电气柜设计规范.docx

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电气柜设计规范

电气柜设计规范/电气元件安装规范

（图文对照示意—适合车间装配人员参考）

一）元器件安装基本规范

   前提：

所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。

   􀂃适用条件需要的灭弧距离

   􀂃拆卸灭弧栅需要的空间等，对于手动开关的安装，必须保证开关的电弧对操作者不产生危险

   组装前首先看明图纸及技术要求

   检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符

   检查元器件有无损坏

   必须按图安装（如果有图）

   元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下

   同一型号产品应保证组装一致性

   面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定

元件名称

安装高度（m）

指示仪表、指示灯

电能计量仪表

控制开关、按钮

紧急操作件

组装产品应符合以下条件：

   􀂃操作方便。

元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可能。

   􀂃维修容易。

能够较方便地更换元器件及维修连线。

   􀂃各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合条的规定。

   􀂃保证一、二次线的安装距离。

   组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。

   对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。

   主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，下图中为电抗器接地。

对于发热元件（例如管形电阻、散热片等）的安装应考虑其散热情况，安装距离应符合元件规定。

额定功率为75W及以上的管形电阻器应横装，不得垂直地面竖向安装。

下图为错误接法

所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。

   接线面每个元件的附近有标牌，标注应与图纸相符。

除元件本身附有供填写的标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上。

   a）端子的标识

标号应完整、清晰、牢固。

标号粘贴位置应明确、醒目

   b）双重的标识

安装于面板、门板上的元件、其标号应粘贴于面板及门板背面元件下方，如下方无位置时可贴于左方，但粘贴位置尽可能一致，

   c）门上的器件

保护接地连续性

   􀂃保护接地连续性利用有效接线来保证。

   􀂃柜内任意两个金属部件通过螺钉连接时如有绝缘层均应采用相应规格的接地垫圈并注意将垫圈齿面接触零部件表面（红圈处），或者破坏绝缘层。

门上的接地处（红圈处）要加“抓垫”，防止因为油漆的问题而接触不好，而且连接线尽量短。

安装因振动易损坏的元件时，应在元件和安装板之间加装橡胶垫减震。

  对于有操作手柄的元件应将其调整到位，不得有卡阻现象。

将母线、元件上预留给顾客接线用得螺栓拧紧。

二）二次回路布线

   基本要求：

   􀂃按图施工、连线正确。

   二次线的连接（包括螺栓连接、插接、焊接等）均应牢固可靠，线束应横平竖直，配置坚牢，层次分明，整齐美观。

同一合同的相同元件走线方式应一致。

   二次线截面积要求：

   􀂃单股导线不小于1.5mm2

   􀂃多股导线不小于1.0mm2

   􀂃弱电回路不小于0.5mm2

   􀂃电流回路不小于2.5mm2

   􀂃保护接地线不小于2.5mm2

   所有连接导线中间不应有接头。

   每个电器元件的接点最多允许接2根线。

   每个端子的接线点一般不宜接二根导线，特殊情况时如果必须接两根导线，则连接必须可

   靠。

   二次线应远离飞弧元件，并不得防碍电器的操作。

   电流表与分流器的连线之间不得经过端子，其线长不得超过3米.

   电流表与电流互感器之间的连线必须经过试验端子。

   二次线不得从母线相间穿过。

带电阻的ProfibusBus插头的连接（适用于一根电缆的连接）

   􀂃仅一根电缆连接时，则导线与第一个接口连接

   􀂃推动开关置“ON”位置

   􀂃编织的屏蔽带准确的放置在金属导向装置上

带电阻的ProfibusBus插头的连接（适用于二根电缆的连接）

   􀂃连接的两根导线是在插头之内的串联

   􀂃推动开关置“OFF”位置

   􀂃编织的屏蔽带准确的放置在金属导向装置上

不带电阻的ProfibusBus插头的连接

   􀂃编织的屏蔽带准确的平放在金属导向装置上。

   􀂃导向装置中的两根红绿线放置在刀口式端子上。

   绿导线：

连接点A

   红导线：

连接点B

回拉式弹簧端子的联接

   􀂃导线的剥线长度：

10mm

   􀂃导线插入端子口中，直到感觉到导线已插到底部。

抽屉中Profibus屏蔽电缆的连接

   􀂃拧紧屏蔽线至约15mm长为上；

   􀂃用线鼻子把导线与屏蔽压在一起；

   􀂃压过的线回折在绝缘导线外层上；

·用热缩管固定导线连接的部分。

三）一次回路布线

一次配线应尽量选用矩形铜母线，当用矩形母线难以加工时或电流小于等于100A可选用绝缘导线。

接地铜母排的截面面积＝电柜进线母排单相截面面积×1/2

   接地母排与接地端子：

以下为错误接法

汇流母线应按设计要求选取，主进线柜和联络柜母线按汇流选取，分支母线的选择应以自动空气开关的脱扣器额定工作电流为准，如自动空气开关不带脱扣器，则以其开关的额定电流值为准。

对自动空气开关以下有数个分支回路的，如分支回路也装有自动空气开关，仍按上述原则选择分支母线截面。

如没有自动空气开关，比如只有刀开关、熔断器、低压电流互感器等则以低压电流互感器的一侧额定电流值选取分支母线截面。

如果这些都没有，还可按接触器额定电流选取，如接触器也没有，最后才是按熔断器熔芯额定电流值选取。

   主回路的走线：

分支回路汇流排的正确接法（红圈处）：

分支回路的汇流排的错误接法（红圈处）。

铜母线载流量选择需查询有关文档，聚氯乙烯绝缘导线在线槽中，或导线成束状走行时，或防护等级较高时应适当考虑裕量。

以下为错误接法：

母线应避开飞弧区域。

   当交流主电路穿越形成闭合磁路的金属框架时，三相母线应在同一框孔中穿过。

   接线不规范，必须把进入线槽的大电缆外层都剥开，把所有导线压进线槽

   电缆与柜体金属有摩擦时，需加橡胶垫圈以保护电缆。

以下为错误接法。

电缆连接在面板和门板上时，需要加塑料管和安装线槽。

   柜体出线部分为防止锋利的边缘割伤绝缘层，必须加塑料护套。

以下为错误接法

柜体内任意两个金属零部件通过螺钉连接时如有绝缘层均应采用相应规格的接地垫圈,并注意将垫圈齿面接触零件表面，以保证保护电路的连续性。

   当需要外部接线时，其接线端子及元件接点距结构底部距离不得小于200mm，且应为连接电缆提供必要的空间

   提高柜体屏蔽功能，如需要外部接线，出线时，需加电磁屏蔽衬垫，柜体孔缝要求为求缝长或孔径小于λ/（10~100）。

如果需要在电柜内开通风窗口，交错排列的孔或高频率分布的网格比狭缝好，因为狭缝会在电柜中传导高频信号。

柜体与柜门之间的走线，必须加护套，否则容易损坏绝缘层

   柜门没有接地

   柜门走线必须加线槽

螺栓紧固标识

   A生产中紧固的螺栓

   应标识兰色

   B检测后的紧固的螺栓

   应标识红色

注意装配铜排时应戴手套。

   附注：

   1、抽屉单元（尤其是100mm模高）中联接到二次接插件的二次线长度上应留有裕量。

   2、铜排冲孔应注意去毛刺，尤其是方孔时。

   3、绝缘支撑厚度应不大于10mm，要注意检查。

   4、装元器件之前要看看说明书，否则装完后不易查出。

   5、抽屉机械连锁，尤其时IP42时，要考虑密封条的厚度，或磨成尖角。

   6、抽屉单元按钮弹簧的强度要提高。

   7、大截面积铜排联接后要用塞尺复检，注意平垫的使用。

   8、不同电压等级的端子要分开。

   9、标牌的粘贴。

要用3M胶，可用502点一下。

   10、门内线槽不能用双面胶粘贴，可以502，注意别留缝隙。

   11、用于外部接线端子的线槽应加大。

   12、线槽不要与主回路输出端太近。

   13、零序互感器要用自身所带铜排联接。

   14、成柜要做出厂检验。

   15、导线经过隔板时要加护套。

   16、导线中间不要有接头。

   17、电缆支架要合理。

   18、考虑安装维护的安全。

四）电气柜内布局

   确保传动柜中的所有设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。

连接到变频器的任何控制设备（比如一台PLC）要与其共地，同样也要使用短和粗的导线接

   地。

最好采用扁平导体（例如金属网），因其在高频时阻抗较低。

   为电柜低压单元，继电器，接触器使用熔断器以保护。

当对主电源电网的情况不了解时，建议最好加进线电抗器

   确保传导柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用R－C抑制器，直流接触器采用“飞轮”二极管，装入绕组中。

压敏电阻抑制器也是很有效的。

   下图便为接触器上面的反向二极管。

如果设备运行在一个对噪声敏感的环境中，可以采用EMC滤波器减小辐射干扰。

同时为达到最优的效果，确保滤波器与安装板之间应有良好的接触。

   信号线最好只从一侧进入电柜，信号电缆的屏蔽层双端接地。

如果非必要，避免使用长电缆。

控制电缆最好使用屏蔽电缆。

模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线。

。

低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线，也可以使用单屏蔽的双绞线。

模拟信号和数字信号的传输电缆应该分别屏蔽和走线。

不要将24VDC和115/230VAC信号共用同一条电缆槽！

在屏蔽电缆进入电柜的位置，其外部屏蔽部分与电柜嵌板都要接到一个大的金属台面上。

   电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。

同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线。

如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。

同时必须用合适的夹子将电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定到安装板上。

   为有效的抑制电磁波的辐射和传导，变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的电导必须至少为每相导线芯的电导的1/10。

   中央接地排组和PE导电排必须接到横梁上（金属到金属联接）。

它们必须在电缆压盖处正对的附近位置。

中央接地排额外还要通过另外的电缆与保护电路（接地电极）连接。

屏蔽总线用于确保各个电缆的屏蔽连接可靠，它通过一个横梁实现大面积的金属到金属联接。

不能将装有显示器的操作面板安装在靠近电缆和带有线圈的设备旁边，例如电源电缆，接触器，继电器，螺线管阀，变压器等等，因为它们可以产生很强的磁场。

   功率部件（变压器，驱动部件，负载功率电源等等）与控制部件（继电器控制部分，可编程控制器）必须要分开安装。

但是并不适用于功率部件与控制部件设计为一体的产品，变频器和相关的滤波器的金属外壳，都应该用低电阻与电柜连接，以减少高频瞬间电流的冲击。

理想的情况是将模块安装到一个导电良好，黑色的金属板上，并将金属板安装到一个大的金属台面上。

喷过漆的电柜面板，DIN导轨或其他只有小的支撑表面的设备都不能满足这一要求。

   下图便为一个电柜的基本布局：

   设计控制柜体时要注意EMC的区域原则，把不同的设备规划在不同的区域中。

每个区域对噪声的发射和抗扰度有不同的要求。

区域在空间上最好用金属壳或在柜体内用接地隔板隔离。

并且考虑发热量，进风风扇与出风风扇的安装，一般发热量大的设备安装在靠近出风口处。

进风风扇一般安装在下部，出风风扇安装在柜体的上部。

根据电柜内设备的防护等级，需要考虑电柜防尘以及防潮功能，一般使用的设备主要为：

   空调，风扇，热交换器，抗冷凝加热器。

同时根据柜体的大小合适的选择不同功率的设备。

关于风扇的选择，主要考虑柜内正常工作温度，柜外最高环境温度，求得一个温差，风扇的换气速率，估算出柜内空气容量。

已知三个数据：

温差，换气速率，空气容量后，求得柜内空气更换一次的时间，然后通过温差计算求得，实际需要的换气速率。

从而选择实际需要的风扇。

因为一般夜间，温度下降，故会产生冷凝水，依附在柜内电路板上，所以需要选择相应的抗冷凝加热器以保持柜内温度。

五）电气柜日常维护和检修

   检查电柜周围环境，利用温度计，湿度计，记录仪检查周围温度-10°C~+50°C，周围湿

   度90%以下，是否冻结。

   检查全部装置是否有异常振动，异常声音

   检查电源电压主回路电压是否正常

   拆下变频器接线，将端子R,S,T,U,V,W一齐短路，用DC500V级兆欧表测量它们与接地端

   子间的绝缘电阻。

应在5M欧以上，加强紧固件，利用观察观察元件是否有发热的迹象。

   检查端子排是否损伤，导体是否歪斜，导线外层是否破损。

   检查滤波电容器是否泄漏液体，是否膨涨，用容量测定器测量静电容应在定额容量的85%

   以上；检查继电器动作时是否有“Be，Be”声音，触点是否粗糙、断裂；检查电阻器电阻器绝

   缘物是否有裂痕，确认是否有断线。

   检查变频器运行时，各相间输出电压是否平衡；进行顺序保护动作试验、显示、保护回路

   是否异常。

   检查冷却系统是否有异常振动、异常声音，连接部件是否有松脱。

EMC规则及安装规范

必要性

PLC、变频器、低压电器、工控仪表等产品都有自己的电磁兼容性。

当变频器运行时，既要防止外界的电磁干扰又要防止变频器干扰外界其他设备，即所谓的电磁兼容性。

电磁干扰的结果

小则造成设备不能稳定运行（传感器读数波动），大则造成设备的损坏（烧坏电路）。

目前EMC已经成为系统故障的主要原因。

EMC的一条准则是“预防是最有效的、最经济的方案”。

什么是EMC

EMC即是“电磁兼容性”。

它是指电气设备在电磁环境中良好的工作能力，并且不能产生在此环境中工作的其它设备所不能接受的电磁干扰。

必须采取防止电磁干扰的措施。

变频器EMC规则

当各种工厂和设备采用变频调速时，在变频器的电源侧和电机侧都会产生谐波干扰，对供电电网和变频器周围的其它电气设备要产生EMC干扰。

另外为了确保变频器长期可靠的运行，变频器的接线是非常重要的。

变频器的安装与接线规范

安装场所

电气室应湿汽少、无水浸（变频器周围湿度为90％以下）。

无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少

维修检查容易进行

应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量

为使高频噪声电流能沿确定路线流回变频器，需要采用屏蔽电机电缆。

电缆屏蔽层必须连接到变频器外壳和电机外壳上。

确保传动柜中的所有设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。

特别重要的是，连接到变频器的任何控制设备（比如一台PLC）要与其共地，同样也要使用短和粗的导线接地。

最好采用扁平导体（例如金属网）,因其在高频时阻抗较低。

安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接。

为有效的抑制电磁波的辐射和传导，变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆。

控制电缆最好使用屏蔽电缆。

不同的模拟信号线应该独立走线，有各自的屏蔽层。

数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线，也可以使用单屏蔽的双绞线

电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。

同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。

进线电抗器用于降低由变频器产生的谐波，同时也可用于增加电源阻抗,并帮助吸收附近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的电压尖峰。

提示:

当对主电源电网的情况不了解时，建议最好加进线电抗器!

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设计控制柜体时要注意EMC的区域原则，把不同的设备规划在不同的区域中。

每个区域对噪声的发射和抗扰度有不同的要求。

区域在空间上最好用金属壳或在柜体内用接地隔板隔离。

变频器安装要点总结

变频器的USS协议控制方式

USS协议控制是直接利用PLC的485接口，通过通讯线传输数字量控制变频器。

与传统的经过数模转换模块，再采用模拟量控制变频器，各有优缺点。

优点：

节省模块个数，方便PLC扩展更多的功能。

缺点：

配置不当容易烧毁PLC的Port0或者Port1口。

接地，屏蔽的电磁兼容设计

电力电子设备一般是为以下几种目的而接地

安全接地即将机壳接大地。

一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全；二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全。

防雷接地当电力电子设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，电力电子设备都将受到极大伤害。

为防止雷击而设置避雷针，以防雷击时危及设备和人身安全。

上述两种接地主要为安全考虑，均要直接接在大地上。

工作接地为电路正常工作而提供的一个基准电位。

该基准电位可以设为电路系统中的某一点、某一段或某一块等。

当该基准电位不与大地连接时，视为相对的零电位。

这种相对的零电位会随着外界电磁场的变化而变化，从而导致电路系统工作的不稳定。

当该基准电位与大地连接时，基准电位视为大地的零电位，而不会随着外界电磁场的变化而变化。

工作接地分为不同的种类，比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。

信号地

信号地是各种物理量的传感器和信号源零电位的公共基准地线。

由于信号一般都较弱，易受干扰，因此对信号地的要求较高。

模拟地

模拟地是模拟电路零电位的公共基准地线。

由于模拟电路既承担小信号的放大，又承担大信号的功率放大；既有低频的放大，又有高频放大；因此模拟电路既易接受干扰，又可能产生干扰。

所以对模拟地的接地点选择和接地线的敷设更要充分考虑。

数字地

数字地是数字电路零电位的公共基准地线。

由于数字电路工作在脉冲状态，特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时，易对模拟电路产生干扰。

所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑。

电源地

电源地是电源零电位的公共基准地线。

由于电源往往同时供电给系统中的各个单元，而各个单元要求的供电性质和参数可能有很大差别，因此既要保证电源稳定可靠的工作，又要保证其它单元稳定可靠的工作。

屏蔽接地

屏蔽与接地应当配合使用，才能起到屏蔽的效果。

低频电路电缆的屏蔽层接地应采用一点接地的方式，而且屏蔽层接地点应当与电路的接地点一致。

当整个系统需要抵抗外界电磁干扰，或需要防止系统对外界产生电磁干扰时，应将整个系统屏蔽起来，并将屏蔽体接到系统地上。

接地电阻

接地电阻越小越好，因为当有电流流过接地电阻时，其上将产生电压。

该电压除产生共地阻抗的电磁干扰外，还会使设备受到反击过电压的影响，并使人员受到电击伤害的威胁。

因此一般要求接地电阻小于4Ω。

三种降低接地电阻的方法

——降低接地线电阻，为此要选用总截面大和长度短的多股细导线。

——降低接触电阻，为此要将接地线与接地螺栓、接地极紧密又牢靠地连接并要增加接地极和土壤之间的接触面积与紧密度。

——降低地电阻，为此要增加接地极的表面积和增加土壤的导电率（如在土壤中注入盐水）。

接地方式

单点接地

采用单点接地式（即把整个电路系统中的一个结构点看作接地参考点，所有对地连接都接到这一点上，并设置一个安全接地螺栓）。

（不推荐）

多点接地即在该电路系统中，用一块接地平板代替电路中每部分各自的地回路。

采用多点接地时，尽量找最接近的低阻值接地面接地。

高压部分统一接地，低压部分统一接地。

两个地不要接在同一个接地电。

电缆的布局基本原则

信号电缆管线和电源电缆管线排线时近最大可能排得远一些，如果不可能使电缆保持适当的距离，则必须使用屏蔽良好的屏蔽电缆和接地良好的电缆管道（用金属制成）。

电缆的安装

信号电缆与电源电缆可以交叉，但绝对不要相互并行布局安装。

信号电缆/数据电缆与功率电缆和电源电缆要分别排线（避免偶合路径）。

相同电路（发送线和接收线）的未被屏蔽的电缆应该采用双绞线或将发送线和接收线之间的距离安排得尽量靠近一些。

信号电缆必须远离那些能产生严重的磁场干扰信号的设备，例如电机，变压器、变频器等。

只要有可能，所有的信号电缆/数据电缆都应该在同一水平高度进入电柜，例如，都在电柜的底部进入。

PLC的安装规范

模拟量模块安装指南

24VDC传感器电源无噪声、稳定。

传感器线尽可能短、传感器线使用屏蔽的双绞线。

仅在传感器侧端接屏蔽。

使用电缆槽进行敷线。

避免将信号线与高能量线平行布置。

若两条线必须重合，应以正确的角度相交。

通过把输入信号隔离或选择外部24V电源的公共端作为输入信号参考点。

PLC安装

现场接地时，要随时注意接地的安全性

传感器的M端子接地可获得最佳的噪声抑制。

电器柜外部电路安装

模拟量、数字量、通讯线路和高压线路不能平行走线，应成90度垂直交叉。

如果必须平行走线，则要间隔800mm以上。

模拟量电缆、数字量电缆、信号电缆必须分别处于不同的管道内。

管道必须为金属管道。

电缆采用双绞屏蔽电缆。

不要留多余的电缆长度。