柜、电动机控制中心（MCC）。这类设备安装在用电比较集中、负荷较大的场所，如生产车间、建筑物等，对负荷提供控制、测量和保护。 MCC用于负荷集中、回路较多的场合，多为抽屉式开关柜。 二级配电设备的特点是：回路多、电流中等。 3）末级配电设备 即动力箱、照明箱。 其特点是：它们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。6.3.4 分类低压成套开关设备和控制设备按结构

30、分： 1）柜类：低压开关柜 2）屏类：配电屏，有：开启式、固定面板式 3）箱类：动力箱、照明箱、补偿箱、插座箱、计量箱等 4）母线类：低压母线槽6.3.4 分类低压成套开关设备和控制设备6.3.5 低压开关柜Low-Voltage Switchboard低压开关柜GB 7251.1-2005 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IEC 60439-1:1999 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies Part 1: Type-tested and partially type-tested assemblies有关标准低压开关柜额定电压包括主回路和辅助回路的额定电压。主回路额定电压包括：1）额定工作电压：设备所在电网的最高电压2）额定绝缘电压额定电流1）水平母线（主母线）额定电流： 6300A2）垂直母线额定电流：400A, 630A, 800A, 1000A, 1600A, 2000A额定短路开断电流额定短时耐受电流Icw（1s）：30kA, 50kA, 80kA, 100kA额定峰值耐受电流Ipk：63kA, 105kA, 176kA, 220kA防护等级：IP30，IP43，IP54主要技术参数低压成套开关设备和控制设备6.3.7 低压母线槽系统Low-Voltage Busba