摘要：在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。
关键词：集成设计选型校验系统模型
pivotalwords:IntegratedDesign,Selectandverifyequipmenttype、ConstitutePowerSystemmodel
一、引言：
在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。
二、详述：
电气设计的目标
我们只有了解了电气设计最终实现目标才能进行更明确的工作，为了详细说明一个变配电所的所有电气内容，通常需要出的图纸有：
1．1电气主接线图或高压系统图
1．2低压系统图
1．3平面布置图、剖面图
1．4配电柜立面图
1．5电缆清册
1．6设备材料表
1．7电气计算书
1．8二次控制原理图
1．9二次外部线路图
以上图纸中最复杂的图纸，工作量最大的莫过于高低压系统图，因为他们占用的计算工作量大。过去我们也提供一些计算工具软件，但大都是零散的，不系统的，比如负荷计算、电压损失计算、短路计算等，用户对整个系统的认识，一直停留在修改旧图，反复的计算-填写表格-替换设备-删除-复制等低级的劳动中，造成了劳动效率无法大幅度提高。而且由于缺乏整个供-配电系统结构的认识，往往上一级开关调整以后，没有改下一级开关，或上一级开关整定变了，没有跟着调整配线，造成许多前后不对照的错误图纸和问题工程。旧图中大量的图元各自独立并没有共性，所以难以大规模的一次性修改成功。旧图修改重复劳动特别多，反复的重复删除、复制、替换、文字、移动等命令，容易造成笔误。特别是当前工程设计周期被业主大幅度缩短，怎样提高设计、绘图效率就成为了一个关键性的问题。
绘图计算软件的现状
目前国内电气设计软件提供这部分的主要偏向于绘图功能。绘制高低压柜的一次方案，许多家厂商生产的软件都包含了这部分图库。我们绘图主要集中在插入相应的图块进行绘制，然后填写定货图表格。计算则是分开的。
也有个别软件对高低压系统提供了部分计算，但大都是零碎的，不是对系统整体的计算，或是对其中一个回路、某一种负荷类型（如电动机）进行计算，其他回路或负荷类型无法计算，也无法作到上下级配合选型，也没有全面的综合校验电气设备所有技术参数，没有用电需求表，和实际工程需要的设计过程相差太多等等。所以在设计变配电所过程中，大部分工作仍集中在修改旧图，重新计算，选型上。计算机的辅助设计功能没有什么提高。
电气设计的过程分析
选型统一规定
很多设计院在一个工程的协同设计过程中都采用了一种选型方案，比如高压配电柜选用KYN28，低压柜采用抽屉式MNS，主断路器采用CM1，电缆采用VV系列，等等，这个选型方案在同一工程中都是相同的。也可以应用到下一个工程中。
用电需求定义
水、暖、工艺等上行专业提供的用电需求,主要内容是用电设备的编号，设备名称，安装位置，额定电压，负荷等级，场所属性，负荷性质等对电气设计的要求。
现在随着计算机普及，很多设计院已经使用EXCEL互提资料。
负荷分配
确定配电设备（配电箱、盘、柜）的位置，把每一个负荷分配到配电设备上。
负荷计算
对每个配电设备进行负荷计算。主要采用需要系数法。
分配电中心计算选
分配电中心（如某层的配电间、竖井、或机房的配电间）的配电柜供给下联的配电盘或箱。对这些配电盘、箱、柜进行选型。
变配电中心计算选
变配电中心对分配电中心供电。对变配电中心的所有设备包括母线、高压电缆、高压柜、低压柜、低压抽屉组件、低压出线等进行选型。
短路计算
选型完成以后，查表得出各组件和线缆的阻抗，并设定短路点，计算每个短路点的三相和单相短路电流。
校验计算
对于高低压设备进行短路校验、电压损失校验、电机启动校验以及灵敏度校验等。校验不合适的值，要重新进行选型。直到校验通过。
绘制系统图
根据系统模型，绘制系统图。
排列柜子。
根据平面情况，布置柜子。并绘制立面图、剖面图。
根据柜子布置情况分别调整系统图抽屉柜位置和编号以及进线柜、母联柜位置
回路库和设备库符号库
高低压柜的一次方案是厂家样本提供的。在CAD绘图中要调用这些方案，必须将这些方案组织成一个回路库。每个回路都是由很多组件组成的。这些组件的电气属性（技术参数）则在设备库中定义。符号库是规定了这些组件对应的图例。以上三者在选型绘图过程中必不可少。
为了应对众多的厂家和不同的型号规格产品，我们符号库、设备库、回路库都是开放的。用户可以新增设备系列，新增回路方案等等。
符号库采用新国标图例。回路库和设备库也采用了最流行最先进的高低柜型号，特别是中国建筑标准所出的《统一技术措施电气设备选型卷》和电力出版社出的最新版《工厂常用电气设备手册》上下册以及上下册补充本。
回路库结构中每个回路都可以设定盘内组件的型号规格和数量或额定电流、控制电机功率，这样完全按照样本提供的内容录入，对选型提供了“电子样本”。
统一规定设定
在做某一工程前，由电气专业项目负责人确定的设备选型的基本方案。该基本方案中将所有电气设备划分为供电、输电、配电、用电几类，用户只须对以上设备进行初步选型，确定设备的系列号以及相关参数。其它参数都可以自动选型。
用电需求定义表
用电需求表是用户自行录入的工程中所用到的所有用电设备列表。用户需要录入用电设备的安装位置、名称编号，设备容量，负荷性质等内容。可以从EXCEL中将水暖工艺提来的资料导入该表中，也可以将输入好的用电需求表导出到EXCEL中编辑。安装位置提供了一个很好的管理所有设备的结构，非常直观方便。
系统模型的建立
本软件设计宗旨和最终目标就是要实现电气设计的目标。即绘制出符合要求的图纸。而绘制图纸前就必须建立供配电系统。此前的设计软件都没有提出过集成设计的概念。
41所谓集成设计，就是面向供配电系统整体的电气设计，他包括了统一规定初步选型，用电需求表定义，用电负荷的分配，负荷计算、选型计算、短路计算、校验计算等一系列综合复杂的设计过程。它可以建立供配电系统模型，并能详细的列出模型上每个供配电-输电-用电设备的工作（运行）属性、短路属性、电气属性。
任何一个供配电-输电-用电设备都有三种属性，工作属性、短路属性、电气属性。
工作属性是指当前选定的设备的工作电流、设备容量、工作电压、功率因数等情况。短路属性是指当前选定设备的短路阻抗、短路电流等情况。电气属性是该设备的出厂铭牌的电气型号规格和电气技术参数等。
集成设计的流程是：用电负荷被人工添加到配电柜上。然后进行负荷计算，并自动选择配电柜内元件型号规格，选定短路参数可以进行短路校验。如果短路校验不通过，重新进行选型计算。
42系统模型的建立：要想实现对变配电所设备的整体选型校验和设计，必须建立整个工程的配电系统模型，才能够实现对所有设备的选校。
一个好的系统模型首先比较直观，操作简单。上手快。组织严密。由于电气系统的树状结构和WINDOWS资源管理器的树状结构的相似性，我们完全可以利用WINDOWS资源管理器类似结构的树状系统来搭建一个模型，实现简单的配电系统。
电力系统中最常用的电气连接关系就是串联和并联。所有的复杂的网络最后都可以看成是电气设备串联和并联不断组合搭建成的。从下图中可以看出，树节点上从左到右的组件名称关系就组成一个串联的电路：低压配电室(电源)à电缆à负荷开关à变压器à母线à进线柜 ……
从“3母线”节点下面所接的“3母线à抽屉柜2à抽屉柜3à抽屉柜4à抽屉柜5”是母线并联所连的若干个抽屉柜。
这样搭建成的系统模型，具有形象直观、搭建简单、组织严密等特点。完全可以实现变配电所系统设计的所有功能。附图1对应的供配电系统如附图2所示。附图1
附图2
43系统模型的功能立系统模型是从工程中的配电中心（配电间、配电室）建立。 统模型可以直观看到开关柜一次方案图形。以方便选型 统模型可以对用电需求进行统一分配。确定所有用电设备的电源位置
4、系统模型可以对每个设备都能进行负荷计算。统计总负荷
5、系统模型可以对电源进行全厂负荷统计，和无功补偿计算
6、系统模型可以进行短路计算。短路计算包括无限大容量系统和有源系统的短路计算。搭建的任何模型都可以自动进行计算。短路阻抗数据库可以扩充。
7、模型在负荷计算、短路计算、和初步选型方案基础上进行自动选型计算 8、系统模型选型计算后对参数进行校验计算，包括高低压设备、配电干线等所有设备都可以按照规范要求进行校验。统模型可以直观的看到配电中心内配电系统上任何一个设备目前的工作电流，短路点短路电流以及设备技术参数情况。
10 可以自动输出高低压系统图，主接线图，设备材料表，电缆清册，计算书，和抽屉柜排列图等一系列图纸。完成辅助设计全过程。软件实现流程图
软件实现过程实际上就是对电气工程师设计过程的模拟和抽象。该流程深入体现了第三节所述的电气设计的全过程，模拟设计思路进行电气辅助设计。常用设备选型校验方案（部分） 压器选型:负荷分配->负荷计算->选型 低压母线选型
负荷分配->负荷计算->按正常工作电流选型
效验内容如下：电机启动压降计算 电压损失计算
3、过载保护效验
4、热稳定效验电缆导线选型
负荷计算->按正常工作电流选型
1、效验电压损失：
2、效验经济电流密度：
3、效验热稳定
4、效验过载保护低压开关选型
负荷计算->按照正常工作选型：1、选择壳架等级电流 2、选择脱扣器额定电流 3、根据回路保护设置要求，进行短延时，瞬时，长延时三个脱扣器额定电流的选型。
1、效验极限分断能力
2、效验开断电流
3、效验灵敏度
4、上下级配合效验
5、过载保护效验高压开关选型
负荷计算->按正常工作电流选型 1、选择额定电流效验开断电流或开断容量。 效验最高工作电压、效验动稳定、效验热稳定。 10、集成设计软件的优点
1．实现了真正意义上的供配电系统模型，是面向整体电力系统的电气设计软件。不同于以往零散的孤立模块，这样的好处是比较直观清楚的让电气工程师知道每个电气元件在电力系统中的位置，作用，运行状态和短路状态以及所有电气属性等。
i进行负荷计算、短路计算、选型计算和校验计算。集四大计算于一体，更加清晰明了选型结果。
2．成设计便于负荷调整，回路替换，设备技术参数的修改。并提供一系列智能检测系统，保证前后上下级联关系正确，确保电气回路的参数的正确性。
集成设计便于输出管理电缆表，设备表。
集成设计提供了可扩充的回路库和设备库，完全仿照设备样本，全部开放。用户可增添新设备。
集成设计提供给用户最方便直接的查询功能，点击任何一个系统模型上设备元件，都可以看到该设备的电压，流过的电流，功率等运行情况。也可以看到在该点短路时的短路阻抗，短路电流情况，甚至可以查询其他点短路，在该点的短路电流情况。
集成设计的界面采用资源管理器式界面，只要会windows的人都可以建立一个系统模型。不需要另外增加学习时间。操作也是类似与资源管理器，极其容易上手。
集成设计提供了很多常用供配电设备的选型，校验计算方法。用户可以采用某种方法进行校验，也可以都采用，根据需要进行校验。非常灵活。
集成设计是面对电气设备的cad电气设计软件，不象以前那样需要一点点绘制图块，复制粘贴，电气工程师考虑的只有电气设计需要考虑内容，其他有关绘图的命令和操作和任何线条图元，一概不需要考虑。这才是真正意义上的电气设计专家系统。
集成设计完全参考最新版的电气规范、设计手册、统一技术措施和强制性条文以及最新版电气设备手册。紧跟时代步伐。
三、结论
变配电所的负荷计算、短路计算、选型、校验计算是电气设计中最复杂的内容之一。我们应用CAM/CAD软件辅助设计实现这一专家系统，是电气设计行业一次最初步的尝试，具有重要的历史意义和广阔的实用价值。意味着国内电气设计CAD将突破原来偏重于绘图，而轻辅助设计的趋向，向着更加智能化的电气设计专家系统迈出了可喜的一步。
参考书目：
《工业与民用配电设计手册》第二版，中国航空工业规划设计院等编水利电力出版社
《建筑电气设计实例图册》，北京照明学会设计委员会编中国建筑工业出版社
《工厂常用电气设备手册》兵器部第五设计院编中国电力出版社
《民用建筑电气设计手册》湖南电气情报网编中国建筑工业出版社
《低压配电设计规范》GB50054-95中国计划出版社
《供配电系统设计规范》GB50052-95中国计划出版社
《民用建筑电气设计规范》JGJ-T16-92中国计划出版社
我想做一个配电柜，该怎么配？
要知道二十一世纪的来临，让我们生活当中处处都融入了各种高科技产品。随着时代的变迁，社会快速的发展，让低压配电柜所使用的范围越来越广泛，从而也使得低压配电柜技术要求等信息获得高度的关注。如今，这样的产品已经成为了人们的日常基础设施了。
由于低压配电柜在工业等领域当中得到了频繁的使用，它是各个工厂用电的最基本的设备。现在不同的群体，对于低压配电柜技术要求以及操作当中的注意事项，都非常关注。下面就让我们一起来简单了解一下。
针对低压配电柜技术要求，在操作过程当中的基本注意事项，注意包括了以下几点：
第一若是部分或是所有带电的盘上进行相关的系统工作，那么有关工作人员一定要将正在运行的设备和相关检修设备用明显的标志，间隔开来。
第二、通常相关的电压互感器与设备有关的电流互感器的二次绕组，都应该保持永久性的保护接地，并且保证安全可靠。
第三、针对低压配电柜在运行的时候，相关设备当中的电流互感器二次回路正在运行过程当中，一定要采取有效的安全措施。
第四、除了电流互感器在二次回路运行工作的时候需要采取安全措施外，相关的电压互感器也需要在二次回路工作的时候，采取有效的安全措施，进一步确保系统的用电安全。
第五、相关工作人员应该定期进行维修和护理，这样的低压配电柜技术要求是最基本的。可以防止设施存在短路的现象，并且保证安全可靠的接地。
第六、任何工作人员在操作低压配电柜的时候，都应该根据相关低压配电柜技术要求，从而佩戴专业的绝缘手套。并且在必要的时候，一定要在进行操作之前，停止相关继电保护装置的运行。
第七、对于该设施的运行和使用，一定要定期测试相关电流以及电压是不是符合规定的标准。
第八、在针对电流和电压的测试之前，一定要通知相关工作人员进行现场检查，确认没有任何问题之后，才能开始设备的测试。
随着现在越来越多领域的人群开始广泛使用低压配电柜这样的产品，从而也使得关于低压配电柜技术要求等信息获得了更多群体的关注。要想正确操作该设施，就要积极了解关于该产品的知识和信息。想要了解更多关于这类设施的资讯，可以多多关注我们网站的更新动态。
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75KW配电柜=150A规格配电柜
方案A：动力箱型（特点：简单）
600x800动力箱 x1 70~95元
德力西DZ20LE-160A/4300漏电断路器 x1 200多元
德力西DZ47小型断路器N个，规格选60A（14KW用），32A（其他规格电机用）价格（19~21元/个）
总成本400元左右
方案B：动力箱（缺相保护型）
00x800动力箱 x1 70~95元
DZ15LD—水泵、电机缺相保护漏电断路器（50-60KW型） x1 200-230元
德力西DZ47小型断路器N个，规格选60A（14KW用），32A（其他规格电机用）价格（19~21元/个）
总成本也是400元左右~。~
方案3：GGD动力柜 （成本高~。~）
1400x600动力柜x1 （350-450元区间）
正泰三相四线有功电能表 30（100A） （选配，预算250元）
DZ20LE-160A漏电断路器
CJ20-160A接触器
160A热继电器
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