中低压电气设计是电力系统工程里非常核心的一个环节, 而电气设备成套技术则是把设计方案变成可以交付给用户的产品的非常重要的关键工序, 这些产品具体包括了低压开关柜、中压配电柜以及控制系统柜。
我们是从规范依据这个维度, 还有设计要点这个维度, 另外再加上成套工艺这个维度这三个方面来进行分析梳理的。这样做的目的就是为了系统地讲清楚工程师们必须掌握的技术要求, 还有实际操作时必须要遵守的标准。
规范依据与电压等级
中低压电气设计执行的核心标准为GB 7251以及GB/T 3906。其中, 标准GB 7251针对的是低压成套开关设备。而标准GB/T 3906则对应着3.6kV到40.5kV范围的高压开关设备和控制设备。关于电压等级的划分情况, 需要明确为以下两点。
第一点是低压系统。该系统的额定电压规定是交流电不超过1000V, 直流电不超过1500V。第二点是中压系统。该系统所指的额定电压数值在1kV与35kV之间区间内。
设计文件里面必须要写清楚具体的适用电压等级以及系统频率, 这里面的系统频率是50Hz, 同时也要明确安装的海拔高度中低压电气设计与电气设备成套技术，一旦安装地点的海拔超过了2000米这个数值, 那么里面的元器件在进行绝缘处理和温升计算的时候, 就必须按照每升高100米就降低1%的容量来进行修正, 这是必须遵守的规定。
电气设计核心要点
1. 元器件选型与保护配合: 断路器的整定值必须和上级保护级进行逐级配合。在低压侧, 短路分断能力的数值不得低于系统预期短路电流的数值。以0.4kV系统中的630A框架断路器为例, 该设备需要具备大于或等于50kA的分断能力, 这是符合IEC 60947-2标准的要求。
2. 关于母线与电缆的载流量情况: 按照IEC 60947系列标准去进行计算的话, 必须要把安装方式、环境温度的高低, 还有相邻导体发热所带来的修正因素全部考虑进去, 铜排在长期的使用过程中所允许达到的温升数值不能超过65K, 这里所提及的基准环境温度设定为40℃。
3. 针对接地与剩余电流保护: PE导体的最小截面, 必须按照GB 16895.3来确定。在TN-S系统中, RCD的整定值要小于或者等于300mA, 故障时的切断时间也要小于或等于0.4s。
4. 无功补偿: 电容器组的投切操作, 是采用了BPTO控制器或者是BPSCD控制器来完成的, 在进行补之后, 系统的功率因数达到了大于等于0.95的水平。
成套设备工艺技术要点
1. 柜体结构: 防护等级要根据具体的使用环境来选, 如果是户内就用IP2X或者IP3X, 如果是户外, 就用IP54以及比这个更高的等级, 门上面装的密封胶条在压缩时的比率至少要达到百分之二十以上, 还有柜体的接地连续性电阻不得大于零点一欧姆。
2. 母线连接方面, 螺栓拧紧的时候所用力矩的大小, 这个力矩要符合 gb/t 11916.3 这份标准里说的那些规定, 在连接的地方, 温度升高不能超过 20k 这个数值, 还有接触的那个大面, 需要做一下去掉氧化层那个加工的动作, 然后还要涂上一那种能够导电的那种膏子。
3. 爬电距离与电气间隙: 我们是按照IEC 60671-1的这个标准来看的, 在污染等级为2、过电压等级为Ⅱ这样的条件下, 如果额定电压是800V的话, 那么它对应的最小爬电距离就是要达到1.8mm, 而最小电气间隙则需要保证是2.5mm。
4. 出厂试验: 这些项目是必须要做的, 具体来说, 要包括工频耐压试验, 这个试验要求施加额定电压加上1500V的电压, 并且持续时间为一分钟, 除此之外, 还要进行绝缘电阻测试中低压电气设计与电气设备成套技术灵音心图，测试结果需要大于或等于2兆欧姆, 同时也需要进行温升试验, 以及短路耐受电流验证。
高频疑难与解决方案
谐波环境电容器过热, 在含有大量的三次谐波的情况下, 必须要配套使用K值大于等于百分之七的抗谐波电抗器, 这样才能够避免因为谐波的放大作用而导致电容器发生过流击穿的情况。
母线连接点温升异常的时候, 我们要先看看是不是因为螺栓的扭矩不够, 或者是接触面有氧化现象, 然后再去检查各个相之间的间距符不符合最小空气间隙的规定, 如果在必要的话, 就得增加一些绝缘隔板。
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