低压开关柜分类、结构及计算

企业   科技   2024-10-25 11:14   辽宁  

压开关柜是电力系统中不可或缺的组成部分,主要用于配电、控制、保护和计量等功能。低压开关柜根据不同的标准和使用场合,分为多种类型。

低压开关柜的分类及其结构特点,并提供常见的400V标准柜和非标柜的示例。

低压开关柜的分类

1. 根据功能分类

  • 进线柜(进线开关柜)
    • 功能:从上级电网引入电源,作为整个配电系统的电源输入点。
    • 特点:通常配备有断路器、互感器等设备,用于切断和保护进线电源。
  • 馈线柜(馈线开关柜)
    • 功能:向下游负载分配电能。
    • 特点:每个馈线柜对应一个或多个负载,配备断路器、熔断器等保护设备。
  • 计量柜
    • 功能:用于电能计量,记录用户的用电量。
    • 特点:包含电度表、互感器等计量设备。
  • 补偿柜(电容补偿柜)
    • 功能:用于提高电网的功率因数。
    • 特点:配备电容器组和控制器,根据电网需要自动投切电容器。

2. 根据安装方式分类

  • 固定式开关柜
    • 特点:开关设备固定安装在柜体内,不可移动。
    • 应用场景:适用于不需要频繁操作的场所。
  • 抽出式(手车式)开关柜
    • 特点:开关设备安装在可抽出的手车上,便于检修和更换。
    • 应用场景:适用于需要经常操作和维护的场合。

低压开关柜的结构特点

结构组成

低压开关柜一般由以下几个部分组成:
  • 外壳:采用金属或非金属材料制成,起到防护作用。
  • 母线:用于连接各个功能单元,传输电流。
  • 断路器:用于通断电路,保护设备。
  • 互感器:用于测量电流、电压等参数。
  • 控制元件:如继电器、接触器等,用于实现自动化控制。
  • 保护元件:如熔断器、避雷器等,用于保护设备和线路安全。

常见的400V标准柜示例及参数

示例:400V标准进线柜

  • 额定电压:400 V AC。
  • 额定电流:1250 A。
  • 断路器类型:塑壳断路器或框架断路器。
  • 断路器型号:例如ABB Tmax XT系列塑壳断路器。
  • 断路器额定电流:1250 A。
  • 断路器分断能力:65 kA。
  • 保护功能:过载保护、短路保护。
  • 安装方式:固定式或抽出式。
  • 外形尺寸:宽×深×高 ≈ 800 mm × 600 mm × 2200 mm。

示例:400V标准馈线柜

  • 额定电压:400 V AC。
  • 额定电流:400 A。
  • 断路器类型:塑壳断路器。
  • 断路器型号:例如Schneider Electric NSX系列塑壳断路器。
  • 断路器额定电流:400 A。
  • 断路器分断能力:36 kA。
  • 保护功能:过载保护、短路保护。
  • 安装方式:固定式。
  • 外形尺寸:宽×深×高 ≈ 600 mm × 600 mm × 2200 mm。

常见的400V非标柜示例

非标柜指的是根据用户特殊需求定制的低压开关柜,这类柜子在设计上更加灵活,满足特定的应用场景。

示例:400V非标计量柜

  • 额定电压:400 V AC。
  • 额定电流:200 A。
  • 电度表:电子式多功能电度表,支持远程读取数据。
  • 互感器:电流互感器CT,电压互感器PT。
  • 保护功能:过载保护、短路保护。
  • 安装方式:固定式。
  • 外形尺寸:宽×深×高 ≈ 500 mm × 600 mm × 2200 mm。

注意事项

  1. 安全性:确保低压开关柜的设计和安装符合国家及行业安全标准,具备必要的防护等级。
  2. 可靠性:选用高可靠性的设备和配件,确保系统稳定运行。
  3. 可维护性:设计时应注意设备的维护便利性,方便日后检修和维护。
  4. 经济性:在满足技术要求的前提下,合理控制成本。
  5. 环保要求:选择环保型设备,减少对环境的影响。

低压开关柜的容量计算是一个涉及多个因素的过程,主要目的是确保所选设备能够满足负载需求,并提供足够的保护和控制功能。

1. 确定负载需求

负载需求是指系统中所有用电设备在正常工作时所需要的总功率。

步骤

  • 列出所有用电设备:包括电机、灯具、计算机等。
  • 计算各设备的额定功率:查找设备铭牌或制造商提供的技术参数。
  • 汇总总功率:将所有设备的额定功率相加得到总功率需求。

示例

假设一个办公区需要为以下设备供电:
  • 10台计算机,每台功率为300W;
  • 5台打印机,每台功率为500W;
  • 20盏LED灯,每盏功率为20W。

2. 考虑安全裕度

在计算总功率的基础上,通常需要加上一定的安全裕度,以应对负载波动和未来可能的增长。

步骤

  • 确定安全系数:一般情况下,安全系数取1.2至1.5之间。
  • 计算最终容量:将总功率乘以安全系数得到最终的容量需求。

示例

继续使用上述示例,假设选取的安全系数为1.5,则最终容量为:

3. 选择合适的断路器容量

断路器容量的选择应该大于等于负载需求,并且满足保护设备的要求。

步骤

  • 确定断路器额定电流:根据计算得出的最终容量,选择合适的断路器额定电流。
  • 考虑保护特性:选择具有适当保护特性的断路器,如过载保护、短路保护等。

示例

4. 选择合适的母线截面积

母线截面积的选择应该能够承受电流并通过散热,确保安全运行。

步骤

  • 计算电流密度:根据电流大小和安全要求确定电流密度。
  • 选择母线截面积:根据电流密度和安全裕度选择合适的母线截面积。

示例

因此,选择截面积为15mm²的母线。

5. 考虑环境因素

环境因素如温度、湿度等会影响电气设备的性能,需要在计算时予以考虑。

步骤

  • 评估环境条件:了解安装地点的环境条件,如温度范围、湿度等。
  • 调整容量:根据环境条件适当调整设备容量,以确保安全运行。

选择断路器容量的方法

1. 计算负载电流

首先计算出负载电流,这是选择断路器容量的基础。
计算方法
  • 确定负载类型:识别电路中的负载类型,如电动机、照明设备等。
  • 计算单个设备的电流:对于每个设备,使用其额定功率除以额定电压来计算电流。
  • 汇总所有设备的电流:将所有设备的电流相加以得到总的负载电流。
示例
假设有一个400V的电路,其中包含:
  • 10个照明灯具,每个灯具的功率为100W;
  • 2台电动机,每台电动机的功率为2kW。
计算总电流:

2. 考虑安全系数

为了确保断路器能够在实际运行条件下可靠工作,需要在计算的负载电流基础上增加一定的安全系数。
安全系数
  • 一般情况下:通常取1.25至1.5倍的负载电流作为断路器的额定电流。
  • 特殊负载:对于启动电流较大的负载(如电动机),需要根据具体情况调整安全系数。
示例(继续上述示例)

3. 选择断路器类型

根据电路的具体需求选择适当的断路器类型。
类型及特点
  • 塑壳断路器(MCCB):适用于低压配电系统,具有较高的分断能力。
  • 微型断路器(MCB):适用于小型电气设备,体积小巧,安装方便。
  • 框架断路器(ACB):适用于大电流场合,具有更高的分断能力和保护功能。

4. 考虑保护特性

根据电路的不同需求选择具有相应保护特性的断路器。
保护特性
  • 过载保护:防止长时间过载导致的设备损坏。
  • 短路保护:迅速切断短路电流,保护电路安全。
  • 漏电保护:对于需要防止触电事故的场合,选择带有漏电保护功能的断路器。



                                    

           

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