Руководство по выбору промышленных низковольтных распределительных щитов и практика применения

1. Введение

Низковольтные распределительные щиты являются основным оборудованием в промышленных системах электроснабжения, отвечающим за преобразование высоковольтной электроэнергии в низковольтную и распределение ее между различным электрическим оборудованием. Правильный выбор и использование низковольтных распределительных щитов имеет решающее значение для обеспечения безопасного и надежного электроснабжения промышленных предприятий. В этой статье будет комплексно представлены точки выбора, технические параметры, specifications установки и управление обслуживанием промышленных низковольтных распределительных щитов. Для выбора высоковольтного распределительного оборудования вы можете обратиться к Техническим характеристикам и руководству по выбору высоковольтного аппарата; для интеллектуальных систем электроснабжения вы можете обратиться к Применению и развитию интеллектуальных систем электроснабжения в промышленных областях.

2. Классификация и структура низковольтных распределительных щитов

2.1 Классификация низковольтных распределительных щитов

По конструктивным формам и назначению низковольтные распределительные щиты в основном подразделяются на следующие категории:

• Выдвижные распределительные щиты: серии GCK, GCS, MNS и другие
• Фиксированные распределительные щиты: серии GGD, XL-21 и другие
• Интеллектуальные распределительные щиты: распределительные щиты, оборудованные интеллектуальными системами мониторинга
• Щиты для компенсации реактивной мощности: используются для компенсации реактивной мощности системы
• Щиты для частотного управления: используются для управления системами частотного регулирования скорости

2.2 Базовая структура низковольтных распределительных щитов

Базовая структура низковольтных распределительных щитов включает:

• Корпус: изготовлен из металлических материалов, обеспечивает защиту и поддержку
• Система шинам: включая главную шину, ветвящуюся шину и заземляющую шину
• Электрические компоненты: выключатели, контакторы, реле, предохранители и т.д.
• Вторичный цепь: цепи управления, защиты и мониторинга
• Вспомогательные средства: вентиляция, освещение, заземление и т.д.

3. Точки выбора низковольтных распределительных щитов

3.1 Расчет нагрузки и определение мощности

• Точно рассчитайте электрические нагрузки, включая активные и реактивные нагрузки
• Учтите коэффициент одновременности и коэффициент спроса нагрузок
• Зарезервируйте определенное пространство для расширения (обычно 15%-30%)
• Определите номинальный ток и сопротивляемость к короткому замыканию главной шины

3.2 Выбор формы щита

• Выдвижной против фиксированного: Выдвижной удобен для обслуживания и замены компонентов, но имеет более высокую стоимость; фиксированный имеет более низкую стоимость, но неудобен для обслуживания
• Уровень защиты: Выберите IP30, IP40, IP54 и т.д. в зависимости от среды установки
• Способ установки: Постоянный, настенный, встроенный и т.д.
• Размерные характеристики: Определите в зависимости от пространства на месте и количества компонентов

3.3 Выбор электрических компонентов

3.3.1 Выбор выключателя

• Молдинговый выключатель (MCCB): Используется для распределительных линий и защиты двигателей
• Воздушный выключатель (ACB): Используется для главных входов и крупных линиий подачи
• Миниатюрный выключатель (MCB): Используется для терминальных распределительных линий
• Точки выбора: Номинальный ток, способность разрыва короткого замыкания, защитные характеристики, режим эксплуатации

3.3.2 Выбор контактора

• Выбирайте в зависимости от типа нагрузки (двигатель, резистивная нагрузка и т.д.)
• Номинальный ток должен быть больше или равен 1,2-1,5 раз току нагрузки
• Напряжение катушки должно соответствовать напряжению управляющей цепи
• Учтите частоту работы и срок службы

3.3.3 Реле и защитные устройства

• Термическое реле: Используется для защиты двигателя от перегрузки
• Промежуточное реле: Используется для усиления сигнала и преобразования
• Интеллектуальное защитное устройство: Используется для комплексной защиты двигателя
• Точки выбора: Защитные функции, диапазон настройки, коммуникационные возможности

3.4 Выбор системы шинам

• Материал шины: Медная шина или алюминиевая шина, медная шина имеет хорошую электропроводность, но высокую стоимость
• Поперечное сечение шины: Выбирайте в соответствии с требованиями к номинальному току и повышению температуры
• Соединение шины: Болтовое соединение или сварное соединение
• Сопротивляемость к короткому замыканию: Должна соответствовать требованиям короткого замыкания системы

3.5 Выбор интеллектуальной системы мониторинга

• Интеллектуальные электросчетчики: Используются для учета и мониторинга энергии
• Температурные датчики: Используются для мониторинга температуры контактов шин и выключателей
• Датчики тока/напряжения: Используются для мониторинга электрических параметров
• Коммуникационные модули: Поддерживают протоколы связи Modbus, Profinet и другие
• Программное обеспечение мониторинга: Реализует удаленное мониторинг и анализ данных

4. Specifications установки низковольтных распределительных щитов

4.1 Требования к среде установки

• ambient temperature: -5℃~+40℃, 24-часовая средняя температура не превышает +35℃
• относительная влажность: ≤90% (при 25℃)
• высота: ≤2000м
• Избегайте установки в средах с пылью, коррозионными газами и сильными вибрациями

4.2 Подготовка перед установкой

• Проверьте, цел ли корпус
• Проверьте, полны и целы ли электрические компоненты
• Проверьте сертификаты соответствия продукции и технические документы
• Подготовьте необходимые инструменты и материалы для установки

4.3 Процесс установки

• Расположение щита: Убедитесь, что горизонтальность и вертикальность соответствуют требованиям
• Соединение шин: Соедините шины в соответствии с требованиями проекта, обеспечьте хороший контакт
• Укладка кабелей: Укладка кабелей в соответствии сspecifications, обеспечьте хорошую идентификацию
• Проводка вторичной цепи: Убедитесь, что проводка правильная и прочная
• Система заземления: Обеспечьте надежный заземление, сопротивление заземления ≤4Ω

4.4 Инспекция и тестирование после установки

• Внешняя инспекция: Проверьте качество установки и состояния проводки
• Тестирование изоляционного сопротивления: Изоляционное сопротивление каждой цепи должно быть ≥1МΩ
• Проверка на withstand voltage: Проведите испытание на withstand voltage в соответствии сspecifications
• Функциональное тестирование: Протестируйте работоспособность выключателей, контакторов и других компонентов
• Симуляционное тестирование: Симулируйте различные аварийные состояния, протестируйте защитные функции

5. Управление обслуживанием низковольтных распределительных щитов

5.1 Ежедневное обслуживание

• Регулярно проверьте внешний вид и защиту корпуса
• Проверьте статус работы и температуру электрических компонентов
• Проверьте, не ослаблены ли или не перегреты ли соединения шин
• Проверьте, прочной ли проводка вторичной цепи
• Удалите пыль и мусор внутри корпуса

5.2 Регулярное обслуживание

• Ежемесячное обслуживание: Проверьте статус работы основных электрических компонентов, протестируйте защитные функции
• Квартальное обслуживание: Проверьте соединения шин, затяните ослабленные болты
• Годовое обслуживание: Проведите комплексную инспекцию и тестирование, замените старые компоненты
• Техническое обслуживание: Проводите техническое обслуживание каждые 3-5 лет, включая замену основных электрических компонентов и шин

5.3 Обработка распространенных неисправностей

• Срабатывание выключателя: Проверьте причины неисправностей, таких как короткое замыкание, перегрузка и т.д., повторно закройте после устранения
• Перегрев компонентов: Проверьте причины, такие как плохой контакт, перегрузка и т.д., обработайте вовремя
• Неисправность вторичной цепи: Проверьте проводку, реле и другие компоненты, устраните неисправности
• Неисправность связи: Проверьте коммуникационные модули и линии, реконфигурируйте параметры связи

6. Примеры применения низковольтных распределительных щитов

6.1 Низковольтная распределительная система машиностроительного завода

Обзор проекта

• Производственные цеха: 3, общая электрическая нагрузка: 2000кВт
• Тип низковольтного распределительного щита: выдвижной распределительный щит GCS
• Главный входной выключатель: воздушный выключатель, номинальный ток 4000А
• Линии подачи: 50, используют молдинговые выключатели
• Интеллектуальный мониторинг: оборудован интеллектуальными электросчетчиками и температурными датчиками, реализует удаленное мониторинг

Эффект эксплуатации

• Надежность электроснабжения: 99,98%
• Затраты на обслуживание: уменьшены на 35%
• Время реакции на неисправности: сокращено на 70%
• Управление энергией: реализовано точное управление электроэнергией

6.2 Преобразование низковольтной распределительной системы химического предприятия

Контекст проекта

• Исходные распределительные щиты: фиксированные распределительные щиты GGD, срок службы более 15 лет
• Существующие проблемы: старение оборудования, несовершенные защитные функции, отсутствие системы мониторинга

План преобразования

• Заменено на выдвижные распределительные щиты GCK
• Оборудовано интеллектуальными защитными устройствами и системами мониторинга
• Оптимизирована система шин, улучшена сопротивляемость к короткому замыканию
• Добавлены устройства для компенсации реактивной мощности, улучшен коэффициент мощности

Эффект преобразования

• Надежность электроснабжения значительно улучшена
• Коэффициент использования энергии увеличен на 12%
• Объем обслуживания уменьшен на 50%
• Реализовано прогнозирующее обслуживание

7. Тенденции развития низковольтных распределительных щитов

7.1 Интеллектуализация

• Широкое применение интеллектуальных компонентов
• Глубокая интеграция технологии Интернета вещей
• Анализ больших данных и прогнозирующее обслуживание
• Удаленное мониторинг и эксплуатация

7.2 Модульность

• Модульный дизайн, удобный для расширения и обслуживания
• Стандартизированные компоненты, улучшающие взаимозаменяемость
• Быстрая сборка, сокращающая цикл установки

7.3 Экологичность

• Использование экологичных материалов, уменьшающих загрязнение окружающей среды
• Повышение энергоэффективности, уменьшение потребления энергии
• Проект с возможностью рецикла, уменьшение отходов ресурсов

7.4 Повышение безопасности

• Совершенные защитные функции
• Конструкция предотвращения ошибочных операций
• Обнаружение и защита от дуговых неисправностей
• Мониторинг изоляции и раннее предупреждение

8. Заключение

Низковольтные распределительные щиты являются ключевым оборудованием в промышленных системах электроснабжения, и правильный выбор, установка и обслуживание имеют решающее значение для обеспечения безопасного и надежного электроснабжения промышленных предприятий. С непрерывным развитием интеллектуализации, модульности, экологичности и других технологий низковольтные распределительные щиты будут развиваться в более интеллектуальном, эффективном, безопасном и надежном направлении. Промышленные электротехники должны постоянно учиться и усваивать новые технологии, повышать уровень выбора и использования низковольтных распределительных щитов, и предоставлять сильную энергетическую поддержку для развития промышленных предприятий.

9. Ссылки

1. “Low-Voltage Switchgear and Controlgear Part 1: General Rules” (GB 7251.1)
2. “Design Code for Low-Voltage Distribution Cabinets” (GB 50054)
3. “Industrial and Civil Power Supply and Distribution Design Manual”
4. “Low-Voltage Electrical Equipment Selection Manual”

10. Связанное чтение

• Применение и развитие интеллектуальных систем электроснабжения в промышленной области
• Specifications проектирования заземления промышленного электрического оборудования
• Технология управления гармониками для низковольтных распределительных систем