电气柜的防护培训教教材

1、电气柜的防护与冷却1.外壳的防护等级电气柜的防护国家尚无专门的标准规定，但是GB4208-2008外壳的防护等级（IP代码）所规定的原则应该是适用于电气柜的防护的。1.1外壳防护标识外壳的定义：外壳是能够防止设备受到某些外部影响并在各个方向防止直接接触的设备。根据GB4208-2008的规定，外壳防护代码由五部分组成，详见下图。图1 IP代码的组成“IP”是International Protection（国际保护）的英文缩写1.2第1位数字表示防止接近危险部件和防止固体异物进入的保护等级。见表1 。1.3第1 位数字表示防止固体异物进入的防护等级，见表2 1.4第2位数字表示防止水进入的防护

2、等级，见表3第4位是附加字母，表示对接近危险部件的防护等级，见表4第5位是补充字母，见表5表5 补充字母的含义2.外壳防护等级的试验 2.1防止固体异物进入的试验方法固体异物进入的试验方法见表6表6 固体异物进入的试验方法第1位特征数字14试验的接受条件为规定的试具不能进入外壳开口。第1位特征数字56的试验装置见图2，试验的接受条件为：IP5X:滑石粉的沉积量及沉积地点不足以影响设备正常工作和安全即为合格。IP6X: 滑石粉无明显沉积即为合格。2.2防水试验的方法防水试验的方法和主要试验条件见表7表7 防水试验的方法和主要试验条件防水试验的接受条件a.进水不足以影响设备的正常操作或破坏安全性；

3、b.水不积聚在可能导致沿爬电距离引起漏电起痕的绝缘部件上；c.水不进入带电部件或进入不允许在潮湿状态下运行的绕组；d.水不积累在电缆头附近或进入电缆e.如外壳有泄水孔，应通过观察证明进水不会积聚，且能及时排出而不会损坏设备。对于没有泄水孔的外壳，如果发生水积聚并危及带电部分时，有关产品标准应规定接受条件。3.柜子防护性能分析3.1 GGD柜防护性能图6 GGD柜子外形图从结构上分析，GGD柜不会有好的防护性能。a. 顶盖是半敞开的b. 柜门是2个铰链，门锁是一点锁紧，柜门只要稍有变形，橡胶密封条就会失去密封作用。虽然柜门中间焊有柜门限位板，但其作用有限。c. 侧板及门边均没有密封条设计因此，制

4、造厂商的样本上明确该柜的防护等级为IP20IP40.3.2仿威图柜防护性能和GGD相比，仿威图柜有许多优异的防护性能。a.顶板四周都是经折边处理的，防水性能好b.柜门为3个铰链、门锁为3点式锁紧。即使柜门变形也可保证与密封条有良好的接触。c.侧板用门边均带有密封条设计d.九折型材上带有防水结构。因此，制造厂商的样本上明确该柜的防护等级为IP54。虽然可能有商业炒作之嫌，但从结构上看，防护性能肯定比GGD柜好得多。图7 仿威图柜外形及九折型材图8 MNS柜外形图3.3 MNS柜防护性能MNS是ABB公司开发的用C型骨架制作的抽屉式开关柜，厂商样本上说其防护等级可达IP54。3.4 GCK柜的防护

5、性能图9 GCK柜子外形图GCK的防护性能为IP404.开关柜的冷却与防护开关柜内安装的电器设备工作时要发热，如不及时将其热量散发出去，电器设备会因为过热而损坏。4.1电器设备的发热a.电阻: 电流通过电阻后会发热b.电感:（电抗器、变压器） 电感线圈是有电阻的，电流通过电阻会发热。带铁芯的电感线圈（电抗器、变压器）也会在铁芯中产生涡流损耗和磁滞损耗，这些损耗最终也会以发热的形式体现出来。c.电容: 电容的两极板中也会漏电，这相当于在电容两端并联了一个电阻，这个电阻也会发热。d.三极管和IGBT: 三极管和IGBT在工作时有集电极损耗，如果工作在高频开关状态还存在开关损耗，这些损耗最终也使管子

6、发热。e.二极管和可控硅元件：二极管和可控硅在导通时阴极和阳极间有一管压降，截止时阴极和阳极间有漏电流，这些都会产生功率损耗使管子温度升高。4.2开关柜的冷却方式综上所述，电气柜中的电器件和电子元器件工作时都会产生热量，这些热量要及时散发出去才能确保设备的正常工作。如果在单位时间内散发的热量小于发出的热量，则柜内温度将上升；如果在单位时间内散发的热量等于发出的热量，则柜内温度将恒定；如果在单位时间内散发的热量大于于发出的热量，这是不可能的。开关柜的冷却有如下常见的三种方式：a. 自然冷却方式利用热空气密度小，冷空气密度大的特点形成空气的自然对流，将柜内热量排出至柜外。b. 强迫通风冷却方式利用

7、风扇（风机）将柜内的热量强制排到柜外。c. 空调冷却方式利用空调的制冷作用强制冷却柜内设备，也可对柜内温度实现恒温控制。4.3开关柜防护与冷却的矛盾从开关柜防护的角度看，应该加强柜体的密封，增强防尘和防水的能力。但从柜子冷却的角度则要求柜子应尽量敞开，以增强散热能力。设计者的责任在于根据现场实际在二者之间找到一个平衡点，妥善处理好这一问题。4.4开关柜冷却方式的选择a.自然冷却方式自然冷却方式适用于： 环境较为清洁，没有水汽、粉尘等有害物质 环境温度低于开关柜柜内温度 开关柜内发热量不高b.风扇冷却方式风扇可十分经济地排出柜内热量，但要注意，只有在柜内温度高于环境温度时用风扇冷却方式才是有效的

8、。因为热空气比冷空气轻 ，柜内空气流向应当是由下至上。因此，应在柜体的前门或者侧板下方作为进气口，上方作为排气口。如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，可采用进气装风扇，排气口有可能的话加装一装饰板，进气口为了安全和美观，可以在外面加装一风机装饰板。 如果工作现场的环境较恶劣，那就应该在进气口选用过滤风扇，在排气口选用过滤栅， 以防止粉尘、油雾、水汽等进入开关柜内。我们常用的卡固的过滤栅，厂家的样本上规定其防护等级为IP44。小功率风扇大功率风机图10 冷却风机图11卡固通风过滤栅c.空调冷却方式风扇只适用于柜内温度高于环境温度，但是当环境温度

9、高于柜内温度或者环境温度高于柜内要求的温度 (一般为35 )时，那就应该考虑使用工业空调器了。还有当开关柜要求较高的防护等级时，也应该考虑使用工业空调器。由于开关柜内外空气循环相互隔绝，故可以有效地防止有害、潮湿的气体及粉尘进入柜内，从而提高了开关柜的防护等级。空调式冷却方式也有其内在的缺点，安装不便，冷疑水的处理。图12 空调冷却器d. 热交换器冷却当开关柜柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。 热交换器按照其冷却介质，可以分为：空气空气热交换器 、空气水热交换器；按安装方式可分为：壁挂式和顶装式。 空气空气热交换器有两个相互隔离的空气流动空间，一个与电气控制柜相通， 另一个与外

10、部空间相通，柜内的热空气被吸入热交换器内，热空气的热量通过散热片由热管传到热交换器的另一端，然后通过外部空气的 流动将热量排到大气中。使用这种热交换器的前提条件是环境温度必须低于柜内温度。 空气水热交换器，其工作原理与空气 空气热交换器是一样的，只是冷却介质是水 ， 其优点是专门用于多尘、多油及高热负载的地方。可以通过调节进水温度和流量来改变热交换器的功率。但是，必须要有水源。 至于如何选择风扇、空调器和热交换器不是本文叙述的内容，如果感兴趣可查阅相关的技术资料。图13 空气/空气热交换器4.5开关柜防护方式的选择开关柜的防护方式取决于现场的环境，取得太低无法满足技术要求，选得太高不仅会造成不必要的浪费，同时也会给柜内的冷却带来压力。基本原则：在无漏水、漏雨的电气室、主电室、主控室、操作室等处安装的柜子，选择IPX0即可。在无较大灰尘的电气室、主电室、主控室、操作室等处安装的柜子，选择IP2XIP3X即可。可参照表8 、表9 的原则进行选取。表8 柜子固体异物防护等级的选择防护等级适用环境IP0X适用于环境干净的电气室、主电室、