《这是旺点必看帖！长期置顶以感谢帕老师》

 

 

我昨天和同事们一起上了旺点，发现旺点的‘技术探讨’栏目是具有相当实力的技术讨论平台。我和我的同事们都是刚参加工作没多久的新人，对开关柜的制造技术了解不多，希望能通过这个技术讨论窗口得到一些有用的技术资料和帮助。

特别地，我们希望老帕能给我们一些支持。我们先致谢！

我们的问题是：

1）因为我们目前接触到的开关柜柜型是GGD和GCS，我们想知道这两个柜型相比起其它进口开关柜来它的优缺点是什么

2）开关柜中的主母线一定要用铜排吗？我看我们生产的开关柜有时还用铝排，这可以吗？

3）听师傅说，所有的开关柜制造厂都要对自己的开关柜进行型式试验，但是我们的产品却并不需要做型式试验。这个型式试验到底是怎么回事？为什么要做型式试验？它与我们的产品是什么关系呢？

4）低压开关柜中可以将开关叠装安装，但师傅说不允许将进线和母联叠装，不知道是为什么？

5）我看到我们公司的样本中说开关柜柜架结构有短路电流的耐受能力，断路器也有耐受能力，这两个参数与分断能力是什么关系？

6）GGD是固定式开关柜，GCS是抽屉柜，看样本上说GCS是高级型开关柜，是否抽屉柜都是高级型开关柜？而固定柜就是一般的开关柜？

8）短路电流对开关柜的影响是什么？我们应当看哪些资料才能获得这方面的知识？

9）我们公司的开关柜中安装了施耐德的开关，还有ABB的开关，西门子的开关，也有国产的开关。确定安装哪一种开关到底是由用户决定还是制造厂决定的？我觉得制造厂在这方面好像很被动，往往为了要安装某种开关要费许多脑筋

10）开关柜的一次回路和二次回路的区别，我理解就是二次回路管控制，一次回路的电流比较大，是这样吗？

11）一次回路中元器件我们是参考设计院的图纸，一般不自己另行选择。设计院又是根据哪种资料决定的呢？

12）开关柜中的主母线和其它导电材料一定要镀锡吗？我师傅说这是由用户决定的，镀锡后能提高导电能力，而且最好是镀银，是这样吗？

13）开关柜的二次端子好像都是外引给用户的接线，二次端子排布的原则是什么？

14）为什么每次连接通信端子时用户老是反映说连接不上，这个RS485到底是怎么回事？对于开关柜制造厂来说是否存在一劳永逸的接线方法？

15）看帖子中说电动机回路还有接触器和断路器的短路配合问题，具体到我们的开关柜中需要做什么？

16）我看到其它开关柜有包装单元的概念，好像主母线也安装在包装单元中。我们生产的主母线都是现场安装的，这和包装单元有关系吗？

17）什么叫做保护导体连续性？看帖子上说各个元器件的接地线可以直接连接到开关柜骨架上，但我们都是各个元件独立地连接到开关柜底部统一接地点上，这样做会有什么问题呢？

18）我们生产的开关柜中二次导线都用颜色区分，但前次设计院说应当采用黑线，这有什么规定吗？

19）开关柜的出厂检验包括哪些内容？我所在的公司生产的开关柜都是到现场组装的，应当如何做出厂检验？

20）电容柜的原理是什么？好像电容柜与进线容量有关系

因为我们大家都没有经验，许多人还是去年刚毕业的，都是实习生。我们大家先讨论了这20个问题，请旺点的专家们帮我们解答，特别请老帕一定要帮我们解答。我们先感谢先。对了，还有许多其它问题，都是没有地方可以查询或者得到支持的，等下一次我们再提出来。

再次谢谢大家！

1）因为我们目前接触到的开关柜柜型是GGD和GCS，我们想知道这两个柜型相比起其它进口开关柜来它的优缺点是什么？

GGD简单可靠，柜子一般要设一个总刀闸。分支回路较少，柜体散热好。维修更换断路器稍有不便，安装体积较大。

GCS是全国统一开发的抽屉式开关柜，不需要装设总刀闸，分支回路较多，维修更换断路器方便，体积小。

缺点是散热不好，看过国外的资料，GCS要做柜体散热计算的。多大体积的柜子允许出多少回线路，需计算后确定。这一项在国内是空白。

 

 

 

 

 

Fan0810君的问题比较多，也很广泛，但我觉得很好，因为这些问题确实涉及到开关柜的使用和制造技术，是一个很好的话题。因为内容广泛，我就逐条地回复吧。

Fan0810君的问题是：

1）因为我们目前接触到的开关柜柜型是GGD和GCS，我们想知道这两个柜型相比起其它进口开关柜来它的优缺点是什么

2）开关柜中的主母线一定要用铜排吗？我看我们生产的开关柜有时还用铝排，这可以吗？

回答：

第1条回答：

第一条我想最后来解答，这样才能看出问题的实质。

第2条回答：

我们知道，在发电、输配电和用电这3个环节中，开关柜是居于输配电中配电这个范畴的。对于配电来说，需要解决从一点输出电能，再从多点输出电能。主母线就是解决这个问题。

开关柜从变压器的低压侧通过进线主回路将电能引到主母线，再从主母线通过馈电主回路或者电动机主回路将电能引出，这种配电形式被称为点状配电，如果单单从主母线与馈电主回路、电动机主回路来看，属于线状配电。

由此可见，主母线在开关柜中属于配电和馈电的电能输送主体，它具有举足轻重的地位。既然主母线是如此重要，显然它的载流能力也非常重要。主母线的技术参数包括：

（1）载流能力和散热能力，涉及到主母线的材质、尺寸截面、开关柜的母线室结构、散热方式和散热通道等等

（2）抵抗冲击短路电流峰值的能力，即开关柜的动稳定性

（3）抵抗短路电流的热冲击和短时耐受能力，即开关柜的热稳定性

（4）主母线的搭接型式和制造、安装工艺

这些都是非常关键的技术，其中既涉及到某种开关柜的柜型设计，也涉及到某制造厂的制造水平和加工工艺，还涉及到主母线本身的材质等等。

这些参数都很重要而且具体，不妨请Fan0810君先就以上问题给我一个回答，我再根据你的回答作出解释，你看可好？

在回答问题时请注意到GGD和GCS的主母线结构，GGD每相只有一根主母线，而GCS每相却有两根主母线，请注意这里的载流区别以及对冲击短路电流峰值的抵抗能力。

没见到Fan0810君的答复，我先来写一些吧。
主母线的截面尺寸与载流量相关这是不争的事实，但截面的形状还与其它若干参数相关。
例如中压的主母线要求消除尖端放电，因此主母线不能采用矩形，ABB的中置柜采用D形主母线；
再有，主母线的尺寸较大时，要考虑集肤效应。对于50赫兹的工频来说，当采用铜母线时电流穿透深度是0.98毫米，几乎等于1厘米，所以对于低压使用的厚度为10毫米的主母线来说，完全不必考虑集肤效应；
主母线的散热与环境温度相关，也与湿度相关。水的比热是最大的，当湿度大时，水汽中的热量也大，此时主母线的散热会变差。
另外，主母线的抗腐蚀能力很重要。主母线最好采用单一材质，不要在主母线上电镀其它金属，避免引起电化学腐蚀。
有了这些说明，应当可以来回答楼主的问题了：
主母线最好采用铜材，并且不要电镀锡或银。镀锡或镀银是为了提高主母线的温升，不是改善主母线的导电能力；
主母线若采用铝材，一定要注意铜铝搭接面的抗腐蚀问题。当施工结束后，切记要将搭接面外缘用油漆密封以隔绝水汽和空气。
主母线上采用黑色油漆是为了加强散热。
GCS采用双排后，同相的两支主母线之间承受吸引力，而不同相的主母线之间承受斥力，所以主母线承受的最大短路电流电动力出现在A与N之间或者C与N之间。这些地方的母线夹也是全部开关柜中承受最大电动力的地方。
请Fan0810君结合自己厂内的GCS好好理解低压开关柜有关电动力和动稳定性的概念和要点。
对于低压成套开关设备，其型式试验的标准是IEC60439.1和GB7251.1，其制造和使用的标准是IEC60947.1和GB14048.1。请Fan0810君注意理解这两部标准。

插一个问题：主母线的污染等级是怎么回事？如何判断主母线上不同截面处的电流值？
另外，主母线上施工的原则是尽量少钻孔，我觉得从主母线的安装方式和钻孔方式能判断出某种开关设备的设计优劣程度。

问题3：
听师傅说，所有的开关柜制造厂都要对自己的开关柜进行型式试验，但是我们的产品却并不需要做型式试验。这个型式试验到底是怎么回事？为什么要做型式试验？它与我们的产品是什么关系呢？

回答：

在IEC60439.1和GB7251.1中，把低压开关柜分为TTA和PTTA。什么意思呢？就是某单位送往国家试验站做型式试验的某型开关柜，当其通过型式试验后，如果为用户生产的开关柜与做型式试验的开关柜其结构完全一致，则这种开关柜被称为满足TTA的开关柜；如果开关柜制造厂按照规定的制造标准对柜体作了一些改动，但改动不超出标准的要求和范围，这种开关柜被称为满足PTTA的开关柜。

由此可见，Fan0810君所指的开关柜就是PTTA开关柜。

型式试验是某开关柜制造厂将自己的产品推向市场的关键步骤，它具有一票否决的权限，是生产厂向市场提供产品的一道技术门槛。

第4个问题：

低压开关柜中可以将开关叠装安装，但师傅说不允许将进线和母联叠装，不知道是为什么？

回答：

在IEC60439.1中提出了低压开关柜的四种分隔型式。分隔类型1表示柜内的所有设备之间毫无分隔，当某回路发生短路后，喷出的电弧必将全部系统均烧毁。

如果将主母线与主开关分开，此时就是分隔类型2.。下图中进线单元就是分隔类型2：

如果将进线和母联叠装，除了要考虑元器件的安装及主母线的转接外，最重要的就是分隔。

母联的任务是将两段主母线连接起来，其连接铜排数量多。进线的任务是将外部引入的电能转而连接的主母线上，其连接铜排的熟练也比较多。因此，若将进线与母联联合安装，则两者因为连接铜排的问题可能会发生干涉，所以进线一般与馈电叠装，但极少进线与母联叠装。如果一定要装，必须适当地增加开关柜的宽度和深度。

说到断路器的叠装，老外工程师们是坚决反对的。他们的理由是：断路器的宽度有限，配装成单柜后其柜宽也有限。如果将两台断路器上下叠装，则需要增加柜宽度，还要增加短路后相互电弧串扰的风险，结果并没有带来经济上的好处。所以，老外们坚决反对叠装。

我觉得老外们的这个说法很有道理。

我们看下表：

我们看到E1开关的宽度D仅为302毫米，抽出式为398毫米，前者用400毫米的柜宽即可装下，而后者用600毫米柜宽即可装下。如果换为叠装，前者必须为600～800毫米宽，后者也需要800毫米宽才行。可见叠装与分成两台开关柜安装并没有节省多少空间和费用。

第5个问题

我看到我们公司的样本中说开关柜柜架结构有短路电流的耐受能力，断路器也有耐受能力，这两个参数与分断能力是什么关系？

回答：

首先要明确什么是元器件或者开关柜部件的短路电流耐受能力，以及允通能量这个概念。请Fan0810君先回答这个问题。

我代表我们大家感谢老帕的回复！
我们大家对主母线的理解没有这么深入，只知道开关柜内必须安装主母线，但不知道这是配电的需要。
不久前我去了一个工地，看见原先配备的铝排表面都氧化了，一抹就沾上满手的白粉。这是否就是电化学反应。
还有，听看过型式试验的老工程师说，在做型式试验是叠装的上部的断路器一次接线处非常热，后来就在搭接处电镀银来提高温升。请问老帕，这是否就是热稳定性不良造成的？
还有一位同事在问：允通能量与电流的平方有关，这个参量参量反映的应当是发热，再加上时间参量，应当是指某电器的接触电阻抵抗发热的能力吧？
再次感谢老帕。

试着回答一下第18个问题，一次回路通常通过标识（相色）来确定电压等级，相序等，如二次导线也采用颜色区分容易混淆。说的不一定对，请高手指正。

第8个问题：短路电流对开关柜的影响是什么？我们应当看哪些资料才能获得这方面的知识？

回答：

短路电流对开关柜的影响主要是力的冲击和热的冲击，而开关柜抵御这些影响的能力分别被称为动稳定性和热稳定性。

在一级配电系统中，开关柜直接与变压器相连。当开关柜内发生短路或者馈出端发生短路时，变压器低压侧电压会在短路点线路阻抗上产生短路电流的周期分量后者交流风量，而变压器原先的正常工作电流因为线路阻抗突然变化因而产生了短路电流的非周期分量或者直流风量，这两个电流的叠加后产生了断路器冲击短路电流峰值，此值在短路后10毫秒达到最大值。

冲击短路电流峰值主要作用在主母线上，同时也作用在柜体结构上，所谓开关柜的冲击短路电流指的就是这个参数，一般用符号Ipk来代表。

开关柜抵御Ipk的能力被称为动稳定性。这个参数也是型式试验必做的测试之一。

当短路电流流过主母线和主开关触点时，会对主母线和主开关产生热冲击。热冲击试验和参数一般对应的时间是1秒，既开关柜或主开关的短时耐受电流。

短时耐受电流的符号是Icw,即允通电流。这也是型式试验必做的项目之一。

注意短时耐受电流不要与电弧电流弄混了。

对于二级配电系统和三级配电系统，短路电流中没有直流分量，只需考虑交流分量即可。

关于短路电流的描述见《工厂供电》一书，里面有很详细的说明。

变压器短路电流的计算方法：

变压器额定电流：In=Sn/(400x1.732)

变压器短路电流：Ik=In/Usr，其中Usr是变压器的阻抗电压

得到变压器短路电流Ik后，查GB14048.1中峰值系数的表格，得到峰值系数后乘以短路电流，即可得到冲击短路电流峰值。开关柜的动稳定性必须满足冲击短路电流峰值的电动力冲击。

计算冲击短路电流峰值可按变压器的短路电流再乘以峰值系数得到，对于峰值系数的描述见IEC60947.1和IEC60947.2。

开关柜承受短路电流的能力还与断路器密切相关。

在选用断路器时，一定要让断路器的极限短路分断能力Icu大于或等于变压器的短路电流。因为断路器的短路接通能力Icm等于Icu的2.2倍，因此能满足冲击短路电流峰值的影响。

第10个问题：开关柜的一次回路和二次回路的区别，我理解就是二次回路管控制，一次回路的电流比较大，是这样吗？

回答：

开关柜内实现电能传递的部分被称为一次回路，实现信号的传递、控制、参量采集和数据传输的部分被称为二次回路。

一般来说，一次回路的电流比较大，二次回路的电流值一般取5A。

11）一次回路中元器件我们是参考设计院的图纸，一般不自己另行选择。设计院又是根据哪种资料决定的呢？

回答：

这个问题最好去问设计院。我只能告诉你我们的做法。

做法1：与Fan0810君的做法一致

做法2：用户提供负荷表，我方根据负荷表按需要系数和同时系数得到各个回路的计算电流，再配置获得各个回路的元器件配置方案

做法3：用户提供负荷表，我方用分散系数来直接获得主开关的参数，然后再配置获得各个回路的元器件配置方案

做法4：ABB作总包，由总包部门统一设计，然后在分包确定出系统图

12）开关柜中的主母线和其它导电材料一定要镀锡吗？我师傅说这是由用户决定的，镀锡后能提高导电能力，而且最好是镀银，是这样吗？

这个说法不确切。镀锡是为了提高温升，不是为了提高导电能力。这个问题前面已经解析过了。

13）开关柜的二次端子好像都是外引给用户的接线，二次端子排布的原则是什么？

回答：

二次端子除了外引用户接线外，还要作为内部的连接通道。例如：柜门上的电力仪表与柜内固定元件之间的接线等等。

14）为什么每次连接通信端子时用户老是反映说连接不上，这个RS485到底是怎么回事？对于开关柜制造厂来说是否存在一劳永逸的接线方法？

RS485端子有2个，分别标记为B端和A端，对应于RS485+和RS485-。

需要充分注意的是：RS485通信总线是不允许并接的。例如从某个端子只能引一条线到下一点，不允许再引第二条线到其它点。用这种方法连接后的线路很像菊花瓣，因此被称为菊花瓣连接方法。

很多情况下就是违反了上述原则进行接线，造成最终通信连接出了问题。

其实，RS485和MODBUS通信并不复杂。你可用MODSCAN软件再配套RS485/RS232转换器在笔记本中读数据，第一次麻烦一些，第二次就熟能生巧了。至于MODBUS通信协议的解释，如果你需要我可以发给你。

还有，通信协议要正确，否则会发生命令错误的现象，即使读出了数据但不知道是什么意思。

15）看帖子中说电动机回路还有接触器和断路器的短路配合问题，具体到我们的开关柜中需要做什么？

答案：

请参见IEC60947.4，或者GB14048.4.。

这个问题与贵司的配置方案密切相关，可参见贵司的样本方案。在旺点中已经多次讨论了，请参考其它帖子。

16）我看到其它开关柜有包装单元的概念，好像主母线也安装在包装单元中。我们生产的主母线都是现场安装的，这和包装单元有关系吗？

包装单元是指在生产厂内将开关柜组态成一组组的集合，集合中的开关柜已经安装好了全部元器件，也安装好了主母线。包装单元在厂内经过了严格测试，到现场安装后即可使用。

一般的大型成套厂都采用包装单元这个办法包装产品，唯一的问题是现场的进场条件，要考虑门和吊装井的大小尺寸。

17）什么叫做保护导体连续性？看帖子上说各个元器件的接地线可以直接连接到开关柜骨架上，但我们都是各个元件独立地连接到开关柜底部统一接地点上，这样做会有什么问题呢？

回答：

这个问题很重要，它与标准有关。在GB7251.1的早期版本中，当时是按苏联的技术编写的，这个版本中不承认开关柜骨架材料是接地导体，所以所有的接地线都要单独地连接到柜底统一接地点上。

从GB7251.1的1997版开始，标准全面地靠向了IEC。IEC认为开关柜骨架材料是接地导体，所有的接地线都可以连接到骨架上。

从接地点开始，一直到被保护的设备外壳上，这条保护通道的导电能力被称为保护导体连续性，我记得是0.2欧，要用电桥进行测量。具体可见IEC60439.1或者GB7251.1，里面有详细说明。

从贵司的现状看，贵司采用了老国标，这样会增加工作量，同时还有可能会出现保护接地漏接。我建议立即改进。

18）我们生产的开关柜中二次导线都用颜色区分，但前次设计院说应当采用黑线，这有什么规定吗？

回答：

在GB7251.1中规定了开关柜内的导线除了接地线外，都可以采用黑色线，但需要进行标记。接地线必须采用黄绿线。

既然贵司是成套厂，建议按GB7251.1（还有其它的国家标准）采用黑线接线为好。

回答楼主的第8楼的问题：

在GB14048.1中对热稳定性有如下描述：开关设备在一段时间内能够承受短路电流的热冲击而不发生机械形变的能力，这种能力衡量了低压成套开关设备的最大散热性能。这里的一段时间是指1秒和3秒，通常取值为1秒。

显然，这个定义与断路器运行过热没有关系，也与电弧无关。它体现了短路电流对开关柜的热冲击，主要是指主母线、分支母线和主开关。

GGD柜不易与PLC&DCS接口连接，GCS GCK 等容易
GGD GCK GCS 等我问过盘厂按电流选出线回路

 

19）开关柜的出厂检验包括哪些内容？我所在的公司生产的开关柜都是到现场组装的，应当如何做出厂检验？

回答：

首先是工序检验：

——外形尺寸及外观质量检验，包括开关柜的外形尺寸、对角线之差、门缝之差等等。外形尺寸的精度反映了机加工水平和装配水平。

——电器元件装配质量检查，包括元器件型号、规格、数量是否符合图纸要求；元器件的安装、布局是否符合工艺要求、面板上的信号灯/按钮/仪表等等是否横平竖直；

——接线工序检查，包括检查导线接线质量、端子连接的导线数、导线绝缘是否损伤、同一电路中的相线和零线是否从同一孔中穿过等等；

——母线质量检查，包括母线表面涂层、毛刺和加工痕迹；母线搭接面积、螺栓位置和数量、螺栓拧紧力矩等等；

其次是出厂检验：

——一般性检查，包括结构的机械强度和刚度检查、通风口检查、隔离部件和隔离效果检查；

——机械和电气操作试验，包括收订操作机构试验、抽出式功能单元试验、电气操作试验、联锁功能试验

——介电强度试验和绝缘电阻测试。

绝缘电阻测试是出厂产品的重点试验，其设备就是兆欧表。如果开关柜的额定电压是400V，兆欧表就用500V的；如果开关柜的额定电压是690V，则兆欧表就用1000V的。测量的部位包括：

1）将开关打开，测量同极的上下口之间的绝缘电阻

2）将开关闭合，测量不同极之间的绝缘电阻

3）各个带电部件与金属框架之间

以上测量的时间是1分钟，测量的要求见GB7251.1之2005版。

测量得到的绝缘电阻要求不小于1千欧/V。例如回路对地电压为380V，则绝缘电阻不得小于380千欧，一般取值为500千欧。

介电试验和绝缘电阻试验只做其中任一项。例如做了绝缘电阻试验就不要做介电试验，做了介电试验就不要做绝缘电阻试验。

介电试验的电压值与额定绝缘电压有关。对于380V～660V的开关柜，试验电压取2500V（有效值），试验时间为1秒。

介电试验时要把不能耐受试验电压的电器脱离，例如仪表、电容和各种综保装置等等。

——保护导体连续性检查，保护导体从保护连接点到保护母线之间的电阻应当在0.01欧以下。测量要使用双臂电桥，不能使用万用电表。

——功能单元互换性检查，主要是指抽屉柜的相同抽屉能够互换。