低压成套开关设备中的主回路系统设计（张白帆）
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低压成套开关设备中的主回路系统设计（张白帆）
文本预览
低压电器(2009N09) ·研究与分析·
通用低压电器篇
低压成套开关设备中的
主回路系统设计
张白帆
(厦门ABB低压电器设备有限公司，福建厦门361006)
登、母联?主母线的置计，阐述了母线免遭短路故障设计方法及负载分配原则。这对开
张白帆(1953一)，
关柜设计有一定的借鉴意义。
男，工程师，主要从
关键词：．主回路；进线文主献回标路；识母码联：主B回文路章!编孽路号：100l_553l(2009)09躺舶
事变电站自动化的
中图分类号：TM 591
设计和工程工作。
Design of Main Circuits for Low Voltage Switchgear
ZHANG Baifan
(ABB Xiamen Low Voltage Electric Equipment Co．，Ltd．，Xiamen361006，China)
Abstract：Thedesign ofmain circuitsforlow voltageswitchgearwas studied．The designofincomerline，bus
couple and main buswas introducedin detail．Theloaddistributionprinciple anddesign methodwhich preventbus
fromsuffering short circuit wereexpounded．Itcanhelpdesign ofswitchgear．
Keywords：main circuits；incomercircuits；bus couplercircuits；shortcircuit
10kV 10kV
0 引 言
本文以ABB的MNS2．0低压开关柜为例，对
低压成套开关设备设计的进线主回路、母联主回
路及母线系统进行概要性地阐述。
1 进线和母联主回路
1．1进线主回路
图1为两进线和单母联组成的低压系统，包
发电
括两低压进线开关、母联开关、主母线、以及母线
断
上的馈电同路和补偿电容凹路等。
发电机进线开关与I段母线上的市电进线开
图1 两进线和单母联组成的低压系统
关互锁，即在任何时刻只能闭合其中1只开关。
两进线配套的测量仪表包括：电压U、电流，、 线槽的方式进线，则断路器一般采用上进下出的
有功功率P、无功功率Q和功率因数PF；母联和 方式，即断路器的上部一次接线端子连接母线槽，
发电机进线配套的测量仪表包括：电压U和电流 而断路器的下部一次接线端子则连接到低压成套
，。A相中多配套了1只电流互感器，用于为本段 开关设备中的主母线上。若电力变压器与低压进
母线的补偿电容回路控制器提供电流信息。 线之间采用电缆的方式连接，则大多采用下进上
1．1．1 进线回路断路器的进出线方式 出的方式。
低压成套开关设备中的进线主回路有进出线 图2为MNS2．0进线柜的模式图。断路器下
方式问题。若电力变压器与低压进线之间采用母 部一次接线端子连接了电缆u形连接铜排，来自
——6——
万方数据低压电器【2009N09)
·研究与分析·
通用低压电器篇
图2 MNS2．0低压进线开关柜模式图
于变压器的电缆就搭接在u形连接铜排上。断 图3低压进线电参量采集
路器的上部一次接线端子通过连接铜排连接到水
平母线上。 电压测量的采集点位于电力变压器的低压
这是一台典型的下进上出进线同路。MNS 侧，测量同路上配备了熔断器。
2．0低压成套开关设备的主母线配置在开关柜的 其他测量则通过电流波形和参量以及电压波
后部，称为母线后置式开关柜。从图中还可见到 形和参量联合计算获得。
进线断路器和相邻的无功补偿柜。 零序电流的测量通过接在中性线上的零序电
1．1．2进线回路中的断路器 流互感器进行。
低压进线断路器一般采用抽出式ACB，断路 测量既可依靠断路器外部的电流、电压测量
器上下端的接插符号表示抽出式结构。若低压进 回路进行，也可依靠断路器自身的测量系统进行。
线回路的电流比较小，则也可以采用MCCB。 测量值的显示可采用普通测鼍表计或多功能
1．1．3低压开关柜内的保护接地形式 数字表计，若选用断路器自身测量则电参量将显
若低压电力系统保护接地形式为TN—S，则将 示在保护单元的面板上。
电力变压器的低压侧中性线直接接地后分为N 主进线回路断路器的参数选择关系到全低压
线和PE线连同三条相线一同引入低压开关柜； 系统的主母线容量、保护参数选择和匹配、保护接
若低压电力系统保护接地形式为TN—C，则将电力 地形式等，同时还对配电线路的过载、欠压、失压、
变压器的低压侧中性线与接地线合并为PEN后 短路和接地故障等参数产生影响。因此，主进线
连同三条相线一同引入低压开关柜。 回路是事关全局的重要功能单元。
1．1．4低压进线回路的电参量测量 1．1．5选择低压进线回路断路器的额定电流和
测量的具体内容包括：①电压测量：三相电 保护参数
压U；②电流测量：三相电流L、厶、t，零序电流 短路电流对低压成套开关设备的热冲击强度
L；③功率测鼍和功率因数测量：三相有功功率 取决于冲击短路电流L，而短路电流对低压成套
P、三相无功功率Q、三相有功电能形、三相功率因 开关设备的电动力冲击强度则取决于冲击短路电
数PF；④频率测量和谐波测量：频率F和谐波的 流峰值，。。，在实际应用中要求对这两个电流的数
百分率(见图3)。 值给出估算值。
对电流的测量依靠进线回路的电流互感器。 当三相电网发生短路时，系统中出现的最大
系统共配置4只电流互感器，3只用于电流测量， 短路电流是初始短路电流，：和冲击短路电流L。
1只用于补偿电容控制器的电流测量。 以和，|计算如下：
一7一
万方数据低压电器(20(D1№9)
·研究与分析·
通用低压电器篇
为参考校核使用。
Tf CUE CUP
‘,8z。 万×~／《+磁 以下对低压进线断路器的选型进行描述：
Ik=，： (1)确定断路器额定工作电流，u。，。应不小
于变压器低压侧输f{{额定电流，。，即J『。≥，。。
Ipk=n,／21,≈1．84Ik
(2)确定断路器的保护参数
，。=1．05一l，1，k
，I。：毒L
式中 玑卜—电—压变系压数器，低计压算侧的三额相定短电路压电流时取
‘ 穆坼uh
值1．05 ，。。≥1．1，k
L。≥1．84Ik
毛——短路电路的总阻抗(mD．)
若能够知道实际的短路时间，则低压成套开
尺。——短路电路的总电阻(m11)
噩——短路电路的总电抗(mD．) 关设备和低压进线同路的热稳定性可用下式来校
核：
J。——持续短路电流(kA)
通用低压电器篇
低压成套开关设备中的
主回路系统设计
张白帆
(厦门ABB低压电器设备有限公司，福建厦门361006)
登、母联?主母线的置计，阐述了母线免遭短路故障设计方法及负载分配原则。这对开
张白帆(1953一)，
关柜设计有一定的借鉴意义。
男，工程师，主要从
关键词：．主回路；进线文主献回标路；识母码联：主B回文路章!编孽路号：100l_553l(2009)09躺舶
事变电站自动化的
中图分类号：TM 591
设计和工程工作。
Design of Main Circuits for Low Voltage Switchgear
ZHANG Baifan
(ABB Xiamen Low Voltage Electric Equipment Co．，Ltd．，Xiamen361006，China)
Abstract：Thedesign ofmain circuitsforlow voltageswitchgearwas studied．The designofincomerline，bus
couple and main buswas introducedin detail．Theloaddistributionprinciple anddesign methodwhich preventbus
fromsuffering short circuit wereexpounded．Itcanhelpdesign ofswitchgear．
Keywords：main circuits；incomercircuits；bus couplercircuits；shortcircuit
10kV 10kV
0 引 言
本文以ABB的MNS2．0低压开关柜为例，对
低压成套开关设备设计的进线主回路、母联主回
路及母线系统进行概要性地阐述。
1 进线和母联主回路
1．1进线主回路
图1为两进线和单母联组成的低压系统，包
发电
括两低压进线开关、母联开关、主母线、以及母线
断
上的馈电同路和补偿电容凹路等。
发电机进线开关与I段母线上的市电进线开
图1 两进线和单母联组成的低压系统
关互锁，即在任何时刻只能闭合其中1只开关。
两进线配套的测量仪表包括：电压U、电流，、 线槽的方式进线，则断路器一般采用上进下出的
有功功率P、无功功率Q和功率因数PF；母联和 方式，即断路器的上部一次接线端子连接母线槽，
发电机进线配套的测量仪表包括：电压U和电流 而断路器的下部一次接线端子则连接到低压成套
，。A相中多配套了1只电流互感器，用于为本段 开关设备中的主母线上。若电力变压器与低压进
母线的补偿电容回路控制器提供电流信息。 线之间采用电缆的方式连接，则大多采用下进上
1．1．1 进线回路断路器的进出线方式 出的方式。
低压成套开关设备中的进线主回路有进出线 图2为MNS2．0进线柜的模式图。断路器下
方式问题。若电力变压器与低压进线之间采用母 部一次接线端子连接了电缆u形连接铜排，来自
——6——
万方数据低压电器【2009N09)
·研究与分析·
通用低压电器篇
图2 MNS2．0低压进线开关柜模式图
于变压器的电缆就搭接在u形连接铜排上。断 图3低压进线电参量采集
路器的上部一次接线端子通过连接铜排连接到水
平母线上。 电压测量的采集点位于电力变压器的低压
这是一台典型的下进上出进线同路。MNS 侧，测量同路上配备了熔断器。
2．0低压成套开关设备的主母线配置在开关柜的 其他测量则通过电流波形和参量以及电压波
后部，称为母线后置式开关柜。从图中还可见到 形和参量联合计算获得。
进线断路器和相邻的无功补偿柜。 零序电流的测量通过接在中性线上的零序电
1．1．2进线回路中的断路器 流互感器进行。
低压进线断路器一般采用抽出式ACB，断路 测量既可依靠断路器外部的电流、电压测量
器上下端的接插符号表示抽出式结构。若低压进 回路进行，也可依靠断路器自身的测量系统进行。
线回路的电流比较小，则也可以采用MCCB。 测量值的显示可采用普通测鼍表计或多功能
1．1．3低压开关柜内的保护接地形式 数字表计，若选用断路器自身测量则电参量将显
若低压电力系统保护接地形式为TN—S，则将 示在保护单元的面板上。
电力变压器的低压侧中性线直接接地后分为N 主进线回路断路器的参数选择关系到全低压
线和PE线连同三条相线一同引入低压开关柜； 系统的主母线容量、保护参数选择和匹配、保护接
若低压电力系统保护接地形式为TN—C，则将电力 地形式等，同时还对配电线路的过载、欠压、失压、
变压器的低压侧中性线与接地线合并为PEN后 短路和接地故障等参数产生影响。因此，主进线
连同三条相线一同引入低压开关柜。 回路是事关全局的重要功能单元。
1．1．4低压进线回路的电参量测量 1．1．5选择低压进线回路断路器的额定电流和
测量的具体内容包括：①电压测量：三相电 保护参数
压U；②电流测量：三相电流L、厶、t，零序电流 短路电流对低压成套开关设备的热冲击强度
L；③功率测鼍和功率因数测量：三相有功功率 取决于冲击短路电流L，而短路电流对低压成套
P、三相无功功率Q、三相有功电能形、三相功率因 开关设备的电动力冲击强度则取决于冲击短路电
数PF；④频率测量和谐波测量：频率F和谐波的 流峰值，。。，在实际应用中要求对这两个电流的数
百分率(见图3)。 值给出估算值。
对电流的测量依靠进线回路的电流互感器。 当三相电网发生短路时，系统中出现的最大
系统共配置4只电流互感器，3只用于电流测量， 短路电流是初始短路电流，：和冲击短路电流L。
1只用于补偿电容控制器的电流测量。 以和，|计算如下：
一7一
万方数据低压电器(20(D1№9)
·研究与分析·
通用低压电器篇
为参考校核使用。
Tf CUE CUP
‘,8z。 万×~／《+磁 以下对低压进线断路器的选型进行描述：
Ik=，： (1)确定断路器额定工作电流，u。，。应不小
于变压器低压侧输f{{额定电流，。，即J『。≥，。。
Ipk=n,／21,≈1．84Ik
(2)确定断路器的保护参数
，。=1．05一l，1，k
，I。：毒L
式中 玑卜—电—压变系压数器，低计压算侧的三额相定短电路压电流时取
‘ 穆坼uh
值1．05 ，。。≥1．1，k
L。≥1．84Ik
毛——短路电路的总阻抗(mD．)
若能够知道实际的短路时间，则低压成套开
尺。——短路电路的总电阻(m11)
噩——短路电路的总电抗(mD．) 关设备和低压进线同路的热稳定性可用下式来校
核：
J。——持续短路电流(kA)
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