电气装置应用设计指南第二版(中).doc

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1、施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20083 电气装置系统区分以下两种型式c 传统的配电柜开关设备和熔断器装在柜内后部的底板上。c 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。图表 E50采用固定式的功率单元终端配电盘的组装 Prisma G图表 E51采用可断开式功能单元的配电柜图表 E52采用可抽出式功能单元的配电柜配电柜的两种工艺技术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

2、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。b 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v 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。v 配电柜的设计周期快因为只需简单地增加功能模块。v 工厂预制的部件可以更快地安装好。v 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

3、A并且提供v 对于建筑物内的配电柜使用灵活方便v 配电柜的检验证书符合 IEC 60439 标准以及确保使用安全v 从设计到安装、运行和改造或更新的各个阶段都节省时间v 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 E47a、E48 和 E49 表示所有额定功率系列的功能性配电柜的实例图表E47b、E52 表示大容量工业的功能性配电柜。b 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v 固定式功能单元 见图表 E50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。v 可断开式的功能性单元 见

4、图表 E51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。v 可抽出的抽出式功能单元 见图表 E52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。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电符合现行的标准是确保足够可靠性的基础。IEC60439-1 标准的三要素对提高可信性起到了显著的作用b 功能单元的明确

5、定义b 根据用户的要求在相邻的功能单元之间具有分隔的形式b 明确规定常规试验和型式试验。图表 E53: 表示低压功能型配电柜的不同形式形式 1形式 2a形式 2b形式 3a形式 3b形式 4a形式 4b母线分隔标准不同的标准某种型式的配电柜 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。参考的国际标准是 IEC 60439-1 的型式试验和部分型式试验。IEC 60439-1 标准b 装配件的型式。IEC 60439-1 标准区分两种装配件的型式v 通过全部型式试验的低压开关设备和控制设备的配电柜 TTA它与保证符合标准的型式试验制定的型式或系统差别不大v 通过部分型式试验的低压开关

6、设备和控制设备的配电柜 PTTA它可能包含未经型式试验部分的配置该部分是从通过型式试验的配置派生出来的。符合专业工作标准和制造厂家的产品说明并由合格的人员的使用情况下它具有相同的安全和质量水平。b 功能单元。同样的标准对功能单元下定义。v 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v 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 见第 E 章第 3.1 节。b 形式 见图表 E53。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“

7、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v 形式 1无分隔v 形式 2功能单元与母线分隔v 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v 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。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20083 电气装置系统b 型式试验和常规试验。确保每个配电柜符合标准取得由独立的验证机构的试验资料是对用户的质量保证。电气装置的远方监测和控制对于大型的电

8、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b 降低能源的费用b 降低结构成本用于维持装置的正常运行b 投资的更有效利用特别是关于装置寿命周期的最佳化b 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Modobus 作为通信的开放标准的应用日益增加。Modobus 有两种形式双绞线 RS485 和以太网 TCP/IPIEEE802.3。www. Modobus.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

9、 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。3.2 电缆和母线通道采用绝缘导线和电缆配电定义b 导体。导体包含单根金属芯线具有或不具有绝缘外套。b 电缆。电缆是由一些相互隔开的导体组成但束合在一起通常封闭在柔软的保护套中。b 电缆通道。电缆通道的定义是指一些导线和 / 或电缆在一起具有支撑和保护等的措施例如电缆托盘、梯架、电缆管道、隧道等均叫做“电缆通道”。导体的标记导体的标记必须遵守以下三个规则b 规则 1。黄绿相间双色严格用在 PE 和 PEN 导体。b 规则 2。v 如果回路中有中性线则中性线必须是浅兰色或当电缆有 5 根以上的芯线时它应标上“1”v 如果回路

10、中无中性线作为多芯电缆中的相线可以是浅蓝色。b 规则 3。相线可以是任何颜色但下列颜色除外v 黄绿相间v 绿v 黄v 浅蓝 见规则 2。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。可以有两种配电方式b 采用绝缘线和电缆b 采用母线通道。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电回路中的回路固定的电缆通道导体数绝缘导线多芯的刚硬电缆和软电缆PhPhPhNPEPhPhPhNPE1保护线或接地线G/Y2单相相间bbBLLB单相相线和中性线之间bLBBLLB单相相线和中性线 保护线之间bG/YBLG/Y3三相无中性线bbbBLBLB二相 中性线bbLBBLBLB二相

11、 保护线bbG/YBLLBG/Y单相相线和中性线 保护线之间bLBG/YBLLBG/Y4三相有中性线bbbLBBLBBlLB三相有中性线 保护线bbbG/YBLBLBG/Y二相 中性线 保护线bbLBG/YBLBLBG/Y三相和 PEN 线bbbG/YBLBLBG/Y5三相 中性线 保护线bbbLBG/YBLBBlLBG/Ygt 5保护线G/Y - 其他导线Bl加数字如果有中性线预留用数字“1”G/Y黄绿相间BL黑b见规则 3 所示LB浅蓝B棕图表 E54根据回路型式的导体标记图表 E55断路器相极和中性极的导线区分图表 E56宾馆内采用放射式电缆配电注如果回路中有保护线而且现有的电缆芯中没有

12、绿色和黄色导体则保护线可以是b 分隔的绿色和黄色导体b 蓝色如果回路中没有中性线b 黑色如果回路中有中性线对于后两种情况使用的导体必须有黄绿相间条的标记或在导体的终端和所有看得见的线段有标记。设备的电源进出引线的标记与多芯电缆相同 见图表 E55。配电和安装方式 见图表 E56通过敷设单芯绝缘导线或电缆及其固定系统和机械保护的电缆通道实现配电。电缆中的导体可以用其颜色或数字标记。 见图表 E54施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20083 电气装置系统母线通道 也叫做母线槽系统 的突出优点是安装方便、灵活并可以有许多个连接点。图表 E57采用母线通道的放射式配电核准的安装方式取决于b 导体或

13、电缆的型式b 固定系统或电缆通道的型式。列在 IEC 60364-5-52 标准的安装方式对于敷设在电缆通道内的导体或电缆的允许电流值有影响。采用母线通道 见图表 E57母线通道的型式IEC60439-2 涵盖关于母线通道的标准。该标准是以 IEC60439-1 标准为基础 见第 E章第 3.1.2 节 并对母线通道规定具体的附加要求。型式试验和常规试验保证符合标准。由独立机构颁发的合格证书对于用户是个保险。由于其多样性母线通道可以从中压 / 低压变压器直接配电给单个负荷点。母线通道的三种主要类型b 变压器到低压总开关柜的母线通道。其安装可视为永久不会改动的它没有分支点。经常用于短路径的母线通

14、道大多数其额定电流为 1600/2000 A用于不可能采用并联电缆的场合。母线通道也用于低压总开关柜与下级配电柜之间。总配电母线通道的特点其工作电流为 1000 5000 A短路耐受电流可达到 150 kA。b 分配电母线通道具有密度或小或大的分支点。下列两种用途必须由总配电母线通道的下游供电v 中等规模的建筑物 有加压设备和金属加工的生产车间或有重负荷的大型超级市场。短路电流和额定电流可达到很大的值 分别为 20 70 kA 和 100 1000 A。v 小型场地 机床车间、小型机器的纺织厂、有小负荷的超级市场其短路电流和额定电流较小 分别为 10 40 kA 和 40 400 A。分配电采

15、用母线通道可满足用户的以下需求v 改造和更新时可有很多分支点v 提高运行的可信性和连续性因为分支单元可以在带电情况下安全地进行连接。分配电的概念也包括高层建筑竖井中的 250 3000 A 垂直干线配电。b 照明配电根据照明灯具是否悬挂在母线通道照明回路可采用两种型式的母线通道。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电图表 E58用于大容量配电的母线通道Canalis KT 1000 5000 A图表 E59用于中等容量配电的母线通道Canalis KS 100 1000 A图表 E60用于小容量配电的母线通道Canalis KN 40 160 Av 设计为用于悬

16、挂照明灯具的母线通道这种母线通道供电给悬挂的轻型灯具 工业反射型灯、气体放电灯等。它用于生产厂房、超级市场、百货商场和仓库。这种母线通道很坚固设计用于一个或两个 25 A或 40 A 的回路。它每隔 1.5 m 有分支口。v 设计为不用于悬挂灯具的母线通道类似于预制的电缆通道系统这种母线通道用于向牢固安装在建筑结构上所有型式的灯具供电。它用于商业建筑 办公楼、商店、餐馆、旅馆等特别是架空天花板内。母线通道灵活设计为用于一个 20 A 的回路。它每隔 1.5 3 m 有分支口。母线通道实例施耐德电气提供完整系列的母线通道 见图表 E58 图表 E62。b Canalis KT 用于大容量配电 1

17、000 5000 Ab Canalis KS 用于中等容量配电 100 1000 Ab Canalis KN 用于小容量配电 40 160 Ab Canalis KBA 和 KBB 用于照明配电 25 A 和 40 Ab Canalis KDP 用于照明配电 20 A。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20083 电气装置系统图表 E61设计为用于悬挂灯具照明配电的母线通道Canalis KB 25 40 A图表 E62设计为用于分散灯具照明配电的母线通道Canalis KDP 20 A123ABK silanaC123施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电4

18、 外部影响IEC 60364-5-51选择以下事项时应考虑外部影响c 确保人身安全的适当措施 尤其是对于特殊的场所或电气装置c 电气设备的特性诸如防护等级 IP 、机械耐受性 IK 等。如果一些外部影响同时出现它们能够有独立的或相互的效应因而必须相应地选择其保护等级。代码外部影响设备所需的特性A 环境AA环境温度 C低高特殊设计的设备或适当的配置AA160 C 5 CAA240 C 5 CAA325 C 5 CAA45 C 40 C正常 某些情况下需特殊预防AA5 5 C 40 C正常AA6 5 C 60 C特殊设计的设备或适当的配置AA725 C 55 CAA850 C 40 C图表 E63

19、外部影响一览表 录自 IEC60364-5-51 附录 A 转下页4.1 定义和参考标准每个电气装置所在的环境存在程度可变的风险b 对于人身b 对于组成装置的设备。因此环境条件对于选定适当的装置设备以及对于人身安全保护措施的选择都有影响。环境条件总的来讲是涉及到“环境影响”。许多国家标准所涉及的外部影响包括以十分类似于国际标准 IEC60364-5-51 为基础的分类方案。4.2 分类每个外部影响的条件是由一组两个大写字母和一个数字标志如下第一个字母 A、B 或 C第一个字母与外部影响的一般类别有关b A 环境b B 应用b C 建筑的结构第二个字母第二个字母与外部影响的性质有关。数字与每个外

20、部影响中的级别有关。附加字母 选项仅用在人身的有效防护等级高于 IP 代码第一个位数。仅用在要规定人身的防护等级时IP 代码两个位数用 x 代替。例如IPxxB示例例如代码 AC2 表示A 环境AC 环境 海拔高度AC2 环境 海拔高度 gt 2000 m4.3 外部影响一览表如果需要详细表示宜参照录自 IEC60364-5-51 的图表 E63。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20084 外部影响IEC 60364-5-51图表 E63外部影响一览表 录自 IEC 60364-5-51 转下页代码外部影响设备所需的特性A 环境AB大气湿度空气温度 C相对湿度 绝对湿度 g/m3低高低高低

21、高AB160 C 5 C31000.0037应做适当的配置AB240 C 5 C101000.17AB325 C 5 C101000.57AB45 C 40 C595129正常AB5 5 C 40 C585125正常AB6 5 C 60 C10100135应做适当的配置AB725 C 55 C101000.529AB850 C 40 C151000.0436AC海拔高度AC1 2000 m正常AC2gt 2000 m可能需要预防 降低系数AD有水AD1可忽略露天或无气候防护的场所IPx0AD2滴水IPx1 或 IPx2AD3淋水IPx3AD4溅水IPx4AD5喷水定期采用软管喷水的场所IPx5

22、AD6水浪海边场所 码头、海滩、堤岸IPx6AD7浸水水面在设备最高点以上 150mm 以及设备在水下不大于 1m 处IPx7AD8潜水设备永久地被水完全覆盖IPx8AE有外来固体物最小尺寸实例AE1可忽略IP0xAE2小物体2.5 mm工具IP3xAE3很小的物体1 mm金属线IP4xAE4轻度尘埃IP5x 如果尘埃的渗透对于装置的功能无害AE5中度尘埃IP6x 如果尘埃不渗透AE6重度尘埃IP6xAF有腐蚀性或污染物AF1可忽略正常AF2大气根据物质的性质AF3间歇、偶然防腐蚀AF4连续特殊设计的设备AG机械应力冲击AG1轻微正常AG2中等适用标准品或采用性能加强的材料AG3强烈加强防护A

23、H振动AH1轻微家用或类似场所正常AH2中等平常的工业条件特殊设计的设备或特殊配置AH3强烈严酷的工业条件AJ其他机械应力AK有植物和 / 或霉菌生长AH1无害正常AH2有害AL有动物AH1无害正常AH2有害AM电磁、静电或电离影响 / 低频电磁现象 / 谐波AM1谐波、间谐波查阅现行的 IEC 标准AM2信号电压 载波AM3电压幅值变化AM4电压不平衡AM5电源频率变化AM6感应低频电压AM7在交流电网中的直流电流AM8辐射磁场AM9电场AM21感应振荡电压或电流施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电图表 E63外部影响一览表 录自 IEC60364-5-51

24、 附录 A 结束代码外部影响设备所需的特性A 环境AM22传导毫微秒级单向瞬变查阅现行的 IEC 标准AM23传导微秒至毫秒级单向瞬变AM24传导振荡瞬变AM25高频辐射现象AM31静电放电AM41电离AN太阳辐射AN1轻微正常AN2中等AN3强AP地震影响AP1可忽略正常AP2轻微AP3中等AP4强AQ雷击AQ1可忽略正常AQ2间接暴露AQ3直接暴露AR气流AQ1轻微正常AQ2中等AQ3强AS风AQ1轻风正常AQ2中风AQ3大风B 使用情况BA人的能力BA1一般人员正常BA2儿童BA3残疾人BA4受过培训人员BA5熟练技术人员BB人体的电阻BC人与地电位的接触BC1不接触设备的分类按照 IE

25、C61140 的规定BC2低频度BC3频繁BC4连续BD紧急情况下的疏散条件BD1聚集密度低 / 疏散容易正常BD2聚集密度低 / 疏散困难BD3聚集密度高 / 疏散容易BD4聚集密度高 / 疏散困难BE加工或储存的物料的性质BE1无显著危险正常BE2火灾危险BE3爆炸危险BE4污染危险C 建筑物的结构CA建筑材料CA1不燃正常CA2可燃CB建筑物的设计CB1几乎没有危险正常CB2着火蔓延CB3位移CB4柔性的或不稳定的施耐德电气电气装置应用 设计 指南 20084 外部影响IEC 60364-5-51图表 E64IP 代码的配置图表 E65IP 代码的组成4.4 封闭型设备的防护IP 和 I

26、K 代码IP 代码的定义 见图表 E64外壳的防护等级以 IEC60529 推荐的 IP 代码表示。提供对于下列外部影响的防护b 固体异物的渗透b 防止人体接近带电部分b 防止尘埃进入b 防止液体进入。注IP 代码用于电压至并含 72.5 kV 的电气设备。IP 代码的组成及其含义IP 代码的简介见图表 E65。 施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008E - 低压电气装置的配电4 外部影响IEC 60364-5-51图表 E66IK 代码的组成IK 代码冲击能量AG 代码J00 001 0.1402 0.20AG103 0.3504 0.5005 0.7006 107 2AG208 5A

27、G309 1010 20AG4配电盘 IP 和 IK 代码的说明外壳 IP 和 IK 代码的防护等级必须按照 60364-5-51 标准所确定的对于不同外部影响的关系来规定特别是b 有固体异物 代码 AEb 有水 代码 ADb 有机械应力 无代码b 人员的能力 代码 BAb Prisma Plus 型开关柜是为室内用电气装置而设计的。除非注明规定要采用某国家的规范、标准和规定施耐德电气推荐采用下列 IP 和 IK 代码的数值见图表 E67 和图表 E68。IP 推荐码图表 E67IP 的推荐图表 E68IK 的推荐码根据情况的 IP 代码正常没有垂直落水的风险技术用的房间30正常 有垂直落水的

28、风险门厅走廊31从各个方向溅水的很大风险车间54/55 根据情况的 IK 代码没有较大冲击的风险技术用房间07较大冲击可能损坏器件的较大风险门厅走廊08 带门的外壳冲击力可能损坏外壳的最大风险车间10IK 推荐码IK 代码的定义IEC 62262 标准制定 IK 代码它描述设备各个方向承受机械冲击力所规定的性能 见图表 E66。施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008Vigirex 剩余电流保护继电器b 分体式整定值至 30 A延时时间最长 4.5 秒可与框架、 塑壳断路器配合使用提供接地故障及漏电保护Micrologic P.H 型控制单元b

29、适用于所有电流规格 MT除过载、短路保护外提供接地故障保护P 型 和漏电保护 H 型Compact NSXb 100 630 A 等可配接地故障保护模块提供人身及设备安全防护VigiCompact NSEb 100 630 Ab 可提供报警不脱扣及脱扣两种形式接地故障及漏电保护施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008第 F 章电击防护目录概论F21.1 电击F21.2 电击防护F31.3 直接接触和间接接触F3直接接触防护F42.1 直接接触防护措施F42.2 直接接触防护的补充防护措施F5间接接触防护F63.1 自动切断电源的防护措施F63.2 TT 系统的自动切断电源F73.3 TN

30、系统的自动切断电源F83.4 IT 系统内发生第二次故障时的自动切断电源F103.5 不采用自动切断电源的直接接触和间接接触防护措施F13保护商品免受绝缘故障的危害F174.1 装用 RCD 防电气火灾的措施F174.2 接地故障防护 GFPF17TT 系统的应用F195.1 保护措施F195.2 RCD 的类型F205.3 RCD 间的配合F22TN 系统的应用F256.1 基本条件F256.2 间接接触防护F256.3 高灵敏度的 RCDF296.4 对高火灾危险场所的保护F306.5 故障电流环路阻抗异常高时的解决方案F30IT 系统的应用F317.1 基本条件F317.2 间接接触防护F327.3 高灵敏度的 RCDF367.4 对高火灾危险场所的保护F377.5 故障电流环路阻抗特别高时的解决方案F37剩余电流动作保护器 RCDF388.1 简述F388.2 对 RCD 应用的建议F3812345678施耐德电气电气装置应用 设计 指南 2008F - 电击防护1 概论.