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详说GCS
低压开关柜技术标准
1适用范围
1.1本技术条件适用于GCS型低压抽出式开关柜。
本系列低压抽出式开关柜（以下简称开关柜）主要用于三相交流频率为50（60）Hz、额定工作电压为380V（400）、（600），额定电流为4000A及以下的电路中，作为进线、母联、馈电控制电动机和电容器补偿等场合使用。
1.2本技术条件的编制，主要参照IEC439-1《低压成套开关设备和控制设备》、GB7251.1-2005《低压成套开关设备》、ZBK36001《低压抽出式成套开关设备》等标准。
2引用标准
IEC439-1低压成套开关设备和控制设备
GB156-93额定电压
GBl0609.1-89技术制图标题栏
GB2681-81电工成套装置中的导线颜色
GB/T2900.18-92电工名词术语
GB/T762-96电器设备额定电流
GB4025-83电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色
GB/T4026-92电器接线端子的识别和字母数字符号标注接线端子通则
GB/T3047.1-95面板、架和框的基本尺寸系列
GB4205-84控制电气设备的操作标准运动方向
GB/T4942.2-93低压电器外壳防护等级
GB7251.1-2005低压成套开关设备
GB9466-88低压成套开关设备基本试验方法
ZBK36001低压抽出式成套开关设备
3使用条件
3.1如无特殊规定，开关柜应能在下列条件下正常使用
a.海拔高度不超过2000米；
b.没有粉尘、腐蚀性气体或雨水侵袭的户内；
c.环境温度：
周围最高温度不高于+40℃，而在24小时周期内的平均温度不高于+35℃；周围最低温度不低于-5℃；
d.相对湿度：
在最高温度为+40℃时不超过50%。
在较低温度时容许有较高的相对湿度。
如温度为+20℃时，相对湿度允许为90%，但要考虑到由于温度变化，有可能会偶然产生适度的凝露；
e.安装倾斜度不超过5°；
f.如果运输、储存或安装时的环境条件与上述规定不同时，应由用户和制造厂签定专门的协议，除非另有规定，运输与储存过程的温度可在-25～+55℃范围内，在短时间内（不超过24小时）温度可达+70℃。
3.2当使用条件与4.1规定发内容不相符合时，应作为“特殊条件”来处理，用户在订货时应向制造厂提出，并协商解决。
4技术参数
4.1主回路额定绝缘电压为660V、1000V
4.2主回路额定工作电压：
交流：
380V、660V
4.3辅助电路额定工作电压
交流：
24V、220V、380V
直流：
110V、220V
注：
用户对辅助电路电压有特殊要求时，应与制造厂协商解决。
4.4额定频率：
50（60）Hz
4.5母线额定电流见表2
母线额定电流（安）
水平母线（主母线）
≤4000
垂直母线（支母线）
630、1000
4.6额定短时耐受电流：
（按规定的试验条件进行）见表3
额定短时耐受电流（r·m·s/1s）
水平母线（主母线）
50、80（KA）
垂直母线（支母线）
50、80（KA）
中性母线（中性主母线）
50、80（KA）
4.7额定峰值耐受电流见表4
额定峰值耐受电流（KA）
水平母线（主母线）
105、176
垂直母线（支母线）
105、176
中性母线（中性主母线）
105、176
4.8额定分断电流是指功能单元的主断路元件（包括断路器、熔断器等）在额定工作电压和规定试验条件的分断能力（指有效值）见表5
额定分断电流（KA）
进线受电单元
50、80
馈电单元
50、80
5技术要求
5.1设计
5.1.1开关柜的主构架采用8MF型钢组成，要有足够的强度和刚度（要坚固耐用，应能承受装置给定参数生产的机械、电气和热应力）。
5.1.2所有的金属部件，根据在结构中的位置及作用应分别以镀层或涂层加以防护，镀层必须有足够的厚度和附着力，以保证永久导电性。
涂层应采用具有良好机械性能和化学稳定性能的环氧粉末涂层。
5.1.3电器和电路布置应便于安装、操作和维修，同时还应考虑到工作条件，适当降容，以防温升过高。
5.1.4柜架全部采用标准紧固件连接，拼装结构的每一个零件或部件应具有接地措施，保证其导电性具有永久的连续性。
5.2结构
5.2.1柜架及其零部件必须互换，其互换性不但要求在同一柜架单元中达到，在不同柜架单元中也能达到。
5.2.2相同功能单元应具有互换性，即使在发生短路事故后，其互换性也不能被破坏。
5.2.3装置各功能室严格分开，其隔室主要分为功么单元室、母线室、电缆室、各单元的功能作用相对独立。
5.2.4防护等级
由外壳提供对人身和设备的安全防护，防止触及带电部分，防护等级按GB4942.2-85有关规定执行，其等级为IP3L0、IP4L0。
5.3功能单元
5.3.1一个抽屉为一个独立功能单元。
5.3.2抽屉分为二分之一单元、一单元、二单元、三单元四个尺寸系列，回路的额定电流有400A及以下。
一个单元抽屉的尺寸为160（高）*560（宽）*407（深），二分之一单元抽屉的宽为280，二单元、三单元仅以高度做二倍、三倍的变化，其余尺寸均同一单元。
5.3.3装置的每柜内可以配置11个一单元的抽屉或22个二分之一单元的抽屉。
5.3.4抽屉进出线根据回路电流大小采用不同片数的同一规范片式接插件，一般一片接插件≤200A
5.3.5二分之一抽屉与电缆室的转接，采用背板式结构的转接件。
单元抽屉与电缆室的转接采用棒式结构的转接件。
5.3.6抽屉面板有合、断、试验、抽出等位置的明显标志，抽屉设有机械联锁装置。
5.3.7馈线柜和电动机控制柜设有专用的电缆隔室，功能单元室与电缆隔室内电缆的连接通过转接件或转接铜排实现，既提高了电缆的使用可靠性，又极大的方便了用户对电缆的安装与维修。
5.3.8以抽屉为主体，同时具有抽出式和固定式，可以混合组合，任意选用。
5.4联锁
为确保操作程序，以及操作和维修人员的人身安全，装置应设置机械联锁结构，或电磁联锁机构
5.4.1功能单元的门应设置联锁结构
a.馈电单元和电动机控制单元与单元门必须设置机械联锁，当主开关（熔断器式刀开关或断路器）处于分断位置，门才能打开，否则门打不开。
只有在主开关（熔断器式刀开关或断路器）处于分断位置时，功能单元才能抽出或插入，如果在一个功能单元中装有二条电路形成一个双馈电或双电动机控制单元时，则每个电路的主开关都应与门联锁。
b.对于进线单元，门与主开关采用电磁进行联锁，当主开关关合时门打不开，当开关断开时，门才能打开。
5.4.2为防止未经允许的操作，主开关的操作机构应提供使用三把挂锁的条件。
将主开关锁在分断位置或合闸位置上。
5.4.3当特殊需要时，断路器的操作机构具有解锁机构，以便主开关处于合闸位置时也能将门打开。
5.5电气间隙和爬电距离
5.5.1装置内的电器元件应符合各自的有关规定，在正常使用条件下，应该保持其电气间隙和爬电距离。
5.5.2在装置内部的水平母线，垂直母线、分支母线和主电路接插件带电部件之间及它们对接地金属之间的电气间隙和爬电距离应不小于表6的规定值：
表6
额定绝缘电压
Ui（伏）
300＜Ui≤690
不同极性的裸露带电部件
（mm）
裸露带电部件对接地金属件之间（mm）
电气间隙
爬电距离
爬电距离和电气间隙
20
20
20
5.5.3功能单元中带电部件（主回路接插件除外）的电气间隙和爬电距离应符合表7规定的数值。
表7
额定绝缘电压
Ui（伏）
不同极性的裸露带电部件
（mm）
裸露带电部件对接地金属件之间（mm）
电气间隙
爬电距离
电气间隙
爬电距离
Ui≤60
3
5
3
5
60＜Ui≤300
5
5
6
8
300＜Ui≤690
8
10
10
12.5
5.5.4功能单元处于分断位置时，它的主电路接插件裸露带电体与垂直母线的电气间隙应不小于25㎜。
5.5.5在异常情况下，（如短路时）不应使母线之间的距离产生永久性变形。
即不得影响互换性和表6的绝缘距离。
5.6导线与端子
5.6.1主电路导线
5.6.1.1主电路的导线包括水平母线、中性母线、接地母线，进线单元导线；这些导线应采用裸铜排。
5.6.1.2垂直母线应采用L型铜排并搪锡。
5.6.1.3功能单元中，主电路若以多股导线或电缆连接时，多股导线或电缆的接头必须采用冷压接端头。
与外接端子相连的多股线或电缆也必须采用冷压接端头连接。
5.6.1.4装置中，中性线和保护导体应按表8确定其截面积。
表8
装置相导线的截面
S
相应的中性线及保护导体的
最小截面积
中性线
保护导体
S≤15
S
5×50
15＜S≤35
各≥1515
5×50
35＜S
S/2
5×50
如选择的导体不是标准尺寸时，应靠向标准值。
5.6.1.5母线应采用绝缘支持件固定，以保证母线之间或母线与其它部件之间的距离不变，母线的绝缘支持件应承受开关柜的额定短时耐受电流和峰值电流所产生的热应力和机械应力的冲击。
5.6.2辅助电路导线
5.6.2.1辅助电路用导线系指操作、测量、保护及信号等系统的导线。
5.6.2.2辅助电路用导线（除公用小母线）应采用截面积不小于1.0㎜²的多股绝缘软铜导线。
5.6.2.3辅助电路用导线的连接应采用冷压接端头，端头材料必须是铜的。
5.6.2.4辅助电路用导线的接头处，应有明显的标志，标明它在其接线图中特征位置和编号。
5.7母线和导线的颜色及排列
5.7.1装置中，母线和导线的颜色应符合GB2581-81《电工成套装置的导线颜色》的规定。
保护导体的颜色必须采用黄、绿双色标志。
（与结构连接的保护导体，如用铜编织线，可不标注颜色）。
5.7.2装置内，母线的相序排列，从装置正面观察应符合表9规定。
表9
类别
垂直排列
水平排列
前后排列
交
流
A相
上
左
远
B相
中
中
中
C相
下
右
近
中性线、中性保护线
最下
最右
最近
直
流
正极
上
左
远
负极
下
右
近
保护线
—
—
—
注：
*在特殊情况下，如果此相序排列会造成母线配制困难时，可不按此表排列规定。
**中性线或接地母线如果不在相线附近并列安装，其位置也可不按此表排列规定。
5.8保护接地
5.8.1装置的保护电路可由单独的保护导体和可导电的构件组成，所有保护导体（PE）均应与装置最下部的PE母线相连接。
所有并联柜架的PE母线都应该联结在一起，并可靠的接地，中性母线与地绝缘，如果供电系统为三相四线制，则中性线可不单独设置保护导体（PE）和中性导体的截面积可按5.5.1.5的规定选择。
5.8.2装置的柜架、隔离变压的金属外壳，以及电流互感器和电压互感器的付边电路均应一端接地。
5.8.3所有电器元件的金属外壳用金属螺钉安装在已经接地的镀锌金属物体上，则认为已经分接地。
5.8.4装置所有的裸露导电部件之间以及它们与保护之间相互用螺钉连接，则认为具有保护电路的连续性，否则应采取措施（例如采用自攻螺钉）来保证电路的连续性。
5.8.5功能单元应具有单独的接地插头与保护导体或作为保护导体的结构件相连接。
5.8.6保护导体应能承受装置在运输、安装时所受到发机械应力和在单相接地短路事故中所产生的机械应力和热应力，而接地连续性不能被破坏。
5.8.7对于盖板、门、覆板和类似部件，如果其上没有电器设备，则用一般金属螺钉连接就认为是保证了导电的连接性，但在有电弧可能触及的门或覆板和金属构件，应按正常的保护接地方式，予以接地处理。
5.9防腐蚀
5.9.1所有金属零件除非它本身具有防腐蚀能力，否则都应采用防腐蚀措施，其防腐蚀措施有：
油漆、电镀及其它方法。
5.9.2所有要喷漆的钢板、型钢等在喷漆前都应进行磷化处理，钢板内外表面至少要喷一层防腐蚀底漆（采用静电环氧粉末喷吐时，允许不喷吐防腐蚀底漆，但应按粉末静电喷涂工艺进行施工）。
5.10绝缘材料
5.10.1装置中所使用的绝缘材料都应是阻燃性的，并有阻燃试验报告，否则应由制造厂提供试品进行阻燃试验。
5.11短路保护和短路强度
5.11.1进线单元和出线单元必须具备短路保护器件。
5.11.1.1对于短路保护电器装在进线单元的装置，在单元的进线端，应标明预期短路电流的最大值。
相应的功率因素和峰值应按表10给出的数据来考核，采用带有延时脱扣断路器时应注明最大延时的时间和相应于预期短路电流的整定值。
5.11.1.2短路电流峰值和有效值的关系。
用于决定电动力强度的短路电流峰值应用短路电流有效值乘系数n获得系数n和相应的功率因素CosФ见表10。
表10
短路电流有效值
CosФ
n
10＜I≤20
0.3
2
20＜I≤50
0.25
2.1
50＜I
0.2
2.2
5.12装置的元件和部件
5.12.1元件的选择
元件的额定电压、额定电流、使用寿命、接通和分断能力、短路强度等方面应适合于指定的用途。
5.12.2组装在装置中的元件应符合自身的有关标准。
5.13性能要求
5.13.1功能单元、母线、电缆室均应设置挡板隔离。
5.13.2每个功能单元都应标明相应的额定工作参数和短路分断电流，把有相同额定短路分断电流的功能单元组合在一个框架内，如果将具有不同额定短路分断电流值的单元组合在同一柜架内时，这个柜架的短路电流额定值只能按其中额定短路分断电流最小的一个功能单元为额定值标定。
5.13.3各种功能单元应考虑到由它们组成的供电系统所要求的保护协调性能。
5.13.4进线功能单元必须具有三段（瞬时、短延时、长延时）保护特性以避免越级跳闸，确保系统供电的可靠性。
6试验方法
6.1检验装置性能的试验包括：
a.型式试验
b.出厂试验
6.1.1型式试验的目的是验证开关柜的电气性能和机械性能是否达到本标准的要求。
6.1.2型式试验的项目包括：
a.温升试验
b.介电强度试验
c.短路强度试验
d.保护电路连续性试验
e.测量电气间隙和爬电距离
f.功能单元互换性试验
g.功能单元机械寿命试验
h.防护等级试验
i.联锁机构寿命试验
6.1.2.1全部型式试验可在一台样品上或不同样品上进行。
如果装置发部件作了修改，只是在这些修改可能对验证结果产生不利影响时才需重新做型式试验，进行型式试验的样品必须是经过出厂试验的合格产品。
6.1.3出厂试验
出厂试验是为了检查材料、电器元件和制造上发缺陷，每台装置出厂前必须进行出厂试验，全部出厂试验合格后，才能发放产品合格证明书。
6.1.3.1出厂试验包括：
a.一般检查
a.介电强度试验
b.机械、电气操作试验
c.保护电路连续性检查
d.功能单元互换性检查
出厂试验可按任意次序进行
6.2型式试验
6.2.1温升试验
温升试验是验证装置在正常使用条件下，各部位的温升不应超过《低压抽出式成套开关设备》的规定进行（见附录B）。
6.2.1.1装置的放置
装置应按正常使用情况放置，柜架内的所有功能单元都应插入，所有隔板、盖板都应装好，门应该关闭。
被试装置应按验收细则要求选择。
试验时要考虑相邻装置的相互影响，故应用三合柜并行放置进行试验，被试柜置于中间，两侧柜通以额定电流，也可以用等效发热电阻器加热。
6.2.1.2试验电流
a.装置中的功能单元应通以额定工作电流。
b.水平母线应通以额定电流。
c.辅助电路包括继电器、接触器、脱扣器的线圈及指示灯应加额定工作电压。
6.2.1.3外接导体（导线）的尺寸，按GB7251.1-2005《低压成套开关设备》选用。
6.2.1.4监测点
检测温度的热电偶应放置在下述各处进行监测。
a.水平母线、垂直母线、分支母线、母线连接处、母线与主电路隔离插头连接处。
b.功能单元主电路出线接插件的动静触头。
c.母线隔室、功能单元隔室、电缆隔室。
d.可触及的门、覆板、盖板。
6.2.1.5试验结果
试验结束后，各部位的温升不超过《附录A》规定的数据，电器元件在表置内部的温度下并在其规定的电压范围内，能正常工作，即认为温升合格。
6.2.2介电强度试验
本项试验是验证装置各部分的绝缘性能是否符合本标准所给出的规定绝缘等级的要求。
试验时将那些不能耐受这种试验电压的电器元件（如电子设备、电容器等）从电路中拆除。
6.2.2.1试验电压施加的时间应为5s。
6.2.2.2对于主电路及主电路直接连接的辅助电器，试验电压值如表11
表11
额定绝缘电压Ui（伏）
试验电压（有效值）（伏）
ui≤60
1000
60＜ui≤300
2000
300＜ui≤690
2500
690＜ui≤800
3000
6.2.2.3不与主电路直接连接的辅助电路试验电压应为表12给出的数值。
表12
额定绝缘电压Ui（伏）
试验电压（有效值）（伏）
ui≤12
250
12＜ui≤60
500
60＜ui
2Ui+1000，最低为1500以上
6.2.2.4用绝缘材料制造或覆盖的手柄和隔板应在带电部件与用金属箔覆盖的手柄之间施加试验电压，其值为表11给出的数据1.5倍。
6.2.2.5试验电压施加的点：
a.主电路带电部件与地（柜架）之间。
b.主电路各相之间。
c.主电路与它不直接连接的辅助电路之间。
d.辅助电路之间。
6.2.2.6试验结果
如果试验没有击穿或放电现象，则认为装置的介电强度试验合格。
6.2.3短路强度试验
装置应按表3和表4相应的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流进行试验，用以验证装置在短路时的机械和热应力的冲击下仍能正常工作，短路强度验证的部分包括：
a.母线系统——水平母线、垂直母线、中性母线；
b.保护导体；
c.功能单元（含分支线）。
6.2.3.1水平母线
水平母线的长度应在1.5～2.4m内选择，水平母线中应至少包含有一个母线连接点（如母线采用分段连接时）和至少包含一个水平母线与垂直母线或分支线连接点。
在水平母线的终端用不小于母线载流量的导体以最短距离短接。
6.2.3.2垂直母线
应在最靠近电源端的垂直母线上进行试验。
试验时所有功能单元都应抽出，并在垂直母线的最末端采用不小于母线载流量的软导体以最短的距离短接。
6.2.3.3中性母线
本产品中性母线与三相母线并排安置，则应对中性母线与它最近一相母线之间进行短路强度试验，中性母线长度应在1.5～2.4m内选择，中性母线至少包含有一个母线连接点（中性母线采用分段连接时）。
在中性母线和相母线的终端用不小于母线载流量的软导体以最短距离短接。
试验电流值应为装置的相一相试验电流值的60%。
6.2.3.4保护导体
用单相试验电源，施加预期系统单相接地短路电流进行试验，电源的一极接到保护导体末端，另一极接到靠近保护导体的主开关的一相的母线上。
然后将主开关该相的出线端子与保护导体短接，试验时装置与地绝缘，保护器件的整定值调到最大。
6.2.3.5功能单元
对功能单元进行试验的目的是检验保护器件和其它部件，如接插件，开关（包括操作机构）接触器及其接线和外壳的适应性能。
样品选择，应按验收细则要求选择具有代表性的进线、馈电，电动机控制单元进行试验。
试验时所有单元都插入柜体中，所有门、覆板、隔板和盖板都同正常使用状态一样安装就位，主开关、接触器处于闭合位置。
在被试单元的出线端子上采用三根绝缘导线短接，绝缘导线的载流能力不小于单元的最大功率或最大电流值。
试验电源应按功能单元提供的分断方式（上进线或下进线）而接入，并将主开关的延时机构调到最大值。
6.2.3.6试验结果
6.2.3.5.1水平母线、垂直母线、中性母线试验后符合下述各项要求时则认为试验合格。
a）.柜架结构无任何变形；
b）.母线允许有微小变形，但不得小于表六所规定的电气间隙和爬电距离；
c）.母线绝缘支撑件无破裂现象；
d）.所有连接部位的紧固件无松动；
e）.飞弧检测熔断体未熔断；
f）.按7.2.7条试验应满足功能单元互换性要求。
6.2.3.5.2保护导体经试验后符合下述各项要求，则认为试验合格。
a.保护导体的连续性不应破坏，按7.2.4条测得的电阻值不大于试验前所测得的电阻值。
b.功能单元抽插灵活。
6.2.3.5.3功能单元经试验后符合下述各项要求，则认为试验合格。
a.短路电流经保护器件予以分断。
b.连接功能单元的导线允许有微小变形，但不得小于表6所规定的电气间隙和爬电距离，母线绝缘支撑件无破裂现象，所有连接部位的紧固件无松动。
c.功能单元内的电气间隙和爬电距离应不低于表7的数值。
d.试验后单元应承受在输出端子上施加相对相，相对地工频耐压，试验电压值为表11值的35%，试验时间5s。
e.在试验过程中单元始终处于连接位置，试验后主开关应能进行正常的操作。
f.所有隔板、覆板、盖板、门等都处于原来位置，没有明显的变形，门的开闭灵活。
g.所有绝缘材料做成的零件无烧损现象。
h.连锁机构不因试验而损坏。
i.所有连接端子没有损坏、导线没有脱落、接触器和热继电器允许更换或维修。
j.飞弧检测熔断体未熔断。
k.按7.2.7条试验，应满足功能单元互换性要求。
6.2.4保护电路连续性试验
在型式试验时，应在短路强度试验之前用直流压降法测出骨架结构与保护导体的电阻值，电阻值不大于10-2Ω，短路强度试验以后再测一次电阻值其值不大于试验前的数值。
6.2.5测量电气间隙、爬电距离和间隔距离
型式试验的电气间隙和爬电距离的测量的测量是在短路强度试验之后进行，按5.5.2、5.5.3条测量各部位的电气间隙和爬电距离应不小于5.5.2条和表5中所列数值。
型式试验的间隙距离测量是在功能单元机械寿命试验之后进行的，测得的间隔距离不小于25mm。
6.2.6功能单元机械寿命试验
功能单元机械寿命试验是验证单元在使用期限内应保证其机械的性能。
功能单元应在它的隔室中从连接位置到分离位置再回到连接位置无载抽插至少100次。
试验结果：
a.主电路隔离接插件与垂直母线接触部分无明显机械损伤；
b.单元的抽插机构、定位机构应保持其原有的功能；
c.在分离位置主电路隔离接插件的带电导体与垂直母线的间隔距离应符合5.7.5条的要求；
d.保护电路的连续性不应破坏；
注：
①功能单元为框架式空气断路器时可免做此项试验。
②做完机械寿命试验之后再进行温升试验和保护电路连续性试验。
各部位的温升不超过附录B的数值。
e.与其相联的机械联锁或附件的工作状态耐受上述操作试验未受影响。
6.2.7功能单元互换性
不同规格的任一功能单元在同一规格的二个隔室中进行抽插十次。
垂直母线，进行短路强度试验之后抽插五次。
试验后，功能单元在隔室中动作灵活，连接位置、试验位置、分断位置应符合5.3.1及5.3.3条的要求，则认为本项试验通过。
6.2.8防护等级试验
按装置提供的防护等
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