个人工具

电气装置设计方法

来自电气装置应用(设计)指南

跳转至: 导航搜索

目录


利用本指南研究电气装置时要按顺序阅读指南中的全部章节。

规则和法规

低压范围从 0 V到1 000 V(交流)以及0 V到1 500 V(直流)。需要最先做出的选择之一,就是选择电流类型,亦即选择全球最常用的交流电或者直流电。 接下来,设计人员必须在这些电压范围内选择最合适的电压。 如果与一个低压公共电网相连,那么电流类型和额定电压是已经选好的,并通过公共电网来施加。

对于电气装置的设计人员来说,接下来还需要保证产品符合国家法规的要求。相关法规可能是根据国家或国际标准拟定的,比如IEC 60364系列标准。

选择符合国家或国际产品标准的设备,并对成品装置进行合适的验证,非常有助于使安全装置达到预期质量。通过确定产品完工时以及其后定期进行验证和测试的方案,并确保通过验证和测试要求,可以保障装置在整个生命周期内的安全性和质量。另外,保证设备符合装置内所采用的相关产品标准,对于安全性和质量也是非常重要的。

随着环境条件的日益严格,在装置的设计阶段就需要开始考虑这些因素。这其中可能包括国家或地区法规要求,为此需要考虑设备中使用的材料以及如何在装置使用寿命结束时拆解它。

安装的电力负荷 - 特性

所有需要供电的应用系统都需要进行评估。应考虑在电气装置整个使用寿命内任何可能的扩展或修改。此评估的目标是估算装置每个电路内的电流以及所需的电源功率。

可以根据与每个负荷的位置和功率相关的数据以及操作模式信息(稳态需求、起动条件、非同步操作等)来计算总电流或功率需求。

在估算最大功率需求时,可以根据应用类型、设备类型、以及电气装置内的电路类型来使用各种系数。

通过这些数据,可以随时得到电流源所需功率和为保证给装置供电而需要多少(相关)电流源。

此外,还需要了解关于费率结构的信息,以便为电源网络选择最佳连接方案,比如在中压和低压状态下。

与中压公共配电网的连接

如果在中压状态完成此连接,则必须研究、建造和装备一个耗电型变电站。此变电站可以是一个符合相关标准和法规的室外或室内装置(如有必要,可以单独研究低压部分)。在这种情况下,可以进行中压或低压计量。

与低压公共配电网的连接

如果在低压状态完成此连接,则将装置连接到本地电源网络,并(需要)根据低压费率进行计量。

中压和低压系统的选择指南

需要对包含中压装置和低压装置在内的整个电气系统进行整体研究。客户期望和技术参数会影响系统架构以及电气装置特征。

为了确定中压/低压主配电和低压配电的最合适架构,往往需要进行优化和权衡。

根据与电源以及负荷类型相关的本地法规、限制条件来选择合适的中性线接地方案根据建筑计划以及负荷的地点和分组情况来确定配电设备(配电板、开关设备、电路连接等)。 建筑物的类型和分布情况可能会影响它们抗外部干扰的能力。

根据建筑计划以及负荷的地点和分组情况来确定配电设备(配电板、开关设备、电路连接等)。 建筑物的类型和分布情况可能会影响它们抗外部干扰的能力。

低压电气装置的配电

系统接地是用来防止电击的一种常见保护措施。这些系统接地对低压电气装置架构有显著影响,需要尽早分析它们,包括分析其优点和缺点,从而做出合适的选择。

需要在早期考虑的另外一个方面是外部影响。在较大的电气装置中,可能会遇到各种外部影响,需要分别考虑。因为存在这些外部影响,所以必须根据IP或IK代码来选择合适的设备。

电击防护

在电击防护中,需要提供基本保护(防止直接接触)和故障保护(防止间接接触)。通过协调配置,可以提供相应的保护措施。

最常见的一种保护措施是“自动断开电源”,在故障保护系统中采用系统接地。深入了解每种标准化系统(TT、TN和IT系统)有助于实施正确的保护方案。

电路保护

在电气装置设计过程中,为线路导线选择电缆或隔离导线横截面积,毫无疑问是最重要的任务之一,因为它会显著影响过电流保护设备的选择、这些导线上的电压降以及预期短路电流的估算:最大值与过电流保护相关,最小值与自动断开电源的故障保护相关。必须针对装置的每个电路来进行此工作。中性线导线和保护接地(PE)导线也需要完成类似的任务。

开关设备

在估算了短路电流之后,可以选择过电流保护所需的保护设备。断路器也有其它可能的功能,比如开关和隔离。需要全面了解装置内所有开关设备和控制设备所提供的功能。现在可以正确选择所有设备。

全面了解断路器提供的所有功能也是非常重要的,因为这种设备提供的功能是最丰富的。

过电压保护

即使相距几公里,直接和间接雷击也可能会损坏电气设备。操作电压电涌、瞬态和工业频率过电压也可能导致相同的后果。因此需要分析防止过电压的所有保护措施。其中最常用的一种方法就是电涌保护器(SPD)。它们的选择、安装、以及在电气装置中的保护都需要特别的关注。

配电系统的节能增效(能源效率)

在电气装置中实施有功节能增效措施,可以为用户或业主带来显著的益处:包括降低功耗,降低能量成本,更好地利用电气设备。为了采取这些措施,在大多数情况下都需要装置采用特殊的设计,通过测量每种应用(照明、供暖、过程等)或每个区域(地面、车间等)的耗电情况,有助于降低耗电量,同时仍然为用户提供相同的服务。

无功电能

电气装置内的功率因数补偿可采用就地、集中或两种方法混合的补偿方式。通过改进功率因数,会直接影响耗电量计量,并可能会影响能效。

谐波

在电网中的谐波电流会影响电能质量,也是导致很多干扰的原因,比如过载、振动、设备老化、灵敏设备、局域网、电话网等故障。 本章介绍谐波的起因和影响,解释如何测量谐波,并给出相关的解决方案。

特殊电源和负荷

研究及考虑特殊的项目或设备:

  • 特殊电源如发电机或逆变器;
  • 具有特殊性能的特殊负荷诸如感应电动机、照明回路或低压/低压变压器;
  • 特殊系统例如直流电网。

绿色经济能源

太阳能开发必须遵守相关装置规则。

一般用途

某些房屋和场所要求遵守特别严格的规定,最普通的例子是民用住宅。

EMC指导准则

为保证电磁兼容性,必须符合某些基本性原则,否则不良的电气安装将导致严重后果,如通讯系统受到干扰,保护设备异常动作,灵敏性设备毁坏。

Ecodial 软件

Ecodial软件[1] 提供符合 IEC 标准及推荐意见的低压电气装置一套完整的设计软件包。

它包括下列内容:

  • 单线图的绘制;
  • 根据若干种操作模式(正常、备用、甩负荷)来计算短路电流 ;
  • 电压降的计算;
  • 电缆的最佳截面;
  • 开关设备和熔断器设备所需的规格和设置;
  • 保护器件的选择性;
  • 通过级联优化开关设备;
  • 验证人员和电路的保护功能;
  • 保护器件的选择性。

备注:

  1. ^ Ecodial是施耐德电气的软件,提供标准版本和若干种语言。