Blokset型低压成套设备的设计Word文档下载推荐.docx
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低压成套设备是由电气元件、机械构件与金属外壳组装起来具有在电压1KV以下控制、测量、信号、保护及调节等功能的柜体、箱体电气设备。
适用于发电厂、变电所、工矿企业、民用建筑基础设施等各个领域，是电力系统中重要的一环，为各行各业用电提供安全、稳定、有效的能源利用方式。
1.2国内Blokset系列低压成套设备状况分析
Blokset低压配电柜是电气行业中世界级的法国施耐德电气以标准的、模块化为基点在20世纪90年代研制成功的新型低压成套设备，在其后进入中国市场上展开深入合作关系，授权与国内部分低压成套设备生产厂，凭借着施耐德电气的高安全性和可靠性，充分发挥施耐德电气在其高品质与高科技上的电气元件优势以及在技术服务上的开放性让B柜（指Blokset的系列配电柜）迅速在国内占有中高端市场。
2低压配电柜的设计过程
Blokset低压配电柜是施耐德电气授权新型全系列低压开关柜，满足所有需要6300A及以下场合的高可靠性低压系统；
开关柜采用模块化的多功能系统，易于安装，主电路和辅助电路连接简便；
标准化元件配置缩短了交货和安装时间；
Blokset系列开关柜（简称B柜）是专门为其低压配电产品而设计,它适用于400Hz以下,额定电压690V,绝缘电压1000V,额定电流6300A及以下的电力供配电系统,它完全满足IEC60439-1、IEC60529、IEC60497、GB7251.1的相应要求,可作为动力配电中心、电动机控制中心、电容补偿及终端配电等电能控制、转换与分配设备使用，Blokset采用模块化结构、功能性设计，具有合理的尺寸、紧凑的体积、简便的电路连接，能够满足当地标准、惯例和要求。
采用标准化元件，具有制造快速、易于修改、便于升降、易于安装和扩展的优点。
是20世纪90年代低压配电柜先进技术的代表。
Blokset系列产品的主要电气与机械技术参数为：
电气技术参数：
额定绝缘电压为1000V，额定运行电压为400V或者690V，试验电压为3500V，额定冲击电压为12KV，电压的类别为IV，污染等级为3，主母线的额定电流小于等于6300V，主母线的额定适时耐受电流小于等于100KV，主母线额定峰值耐受电流小于等于200KV，配电母线额定电流小于等于3200A，配电母线额定峰值耐受电流小于等于187KA，配电母线额定短时耐受电流小于等于85KA。
机械参数为：
在其防护等级上取决于用需求可选择IP20/IP31/IP42/IP54多种防护等级，进出线方式的多样化，有上进上出、上进下出、下进下出、下进上出等多种方式方式。
安装方式的靠墙与离墙。
全部的钣金、电气与机械装置的框架为组装式结构，框架及零部件均采用螺钉紧固连接而成。
环境与气候因素:
海拔高度为2000米以下，温度变化范围为-5℃至50℃，相对温度范围为10%-95%，抗地震能力：
≤8度。
2.1总体设计方案的拟定
Blokset系列低压成套设备一开始就是以标准化、模块化来设计的，因此其具有的模块化系统与全系列解决方案是个无以论比快速、高效的生产方式。
全系列解决方案，高可靠性要求的低压成套设备。
有以下的柜型：
智能化设备：
可将包含高级保护和通信的元件集成到设备中用于配电的马达保护。
多功能系列：
D型：
6300A以下的配电柜；
U型6300A以下的抽屉柜；
Mx型6300A以下的抽屉柜；
Mw型6300A以下的抽屉柜；
Ms型6300A变频器和软起动柜；
Mf6300A型以下的固定式电动机控制中心；
Dc型功率因数补偿柜。
满足当地标准、惯例和要求与国际标准（IEC）的开关柜。
功能性设计：
理化的尺寸和内部布置，减少减少占地面积，简便的主电路和辅助电路连接，易于安装，升级成本得到控制，高可靠性品质提供所有的基本保证符合国际标准，特别是IEC60439-1、IEC61439、IEC60529和IEC60947，符合当地标准，满足当地法规的技术上的要求，系统采用施耐德开关元器，保证最佳运行。
我司在本项目中工作是为新增的一个通信机房设计制造一套配电设备，其特点是可靠性高，要求停电时间限制在毫秒级；
供电质量稳定，要求电压，频率等波动小；
智能化，能够对系统参数进行监测，对负载进行有效管理。
从低压配电房引来的电源是380V，从柴油发电机引来的也是380V，都是用电缆引到我司配电柜中。
其中机房面积为45平方米，里面将会有服务器机柜10台，8台刀片服务器机柜，5台存储设备机柜，5台网络机柜，配套空调、照明、消防及我司设计制造的4台配电柜。
经招标文件、合同要求和甲方给予技术资料，我司即展开设计工作，即市电进线与自备柴油发电机到机房里各项用电设备。
因此需要双电源自动切换柜，进线柜，馈电柜。
为实现其不断电功能，我司将设计一个双电源自动切换柜，为市电与发电机之间的功能实现。
在其它的负荷用电设计馈电柜来送电保护的设计方向。
特别说明，现在新建的机房中无功功率为其它处集中提供，本次配电中不在设计。
专业工程量设计的解决方案架构如图2.1所示：
图2.1机房配电系统图
我司主要就是负责其中低压配电柜的设计制造，就是本论文中的设计任务。
低压成套设备的设计过程是以分为定性设计要求，其主要是当地的工作电压、类型与要求功能。
定性分析要求主要是以配合上述功能在与各项标准相结合起来。
设计过程中，是对产品性能、成本、质量、时间各方面进行最佳权衡，为达到最佳效果。
2.1.1具体设计方案依据标准
主要的设计依据为：
《计算站场地技术要求》（GB2887-89）
《电子计算机机房设计规范》（GB5017-93）
《工业与民用供电系统设计规范》（GBJ52-83）
《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）
《电气装置安装工程及验收规范》（GBJ232-83）
《电工成套装置中指示灯和按钮颜色》GB2682-1981
《电工成套装置中导线颜色》GB2681-1981
《外壳防护等级（IP代码）》GB4208-1993
《低压成套开关设备》GB7251-1987
《低压成套开关设备基本试验方法》GB9466.1-1997
《建筑电气工程质量验收规范》GB50303-2002
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-2002
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB50171-2002
《成套低压开关设备和控制设备》IEC439-1
《建筑物电气装置》IEC364
《对非专业人员使用的低压开关设备和控制设备》IEC439-3
《电力传输控制装置用铜制裸压接端头》JB2436-1992
2.1.2机房负荷计算
机房负荷的计算工作是设计配电系统中的先行重要工作，是对整个设计起着安全、经济的指导大纲，为今后所有工作的引用方向。
对整个项目有着重大影响的先头工作。
计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。
根据机房功率计算表计算机房负荷表2.1所示：
表2.1机房功率计算
机房功率计算
项目
所需数据
计算
合计（KW）
功率需求-电力
关键负载
每个IT设备的额定功率
总VA值×
0.67/1000
#1=
其他负载
计算VA值（消防、安全和监控系统）
#2=
未来的负载
每个预期IT设备的铭牌VA值
#3=
关键负载变化
导致的峰值功率下降
稳定状态关键负载总功率下降值
（#1+#2+#3）×
1.05
#4=
UPS功率损耗和电池充电
实际负载+未来负载（kw）
0.32
#5=
照明设施
地板总面积
0.0215×
S（地板面积/m2）
#6=
用于满足电源需求的总功率
上述#4、#5、#6的和
#4+#5+#6
#7=
功率需求-制冷
用于满足制冷需求的总功率
#7
对于制冷机系统#7×
0.7
对于DX系统#7×
1.0
#8=
总功率需求
用于满足电源和
制冷需求的总功率
#7与#8的总和
#7+#8
#9=
估算电力线路容量
满足GB需求
#9
#9×
1.25
#10=
线路入口处提供的
三相交流电压
交流电压
#11=VAC
需要从供电公司
获取的电力容量（A）
#10、#11
（#10×
1000）/（#11×
1.73）
关键负载为新建机房内IT设备服务器机柜20台，9台刀片服务器机柜，9台存储设备机柜，5台网络机柜。
IT设备负荷为：
服务器机柜功率=20台*3.5KW/台=70KW（2-1）
刀片服务器机柜功率=9台*9KW/台=81KW（2-2）
存储设备机柜功率=9台*5KW/台=45KW（2-3）
网络机柜功率=5台*2KW/台=10KW（2-4）
IT设备总功率为：
70+81+45+10KW）=206KW（2-5）
机房中的用电设备有消防、安全和监控系统、UPS功率损耗和电池充电、照明设施、空调制冷。
其它设备负荷说明：
照明负荷：
机房面积S×
20（W）=45×
20（W）=0.9KW（2-6）
消防负荷：
消防功率与照明相当。
代入以上数据得知：
表2.2机房功率计算表
#1=206
#2=2.7
#3=206
#4=435.435
#5=132.704
#6=0.9
#7=569.04
#8=398.327
#9=967.36
#10=1209.20
#11=380AC
#10×
1839.379
机房电力容量（A）至少为1839.379A。
2.1.3机房配电系统设计
新建机房的配电系统我司设计为从低压室和柴油机发电房中引来2000A电流，以双电源自动切换柜为总电源柜，二路电源经过双电源自动切换开关柜后经矩形铜母线到馈电柜。
据其计算功率，设计三级送电。
新建机房以IT设备为主，而计算机设备配电系统的好坏是计算机系统正常运行的前提和保证。
主要是依据
《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887-2000），标准中的三类供电方式中：
一类供电：
需建立不间断供电系统。
二类供电：
需建立带备用的供电系统。
三类供电：
按一般用户供电考虑。
现行新建机房满足一类与二类，因此电源我们采用三相五线制。
供电线路采用统一供电，不同管理，集中在机房馈电柜。
在设计中充分考虑馈电柜到IT设备的配电要求，其处于强电与弱电专业分工的接合部，在所有的电气工程中，机房的第一要求都是安全可靠。
其次才是性能。
采用分类输送，不与空调系统、照明系统、消防安全、备用相干扰。
在馈电柜内的配电采用施耐德的空气断路器、接触器和保护单元为主的保护模式，
在设备过载、（瞬时）电流保护、电路短路和欠电压时起保护作用。
所有用电设备必需要做保护接地（或保护接零，依据现场供电情况而定）。
所有用电设备必需要做防雷措施。
主要设计方案是依据施耐德电气中Blokset系列中一次系统推荐方案设计。
2.1电气成套设备的设计
电气设备即成套开关设备，它是以开关为主题的成套配电设置，即制造厂家根据用户对一次接线的要求，将各种元器件以及控制、测量、保护等装置组装在一起而构成的成套配电装置。
2.2.1双电源自动切换柜设计
已知电流为1839.379A，是市电与备用柴油发电机之间的切换，极数为4，转换时间的要求为150mm以内，额定短路接通能力（kA峰值）80KA,额定冲击耐受电压（kV）6KA。
招标文件中要求中PC级。
经过以上条件与及成本的综合计算：
我司选择了施耐德的wotpc20004s1g型的双电源自动切换开关。
在电源互感器上我们选择了规格为2000/5的6个，熔断器选择2500AClassL的，多功能表为施耐德PM1200，电压端子为CK2.5BR。
双电源自动切换柜一次系统图为：
图2.2双电源自动切换柜一次系统图
其规格为：
表2.3双电源切换开关规格表
额定
电流
级数
转换
方式
接线
形式
宽（mm）
高（mm）
深（mm）
重量（Kg）
2000A
4P
同相
后接线
768
775
478
315
2.2.2馈电柜设计
机房中分为14条馈电线路，分别标号为馈电1、馈电2、馈电3、馈电4、馈电5、馈电6、馈电7、馈电8、馈电9、馈电10、馈电11、馈电12、馈电13、馈电；
柜为底部进线，单个NXS水平安装类型。
水平与竖直母线电流为2000A。
馈电1、馈电2、馈电8、馈电9是空调电源，馈电3、馈电10是UPS电源，馈电4是服务器机柜电源，馈电5是刀片服务器机柜电源、馈电6是存储设备机柜电源、馈电7是网络机柜电源，馈电11是消防安全电源，馈电12是照明电源，馈电13维护施工插座电源、馈电14是备用电源。
此外特别说明UPS电源中柜由其它生产厂家提供。
馈电柜一次系统图为：
图2.3馈电柜一次系统图
现在据功率与电压得开关容量公式为：
额定电流：
I=P/（1.732*0.38*0.8）A（2-7）
开关容量>
I
断路器型号如下图：
表2.4馈电柜断路器电气元件选型表
线路
工作电流
断路器型号
断路器大小
馈电1
189.12A
NXS250H
馈电8
NXS250
馈电2
馈电9
馈电3
126
NXS160H
馈电10
馈电4
133
馈电11
5.127
C65H4PC10A
馈电5
153
馈电12
1.709
馈电6
85.46
NXS100H
馈电13
80
馈电7
18.992
NSX80HMA
馈电14
在馈电柜中我司根据施耐德电气一次系统推荐方案中IMCC方案400V50Hz,配合类型二，为空调电源选型如下：
表2.5空调电源电气元件选型表
功率
计算电流
分断能力
断路器
接触器
保护单元
安装模数
110KW
210A
70KA
NSX250HMA
LC1-D185
LTMR08
9
为UPS电源选型如下：
表2.6UPS电源选电气元件型表
75KW
140A
NSX160HMA
LC1-D150
为服务器机柜电源选型如下：
表2.7服务器电源电气元件选型表
为刀片服务器机柜电源选型如下：
表2.8刀片服务器电源电气元件选型表
90KW
170A
36KA
为储设备机柜电源选型如下：
表2.9储设备机柜电源电气元件选型表
45KW
70A
LC1-D115
6
为网络机柜电源选型如下：
表2.10网络机柜电源电气元件选型表
10KW
21A
LC1-D40
LTMR27
4.5
为备用电源选型如下：
表2.11备用电源电气元件选型表
80A
NSX100HMA
为消防安全电源选型如下：
表2.12消防安全电源电气元件选型表
动力
0.9KW
5A
50KA
为照明电源选型如下：
表2.13照明电源电气元件选型表
2A
50A
整合配电一次系统图：
图2.4电柜一次系统图
2.2.3母线设计
母线是用导电性极好的金属铜制作成矩形或圆形截面的大电流导体，对各电气设备进行汇集、分配与传送电能，具有电流大、散热快、制作容易的特点。
在低压成套设备中母线相序的通用标准有：
A相B相C相对应黄色、绿色、红色，中性线或零线为蓝色。
根据双电源自动切换开关的大小的电流选定母线。
双电源自动切换开关的尺寸图为：
图2.5双电源切换开关尺寸图
母线为三相五线，电流大
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