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配电系统设计专业软件DOC应用概述












配电系统设计专业软件 DOC 应用概述
戴天鹰 (ABB ( 中国 ) 有限公司 , 上海市

200001 )

Application Summarize of Professional Softw

are DOC to Distribution System Design
Dai Tianying (ABB ( China ) Limited, Shanghai 200001 , China )

Abstract

The

basic

characteristics

of

the

备的越级跳闸事故, 暴露出我国低压配电设计选型 中存在很多不足 , 如在设计不同功能 的配电系统时 , 很多设计师会被标准和规范中关于配电系统接地形 式 、 布线系统选择 、 保护设备选型与配合 ( 选择性和 后备保护 ), 以及安全技术 ( 电击防护 、 过电流保护 、 过负荷保护 、 绝缘配合 ) 等要求所困扰 , 不知道如何 取舍 。 低压配电系统设计和选型是复杂的系统工程 , 低 压用电负荷量大、 应用面广, 设计的工作量极为繁 重 。 国际上对配电系统的设计和规划有很多严格的标 准 , 如建筑物电气装置标准 (IEC 60364 )、 产品标准 ( 如 : IEC 60947 、 IEC 60898 、 IEC 60439 ) 等 。 为 了 提高设计效率 , 有效应用 IEC 的相关标准 , 满足设计 选型要求 , ABB 公司 SACE Division 针对 低 压 配 电 系 统设计和选型优化需要 , 开发了专业设计软件 DOC , 实现智能化专家设计 , 帮助设计师规避选型错误 、 提 升 配 电 系 统 设 计 质 量 和 效 率 。 DOC 设 计 软 件 基 于

professional software DOC applied to the distribution system design of ABB, applicable standards, selection conditions, and determination of sectional area of cables, calculation of short - circuit current, protection selection of middle & low voltage, verification of grounding fault protection, coordination of overcurrent protective device, calculation of temperature rise of distributing box, and other typical application functions are introduced. Key words Coordination of Design software DOC overcurrent Calculation of device short - circuit current Selection of protective device protective Calculation of

Coordination of selective protection temperature rise of distributing box
摘 要

概述配电系统设计 DOC 专业软件基本特

点 , 依据标准和选型条件 , 以及配电系统设计中 的电 缆截面积确定 、 短路电流计算 、 中低压保 护选型 、 接 地故障保护校验 、 过电流保护装置配合 、 配电柜温升 计算等典型应用功能 。 关键词 备选型 电柜温升计算

ABB 高 品 质 配 电 产 品 , 集 成 了 大 量 工 程 项 目 和 IEC 标准的丰富经验 , 具有快速计算负荷电流 、 短路
电流、 线路压降、 电缆载流量等配电网络参数的优 点 , 能够自动按照最经济 、 可靠原则选择变压器 、 布 线系统和保护电器 , 自动校验保护电器对电缆的保护 及过电流保护电器之间的配合 , 可以根据柜体排列布 置计算配电柜的温升值等 。

DOC 设计软件

短路电流计算

保护设 配

过电流保护装置配合

选择性保护配合

1

概述

2
目前低压电气供配电技术已发展到可以保障供配 电系统安全 、 可靠的运行阶段 , 不仅可做到人员和设 备的用电安全 , 还可保证供电的可靠性 。 然而近年发 生的 “ 电楼 ” 现象 、 电缆烧毁 、 电动机损坏 、 保护设

DOC 设计软件基本特点
ABB 公司 SACE Division 开发的 DOC 设计软件包

由 4 个 应 用 程 序 组 成 : 设 计 优 化 计 算 程 序 DOC 、 保 护 协 调 配 合 程 序 Curves 、 配 电 柜 温 升 计 算 工 具 OTC

作者信息
戴天鹰 , 女 , ABB ( 中国 ) 有限公司 。
配 电 系 统 设 计 专 业 软 件 DOC 应 用 概 述 ( 戴 天 鹰 )

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BUILDING

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年第

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ELECTRICITY

及配电柜设计软件 CAT 。 设计优化计算程序 DOC 用 于 规 划 配 电 系 统 ( 从 中压到低压 )、 负荷计算 、 短路电流计算 、 电缆和母 排的选型计算 、 保护设备选型 、 功率因数校正 、 过电 流保护配合 、 配电柜的温升计算 、 项目文件输出管理 等功能 。 保 护 协 调 配 合 程 序 Curves 是 一 个 单 独 的 工 具 , 用于上下级过电流保护电器的配合 。 用户可以从这个 工具软件的数据库中调出上 、 下级的断路器或熔断器 特性曲线 , 也可自己定义中压或特殊的保护特性曲线 进行保护配合分析 。 配电柜温升计算工具 OTC 作为一个单独的工具 , 在 IEC 60890 《 低压开关设备和控制装置部分型式试 验组合装置 (P T T A ) 用的外推温升评估方法 》 标准 规定 及 ABB 配电柜制造经验基 础 上 开 发 , 可 用 于 部 分型式试验 (P T T A ) 柜的温升计算及强制通风所需 风扇容量的确定 , 给配电柜内由于温升引起的元器件 降容提供可靠的计算数据 。 配 电 柜 设 计 软 件 CAT 用 于 配 电 柜 的 柜 体 设 计 , 提 供多种规格的 ABB 低压配电柜 和 配 电 箱 , 帮 助 盘 柜设计人员设计配电柜和配电箱 , 例如在配电柜或箱 中布置元器件 、 母排及其它辅件 。

g. h. a. b.

IEC 60439 《低压开关装置与控制装置 》。 IEC 62271 《高压开关装置与控制装置 》。
中压侧 : 电压等级 、 系统短路容量 、 中压侧 低压侧 : 电压等级 、 相数 、 频率 、 环境参考

需要设定的计算和设备选型条件包括 : 接地方式 。 温度和配电柜内温度 、 接地型式 , 3 极和 4 极断路器 选择 、 自动切断电源时间及按照额定电流选择断路器 类型等 。 设定好采用标准和条件后, 设计人员可使用鼠 标 、 键盘操作软件界面上的工具图标 , 绘制用户配电 系统单线图 ( 如图 1 所示 ), DOC 软件将按照先前设 定的标准和中 、 低压侧的条件自动进行计算和选型 。

4
4. 1

DOC 设计软件典型应用
电缆截面积确定 电缆截面积及载流量确定是配电设计中的关 键 ,

如果电缆安装方式 、 使用条件设计考虑不充分 , 设计 的载流量偏小会导致电缆长期过载而烧毁 。 电缆选型 受到绝缘材料及导体材料 、 安装方式 、 计算电流 、 功 率因数 、 环境温度 、 谐波及电压降限制等诸多因素的 影响 , DOC 设计软件充分考虑了 IEC 60364 标准的电 缆设计规定 , 为设计师提供了非常直观的对话窗口来 简化设计 , 设计师只需在对话框中输入负荷的额定电 流 、 电缆长度 、 电缆绝缘材料 , 选择安装方式图片或 描述 、 相邻电缆根数 、 安装环境温度等 , 软件自动推 荐合适的电缆截面积 , 并自动计算出降容系数 、 实际 载流量和电压降等参数 , 可节省大量查阅资料的时间 。 短路电流计算 安装点上最大短路电流计算及被保护电缆末端的 最小短路电流计算是保护电器选型和校验的依据,

3

DOC 设计软件满足标准及选型条件设定
DOC 设计软件包含的标准很多 , 使用 DOC 软件

设计前 , 需要选择设计所依据的标准 、 设定计算和设 备选型的条件 。 设计师可选择按 IEC 设计标准和产品 标 准 , 或 者 其 他 国 家 标 准 如 CEI ( 意大利 ) 、

VDE (德国 ) 和 UNE (西班牙 ) 标准进行设计 。 DOC
满足的 IEC 标准包括 :

4. 2

a. b.
程序 》。

IEC 60909 《三相交流配电系统的短路电流 》。 IEC 61363 - 1 《船舶和移动式及固定式近海
第 1 部分 : 三相交流短路电流计算

DOC 设计软件自动对配电系统每一个节点进行计算 ,
包括负荷计算 、 短路电流计算 、 能量消耗计算及电压 降计算等 。 DOC 短路计算包括三相短路 、 两相短路 、 相对 PE 线短路和相对中性线短路 , 并且详细计算短 路发生后从暂态过渡到稳态的短路电流值 , 设计师能 够 得 到 短 路 发 生 后 的 半 个 周 波 ( 对 于 50 Hz 系 统 为

设施的电气装置

c. d. e. f.
路器》。
26
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IEC 60364 《建筑物电气装置 》。 IEC 60092 《船舶电气设施 》。 IEC 60947 - 2 《 低 压 开 关 设 备 和 控 制 设 备 % IEC 60898 《 家用及类似场所用过电流保护断

第 2 部分 : 断路器 》。

10 ms ) ~ 10 s 内任意时间点的短路电流值 。
此 外 , DOC 设 计 软 件 还 具 有 “ on / off ” 网 络 配 置功能 , 该功能可对每一个保护电器 、 电源设备及电

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图 1 使用 DOC 设计软件绘制的配电系统单线图 Fig. 1 Diagram of distribution system drawn by DOC design software

动 机 的 状 态 进 行 设 定 , 如 为 “ on” 表 明 设 备 投 入 运 行 , 如 为 “ off ” 表 明 设 备 退 出 运 行 , 从 而 帮 助 设 计 人员得到同一故障点在不同运行工况下的短路电流 值 , 大大减少短路电流计算工作量 。 中 、 低压保护选型

进行校验 , 根据标准中关于不同接地型式对间接接触 电击自动切断电源的要求和配电系统保护电器配置的 情况 (如采用断路器 、 熔断器或剩余电流保护器 ), 自 动进行校验 , 给出设计提示信息 。 通过 DOC 设计软件 的校验 , 设计人员可从设计阶段规避 “ 电楼 ” 事故的 发生。 过电流保护装置配合 系统运行中发生 “ 越级跳闸 ”, 是指负荷侧 发 生 过电流故障时 , 负荷侧保护电器不动作而其上级靠近 电源侧的保护电器动作 , 因而扩大了故障范围 , 影响 供电连续性 。

4. 3

DOC 设计软件集成了 ABB 中 、 低压配电全系列
配套产品的数据库, 包括: 中压变压器、 中压断路 器及继电保护、 低压电缆和母排、 低压电动机、 低 压断路器、 低压熔断器、 隔离开关熔断器、 手动电 动机启动器、 接触器和热继电器等。 设计软件自动 对用户建立的配电系统图进行选型配置, 也允许设 计者手动选型和手动调整系统 参数 。 当运行 “ 计算 ” 功能后 , 设计软件先检查配电系统图配置是否正确 , 然后自动按照所依据的标准对配电系统进行计算选 型, 主要流程包括: 计算网络负荷电流、 确定电缆 截面、 计算电缆电压降和实际载流量、 计算短路电 流 、 选择保护电器 ( 断路器和熔断器 ), 校验保护电 器对电缆的保护 ( 过载 、 短路及接地故障保护 ), 校 验保护电器之间的配合, 最后在配电系统图上标注 出配电系统产品的型号规格 。

4. 5

DOC 设 计 软 件 提 供 强 大 的 “ 曲 线 功 能 ” , 提 供
“电 流 — 时 间 ” 及 “允 通 能 量 曲 线 ”, 如 图 2 所 示 。 设计师可动态整定脱扣曲线获得最佳配合 , 设计软件 能够自动验证保护配合 , 包括中压继电保护与低压断 路器之间 、 低压断路器之间 、 低压熔断器之间及低压 断路器与熔断器之间保护配合分析 , 给出详细的配合 提示信息 。 配电柜温升计算 配电柜的温升与柜内配电回路 、 柜体结构 、 防护 等级等相关, 温升影响配电柜内安装器件的允许载 荷 , 如果仅凭经验去设计配电柜 , 很可能造成设计裕
配 电 系 统 设 计 专 业 软 件 DOC 应 用 概 述 ( 戴 天 鹰 )

4. 6

4. 4% 接地故障保护校验 DOC 可按系统不同接地型式对间接接触电击保护

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Fig. 2

图 2 “ 电流 - 时间曲线 ” 和 “ 允通能量曲线 ” “Current - time curves” and “let - through energy curves”

度过小 , 导致柜内温升高 , 影响内部安装的电气器件 的寿命 。 DOC 设计软件根据 IEC 60890 评估方法 , 结 合丰富的成套柜研发经验 , 在实验基础上开发了温升 计算程序 , 可估算出配电柜每个高度上的温升值 、 功 率损耗值并给出强制通风需要的风扇容量 。 设计师仅 需要输入配电柜的有效尺寸 、 排列情况 、 外接电缆和 母排的功耗 , 设计软件自动计算配电柜温升 , 给出参 考曲线 , 设计师可根据安装点的温升情况确定每个配 电回路允许的最大负荷 。

6

结语
DOC 设 计 软 件 作 为 配 电 系 统 设 计 的 专 家 级 工 具

软件 , 可将配电系统的选型过程化繁为简 , 使整个配 电网络透明化 , 优化选型配置 , 从设计角度大大提高 配电系统的可靠性和安全性 , 帮助设计工程师更好地 理 解 和 应 用 IEC 标 准 , 解 决 设 计 难 点 、 规 避 选 型 错 误 、 提升配电系统设计质量和效率 。

参考文献
[ 1]

5

其他功能
DOC 设 计 软 件 计 算 选 型 结 果 可 以 多 种 文 本 格 式

ABB S.

P.

A ABB SACE Division.

低压配电 北

电 气 设 计 安 装 手 册 [M ] .

ABB ( 中 国 ) 有 限 公 司 , 译 .

输出 , 设计师按所需要求选择打印或输出保存 。 例如 以 dwg 文件格式输出配电系统单线图 、 配电柜排列和 布置图 ; 以 Excel 文件格式输出负荷计算 、 短路电流 计算 、 设备清单等文件 ; 以 Word 文件格式输出选择 性保护配合曲线及整定值等文件 , 供设计人员参考 。
28
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Jan. 2012 Vol. 31 No. 1

京 : 机械工业出版社 , 2008. [2] 全国建筑物电气装置标准化技术委员会, 中国 建筑物电气装置国家标准汇

标准出版社第四编辑室. 编 [M ].

北京 : 中国标准出版社 , 2009.
2011 - 11 - 16 来稿 2011 - 12 - 26 修回

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