開關(guān)柜機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)

開關(guān)柜機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)

產(chǎn)品部結(jié)構(gòu)室

2012.04

●基本概念

○定義

○分類○標(biāo)準(zhǔn)○設(shè)計準(zhǔn)則開關(guān)柜機(jī)械設(shè)計●主要組成部分

○柜體

○功能單元

○母排●常見低壓開關(guān)柜

○高端

○中低端開關(guān)柜定義：

制造廠根據(jù)電氣主接線的要求，將一次設(shè)備和二次設(shè)備按照一定的順序安裝在開啟式或封閉式的金屬殼體內(nèi)，作接受和分配電能之用的裝置，稱為金屬開關(guān)裝置，簡稱開關(guān)柜。低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的定義：

一個或多個低壓開關(guān)設(shè)備和與之相關(guān)的控制、測量、信號、保護(hù)、調(diào)節(jié)等設(shè)備，由制造廠家負(fù)責(zé)完成所有內(nèi)部的電氣和機(jī)械連接，用結(jié)構(gòu)部件完整地組裝在一起的一種組合體。定義開關(guān)柜范圍：通常將40.5kV及以下的電壓等級的電氣設(shè)備設(shè)計生產(chǎn)成箱、柜、屏、臺等形式，統(tǒng)稱為開關(guān)柜。定義按功能分：分類電能分配轉(zhuǎn)換馬達(dá)控制無功補(bǔ)償固定柜固定分隔柜抽屜柜按結(jié)構(gòu)分：GB7251.1-2005《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》第一部分：型式試驗和部分型式試驗成套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)IEC60439-1-2004《Low-voltageswitchgearandcontrolgearassemblies》

Part1：Type-testedandpartiallytype-testedassemblies公司現(xiàn)有CCC認(rèn)證及型式試驗產(chǎn)品清單序號產(chǎn)品名稱產(chǎn)品規(guī)格型號證書狀態(tài)1低壓成套開關(guān)設(shè)備MNS主母線：In=5000A～2500A，Icw=80kA;配電母線：In=1250A,Icw=65kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效2低壓成套開關(guān)設(shè)備GGD主母線：In=3150A～1000A，Icw=50kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP30有效3低壓成套開關(guān)設(shè)備GCK主母線：In=4000A～1000A，Icw=50kA;配電母線：In=1000A,Icw=30kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效4低壓成套開關(guān)設(shè)備XL-21主母線：In=630A～100A，Icw=10kA;Ue=380V,Ui=660V;50Hz;IP30有效5配電箱（配電板）PZIn=250A～10A，Icw=6kA;Ue=380V/220V,Ui=500V;50Hz;IP30有效6低壓成套開關(guān)設(shè)備BLOKSET主母線：In=3200A～2500A，Icw=65kA;配電母線：In=1000A,Icw=65kA;Ue=400V,Ui=690V;50Hz;IP40有效7低壓成套開關(guān)設(shè)備GCS主母線：In=2500A～1000A，Icw=50kA;配電母線：In=1000A～400A,Icw=30kA;Ue=380V,Ui=660V;50Hz;IP30有效8低壓成套開關(guān)設(shè)備GGD主母線：In=1600A～630A，Icw=30kA；Ue=400V，Ui=690V；50Hz，IP30完成型式試驗9低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置GGJIn=620A～87A，Icw=15kA；Ue=400V，Ui=690V；420kvar～60kvar，單相、三相結(jié)合補(bǔ)償；50Hz；IP30；戶內(nèi)型；控制投切電容器的元件類型：機(jī)電開關(guān)完成型式試驗10高壓成套開關(guān)設(shè)備KYN28-12/1250-31.5型取得型式試驗報告11高壓成套開關(guān)設(shè)備KYN61-40.5/1250-31.5型取得型式試驗報告12高壓成套開關(guān)設(shè)備MVex-12(Z)/T1250-31.5取得型式試驗報告設(shè)計準(zhǔn)則開關(guān)柜機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計總則：開關(guān)柜應(yīng)由能夠承受一定的機(jī)械應(yīng)力、電氣應(yīng)力及熱應(yīng)力的材料構(gòu)成，同時電氣元件和電路的布置應(yīng)便于操作和維修，要保證必要的安全等級。開關(guān)柜柜體及非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計準(zhǔn)則

選擇或設(shè)計柜體，滿足環(huán)境要求、防護(hù)要求、承重要求、電氣安全及電磁兼容要求、運輸使用要求和整齊美觀要求。設(shè)計確定尺寸和結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計柜內(nèi)安裝支架、柜門、柜頂、柜底及接地，設(shè)計通風(fēng)散熱及電磁兼容措施，設(shè)計銘牌標(biāo)識，完成各種非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計，為加工、裝配、實驗提供依據(jù)。主要組成部分柜體功能單元母排主要組成○骨架○安裝支撐件○外殼基本要素○外形尺寸○并柜方式○進(jìn)出線方式○分隔型式○安裝固定方式○防護(hù)等級○柜體顏色柜體而開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù)還包括：○額定電流○額定電壓○額定短時耐受電流Icw○接地系統(tǒng)柜體連接形式○焊接式：RITTALTS/PS○緊固件連接式：KB/8PT/FA28(38)○混合連接式：GGD/Blokset骨架

PS：800×2200×1000(W×H×D)骨架插入螺母(彈簧式)嵌入式螺母插入螺母(爪式)M5自攻螺釘

TS：800×2200×1000(W×H×D)骨架插入螺母(彈簧式)嵌入式螺母插入螺母(爪式)M5自攻螺釘

KB：800×2200×1000(W×H×D)骨架G型材M6自攻螺釘M8螺栓聯(lián)接C型材M6自攻螺釘C型材M6自攻螺釘M8螺栓聯(lián)接KB柜三種母排方案骨架骨架●FA28(38)●8PT

GGD：800×2200×1000(W×H×D)骨架G型材KS(8MF)型材M8滾花螺絲骨架●Blokset接地系統(tǒng)●TN-C-S●TN-C●TN-S●IT●TT母排功能單元外接端子分隔型式形式1形式3b形式2b形式4b形式4a形式2a形式3a參考標(biāo)準(zhǔn)：外殼防護(hù)等級GB4208-2008/IEC60529:2001防護(hù)等級參考標(biāo)準(zhǔn)：外殼防護(hù)等級GB4208-2008/IEC60529:2001防護(hù)等級第一位特征數(shù)字參考標(biāo)準(zhǔn)：外殼防護(hù)等級GB4208-2008/IEC60529:2001防護(hù)等級第二位特征數(shù)字○防護(hù)等級參考標(biāo)準(zhǔn)：外殼防護(hù)等級GB4208-2008/IEC60529:2001主要組成部分附加字母說明補(bǔ)充字母說明參考標(biāo)準(zhǔn)：外殼防護(hù)等級GB4208-2008/IEC60529:2001防護(hù)等級●對于戶內(nèi)使用的成套設(shè)備，一般沒有防水要求●封閉式成套設(shè)備，防護(hù)等級至少為IP2X●對于無附加防護(hù)設(shè)施的戶外成套設(shè)備，第二位特征數(shù)字至少為3柜體顏色功能單元定義：

由完成同一功能的所有電氣設(shè)備和機(jī)械部件組成，分為三種類型：○固定式○移出式○抽出式：三個狀態(tài)四個位置母排動穩(wěn)定-支撐間距熱穩(wěn)定-截面選擇絕緣-電氣間隙

與爬電距離模型設(shè)計定義與分類補(bǔ)充說明與案例定義與分類○定義：一種可與幾條電路分別連接的低阻抗導(dǎo)體○分類按材質(zhì)可分為銅排、鋁排、鐵排以及銅鋁復(fù)合排等；按截面有矩形、圓角型以及異型如L型、槽型；熱穩(wěn)定-截面選擇○熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定-截面選擇母排豎直安裝載流量表1熱穩(wěn)定-截面選擇母排豎直安裝載流量表2熱穩(wěn)定-截面選擇○注意事項主母排按照主進(jìn)線斷路器的額定電流選擇，并進(jìn)行校核；分支母排按照所有一次設(shè)備中額定電流最小者選擇；同等截面時，寬而薄的母排載流量比窄而厚要高；位置校正系數(shù)母排平放且寬度≤60mm時，其載流量為立放時的0.95倍；母排平放且寬度>60mm時，其載流量為立放時的0.92倍；環(huán)境溫度校正系數(shù)

動穩(wěn)定-支撐間距○動穩(wěn)定動穩(wěn)定-支撐間距母排截面系數(shù)絕緣-電氣間隙與爬電距離空氣中最小電氣間隙○電氣間隙：不同電位的兩導(dǎo)電部件的空間直線距離絕緣-電氣間隙與爬電距離海拔修正系數(shù)絕緣-電氣間隙與爬電距離絕緣-電氣間隙與爬電距離○污染等級說明：

○爬電距離不同電位的兩個導(dǎo)電部件之間沿絕緣材料表面的最短距離絕緣-電氣間隙與爬電距離○絕緣材料組別

按照CTI值對絕緣材料進(jìn)行分類

絕緣-電氣間隙與爬電距離○注意事項

絕緣-電氣間隙與爬電距離污染等級槽寬X10.252131.542.5不同污染等級的最小槽寬值(mm)○三種母排設(shè)計方案

方案A方案B方案C模型設(shè)計○折彎設(shè)計○搭接設(shè)計模型設(shè)計○折彎設(shè)計(銅排)

平彎設(shè)計推薦折彎半徑r=1.5b最小折彎半徑r=b扭彎設(shè)計L=2.5b~5b立彎設(shè)計推薦折彎半徑R=1.5a最小折彎半徑R=a模型設(shè)計○搭接設(shè)計-傳統(tǒng)

母排搭接要求表模型設(shè)計○搭接設(shè)計-傳統(tǒng)

模型設(shè)計○搭接設(shè)計-反思

電纜與母排的連接母排與母排的連接母排搭接設(shè)計可采用：◎C≥5d◎適配相應(yīng)螺栓及數(shù)量模型設(shè)計母排連接螺栓壓力測試08年CSN傳動柜母排搭接設(shè)計模型設(shè)計水平母排改進(jìn)補(bǔ)充說明與案例○補(bǔ)充說明

母排加工需要去毛刺，尤其是層疊母排，高壓母排還需去尖角；后處理方式主要有鈍化、鍍錫、鍍鎳、鍍銀、環(huán)氧樹脂(絕緣)；在一些特殊場合，如電容器接線端子，可以采用軟連接；應(yīng)避免兩根母排之間沒有空氣間隙，且間隙最好為母排的壁厚；當(dāng)主母排載流量大于5000A時，應(yīng)考慮采用異型母排，增加截面系數(shù)，降低動應(yīng)力；母排通過金屬隔板時，一般在隔板上設(shè)計聯(lián)通槽口以切斷磁路防止渦流；當(dāng)載流量大于1500A時，應(yīng)考慮采用非磁材料，如無磁不銹鋼1Cr18Ti9Ni、鋁板。補(bǔ)充說明與案例○銅鋁復(fù)合排

補(bǔ)充說明與案例○軟連接

補(bǔ)充說明與案例○水冷母排設(shè)計

高端開關(guān)柜高端開關(guān)柜BloksetSIVCON8PTMNS2.0中端開關(guān)柜中低端開關(guān)柜PGLGGDGCKGCSMNSGGDGGD型交流低壓配電柜是根據(jù)能源部，廣大電力用戶及設(shè)計部門的要求，按照安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的原則設(shè)計的新型低壓配電柜。適用于變電站、發(fā)電廠、廠礦企業(yè)等電力用戶的交流50Hz，額定工作電壓380V，額定工作電流1000-3150A的配電系統(tǒng)，作為動力、照明及發(fā)配電設(shè)備的電能轉(zhuǎn)換、分配與控制之用。主要技術(shù)參數(shù)：主電路額定電壓(V)：交流380額定電流

(A)：1000(GGD1)、1500(GGD2)、3150(GGD3)母排額定短時耐受電流(kA/1s)：15(GGD1)，30(GGD2)，50(GGD3)母排額定峰值耐受電流(kA)：30(GGD1)，63(GGD2)，105(GGD3)防護(hù)等級

：IP30，IP40

GGD主要結(jié)構(gòu)特點：8MF型材，模數(shù)孔為20mm，Φ9.2mm，混合連接式結(jié)構(gòu)柜頂放置水平母排柜體前下方、后下方及后上方分別設(shè)有通風(fēng)孔采用PPO材質(zhì)專用母排框：ZMJ柜體尺寸(mm)：H：2200W：600/800/1000/1200D：600/800

ZMJ母排框PMJ母排框DM母排框GGDGGDGGDGCK

GCK低壓抽出式開關(guān)柜是90年代由天津電氣傳動研究所開發(fā)的，由動力配電中心(PC)

柜和電動機(jī)控制中心(MCC)兩部分組成。

該裝置適用于交流50HZ、額定工作電壓380V、額定電流4000A及以下的控配電系統(tǒng)，作為動力配電、電動機(jī)控制及照明等配電設(shè)備。GCK主要技術(shù)參數(shù)：主電路額定電壓(V)：交流380水平母排額定電流

(A)：4000、3200、1600垂直母排額定電流(A)：1000母排額定短時耐受電流(kA/1s)：80母排額定峰值耐受電流(kA)：176防護(hù)等級

：IP30，IP40

主要結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)形式比較混亂，骨架主要有FA、KS、C型材3種形式柜頂放置水平母排抽屜的推進(jìn)方式有單拔插式、雙拔插式、搖進(jìn)式，大多數(shù)沒有試驗位置，只能實現(xiàn)基本連鎖，價格較便宜單臺抽屜柜最多安裝9個基本單元，或者最多安裝18個1/2基本單元柜體尺寸(mm)：H：2200W：600/800/1000D：800/1000

GCKGCS

GCS型低壓抽出式開關(guān)柜是電力工業(yè)部、機(jī)械工業(yè)部委托森源電氣有限公司完成設(shè)計和研制，適用于發(fā)電廠、石油、化工、冶金、紡織、高層建筑等行業(yè)的配電系統(tǒng)，在大型發(fā)電廠、石化系統(tǒng)等自動化程度高，要求與計算機(jī)接口的場所。

主要技術(shù)參數(shù)：主電路額定電壓(V)：交流380(400)、(660)輔助電路額定電壓(V)：交流220、380(400)直流110、220額定頻率(Hz)：

50(60)額定電流

(A)：水平母排≤4000，垂直母排（MCC）≤1000母排額定短時耐受電流(kA/1s)：50，80母排額定峰值耐受電流(kA/1s)：105，176母排：三相四線制

A.B.C.PEN，三相五線制

A.B.C.PE.N防護(hù)等級

：IP30，IP40

GCSGCS主要結(jié)構(gòu)特點：

框架采用8MF型材，安裝模數(shù)為20mm的Φ9.2mm的安裝孔柜體高度2200mm，寬度400mm/600mm/800mm/1000mm，深度600mm/800mm/1000mm開關(guān)柜的各功能室相互隔離GCS系列柜為不靠墻安裝，正面操作，雙面維修的低壓配電柜水平母排采用柜后平置式排列方式（規(guī)格見表1），垂直母排為50×30×5L型母排，PEN或PE+N均為40×5；單元抽屜分為1/2單元、1單元、11/2單元、2單元、21/2單元、3單元六種規(guī)格，單元回路額定電流最大400A，1/2單元最大額定電流63A，1單元、11/2單元最大額定電流225A每個抽屜柜最多可以安裝22個1/2單元抽屜回路，抽屜面板有合、斷、試驗、抽出等位置的明顯標(biāo)志，抽屜設(shè)有機(jī)械聯(lián)鎖裝置，可以混裝抽屜的二次線采用專用的接插件連接，輔助接點對數(shù)一單元及以上的為32對，1/2單元的為20對電纜隔室有240mm和440mm兩種規(guī)格600寬的抽屜柜的柜深必須為1000，且水平母排額定電流最大3150A，標(biāo)準(zhǔn)的抽屜柜柜寬是800mm/1000mm；表1GCSMNSMNSM標(biāo)準(zhǔn)模件式

N低壓

S開關(guān)配電設(shè)備MNS型低壓抽出式成套開關(guān)設(shè)備，參考國外MNS系列低壓開關(guān)柜設(shè)計并加以改進(jìn)開發(fā)的高級型低壓開關(guān)柜，適應(yīng)各種供電、配電的需要，能廣泛用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)、大樓賓館、市政建設(shè)等各種低壓配電系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)：主電路額定電壓(V)：交流660輔助電路額定電壓(V)：AC220/380，DC220額定頻率(Hz)：

50(60)額定電流

(A)：水平母排≤4000，垂直母排(MCC)≤1000母排額定短時耐受電流(kA/1s)：50，80母排額定峰值耐受電流(kA/1s)：105，176母排：三相四線制

A.B.C.PEN，三相五線制

A.B.C.PE.N防護(hù)等級

：IP30，IP40，IP54

MNS主要結(jié)構(gòu)特點：

骨架由C型材組裝而成，模數(shù)25mm，主要通過自攻鎖緊螺釘或8.8級六角螺栓堅固連接成基本柜架抽屜柜分隔為三個室，即母排室（在柜后部），抽屜小室（在柜前部），電纜室（在柜下部或柜前右邊），室與室之間相互隔開抽屜有連接、試驗、分離三個明顯的位置，安全可靠通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，裝配方便設(shè)備保護(hù)連續(xù)性和可靠性好抽屜單元有8E/4、8E/2、8E、16E、24E五種規(guī)格饋電回路：額定電流在32A及可以選擇8E/4抽屜，63A及以下可以選擇8E/2抽屜，250A以下可以選擇8E抽屜，400A以下可以選擇16E抽屜，630A以下可以選擇24E抽屜直接啟動：11KW及以下可以選用8E/4抽屜，22KW及以下可以選用8E/2抽屜,75KW及以下可以選用8E抽屜,132KW及以下可以選用16E抽屜,200KW及以下可以選用24E抽屜星-三角啟動回路:55KW及以下可以選用8E抽屜,90KW及以下可以選用16E抽屜,110KW及以下可以選用24E抽屜柜體尺寸(mm)：●

高度：2200；●

寬度：600、800、900、10