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1、电控柜设计及安装指导电控柜设计及安装指导 资深主任工程师资深主任工程师资深主任工程师资深主任工程师 TSC 王兆宇王兆宇 引言 ?EMC是电控系统质量重要的方面。是电控系统质量重要的方面。 ?直接影响电气设备的运行可靠性直接影响电气设备的运行可靠性?直接影响电气设备的运行可靠性直接影响电气设备的运行可靠性； ?影响设备生产的连续性及安全性；影响设备生产的连续性及安全性； ?影响调试时间的长短影响调试时间的长短；?影响调试时间的长短影响调试时间的长短； ?对电控系统的品质有很大影响。对电控系统的品质有很大影响。 ?此此PPT的建议基于的建议基于 ?最佳实践和施耐德柜体最佳实践和施耐德柜体OKKE
2、N和和Blokset柜的生产经验柜的生产经验；?最佳实践和施耐德柜体最佳实践和施耐德柜体OKKEN和和Blokset柜的生产经验柜的生产经验； ?专为设计、盘厂和安装人员使用；专为设计、盘厂和安装人员使用； ?EMC 安装规范；安装规范； Schneider Electric 2 - TSC 王兆宇 25/11/2012 目录 电气原理图 设计、元器 件选型 电气原理图 设计、元器 件选型 柜体装配、布局 设计、电控设备 安装 柜体装配、布局 设计、电控设备 安装 母排安装，一、 二次回路接线、 出厂调试 母排安装，一、 二次回路接线、 出厂调试 现场接线现场接线现场调试现场调试交付客户交付客
3、户 1电气原理图设计电气原理图设计 2.电子元器件选型和附件选型电子元器件选型和附件选型电子元器件选型和附件选型电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装、抽屉装配电控柜安装、抽屉装配 4 母排装配母排装配 6 一次一次二次回路接线二次回路接线 4. 母排装配母排装配 5. 主要元器件安装、布局主要元器件安装、布局 6. 一次一次、二次回路接线二次回路接线 7.EMC安装指南安装指南 8. 网络通讯接线网络通讯接线 9. 电气测试电气测试现场调试现场调试 Schneider Electric 3 - TSC 王兆宇 25/11/2012 10.设备安全性能设备安全性能 1.电气原理图的设计 2
4、.电子元器件选型和附件选型 4 母排装配 电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装、抽屉装配 4. 母排装配 5. 主要元器件的安装、布局 6. 一次、二次回路接线 7. EMC安装指南 8. 网络通信的接线 9 电气测试9. 电气测试 10. 设备安全性能 Schneider Electric 4 - TSC 王兆宇 25/11/2012 5.主要元器件的安装、布局 ?元器件安装指导原则 ?所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装 ?组装前首先看明图纸及技术要求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、数量与图纸是否相符、
5、有无损坏检查产品型号、元器件型号、规格、数量与图纸是否相符、有无损坏 ? 元器件组装顺序应从板前视元器件组装顺序应从板前视，由左至右由左至右，由上至下由上至下? 元器件组装顺序应从板前视元器件组装顺序应从板前视，由左至右由左至右，由上至下由上至下 ? 同一型号产品应保证组装一致性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面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定 ?保证操作方便保证操作方便维修容易维修容易?保证操作方便保证操作方便、维修容易维修容易 ?标号应完整、标号粘贴位置应明确、醒目标号应完整、标号粘贴位置应明确、醒目 Schneider Electric 5
6、 - TSC 王兆宇 25/11/2012 5.主要元器件的安装、布局 ?元器件安装指导原则续 ?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 ?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 ?保护接地连续性保护接地连续性?保护接地连续性保护接地连续性 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（图红圈处
7、）或者破坏绝缘层意将垫圈齿面接触零部件表面（图红圈处），或者破坏绝缘层。 Schneider Electric 6 - TSC 王兆宇 25/11/2012 5.主要元器件的安装、布局 ?开关和控制设备安装 装?MASTERPACT 装配 必须防止电缆连接中废料（电线、套圈等）进入 MASTERPACT。可抽出式 MASTERPACT 应在清理柜体之后、质量检验之前安装。对于固定式断路器，应 使用塑料膜对其进行保护必须防止电缆连接中废料（电线套圈等）进入使用塑料膜对其进行保护。 必须防止电缆连接中废料（电线、套圈等）进入 MASTERPACT。可抽出式 MASTERPACT 应在清理柜体之后、
8、质量检验之前安 装。 正 错 误 Schneider Electric 7 - TSC 王兆宇 25/11/2012 确 误 5.柜体布局 ?把动力和控制的设备规划在不同的区域中。把动力和控制的设备规划在不同的区域中。 ?动力和控制设备最好分在不同控制柜中动力和控制设备最好分在不同控制柜中 ? 设计控制柜体时要注意设计控制柜体时要注意EMC的区域原则的区域原则 ?动力和控制设备最好分在不同控制柜中动力和控制设备最好分在不同控制柜中。 ?如在一个控制柜要用金属隔板隔离。如在一个控制柜要用金属隔板隔离。 Schneider Electric 8 - TSC 王兆宇 25/11/2012 1.电气原
9、理图的设计 2.电子元器件选型和附件选型 4 母排装配 电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装、抽屉装配 4. 母排装配 5. 主要元器件的安装、布局 6. 一次、二次回路接线 7. EMC安装指南 8. 网络通信的接线 9 电气测试9. 电气测试 10. 设备安全性能 Schneider Electric 9 - TSC 王兆宇 25/11/2012 6.一次回布线 ?一次配线应尽量选用矩形铜母线 ? 接地铜母排的截面面积电柜进线母排单相截面面积除2 接地母排与接地端子接地母排与接地端子 右图为错误接法右图为错误接法 Schneider Electric 10 - TSC 王兆宇 25/
10、11/2012 6.一次回布线 ?电缆与柜体金属有摩擦时，需加橡胶垫圈以保护电缆 以下为错误接法以下为错误接法以下为正确接法以下为正确接法以下为错误接法以下为错误接法以下为正确接法以下为正确接法 Schneider Electric 11 - TSC 王兆宇 25/11/2012 6.一次回布线 ?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。 以下为错误接法以下为错误接法 Schneider Electric 12 - TSC 王兆宇 25/11/2012 6.二次回布线 ?电缆连接 电缆特性?电缆特性 一般地，配电盘内部使用软
11、的、硬的或半硬的铜制电缆进行接线。 可以使用 500V 绝缘的 H05VK 电缆或750V 绝缘的H07VK 电缆 . 施耐德推荐使用 U1000 电缆（1000V 绝缘）施耐德推荐使用 U1000 电缆（1000V 绝缘） . 对电缆绝缘电压一半以下的工作电压，亦或小于 500V 的电压，这 些电缆可被认为属于 2级。因此它们可以被直接捆缚在金属支架上， 中间无需插入绝缘体施耐德推荐使用中性线带有蓝色标记保护中间无需插入绝缘体。施耐德推荐使用中性线带有蓝色标记，保护 导线带有绿 / 黄色标记的黑色动力电缆 . 二次线截面积要求：二次线截面积要求： 单股导线 不小于1.5mm2 多股导线 不小
12、于1.0mm2 弱电回路 不小于0.5mm2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 Schneider Electric 13 - TSC 王兆宇 25/11/2012 6.二次回路布线 ?电缆连接 接线端子压接?接线端子压接 一个接线端子只能带一条单独的动力电缆 .所有的导线束应 置于接线端子的圆筒内 .根据接线端子制造商的建议，选用 大小合适的压接工具 使用压接工具制造商规定的紧固力大小合适的压接工具 .使用压接工具制造商规定的紧固力。 这些工具应定期进行检查 . 施耐德推荐使用开式筒状接线端子以便操作员可施耐德推荐使用开式筒状接线端子，
13、以便操作员可 以检查电缆插入深度。 接线端弯宽度空接线端子决不能二次使用、弯曲、减少宽度（空间需要）或钻孔。 Schneider Electric 14 - TSC 王兆宇 25/11/2012 6.二次回路布线 ?连接到 PE 上 ? 辅助及小电流回路 ?连接到 PE 上 正确 连接点数 量不足情 况下的解 不要将几条电缆连接在同一个螺丝上 况下的解 决方案举 例。 不要将几条电缆连接在同个螺丝上。 Schneider Electric 15 - TSC 王兆宇 25/11/2012 1.电气原理图的设计 2.电子元器件选型和附件选型 4 母排装配 电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装
14、、抽屉装配 4. 母排装配 5. 主要元器件的安装、布局 6. 一次、二次回路接线 7. EMC安装指南 8. 网络通信的接线 9 电气测试9. 电气测试 10. 设备安全性能 Schneider Electric 16 - TSC 王兆宇 25/11/2012 7.电磁干扰的危害 ?对电子设备的危害 ?电力系统对通信系统的干扰 ?手机对飞机导航设备的干扰 ?变频器对模拟量甚至是数字量的干扰 ?降低设备运行的可靠性 ?通讯无法完成 ?导致设备偶尔意外的动作?导致设备偶尔意外的动作 Schneider Electric 17 - TSC 王兆宇 25/11/2012 7.EMC基本概念回顾 高压
15、电线 雷电 ?干扰源的分类 ?自然现象 高压电线 雷达 、电台等 天线发射装置 ?来自电源 ?人工设备 引 天线发射装置 QUANTUM ?电机驱动器 入 噪 声 ?来自接地系统 交流动力线 地电位波动 电机 电焊机等 ?来自空间的辐射 交流动力线 电机 、电焊机等 大用电设备 Schneider Electric 18 - TSC 王兆宇 25/11/2012 7.电源引入噪声 ?电源引入的干扰是主要干扰之一电源引入的干扰是主要干扰之一 ?对控制系统的干扰大部分是由电源耦合产生的对控制系统的干扰大部分是由电源耦合产生的。?对控制系统的干扰大部分是由电源耦合产生的对控制系统的干扰大部分是由电源
16、耦合产生的。 ?雷击雷击 ?操作冲击操作冲击 ?大负荷切换大负荷切换 Schneider Electric 19 - TSC 王兆宇 25/11/2012 7.EMC安装指南 ? 加装防雷设备（雷暴日大于15天） 接触线加浪制? 接触器线圈必须加浪涌抑制 Symbol Transient Voltage Suppression type For AC For DC Overvoltage limitation Contact fall time R C network Y Y 2 to 3 Un 1 to 2 times the R-C networkYY2 to 3 Un1 to 2 tim
17、es the standard time Metal Oxide Varistor 1.1 to 1.5 times dV/dt without RC filter YY 400 A or 1000 V 或复杂的系统 有 EMC整体规划整体规划 Schneider Electric 40 - TSC 王兆宇 25/11/2012 7.EMC抗干扰标准一览表 ? 电压塌陷，瞬间断电和电压变化 ? IEC/EN 61000-4-11 (IEC/EN61800-3未作要求) ? 静电放电 ? IEC/EN 61000-4-2 level 3 ? 射频辐射电磁场 ? IEC/EN 61000-4-3
18、level 3? IEC/EN 61000 4 3 level 3 ? 快速的电气瞬态 ? IEC/EN 61000 4 4 level 4? IEC/EN 61000-4-4 level 4 ? 电气冲击波 ? IEC/EN 61000 4 5 ll 3? IEC/EN 61000-4-5 level 3 ? 射频电场感应的传导干扰 Schneider Electric 41 - TSC 王兆宇 25/11/2012 ? IEC/EN 61000-4-6 level 3 电压下陷瞬间断电和电压波动 7.IEC61000-4-11 电压下陷，瞬间断电和电压波动 IEC/EN 61000-4-1
19、1 (IEC/EN61800-3不作要求) 60% 额定电压 1秒 40% 额定电压 500毫秒 Schneider Electric 42 - TSC 王兆宇 25/11/2012 静电放电 7.IEC61000-4-2 静电放电 IEC/EN 61000-4-2 level 3 Schneider Electric 43 - TSC 王兆宇 25/11/2012 这种放电发生在人与物体之间，或充电的物体之间. 射频辐射电磁场 7.IEC61000-4-3 射频辐射电磁场 IEC/EN 61000-4-3 level 3 在运行和停止时均可能发生 30MHz to 1GHz，甚至对某些规格
20、2GHz 3个产品表面上的天线(水平的和竖直的）极化10V/m 2 Schneider Electric 44 - TSC 王兆宇 25/11/2012 快速而周期性的电气瞬动 7.IEC61000-4-4 快速而周期性的电气瞬动 IEC/EN 61000-4-4 level 4 4kV in +/- 由配电网络加载功率输入端, 2kV in +/- 相关电缆的电容耦合 (除AC供电电源外) Schneider Electric 45 - TSC 王兆宇 25/11/2012 模拟机械或电子的开关快速动作时的dV/dt以及电缆传导或发射的噪 电气冲击波 7.IEC61000-4-5 电气冲击波
21、 IEC/EN 61000-4-5 level 3 2kV +/- 公共模式下供电电源（相/地） 1kV +/- 差动模式下供电电源（相/相） Schneider Electric 46 - TSC 王兆宇 25/11/2012 这种波形典型地模拟快速瞬动过压这种波形典型地模拟快速瞬动过压(如雷击引起的如雷击引起的) 射频电磁场感应的传导干扰 7.IEC61000-4-6 射频电磁场感应的传导干扰 IEC/EN 61000-4-6 level 3 150kHz to 80MHz Uo=10V 所有产品输入和输出上的感应耦合 Schneider Electric 47 - TSC 王兆宇 25/
22、11/2012 1.电气原理图的设计 2.电子元器件选型和附件选型 4 母排装配 电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装、抽屉装配 4. 母排装配 5. 主要元器件的安装、布局 6. 一次、二次回路接线 7. EMC安装指南 8. 网络通信的接线 9 电气测试9. 电气测试 10. 设备安全性能 Schneider Electric 48 - TSC 王兆宇 25/11/2012 8.网络通讯接线 通常而言, 派生长度总和应小于总线长度： Lstub1 + Lstub2+ Lstub3+ 总体总线长度总体总线长度 总线长度 (L1) 应符合协议 (Modbus、Profibus、Devic
23、eNet、Canopen) 标准 要求； 建议一条总线路 (Modbus、Profibus 或DeviceNet、Canopen) 运行不超过 3 个以上柜体中 (这样总线长度L1 约为30m ，派生长度总和小于总线长度 L1)； 电源的最大长度和通讯极限 Schneider Electric 49 - TSC 王兆宇 25/11/2012 通讯总线的架构和长度 8.网络通讯接线 ?采用配套通讯协议推荐的通讯电缆； ?抽屉内的屏蔽件都可通过使用环型凸耳保持接地； ?布线期间应遵循的主要规则:布线期间应遵循的主要规则: ?应使用较宽的铜编织层较宽的铜编织层屏蔽连接，其长 / 宽比小于 5； ?数
24、据电缆未屏蔽部分的长度应降至最低限度小于小于?数据电缆未屏蔽部分的长度应降至最低限度：小于小于 5cm；5cm； ?辅助连接器的电缆屏蔽连接长度应降至最低限度：小于2cm小于2cm； 2cm max 编织层 环型凸耳 编织层 Schneider Electric 50 - TSC 王兆宇 25/11/2012 8.网络通讯接线 在一些现场会使用TAP头来管理菊花链网络（TAP头自带终端电阻），但发现 在实际安装时候会些TAP头与大电流交流接触器距离保持靠近由于接触器在实际安装时候会一些TAP头与大电流交流接触器距离保持靠近，由于接触器 吸合/分断瞬间对周围设备会产生较高风险的干扰，推荐将TAP
25、头的位置与这些 接触器之间保持一定距离。 Schneider Electric 51 - TSC 王兆宇 25/11/2012 8.Modbus网络接线 Modbus网络接线 严格遵守Modbus标准规范 使用金属RJ45头； Modbus通讯口接入D0D1V 和屏蔽线勿将V 和屏蔽层接在一起（即Modbus通讯口接入D0，D1，V-和屏蔽线，勿将V-和屏蔽层接在一起；（即 使某些产品使用2芯电缆）； 使用符合Modbus标准的屏蔽电缆（铜编织网屏蔽） 3芯屏蔽电缆（ 如B ld3106A ）3芯屏蔽电缆（ 如Belden 3106A ） 屏蔽双绞线（STP）电缆：2对双绞线（一对用于D0和D
26、1，另一对用于 V-），带屏蔽层（如Belden 9842） 两端必须要有终端电阻：150 Ohm电阻（VW3A8306M） Schneider Electric 52 - TSC 王兆宇 25/11/2012 8.Modbus网络接线 Modbus安装规则 2 1 2 3 3 3 1 2 3 3 注意： 正常情况下Modbus屏蔽层电压应接近0V； 在些现场发现在配电房里接地网络非常好有良好的接地牌和同时多处可靠连接到 Schneider Electric 53 - TSC 王兆宇 25/11/2012 在一些现场发现在配电房里接地网络非常好，有良好的接地牌和同时多处可靠连接到 建筑物接地网
27、络，这些现场都没有任何关于通讯相关的问题； 8.Canopen网络接线 ?Canopen网络接线 ?严格遵守Canopen标准规范?严格遵守Canopen标准规范 ?建议使用建议使用TSX CAN CA/B/D CANopen电缆，可用长度为50、100或300 m ?必须使用终端电阻。 ?两种分线盒VW3CANTAP2和TSX CAN TDM4?两种分线盒VW3CANTAP2和TSX CAN TDM4 ?干扰严重的地方考虑使用第三方的Canopen中继器 ?必须按下图剥线 Schneider Electric 54 - TSC 王兆宇 25/11/2012 1.电气原理图的设计 2.电子元器
28、件选型和附件选型 4 母排装配 电子元器件选型和附件选型 3. 电控柜安装、抽屉装配 4. 母排装配 5. 主要元器件的安装、布局 6. 一次、二次回路接线 7. EMC安装指南 8. 网络通信的接线 9 电气测试9. 电气测试 10. 设备安全性能 Schneider Electric 55 - TSC 王兆宇 25/11/2012 9.电气测试 在完成柜内接线和现场接线之后，有必要检查以下几点： 在FAT阶段；在SAT阶段；在安装阶段，随机性检查； 检查不同属性的电源属性： 对于交流电源：相线对零线电压，相线对地线电压，零线对地电压对于交流电源：相线对零线电压，相线对地线电压，零线对地电压 对于直流电源：24V+对0V电压，0V对地电压，24V+对地电压 检查所有接线处是否已接紧；检查所有接线处是否已接紧； 检查线两端的接地连接； 按照相关标准检查所有通讯接线 （网络通讯, HMI网络）： 电缆是否隔离/屏蔽； 电缆是否隔离/接地电缆是否隔离/接地； 终端电阻是否安装； 检查线路匹配是否正确（无电阻断开）； Schneider Electric 56 - TSC 王兆宇 25/11/2012 检查本文档、附录及配套文件所涉及到的其他相关点； Question and Answer