低压成套开关设备CCC（3C）认证培训资料（第三章）.ppt

1、第 3 章,低压成套开关设备和控制设备的设计,本章教学内容,1.概述 2.电路设计 3.元器件选择 4.壳体设计、总装图与布置图设计安全防护措施,本章教学要求,1.熟悉低压成套开关设备和控制设备的主要产品技术标准、设计文件标准。掌握主要技术参数和基本概念。 2.掌握电路设计和主要元器件选择方面的基本要求的相关内容。 3.掌握壳体设计及安全防护等的具体要求。,本章教学方法,1.以教师讲授为主，课堂互动为辅。 2.教师结合低压成套开关设备产品讲解本章中的主要概念及相关要求。 3.根据本章内容教师指出学员应重点掌握的内容，列出习题。,3.1 概述,工厂需建立、保持文件化的技术文件，以确保产品质量的相

2、关过程有效运作和控制。低压成套开关设备和控制设备为组装式产品，在样机试制时应按GB7251系列标准要求的型式试验和/或部份型式试验进行设计。因此，产品设计尤为重要，这就需要技术人员熟练掌握相应标准、基本概念和安全要求。,3.1 概述,3.1.1 产品技术标准 3.1.1.1 低压成套开关设备主要技术标准 主要有16个标准： （15）GB7251.1GB7251.5 （14）JB/T8456 （6）GB7251.8（15）GB/T17467 （7）JB/T9662（16）GB/T20641 （8）JB/T8511 （9）JB/T9661 （10）JB/T5877 （11）JB/T15576 （1

3、2）JB/T9663 （13）JB/T10216,3.1.1.2 相关的主要技术标准 主要有5个标准： （1）GB4208 （2）GB7947 （3）GB/T4025 （4）GBJ149 （5）GB/T3085,3.1.2 产品图样及设计文件标准 3.1.2.1 主要通用标准 主要有6个标准： （1）GB44574459 （2）GB4728 （3）GB6988 （4）GB7159 （5）GB5094 （6）GB4026,3.1.2.2 产品图样及设计文件专用标准 主要有37个标准： （1）JB/T3752.1 （26）JB/T6753.1.5 （7）JB5875 （817）JB/T5054.1

4、.10 （1822）JB/T9167.1.5 （2337）JB/T9169.1.14,3.1.3 主要技术参数 3.1.3.1 额定电压（V） 1.额定工作电压（U） 2.额定绝缘电压（U） 3.额定冲击耐受电压（U） 3.1.3.2 额定电流（ I） 3.1.3.3 额定短时耐受电流（ I） 3.1.3.4 额定峰值耐受电流（ I） 3.1.3.5 设备过电压类别及冲击电压值 3.1.3.6 污染等级和绝缘材料组别,1.污染等级有四个等级：1、2、3、4 2.绝缘材料级别划分为四组：、 相比漏电起痕（CTI）、漏电起痕低压成套开关设备和控制设备的绝缘材料组别一般为 3.1.3.7防触电保护类

5、别 分四类：0类、类、 类、类 3.1.3.8电气间隙和爬电距离 GB7251.1中表14和表16,3.1.3.9额定分散系数 3.1.3.10外壳防护等级 1.封闭式设备的最低防护等级要求,2.常用IP代码的含义（GB4208） 第一位特征数字、第二位特征数字含义,附加字母所代表的对接近危险部件的防护等级,3.1.4产品图样 是确保产品质量及相关过程有效运作和控制需要的重要文件。 一般有以下几种图： 3.1.4.1 总装配图（或布置图） 3.1.4.2 开孔图 3.1.4.3 系统图 3.1.4.4 电气原理图（电路图） 3.1.4.5 接线图（表）,3.1.5产品设计文件 包括： 1.市场

6、调研报告9.技术设计说明书 2.技术调研报告10.技术经济分析报告 3.可行性分析报告11.产品设计图样 4.新产品开发项目建议书12.合格证 5.技术（设计）任务书13.使用说明书 6.研究试验大纲14.装箱单 7.研究试验报告15.试制鉴定大纲 8.计算书16.型式试验报告,17.试用报告 18.试制总结 19.标准化审查报告 20.产品标准 21.科技查新报告,3.2 电路设计,3.2.1 主电路设计 3.2.1 电路设计要求 （1）可靠；（2）安全；（3）灵活；（4）合理、经济。 3.2.2 主电路分类 1.受电主电路和馈电主电路 如下图：,QF,TA,TA,QF,FU,QS,QF1,

7、QF2,QF3,TA3,QSF,QS,(1)受电、馈电主电路,(2)馈电主电路,TA1,TA2,FU1,FU2,FU3,FU4,TA1,TA2,TA3,TA4,(a),(b),(a),(b),2.控制电动机主电路 如下图：,A,B,C,FU1,FU2,FU3,QF1,QF2,QF3,KM2,KM2,KM2,KM1,KM1,KM1,KT1,(a)三相电动机可逆运行主电路,()三相电动机不可逆运行主电路,QF1,KM1,KT1,A,B,C,FU1,FU2,FU3,3.2.1.3 工地用配电箱（ACS）主电路,工地用配电箱（ACS）主电路,TA,QF1,QFS,QF1,QF1,（1）主进线单元应提供

8、隔离器和过流保护器件。 （2）出线单元。 （3）ACS所有部件的防护等级至少应为IP44。,3.2.1.4 无功功率补偿主电路,TA,QFS,FU1,FU8,F,C1,C8,要求： 1.应有放电措施； 2.应采取限流措施； 3.应设有过电压保护； 4.装置应设有短路保护，将故障支路隔离。,3.2.2 辅助电路 分控制电路和测量电路。如图：,X1,X1,220V,SF,QF,QF,X1,X1,X1,HW,HG,L1,QF,N,控制电路,3.2.3 过流保护功能 3.2.3.1 过载保护 过载保护的功能是当超过所允许的过负荷电流值或过负荷时间时断开该电路。,3.2.3.2 短路保护 短路保护的功能

9、是尽快切除短路电流，把故障 限制在最小范围内。 3.2.3.3 过流保护器件的保护特性 过流保护器件主要是熔断器、断路器、接触 器、热继电器元件或其组合构成。 3.2.4 选择性保护 选择性保护是指在最短时间内只有与故障点最 近的保护电器动作。,实现选择性的依据包括： （1）时间分级配合 （2）电流分级配合 （3）与电流有关的时间分级配合 3.2.4.1 串联熔断器之间的选择性 3.2.4.2 串联断路器之间的选择性 3.2.4.3 断路器和下级熔断器之间的选择性 3.2.4.4 熔断器和下级断路器之间的选择性,3.3 元器件选择,计算出电器元件的最大工作电流、电压，所在位置短路点的最大短路电

10、流，以及电器元件正常运行所需要满足的特殊参数，为选择主母线、导线及元器件的型号和规格提供数据。 3.3.1 计算元件的最大允许工作电流、电压 （1）根据系统电压的变化及电器元件的最大允许工作电压，计算出电器元件的最大工作电流。 （2）根据主要电器元件的最大允许工作电流，计算出电器元件的最大工作电流。,3.3.2 短路电流的近似计算方法 3.3.2.1 决定短路电流大小的主要因素 1.短路的类型 单相接地、相间及三相短路等，最严重的是三相短路，三相短路时的短路电流最大。相间短路是三相短路的0.87倍左右，单相接地短路是三相短路的0.5倍左右。 2.变压器的容量 3.变压器的阻抗电压 4.短路点到

11、变压器的阻抗,3.3.2.2 不同变压器的容量、不同阻抗时的短路电流 不同变压器的容量、不同阻抗时的短路电流见表3-3-1。将额定工作电压400V时的额定电流与最大短路电流去除以1.73则可获得相同容量变压器 在690V时的数据。 3.3.3 主要电器元件的选择 3.3.3.1 断路器的选择 1.断路器型式选择 2.额定电流 3.额定短路分断能力 4.断路器脱扣器的选择 5.剩余电流动作保护或漏电附件型式的选择,6.断路器分励和欠压脱扣器的选择 7.漏电断路器的选用 3.3.3.2 熔断器的选用 1.按熔断器工作类型选用 2.按熔断器适用类别选用 3.熔体额定电流的选用 3.3.3.3 隔离开

12、关的选用 3.3.3.4 交流接触器的选用 1.用于控制电动机负载 2.用于控制非电动机负载,隔离开关主要根据回路额定电压、长期工作电流以及短时耐受电流来选择。,3.3.3.5 热继电器的选用 热继电器主要是根据被保护电动机工作环境温度、起动情况、负载性质、允许过载能力、接线方式以及工作制等选用的。热继电器的正确选用和电动机的工作制关系最为亲密。 3.3.3.6 测量用电流互感器的选用 测量用电流互感器时要考虑其准确度级次，常用0.2和0.5级。还要注意其带负载的能力，所接仪表的内阻与连接导线的电阻之和不得大于互感器的额定二次负载。,3.3.4 母排的选择 3.3.4.1 选择母排的材料 母排

13、的材料主要选铜和铝，一般用铜材料较多。 成套设备用母线一般选矩形，为增加唉散热面 积，减少集肤效应的影响，并兼顾机械强度，母线 的边比通常选择1/121/5。 3.3.4.2 截面积、根数、排列方式 单根母线的截面积不应大于10001200mm2，当 单根母线不满足载流量要求时，每相可用两根或三 根矩形母线，两根间的距离应等于或大于单根厚 度，以保证散热良好。,3.3.5 中性线（N）、PEN及保护导体（PE）截面积的选择 3.3.5.1 中性线N及PEN导线截面积得选择 如果相导线的截面积超过10mm2，中性线则等 于相导线载流量的一半，但不能小于10mm2，PEN导 体截面积的选择与中性线

14、截面积的选择方法相。 3.3.5.2 保护导体截面积的选择 保护导体的截面积不应小于下表中给出的值,3.3.6 绝缘导线的选择 绝缘导线的选择需考虑以下几个方面： （1）导线的额定电压应高于装置的工作电压 （2）辅助电路通常采用多股铜芯绝缘导线 （3）导线截面积的选择，应能承受电路中允许的最大长期工作电流。 辅助电路中，电压回路、控制回路导线截面积选用1.5mm2，电流回路选用2.5mm2，如果连接导线较长，应考虑加粗导线。,3.4 壳体设计,3.4.1 外形结构 3.4.2 机械强度 3.4.3 防护等级 3.4.4 安装及固定方式 3.4.5 门和面板的材料 3.4.6 通风孔的设计和安装

15、 3.4.7 对耐腐蚀的要求 3.4.8 壳体外形尺寸,外形尺寸的优选值（）如下： 高：600、800、1000、1200、1400、1600、 1800、2000、2200； 宽：400、600、800、1000、1200、1600、 1800； 深：400、500、600、800、1000、1200、1600。,3.5 总装图与布置图的设计,3.5.1 满足元件的使用要求 3.5.2 元件间功能不能相互影响 3.5.3 元器件、部件、母线、线束及设备的结构件 之间需要留有足够空间 3.5.4 屏面元件的布置 3.5.5 发热元件与相邻元器件布置 3.5.6 合理布局 3.5.7 合理分配电能,3.6 安全防护等级,3.6.1 电力系统的接地方式 电力系统的接地方式有TN、TT、IT系统。 3.6.1.1 TN系统 系统中有一点直接接地，设备的外露可导电部分用保护线PE与该点连接，按中性线N与保护线的组合情况，TN系统分以下三种形式： 1.TN-S系统 2.TN-C-S系统 3.TN-C系统,3.6.1.2 TT系统 系统中有一点