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配电盘柜

来自电气装置应用(设计)指南

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配电柜包括低压总开关柜 (MLVS),对于电气装置的可靠性是至关重要的。它必须符合管制低压成套开关柜的设计和构造的标准。

配电柜是电源进线分成若干单独回路的分界点,每个回路由开关柜的熔断器或开关设备控制和保护。一台配电柜分成若干个功能单元,每个单元由完全满足给定的功能所需的全部电气的和机械的元件组成的,它是可靠性链中的关键环节。

因此,配电柜的型式必须要完全适合应用的要求。它的设计和结构必须符合适用的标准和实践经验。

配电柜的外壳提供了双重防护功能:

  • 对于开关设备、显示仪器、继电器、熔断器等的机械冲击、振动和其他外部影响有可能干扰运行的完整性 (电磁干扰、尘埃、潮湿、害虫等) 进行防护;
  • 对于人身直接和间接接触可能的电击防护 (见关于 IP 防护等级和 IK代码)。


配电柜的型式

根据负荷的特性要求,选用配电柜的型式。

根据具体用途选用配电柜

根据负荷的特性要求,选用配电柜的型式。

配电柜的基本型式:

  • 低压总开关柜 — MLVS — (见图表 E27a);
  • 电动机控制中心 — MCC — (见图表 E27b);


图表 E27.jpg


图表 E27 : a 低压总开关柜-MLVS (Blockset), b 低压电动机控制中心 — MCC (Okken)


  • 分配电柜 (见图表 E28);


图表 E28.jpg


图表 E28 : 分配电柜 (Prisma IPM)


  • 终端配电盘 (见图表 E29)。


图表 E29.jpg



图表 E29 : 终端配电盘: a Prisma G Pack, b Kaedra, c Mini Pragma


用于具体用途的配电柜可以装在:(例如加热器、电梯、工业生产)

  • 低压总开关柜旁;
  • 靠近有关的用电负荷;

分配电柜和终端配电盘一般分布在整个场地。


配电柜的两种工艺技术

区分以下两种型式:

  • 传统的配电柜,开关设备和熔断器装在柜内后部的底板上。
  • 用于专门用途的功能型配电柜,以模块化和标准化的设计为基础。


传统的配电柜

开关设备和熔断器等通常装在外壳内后部的底板上。显示和控制器件 (表计、指示灯、按钮等) 装在柜的前面。

外壳内部件的布置要求很仔细地研究,考虑每个部件的尺寸和接线,以及为了确保安全和正常运行所需的间距。


功能型配电柜

通常专用于具体用途的配电柜由功能模块组成,它包括开关设备及用于安装和接线的标准化附件,以确保高水平的可靠性以及对于最终和今后变动具有较大的适应能力。

  • 许多优点。

功能性配电柜的应用扩展到各种等级的低压配电,从低压总开关柜 (MLVS) 到终端配电盘,是由于它的许多优点:
  -   系统的模块化使它可能在单个配电柜上组合多种功能,包括电气装置的保护、控制、技术管理和监测。模块化的设计也提高了配电柜的维护、运行和更新的性能。
  -   配电柜的设计周期快,因为只需简单地增加功能模块。
  -   工厂预制的部件可以更快地安装好。
  -   最后,这种配电柜所经受的型式试验可确保高水平的可靠性。

施耐德电气新的 Prisma G 和 P 系列的功能型配电柜根据需要可做到 3200 A,并且提供:
  -   对于建筑物内的配电柜使用灵活方便;
  -   配电柜的检验证书符合 IEC 61439 标准以及确保使用安全;
  -   从设计到安装、运行和改造或更新的各个阶段都节省时间;
  -   容易适应,例如能满足不同国家的特殊工作习惯和标准。

图表 E27a、E28 和 E29 表示所有额定功率系列的功能性配电柜的实例,图表E27b表示大容量工业的功能性配电柜。

  • 功能单元的主要型式。

三种基本工艺技术用于功能性配电柜:
  -   固定式功能单元 (见图表 E30):
这种单元不能与供电电源隔离,因此任何维护、改造等作业需要整个配电柜停电。插接式或抽出式器件可减少停电的时间,并提高其余电气装置的供电连续性。


图表 E30.jpg


图表 E30 : 采用固定式的功率单元终端配电盘的组装 (Prisma G)


  -   可断开式的功能性单元 (见图表 E31):
每个功能单元是装在可移动的安装板上,并提供与上游侧 (母线) 隔离的手段和切断下游侧 (出线回路) 的设施。因此为了作业,完整的单元可以移出而不需要整个配电柜停电。


图表 E31.jpg


图表 E31 : 采用可断开式功能单元的配电柜


  -   可抽出的抽出式功能单元 (见图表 E32):
作为完整功能的开关设备和相应的附件安装在可水平抽出的底板上。这种功能一般比较复杂,通常用于电动机控制单元。

采用可抽出式底板完全抽出来,可与上游侧和下游侧部分隔离,可以迅速更换故障单元而不需要将其余的配电回路停电。


图表 E32.jpg


图表 E32 : 采用可抽出式功能单元的配电柜


标准

不同的标准

符合现行的标准是确保足够可靠性的基础。

某种型式的配电柜 (特别是功能型配电柜) 必须符合根据其用途和环境的具体标准。

参考国际标准为IEC 61439-x 系列(“低压开关设备与控制设备组合装置”),其中:

  • IEC 61439-1主要聚焦一般性规则
  • IEC 61439-2主要聚焦电力开关设备和控制设备组合装置(PSC)

IEC 61439-1&2 标准

IEC61439-1&2 标准的三要素对提高可信性起到了显著的作用:

  • 功能单元的明确定义;
  • 根据用户的要求在相邻的功能单元之间具有分隔的形式;
  • 明确规定常规试验和型式试验。
  • 装配系统的概念和定义。
    • 装配系统:由原始设备制造商所定义的全系列机械与电气部件(机箱、母线以及功能部件,其中包括开关与控制设备、终端设备,等等)。这些部件可以按照原始设备制造商的要求,在工厂或安装现场进行组装,以便生产各种组件。
图表 E32b.jpg

图表 E32b : IEC 61439-1&2 标准主要规则

    • 原始设备制造商:完成装配系统原始设计与相关验证工作的机构。该机构是IEC 61439-2标准当中所列出的“设计验证”的执行者,其中包括许多电气测试。
    • 装配制造商:完成装配的机构(无论该机构是否与原始设备制造商是同一机构)。该机构负责按照标准对每一个生产的配电盘进行‘例行验证’测试。如果该机构偏离了原始设备制造商的要求,那么它必须再次进行设计验证测试。
    • 规范制定者:规定整个系统的设计、安装、操作以及升级的要求和限制,并检查其所制定的要求是否已经被装配制造商完全集成到系统中。根据应用的不同,规范制定者可以是终端用户,也可以是设计机构。
    • 终端用户:应当要求获得经过认证的低压配电盘。通过系统性地要求对产品进行例行验证,以确保所使用的装配系统的合规性。

注:在IEC 60439-1标准中所定义的两种类别的设备,TTA(型式试验低压开关设备与控制设备组合装置)以及PTTA(部分型式试验低压开关设备与控制设备组合装置),在IEC 61439-1标准中已经不复存在。

  • 功能单元

    同样的标准对功能单元下定义。

    • 部分的配电柜包括电气的和机械的元件,可作出满足同样的功能;
    • 取决于装置的运行要求,配电柜包括一个进线功能单元和一个或多个出线回路功能单元。

另外,配电柜的工艺技术可能采用固定式、可断开式或抽出式的功能单元(参见中压和低压系统的选择指南技术特性节中的内容查看图E30、E31和E32)。

  • 形式 (见图表 E33)。

    在配电柜内的功能单元是以不同的运行方式规定的形式来分隔。

    各种形式从 1 到 4 号并带有不同的标记“a”或“b”。每进一步 (从 1 到 4) 是累进的,即数字更大的形式包含了数字较低的形式的特征。这个标准的区别如下:

    • 形式 1:无分隔;
    • 形式 2:功能单元与母线分隔;
    • 形式 3:功能单元与母线分隔以及所有功能单元的相互分隔,其出线端子除外;
    • 形式 4:同形式 3,但包括所有功能单元出线端子的相互分隔。

采用那一种形式是由制造厂家和用户之间的协议来决定。
Prisma Plus 提供形式 1、2b、 3b、 4a、4b 的解决方案。

  • 验证测试与例行验证。

通过验证测试与例行验证,可以确保每个配电盘符合标准。通过由第三方机构签发产品合格证明,可以为用户提供产品质量保证。

图表 E33.jpg


图表 E33 : 表示低压功能型配电柜的不同形式

电气装置的远方监测和控制

电气信息的完全可接近性和智能型的配电柜,如今成为现实。

对于大型的电气装置,远方监测和控制的应用日益增加,并显著的节约成本。主要的 潜在优点是:

  • 降低能源的费用;
  • 降低结构成本用于维持装置的正常运行;
  • 投资的更有效利用,特别是关于装置寿命周期的最佳化;
  • 对于能源用户 (建筑物或工业生产),由于提高供电的可用性和供电质量,从而获得更大的满足。

在配电柜内部和配电柜与用户之间的电力监测和控制应用中,Modbus 作为通信的开放标准的应用日益增加。Modbus 有两种形式:双绞线 (RS485) 和以太网 TCP/IP(IEEE802.3)。

www. Modbus.org 网址提供所有总线的技术说明和不断更新的采用工业开放标准的产品和公司的清单。

采用 Web 技术通过采用现在通用界面 (网页) 存取这些功能,可显著地降低成本并具备在几年前还不存在的开放性和可更新性。