浅谈低压成套开关设备的设计和选型__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：机械论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:158

副标题#e#摘要：本文简单介绍了低压成套开关设备的设计、选型和与此相关的一些问题。
关键词：低压成套开关设备 分类 选型 设计 质量

在我国，一般情况下将3kV及以下电压等级（实际上主要存在的是660V及380V电压等级）中使用的开关电器称为低压开关电器，而将一个或者多个低压开关电器和相应的控制、保护、测量、信号、调节装置，以及所有内部的电气、机械的互相连接和结构部件组成的成套配电装置，称为低压成套开关设备。
低压成套开关设备种类繁多，使用场所广泛，应该引起足够的重视。
相应的国家标准如下：
GB 7251-1997  《低压成套开关设备和控制设备》（等效于IEC 439）；
IEC 439：1992 《低压成套开关设备和控制设备》；
JB/T 9661-1999《低压抽出式成套开关设备》；
JB/T 5877-1991《低压固定式成套开关设备》等。
一、分类
按照在系统中的电气位置可分为：一级配电设备（动力配电中心，也称为PC中心，一般称为低压开关柜）、二级配电设备（一般为动力配电柜和电机控制中心的统称，也称为MCC中心）和末级配电设备（照明配电箱和动力配电箱的总称）。
按照结构和用途可分为：固定面板式开关柜（常称为开关板或配电屏）、封闭式开关柜、抽出式开关柜和动力照明配电控制箱等。
二、选型
在低压配电柜的选择和设计上，有很多需要确定的事宜，而这些问题中，选择抽屉柜还是固定柜是最早需要确定的事项之一，关系很大。
目前，在对于低压开关柜这两种不同柜体的认识上，似乎有这样一种不妥的观点，认为抽屉柜比固定柜技术先进，质量更优。其实，抽屉柜和固定柜各有优缺点，不能简单判断哪种结构形式更先进。抽屉柜最大的有点是个单元互换性强，使得故障出现后，能更快速的维修，但是，故障的产生原因，又多是抽屉柜本身较复杂的结构和接线造成的，同时抽屉柜散热性能不佳，导致对元器件的要求提高，使得造价进一步提升，也因温升偏大进一步使得故障率提高和元器件误动的发生。反之，固定柜虽然不便于维修，故障一旦发生，事故容易扩大，但是固定柜自身接线和结构的安全性却比抽屉柜高，而且散热性能也明显比抽屉柜好，这又从另一方面提高了固定柜的安全性。
如果，开关柜内元器件的质量提高到接近零故障的程度，那么固定柜反而可以取代抽屉柜，几乎可以成为工程上不二的选择。这在某方面也反映了抽屉柜和固定柜是各有优缺点的两种形式结构的成套设备。
三、设计
在低压成套开关设备的设计环节，很关键的一步便是订货图纸的设计。生产厂家一般根据设计单位的电气图纸进行自己的设计和生产。
在设计中，应该注意到如下问题，主要包括一次部分和二次部分。
一次方面的一些问题：
1、当电流达到630A时，采用塑壳式断路器不太合理，给工程二次部分的设计，给成套厂家产品的设计和安装，都会带来一定的困难，建议此时采用抽出式空气断路器（即万能型断路器，造价比安装塑壳断路器要高）。并且安装抽出式空气断路器的柜子不宜再安装抽屉单元回路。此外，大容量回路一般以万能式断路器组成可抽出式部件（断路器本身可抽出），其结构设计较为简单，而采用塑壳式断路器即容量较小回路，要专门设计可抽出式安装部件，在开关柜结构方案上就会变得复杂些。
2、在低压配电母线分段且每段有专用变压器（或电源）供电的接线方案中，存在母线联络断路器选取过大的问题，此时母线联络断路器，支援对侧变压器一半稍多的容量即以足够。此时，设置三段式保护也没有必要：如果母联开关带有短延时，相当于增加了一级配电，会增加总断路器的延时时间；若是瞬短路时脱扣，则母线短路时其反时限保护与总开关跳闸的有选择性无法实现；当一台变压器失压时，该段母线上的一部分负荷会失压脱扣，避免#p#副标题#e#了联络断路器工作在过负荷状态，表明了联络断路器的过载保护实际意义亦不大。因此，此处的母联断路器实际上可以选用隔离开关（须注明工作类别）。
3、馈线回路可多采用熔断器。熔断器结构相对简单，安装容易，价格便宜。虽然故障发生后，没有更换断路器那样方便和快捷，但是毕竟电气系统有着很高的安全性，回路故障发生的几率实际上不大。缺点是熔断器功能较简单，无失压及漏电保护功能。
4、低压配电回路中，只有重要的回路才需要配置数字式显示表，其他回路则没有必要，一者使用率很低，二者数显表的价格昂贵。
5、主断路器断流能力选择过大，与变压器规格型号不能合理搭配，使断路器的价格过高，同时也降低了系统的电气安全性。至于增容，工程上多数采用的是新增变压器，而更换更大容量变压器的方案较为少见。
6、设计图纸中的表示不清楚，或是不符合生产实际。有些元器件是应该放在抽屉内部的，这些元器件一般包括电流互感器、热继、接触器和断路器等。
7、柜体空间的利用上，存在浪费和过分追求一面柜子中放入过多的抽屉。应参考厂家的回路方案，尽可能的多利用柜体空间，减少工程设备成本。同时，亦不必太追求在一面柜子中放入过多的抽屉，过多的抽屉，使柜内接线复杂，此外，在侧出线时，可能会需要转接件，价格高，并且会危机母线安全。
8、不需要要求太高的防护等级，过高的防护等级影响散热，导致断路器不正常跳闸，同时使母排载流量下降很大。一般的工程环境，配电柜的防护等级取IP30即可。
9、对于一台以上的柜子，要合理分配用电负荷，不至于引起个别柜子电流过大，而需要采取增大垂直母排等原本可以避免的措施。
二次方面的一些问题：
设计院很少画开关柜本体范围内的二次系统图，成套厂家多是按常规配上二次方案设计。但是在工程的设计过程中，一次设计与二次设计一定要合理配合，一次设计满足二次设计，二次设计以一次设计为基础，使得成套厂家在设计过程中，能同时满足工程一次部分和二次部分的要求。
四、质量
对于设计人员，很难通过样本和对生产企业的考察来实现对产品的详细了解和准确评价，最好的办法是走访用户。
对于成套厂家遵循和满足相关的国标规范，是能保证产品合格的重要工作之一。在国内，应遵循和满足的相关主要标准已在上文提及。
参考文献：
1、汤继东 《低压配电常见问题分析》 中国电力出版社2006
2、黄绍平 李永坚 秦祖泽 《成套电器技术》 机械工业出版社 2005
3、水利电力部西北电力设计院 《电力工程电气设计手册》 中国电力出版社2005
4、国家电力调度中心 《国家电网公司二十五项电网重大反事故措施[S]》中国电力出版社,2006