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大功率电加热器配套的低压配电控制柜的设计及断路器、接触器、熔断器的选型问题?
来源:安博体育app下载安装手机版         2023-12-29 14:08:54

  首先声明,我设计的电炉配电系统功率一般都在630kW以上,最大设计过2500kW的电炉。因此,题主的这台电炉,在我看来是小功率的电炉。小功率电炉的设计有它的独特之处。

  图中从上至下,分别是断路器、接触器、零序电流互感器、晶闸管、快速熔断器和电炉发热元件。它们的用途分别是:

  断路器用于保护线路,接触器用于合分控制线路、零序电流互感器用于测量漏电流并驱动ELR漏电保护器动作、晶闸管用于调控温度、快速熔断器用于保护晶闸管,电炉发热元件当然就是产生热量了。

  我们看到,电源引入了三相、N线和PE线,电炉外壳直接接地。也就是说,配电系统有工作接地,有负载的保护接地,但工作接地与保护接地之间没有连接。所以,该电炉配电线路属于TT接地形式。

  TT接地系统中必须配套漏电保护设施RCD。我们正真看到图中有零序电流互感器和漏电保护器ELR,符合要求。

  断路器的额定电流由负载决定,断路器的极限短路分断能力Icu取决于电源电力变压器,并且与一级配电至二级、三级配电的电缆有关。平均说,每过一根电缆,短路容量就会降低10kA。

  例如电力变压器是1250kVA的,它的短路电流是30.1kA。若只经过一级电缆,则短路容量大约在20kA左右。断路器的极限短路分断能力可以选25kA的规格。由根据题主自己算得的电流为228A,则可选用250A的断路器。

  注意看图中,断路器的壳体电流是400A,热脱扣是320A,极数是3极。说明此处已经考虑到热元件上电后的冲击电流。

  再看断路器的分断能力为65kA。由于断路器的分断能力必须大于系统短路电流,我们不妨就用65kA来计算吧。如下:

  我们把65kA乘以阻抗电压2.2,得到143,也即1430A。再折算变压器容量为2702kVA。考虑到变压器有1.2倍的功率储备,说明此电炉所在电网的电力变压器容量最大可能性就是2000kVA。

  若果然如此,由于2000kVA变压器的短路电流是48.1kA,再减去电缆减少的10kA,断路器的极限短路分断能力取40kA就足够了。

  有的电热元件额定电流值是按额定温度值时的电流值来标定的,而我们大家都知道,电热元件的电阻率温度越高时也越高。因此,当电热元件刚上电时,电流会比较大。此时,就需要断路器按电热元件的最大电流值来选择。

  晶闸管抗过载能力很弱。因此,若晶闸管的额定电流是Is,则熔断器的额定电流为If=1.57Is。

  另外,如果晶闸管的触发方式为移相触发,则系统中谐波含量会较高;反之,若晶闸管的触发方式为过零触发,则谐波会少得多,但对电源的冲击会增加。

  提醒题主:题主的图绘制方法很独特。例如接地线不用PE,而是E;所有常开触头方向正好与ISO标准绘图方向相反,熔断器的符号也与众不同。我不知道这种绘图方式是何方标准。

  第一:要查明电热元件的型号规格,以及它的热参数。例如辐射量、电阻率、控制点温度、老化参数等等。

  第二:要查明电热元件的连接方式,也即每一支电热元件到底是如何串联和并联的。

  电热元件的电阻不大,实际使用时是将若干支电热元件串联后并联,再形成图示的电热元件组合。

  此参数与上一条有关,与炉体设计有关,与主回路的晶闸管和断路器等参数都有关。

  第三:虽然看似电阻炉的功率因数为1,但实际上由于晶闸管投切的原因,使得功率因数下降,并且谐波增加。因此,要配套就地无功功率补偿装置。

  第四:注意调功器(晶闸管控制器)与温度控制仪表的接口设计,要明确温度测量会滞后于实际温度,因此在控制上最好采用PI,而不要用PID。

  只测:分断能力AC 450V 280kA及以下、短时耐受电流能力AC420V 160kA 1s及以下,射频电磁场辐射抗扰度试验、射频传导抗扰度试验和发射试验在广州科学大道进行

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  低压成套开关设备和控制设备 第2部分:成套电力开关和控制设备 GB/T7251.12-2013 10.2.5

  低压成套开关设备和控制设备 第2部分:成套电力开关和控制设备 GB/T7251.12-2013 10.2.6

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  提起熔断器和微型断路器,想必大部分电气设计人员都很熟悉了。但是如果说到变配电房低压柜中用于给二次回路保护的开关电器选择,可能不少电气设计人员都是云里雾里的,对于一些电气设计新手更是一问三不知了。我们都知道熔断器(fuse)是一种电路的安全保护设施 ,当电流大于规定值时,通过本身发热使熔体熔断,从而断开电路,大范围的应用于高低压配电系统和控制管理系统以及电设备中,作为短路和过电流的保护器,是应用比较普遍的保护器件之一。

  而微型断路器(简称MCB),是一种电气保护设备,大多数都用在保护电路中的电器设备不受电气故障的影响。主要是通过断开电路来保护电器设备,以避免电器设备过载、短路等电气故障的发生。那么,变配电房低压柜中用于给二次回路保护的开关电器是选熔断器,还是微型断路器呢?下面本文给大家简单总结了一下,看完文章希望能给广大电气设计人员一些参考。

  ◆ 即使是小额定电流的熔断器,其短路分断能力也非常高(可达50kA)。

  ◆ 线路过电流(过载、短路)时,上下级选择性容易实现(保证1.6: 1)。

  ● 变配电房总进线低压柜母线处的短路电流将会很大,往往在20kA以上,而微断(MCB)的分断能力最大为15kA,所以挂接在该母线上的断路器只能选分断能力更高的MCCB和ACB,而严格禁止采用MCB!

  建议从电控柜地排引出PE接至加热器接地端。二者距离会很远吗?有必要节省这一段导体吗?漏电保护可当作防电击的附加措施,保护接地更基本,也比较耐久易维护。图上未画出这一段保护地线也许另有原因,比如有的厂房是钢结构,可利用,有的已专门接地带。也可能遗漏画了。

  接触器还应保留。漏电保护自动断电,现场电控柜人机界面操作都会用到。