电控柜体设计及布线及安装指南V2

1、电控柜EMC安装指导资深主任工程师资深主任工程师 TSC 王兆宇王兆宇Schneider Electric2- TSC 王兆宇 25/11/2012 引言qEMC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；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；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。q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

2、装人员使用；EMC 安装规范；安装规范；Schneider Electric3- TSC 王兆宇 25/11/2012 目录电气原理图电气原理图设计、元器设计、元器件选型件选型柜体装配、布柜体装配、布局设计、电控局设计、电控设备安装设备安装母排安装，一、母排安装，一、二次回路接线、二次回路接线、出厂调试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户2电气原理图设计电气原理图设计1.电子元器件选型电子元器件选型6. 一次、二次回路接线一次、二次回路接线3. 电控柜安装、抽屉装配电控柜安装、抽屉装配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7.EMC安装指南安装

3、指南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10.设备安全性能设备安全性能Schneider Electric4- TSC 王兆宇 25/11/2012 2.电气原理图的设计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1.电子元器件选型和附件选型3. 电控柜安装、抽屉装配9. 电气测试10. 设备安全性能Schneider Electric5- TSC 王兆宇 25/11/2012 q元器件安装指导原则p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p组装前首先看明图

4、纸及技术要求组装前首先看明图纸及技术要求,元件、规格与图纸相符元件、规格与图纸相符p 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p 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p保证操作方便、维修容易保证操作方便、维修容易 p标号粘贴位置应明确、醒目标号粘贴位置应明确、醒目5.主要元器件的安装、布局Schneider Electric6- TSC 王兆宇 25/11/2012 q元器件安装指导原则续p对于发热元件对于发热元件 ( (例如管形电阻、散热片等例如管形电阻、散热片等) )应考虑其散热情况。应考虑其散热情况。额定功率为75W及以上的管形

5、电阻器应横装.p安装因振动易损坏的元件时，应在元件和安装板加装橡胶垫p保护接地的连续性保护接地的连续性 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），或者破坏绝缘层。 5.主要元器件的安装、布局Schneider Electric7- TSC 王兆宇 25/11/2012 q开关和控制设备安装qMASTERPACT 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、

6、套圈等）进入MASTERPACT。正确错误5.主要元器件的安装、布局Schneider Electric8- TSC 王兆宇 25/11/2012 p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。p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。p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。5.柜体布局q 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Schneider Electric9- TSC 王兆宇 25/11/2012 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.

7、EMC安装指南8. 网络通信的接线3. 电控柜安装、抽屉装配9. 电气测试10. 设备安全性能2.电气原理图的设计1.电子元器件选型和附件选型Schneider Electric10- TSC 王兆宇 25/11/2012 q一次配线应尽量选用矩形铜母线q 接地铜母排的截面面积电柜进线母排单相截面面积除2 6.一次回路布线 右图为错误接法右图为错误接法 接地母排与接地端子接地母排与接地端子 Schneider Electric11- TSC 王兆宇 25/11/2012 q电缆与柜体金属有摩擦时，需加橡胶垫圈以保护电缆6.一次回路布线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Sc

8、hneider Electric12- TSC 王兆宇 25/11/2012 q电缆连接在面板和门板上时，需要加塑料管和安装线槽。 q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。6.一次回路布线以下为错误接法以下为错误接法Schneider Electric13- TSC 王兆宇 25/11/2012 q电缆连接施耐德推荐使用施耐德推荐使用 U1000 电缆（电缆（1000V 绝缘）绝缘） .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 .p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

9、电流回路 不小于2.5mm2 保护接地线 不小于2.5mm26.二次回路布线Schneider Electric14- TSC 王兆宇 25/11/2012 q电缆连接q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。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，以便操作员可以检查电缆插入深度。接线端子决不能二次使用、弯曲、减少宽度（空间需要）或钻孔。6.二次回路布线Schneider Electric15- TSC 王兆宇 25/11/2012 q连接到

10、PE 上不要将几条电缆连接在同一个螺丝上。正确连接点数量不足情况下的解决方案举例。q 辅助及小电流回路6.二次回路布线Schneider Electric16- TSC 王兆宇 25/11/2012 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3. 电控柜安装、抽屉装配9. 电气测试10. 设备安全性能2.电气原理图的设计1.电子元器件选型和附件选型Schneider Electric17- TSC 王兆宇 25/11/2012 7.电磁干扰的危害n对电子设备的危害p电力系统对通信系统的干扰p手机对飞机导航设备的干扰p变频器对模拟量

11、甚至是数字量的干扰p降低设备运行的可靠性p通讯无法完成p导致设备偶尔意外的动作Schneider Electric18- TSC 王兆宇 25/11/2012 交流动力线引入噪声高压电线雷电雷达 、电台等天线发射装置地电位波动电机 、电焊机等大用电设备QUANTUM来自电源电机驱动器来自接地系统来自空间的辐射7.EMC基本概念回顾n干扰源的分类 p自然现象p人工设备Schneider Electric19- TSC 王兆宇 25/11/2012 n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n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。雷击雷

12、击 操作冲击操作冲击大负荷切换大负荷切换7.电源引入噪声Schneider Electric20- TSC 王兆宇 25/11/2012 dV/dt without RC filterdV/dt with RC filterq 加装防雷设备（雷暴日大于15天）q 接触器线圈必须加浪涌抑制7.EMC安装指南Schneider Electric21- TSC 王兆宇 25/11/2012 n驱动器的整流部分从电网吸收的电流是非正向波的驱动器的整流部分从电网吸收的电流是非正向波的在配电网络中会产生低频传导谐波谐波的次数和含量取决于变频器的整流技术和电源.输入侧也包括射频干扰7.马达驱动器Schnei

13、der Electric22- TSC 王兆宇 25/11/2012 n抑制变频器谐波措施p加入进线抗抑制谐波p或直流电抗抑制谐波p使用无源滤波器或无源滤波器+直流电抗器组合pAFE（有源前端）7.变频器谐波处理措施Schneider Electric23- TSC 王兆宇 25/11/2012 n驱动器的输出侧由于通过斩波输出有较高的驱动器的输出侧由于通过斩波输出有较高的dV/dt dV/dt p这些射频干扰可以被传导或辐射p如果不加屏蔽干扰是很严重的7.马达驱动器USchneider Electric24- TSC 王兆宇 25/11/2012 n抑制变频器干扰的措施：p变频器内置EMC滤

14、波器或添加额外的EMC滤波器p如果控制回路与变频器在一个柜中，需加入屏蔽隔离板、控制回路加屏蔽线p为防止变频器电缆输出对别的设备的干扰，电机电缆建议使用屏蔽线p使用EMC安装板p控制回路部分需加入隔离变压器p对模拟量可使用隔离模块，软件中加滤波对干扰有抑制作用p对通讯线可加repeaterp加磁环7.抑制变频器干扰Schneider Electric25- TSC 王兆宇 25/11/2012 n 接线指南接地的连续性接地的连续性保证高频等电位保证高频等电位接地的互连接地的互连动力线和控制线动力线和控制线分开线槽分开线槽低电平接线屏蔽低电平接线屏蔽将屏蔽用金属环可靠将屏蔽用金属环可靠接地，封装

15、在接地，封装在EMC盒内盒内接地铠装线接地铠装线7.EMC安装指南Schneider Electric26- TSC 王兆宇 25/11/2012 信号接地方式 并联单点接地 串联单点接地 混合接地 多点接地 单点接地接地接地 导体导体接地接地电极电极7.地线上的干扰Schneider Electric27- TSC 王兆宇 25/11/2012 7.传统接地方式和IEC推荐方式n良好的接地为系统p可保护人身安全p可保护设备p满足EMC要求并提供一个非常好的等电位参考点Schneider Electric28- TSC 王兆宇 25/11/2012 7.IEC推荐方式nIEC建议的立体接地网S

16、chneider Electric29- TSC 王兆宇 25/11/2012 n线槽对接时要保证外壳连续7.接地等电位的要求Schneider Electric30- TSC 王兆宇 25/11/2012 n解决地线环路干扰的方法解决地线环路干扰的方法：解决地环路干扰的基本思路有三个：p一个是减小地线的阻抗，从而减小干扰电压。使用铜质短线(最小6 mm)或者网格带，把柜门良好接地所有接地的连接距离必须尽量短不要将接地条连接到柜子喷漆面.p另一个是增加地环路的阻抗，从而减小地环路电流。例如将一端的设备浮地。更实用的方法是使用隔离变压器、光耦合器件、共模扼流圈、平衡电路等方法。p第三个方法是改变

17、接地结构。7.地线上的干扰处理Schneider Electric31- TSC 王兆宇 25/11/2012 n电磁兼容的定义 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力电磁干扰三要素 干扰源耦合途径 敏感设备7.EMC基本概念回顾Schneider Electric32- TSC 王兆宇 25/11/2012 n按频率分类 p根据干扰信号所在的不同频段分类n按信号处理分类p差模干扰p共模干扰7.EMC基本概念回顾Schneider Electric33- TSC 王兆宇 25/11/2012 n干扰的耦合 p通过共地的耦合p通过并行线路的电容耦合p

18、通过环形电缆的电抗耦合7.干扰的耦合及辐射Schneider Electric34- TSC 王兆宇 25/11/2012 p需防止动力线和控制线平行布线。两根线之间距离越大越好，平行越短越好，这样共模干扰就会越小。网络通讯或其它接线最小间隔距离没有隔离或通过非金属材质隔离通过铝隔离通过钢隔离信号传输网络通讯信号数字信号屏蔽模拟输入/输出信号0毫米0毫米0毫米供电电源接线不带屏蔽的200毫米100毫米50毫米带屏蔽的0毫米0毫米0毫米 电缆间最小间隔距离（EN 50174）7.防止耦合的措施Schneider Electric35- TSC 王兆宇 25/11/2012 n线缆安装要求p应将动

19、力回路、220V回路、控制线路、测量信号回路分开p在通讯线和模拟量线必须加屏蔽p使用双绞线抑制共模干扰7.EMC安装指南-防共模干扰Schneider Electric36- TSC 王兆宇 25/11/2012 nEMC认证p欧盟：EMC指令89/336/EEC电气电子产品必须满足相关EMC标准一旦发现产品不满足标准，将采取一切措施使其在市场上消失p美国：FCC任一不满足FCC行政和技术要求（包括未能取得FCC的认证或检定）的电磁辐射体都不得工作，也不能投放市场p中国：CCC制度（包括EMI & Safety ）CCC(3C)China Compulsory Certificatio

20、n未获得强制性产品认证证书和未施加中国强制性认证标志的产品不得出厂、进口和销售7.EMC常见认证Schneider Electric37- TSC 王兆宇 25/11/2012 n国际电工技术委员会（IEC）n国际无线电干扰特别委员会（CISPR）n国际电信联盟（ITU）n欧洲电信标准协会（ETSI）n美国国家标准委员会（ANSI）7.常见的国际EMC组织Schneider Electric38- TSC 王兆宇 25/11/2012 n全国无线电干扰标准化技术委员会n全国电磁兼容标准化联合工作组n中国电机工程学会电磁干扰专业委员会n 中国电工技术学会电磁兼容委员会n中国通信学会电磁兼容委员会

21、7.常见的国内EMC组织Schneider Electric39- TSC 王兆宇 25/11/2012 ISM : CISPR 11# EN 55011工业，科技，医学其他: 车辆，核能，电梯(EN 12015, EN12016)产品标准产品标准IEC/EN 61000-6-x取代EN 50081-x et EN 50082-y基础标准基础标准对于没有特定对于没有特定EMC要求的生产线和机械，若构成的产品带有要求的生产线和机械，若构成的产品带有CE标识，并且标识，并且按照按照EMC规则进行接线，则可以认可该设备或机械符合该规则进行接线，则可以认可该设备或机械符合该EMC规范规范.通用标准：通

22、用标准：设备和机械设备和机械7.EMC标准回顾用于变速驱动器用于变速驱动器 IEC / EN 61800 -3Schneider Electric40- TSC 王兆宇 25/11/2012 n电磁兼容的标准p工业品最常用的标准是EN61800-3，其次是UPS有关标准7.EMC产品标准一览表Schneider Electric41- TSC 王兆宇 25/11/2012 n 标准 IEC/EN 61800-3 定义了两类环境:p 1- 第一类环境称为“家用或居民环境” 适用于居民区 低压公共配电网络同时向公共设施供电： 电影院，剧院 . 购物中心 艺术馆 还有，医院.p 2- 第二类环境称为

23、“工业环境” 由低压公共配电网络直接供电还需向民用建筑供电之外的其他地区: 工厂，以及 由专用中压/低压变压器供电的所有地区.7.IEC618000-3标准Schneider Electric42- TSC 王兆宇 25/11/2012 标准 IEC/EN 61800-3 定义了4种驱动器（变频器）的类别 :7.IEC618000-3标准环境 1 民用 环境 2 工业类别类别 2EN55011 Class A group1U 1000V I400A必须由专业人员安装和调试必须由专业人员安装和调试C2类别类别 1 EN 55011 B级第级第1组组U 1000V I 400 A or 1000

24、V 或复杂的系统有 EMC整体规划整体规划C4类别类别 3 EN 55011 A级级 第第2组组U 1000V I400A由专业人员调试由专业人员调试C3Schneider Electric43- TSC 王兆宇 25/11/2012 n 电压塌陷，瞬间断电和电压变化p IEC/EN 61000-4-11 (IEC/EN61800-3未作要求)n 静电放电 p IEC/EN 61000-4-2 level 3n 射频辐射电磁场p IEC/EN 61000-4-3 level 3n 快速的电气瞬态p IEC/EN 61000-4-4 level 4n 电气冲击波 p IEC/EN 61000-4

25、-5 level 3n 射频电场感应的传导干扰p IEC/EN 61000-4-6 level 37.EMC抗干扰标准一览表Schneider Electric44- TSC 王兆宇 25/11/2012 电压下陷，瞬间断电和电压波动 IEC/EN 61000-4-11 (IEC/EN61800-3不作要求) 60% 额定电压 1秒 40% 额定电压 500毫秒7.IEC61000-4-11Schneider Electric45- TSC 王兆宇 25/11/2012 静电放电 IEC/EN 61000-4-2 level 3 这种放电发生在人与物体之间，或充电的物体之间.7.IEC6100

26、0-4-2Schneider Electric46- TSC 王兆宇 25/11/2012 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 2GHz 3个产品表面上的天线(水平的和竖直的）极化10V/m 2例如，可以模拟靠近射频发射源的敏感度7.IEC61000-4-3Schneider Electric47- TSC 王兆宇 25/11/2012 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

27、耦合 (除AC供电电源外)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声7.IEC61000-4-4Schneider Electric48- TSC 王兆宇 25/11/2012 电气冲击波 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）7.IEC61000-4-5Schneider Electric49- TSC 王兆宇 25/11/2012 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

28、入和输出上的感应耦合7.IEC61000-4-6Schneider Electric50- TSC 王兆宇 25/11/2012 1.电气原理图的设计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2.电子元器件选型和附件选型3. 电控柜安装、抽屉装配9. 电气测试10. 设备安全性能Schneider Electric51- 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 (Mo

29、dbus、Profibus、DeviceNet、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 Electric52- TSC 王兆宇 25/11/2012 8.网络通讯接线n采用配套通讯协议推荐的通讯电缆；n抽屉内的屏蔽件都可通过使用环型凸耳保持接地；环型凸耳编织层2cm maxSchneider Electric53- TSC 王兆宇 25/11/2012 8.网络通讯接线n布线

30、期间应遵循的主要规则布线期间应遵循的主要规则: :p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；p数据电缆未屏蔽部分的长度应降至最低限度：小于小于 5cm5cm；p辅助连接器的电缆屏蔽连接长度应降至最低限度：小于小于2cm2cm；环型凸耳编织层2cm maxSchneider Electric54- TSC 王兆宇 25/11/2012 8.网络通讯接线n远离大的接触器 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头的位置与这些接触器之间保持一定距离。Schneider Electric55- 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；Mod