开关柜机械设计基础课件.ppt
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- 开关柜 机械设计 基础 课件
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1、 开关柜机械设计基础开关柜机械设计基础产品部结构室产品部结构室 2012.04 基本概念 定义 分类 标准 设计准则开关柜机械设计主要组成部分 柜体 功能单元 母排常见低压开关柜 高端 中低端开关柜定义:开关柜定义:制造厂根据电气主接线的要求,将一次设备和二次设备按照制造厂根据电气主接线的要求,将一次设备和二次设备按照一定的顺序安装在开启式或封闭式的金属壳体内,作接受和分配一定的顺序安装在开启式或封闭式的金属壳体内,作接受和分配电能之用的装置,称为金属开关装置,简称开关柜。电能之用的装置,称为金属开关装置,简称开关柜。低压成套开关设备和控制设备的定义:低压成套开关设备和控制设备的定义:一个或多
2、个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备,由制造厂家负责完成所有内部的电气和、保护、调节等设备,由制造厂家负责完成所有内部的电气和机械连接,用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。机械连接,用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。定义定义开关柜范围:开关柜范围:通常将通常将40.5kV及以下的电压等级的电气设备设计生产成箱、及以下的电压等级的电气设备设计生产成箱、柜、屏、台等形式,统称为开关柜。柜、屏、台等形式,统称为开关柜。定义定义按功能分:按功能分:分类分类 电能分配转换电能分配转换 马达控制马达控制 无功补偿无功补偿
3、固定柜固定柜 固定分隔柜固定分隔柜 抽屉柜抽屉柜按结构分:按结构分:GB7251.1-2005 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 第一部分:型式试验和部分型式试验成套设备第一部分:型式试验和部分型式试验成套设备标准标准IEC60439-1-2004 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies Part 1:Type-tested and partially type-tested assemblies公司现有公司现有CCC认证及型式试验产品清单认证及型式试验产品清单序号序号产品名称产品名称产品规格型号产品规格型号证书状
4、态证书状态1低压成套开关设备MNS 主母线:In=5000A2500A,Icw=80kA;配电母线:In=1250A,Icw=65kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效2低压成套开关设备GGD 主母线:In=3150A1000A,Icw=50kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP30有效3低压成套开关设备GCK主母线:In=4000A1000A,Icw=50kA;配电母线:In=1000A,Icw=30kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效4低压成套开关设备XL-21 主母线:In=630A100A,Icw=10kA;Ue=380V,U
5、i=660V;50Hz;IP30有效5配电箱(配电板)PZ In=250A10A,Icw=6kA;Ue=380V/220V,Ui=500V;50Hz;IP30有效6低压成套开关设备BLOKSET 主母线:In=3200A2500A,Icw=65kA;配电母线:In=1000A,Icw=65kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效7低压成套开关设备GCS 主母线:In=2500A1000A,Icw=50kA;配电母线:In=1000A400A,Icw=30kA;Ue=380V,Ui=660V;50Hz;IP30有效8低压成套开关设备GGD 主母线:In=1600A630A,I
6、cw=30kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz,IP30完成型式试验9低压成套无功功率补偿装置GGJ In=620A87A,Icw=15kA;Ue=400V,Ui=690V;420kvar60kvar,单相、三相结合补偿;50Hz;IP30;户内型;控制投切电容器的元件类型:机电开关完成型式试验10高压成套开关设备KYN28-12/1250-31.5型取得型式试验报告11高压成套开关设备KYN61-40.5/1250-31.5型取得型式试验报告12高压成套开关设备MVex-12(Z)/T1250-31.5取得型式试验报告设计准则设计准则开关柜机械结构设计总则:开关柜机械结构设计总则:
7、开关柜应由能够承受一定的机械应力、电气应力及热应力的开关柜应由能够承受一定的机械应力、电气应力及热应力的材料构成,同时电气元件和电路的布置应便于操作和维修,要保材料构成,同时电气元件和电路的布置应便于操作和维修,要保证必要的安全等级。证必要的安全等级。开关柜柜体及非标准零件的设计准则开关柜柜体及非标准零件的设计准则 选择或设计柜体,满足环境要求、防护要求、承重要求、电选择或设计柜体,满足环境要求、防护要求、承重要求、电气安全及电磁兼容要求、运输使用要求和整齐美观要求。设计确气安全及电磁兼容要求、运输使用要求和整齐美观要求。设计确定尺寸和结构形式,设计柜内安装支架、柜门、柜顶、柜底及接定尺寸和结
8、构形式,设计柜内安装支架、柜门、柜顶、柜底及接地,设计通风散热及电磁兼容措施,设计铭牌标识,完成各种非地,设计通风散热及电磁兼容措施,设计铭牌标识,完成各种非标准零件的设计,为加工、装配、实验提供依据。标准零件的设计,为加工、装配、实验提供依据。主要组成部分主要组成部分柜体柜体功能单元功能单元母排母排主要组成主要组成骨架骨架安装支撑件安装支撑件外壳外壳基本要素基本要素外形尺寸外形尺寸并柜方式并柜方式进出线方式进出线方式分隔型式分隔型式安装安装固定固定方式方式防护等级防护等级柜体颜色柜体颜色柜体柜体而开关柜的技术参而开关柜的技术参数还包括数还包括:额定电流额定电流额定电压额定电压额定短时耐受电额
9、定短时耐受电流流Icw接地系统接地系统柜体柜体连接形式连接形式焊接式:焊接式:RITTAL TS/PS紧固件连接式:紧固件连接式:KB/8PT/FA28(38)混合连接式:混合连接式:GGD/Blokset骨架骨架 PS:80022001000(WHD)骨架骨架插入螺母插入螺母(弹簧式弹簧式)嵌入式螺母嵌入式螺母插入螺母插入螺母(爪式爪式)M5自攻螺钉自攻螺钉 TS:80022001000(WHD)骨架骨架插入螺母插入螺母(弹簧式弹簧式)嵌入式螺母嵌入式螺母插入螺母插入螺母(爪式爪式)M5自攻螺钉自攻螺钉 KB:80022001000(WHD)骨架骨架G型材型材M6自攻螺钉自攻螺钉M8螺栓联接
10、螺栓联接C型材型材M6自攻螺钉自攻螺钉C型材型材M6自攻螺钉自攻螺钉M8螺栓联接螺栓联接KB柜三种母排方案柜三种母排方案骨架骨架骨架骨架 FA28(38)8PT GGD:80022001000(WHD)骨架骨架G型材型材KS(8MF)型材型材M8滚花螺丝滚花螺丝骨架骨架Blokset接地系统接地系统TN-C-STN-CTN-SITTT母排母排功能单元功能单元外接端子外接端子分隔型式分隔型式形式形式 1形式形式 3b形式形式 2b形式形式 4b形式形式 4a形式形式 2a形式形式 3a参考标准:外壳防护等级参考标准:外壳防护等级GB4208-2008/IEC60529:2001防护等级防护等级参
11、考标准:外壳防护等级参考标准:外壳防护等级GB4208-2008/IEC60529:2001防护等级防护等级第一位特征数字第一位特征数字参考标准:外壳防护等级参考标准:外壳防护等级GB4208-2008/IEC60529:2001防护等级防护等级第二位特征数字第二位特征数字防护等级防护等级参考标准:外壳防护等级参考标准:外壳防护等级GB4208-2008/IEC60529:2001主要组成部分主要组成部分附加字母说明附加字母说明补充字母说明补充字母说明参考标准:外壳防护等级参考标准:外壳防护等级GB4208-2008/IEC60529:2001防护等级防护等级对于户内使用的成套设备,一般没有防
12、水要求对于户内使用的成套设备,一般没有防水要求封闭式成套设备,防护等级至少为封闭式成套设备,防护等级至少为IP2X对于无附加防护设施的户外成套设备,第二位特对于无附加防护设施的户外成套设备,第二位特征数字至少为征数字至少为3柜体颜色柜体颜色功能单元功能单元定义:定义:由完成同一功能的由完成同一功能的所有电气设备和机械所有电气设备和机械部件组成,分为三种部件组成,分为三种类型:类型:固定式固定式移出式移出式抽出式:抽出式:三个状态三个状态 四个位置四个位置母排母排动稳定动稳定-支撑间距支撑间距热稳定热稳定-截面选择截面选择绝缘绝缘-电气间隙电气间隙 与爬电距离与爬电距离模型设计模型设计定义与分类
13、定义与分类补充说明与案例补充说明与案例定义与分类定义与分类定义:定义:一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体分类分类按材质可分为铜排、铝排、铁排以及铜铝复合排等;按材质可分为铜排、铝排、铁排以及铜铝复合排等;按截面有矩形、圆角型以及异型如按截面有矩形、圆角型以及异型如L型、槽型;型、槽型;热稳定热稳定-截面选择截面选择热稳定热稳定TtaISCWmin22min2aStITCWKsKKTstaAImmSCW21541805.8132min持续时间取,对于,对于裸导体一般取温升,额定短路持续时间,铝材质系数,铜额定短时耐受电流,母线最小截面,热稳定热稳定-截面选择
14、截面选择母排竖直安装载流量表母排竖直安装载流量表1热稳定热稳定-截面选择截面选择母排竖直安装载流量表母排竖直安装载流量表2热稳定热稳定-截面选择截面选择注意事项注意事项主母排按照主进线断路器的额定电流选择,并进行校核;主母排按照主进线断路器的额定电流选择,并进行校核;分支母排按照所有一次设备中额定电流最小者选择;分支母排按照所有一次设备中额定电流最小者选择;同等截面时,宽而薄的母排载流量比窄而厚要高;同等截面时,宽而薄的母排载流量比窄而厚要高;位置校正系数位置校正系数 母排平放且宽度母排平放且宽度60mm时,其载流量为立放时的时,其载流量为立放时的0.95倍;倍;母排平放且宽度母排平放且宽度6
15、0mm时,其载流量为立放时的时,其载流量为立放时的0.92倍;倍;环境温度校正系数环境温度校正系数 动稳定动稳定-支撑间距支撑间距动稳定动稳定2231.7610chLiyd W 231.7610chd WyLi223700chyLdWikA 母排允许最大应力,铜母排为1400kg/cm,铝母排为kg/cm;母排支撑距离,cm;相间距,cm;截面系数,cm;额定峰值耐受电流,动稳定动稳定-支撑间距支撑间距母排截面系数母排截面系数绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离空气中最小电气间隙空气中最小电气间隙电气间隙:电气间隙:不同电位的两不同电位的两导电部件的空间导电部件的空间直线距离直线距离
16、绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离海拔修正系数海拔修正系数绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离污染等级说明污染等级说明:爬电距离爬电距离 不同电位的两个导不同电位的两个导电部件之间沿绝缘材电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离料表面的最短距离绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离绝缘材料组别绝缘材料组别 按照按照CTI值对绝缘材料进行分类值对绝缘材料进行分类 绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离注意事项注意事项 绝缘绝缘-电气间隙与爬电距离电气间隙与爬电距离污染等级槽宽X10.252131.542.5不同污染等级
17、的最小槽宽值不同污染等级的最小槽宽值(mm)三种母排设计方案三种母排设计方案 方案方案A方案方案B方案方案C模型设计模型设计折弯设计折弯设计搭接设计搭接设计模型设计模型设计折弯设计折弯设计(铜排铜排)平弯设计平弯设计推荐折弯半径推荐折弯半径 r=1.5b最小折弯半径最小折弯半径 r=b扭弯设计扭弯设计L=2.5b5b立弯设计立弯设计推荐折弯半径推荐折弯半径 R=1.5a最小折弯半径最小折弯半径 R=a模型设计模型设计搭接设计搭接设计-传统传统 母排搭接要求表母排搭接要求表模型设计模型设计搭接设计搭接设计-传统传统 模型设计模型设计搭接设计搭接设计-反思反思 电缆与母排的连接电缆与母排的连接母排
18、与母排的连接母排与母排的连接母排搭接设计可采用:母排搭接设计可采用:C5d适配相应螺栓及数量适配相应螺栓及数量模型设计模型设计母排连接螺栓压力测试母排连接螺栓压力测试08年年CSN传动柜母排搭接设计传动柜母排搭接设计模型设计模型设计水平母排改进水平母排改进补充说明与案例补充说明与案例补充说明补充说明 母排加工需要去毛刺,尤其是层叠母排,高压母排还需去尖角;母排加工需要去毛刺,尤其是层叠母排,高压母排还需去尖角;后处理方式主要有钝化、镀锡、镀镍、镀银、环氧树脂后处理方式主要有钝化、镀锡、镀镍、镀银、环氧树脂(绝缘绝缘);在一些特殊场合,如电容器接线端子,可以采用软连接;在一些特殊场合,如电容器接
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