關(guān)于低壓配電柜的探討

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摘要：本文作者介紹了低壓配電柜的發(fā)展，提出了對(duì)低壓配電柜元器件的要求及相應(yīng)的對(duì)策。 

關(guān)位詞：低壓配電柜；探討  abstract: in this paper, the author introduces the development of the low voltage power distribution cabinets, and proposes the requirements to the low-voltage distribution cabinet components and corresponding countermeasures.  the closing words: low voltage distribution cabinet; discussion  中圖分類(lèi)號(hào)：tu7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：2095-2104（2012）  1 低壓配電柜的發(fā)展  1.1 大容量  近年來(lái)，我國(guó)相繼出現(xiàn)了一批大型現(xiàn)代化企業(yè)，這些企業(yè)的特點(diǎn)是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備多，自動(dòng)化水平較高，大多數(shù)實(shí)施連續(xù)性生產(chǎn)，對(duì)供電質(zhì)量要求較高。與此同時(shí)，在城市規(guī)模宏大的高層樓宇中，低壓配電變壓器容量也在不斷增加，變壓器單機(jī)容量達(dá)到2000kva甚至更大，這就要求低壓配電柜的容量向大型化方向發(fā)展。  1.2 高分?jǐn)?nbsp; 低壓配電柜的分?jǐn)嗄芰κ且灾髂妇€(xiàn)的分?jǐn)嗄芰ψ鳛楹獗P(pán)裝置的分?jǐn)嗨健＝陙?lái)，隨著變壓器單機(jī)容量的不斷增大，裝置的分?jǐn)嗨綄⑦_(dá)到iooka甚至更大。  1.3 智能化  為更合理的利用與節(jié)約電能，減少人工檢測(cè)的誤差，低壓配電柜正逐步采用電源管理系統(tǒng)軟件，由監(jiān)控器或計(jì)算機(jī)對(duì)其實(shí)行集中監(jiān)控，采集數(shù)據(jù)(電流、電壓、功率因數(shù)等)、波型分析、通訊對(duì)話(huà)，保證系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。  1.4 小型化  由于高層建筑中公用面積極其有限，這就要求變電所面積減少到最小，而供電容量卻很大。為此，現(xiàn)代低壓配電柜均采用絕緣母線(xiàn)和塑料夾緊件，以減少絕緣距離，有利于其外型尺寸的減小。  1.5 防護(hù)等級(jí)的提高  低壓配電柜的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，防護(hù)等級(jí)也越來(lái)越高，例如防塵、防潮、防腐等。因此，要求裝置的防護(hù)等級(jí)不斷完善，所以抽屜柜、密封柜日趨增多。為了利用固定柜和抽屜柜的突出優(yōu)點(diǎn)，井防止裝置內(nèi)元件等故障的蔓延乃至殃及其它元件的正常工作，組合分隔單元柜得到很大的發(fā)展。防護(hù)等級(jí)將達(dá)到ip54或更高。  1.6 耐熱性  在特殊情況下，要求在于250℃的環(huán)境溫度條件下，低壓配電柜仍能堅(jiān)持供電2一40min.例如高層建筑的消防系統(tǒng)，在火災(zāi)情倪下就要求具有這種耐熱特點(diǎn)。  1.7 安全性  為了維護(hù)人身與設(shè)備的安全，現(xiàn)代低壓配電柜要求:接線(xiàn)采用隱蔽式接線(xiàn)方式.柜內(nèi)開(kāi)關(guān)與柜門(mén)之間設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖。  1.8 可靠性  為了保證供電的連續(xù)性，企業(yè)特別是高層建筑，一般都設(shè)置市電與自備電，這就要求進(jìn)  線(xiàn)柜的開(kāi)關(guān)必須有機(jī)械聯(lián)鎖。  2 對(duì)低壓電器主要元件的要求  上述現(xiàn)代低壓配電柜的發(fā)展，必然對(duì)低壓電器主要元件提出新的要求。  2.1 基本要求  2.1.1 使用的環(huán)境溫度上限提供。  2.1.2 外型尺寸小型化。  2.1.3 安裝尺寸模數(shù)化，安裝方式多元化。  2.1.4 功能模塊化，組裝積木化，以利于功能增減和縮短維修時(shí)間。  2.2 對(duì)斷路器的要求  2.2.1 高分?jǐn)嗄芰?，分?jǐn)嗄芰_(dá)到60一iooka。  2.2.2 能左右90º安裝，進(jìn)出線(xiàn)方向互換。  2.2.3 具有三段保護(hù)和接地保護(hù)，不平衡負(fù)載顯示。  2.2.4 事故的分辨率細(xì)，要求有預(yù)等、報(bào)警功能。  2.2.5 要求有記憶功能，能自動(dòng)記錄操作  2.3 對(duì)交流接觸器的要求  2.3.1 提高耐高溫的能力，在+55℃一+600℃的環(huán)境溫度下，接觸器應(yīng)有可靠的動(dòng)作特性。  2.3.2 研制接口接觸器，滿(mǎn)足帶微機(jī)的低壓配電柜的需要。  2.3.3 具有多種功能模塊:附加輔助觸頭模塊、延時(shí)模塊、機(jī)械聯(lián)鎖模塊、線(xiàn)圈抑制過(guò)電壓模塊、線(xiàn)圈交直流兩用模塊，帶電體的外露部分有絕緣護(hù)套。模塊能適應(yīng)各種電流規(guī)格的需要，能采用積木式安裝，又不改變接觸器本體的結(jié)構(gòu)與安裝尺寸。  2.3.4耐受過(guò)載電流的能力和分?jǐn)嗄芰σ岣?，例如井下、煉鋼與軋鋼等作業(yè)，因?yàn)槿蹟嗥骰驍嗦菲鞯姆謹(jǐn)嗫傆幸粋€(gè)過(guò)程，比如0.15，在此時(shí)間內(nèi)不僅要求接觸器有足夠的動(dòng)熱穩(wěn)定性，而且還要求接觸器能分?jǐn)嘁欢ū稊?shù)的故障電流，例如達(dá)到30倍左右。  2.4 對(duì)熱繼電器的要求  2.4.1 具有三相平衡，不平衡過(guò)載及不斷相保護(hù)功能。  2.4.2 有手動(dòng)、自動(dòng)復(fù)位功能和脫扣顯示功能。  2.4.3 限制自身熱耗，以利降低低壓配電柜的溫升；  2.4.4 擴(kuò)大溫度補(bǔ)償范圍。溫度補(bǔ)償范圍至少要達(dá)到一20℃一+550℃，最好為+600℃；  2.4.5控制觸頭應(yīng)為電氣上可分開(kāi)的一常開(kāi)一常閉。  2.5 對(duì)小型斷路器要求  2.5.1 額定電流達(dá)到iooa，單極分?jǐn)嗄芰_(dá)到10ka(有效值)，以適應(yīng)用戶(hù)用電量增加的需要。  2.5.2 具有多種功能模塊。如漏電模塊、分勵(lì)模塊、報(bào)警模塊、輔助開(kāi)關(guān)模塊和欠壓模塊。系列化和通用化要強(qiáng)，能采取積木式方法安裝。  3 對(duì)策  隨著改革開(kāi)放的深入，一批具有當(dāng)代世界領(lǐng)先水平的電器元件已在中國(guó)銷(xiāo)售和制造。它們都是低壓配電柜中的抽屜柜與組合分隔單元柜理想的元件。但從多數(shù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，仍需相應(yīng)措施才能滿(mǎn)足低壓配電柜發(fā)展的要求，以下討論的正是針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提出的，以適應(yīng)成套促元件、元件保成套，低壓配電柜發(fā)展的要求。  3.1 尺寸小型化  在保證安全可靠的前提下，尺寸小型化從以下兩方面去考慮:  3.1.1 元件尺寸本身的小型化除了考慮材料的介電性能外，要考慮電壓參數(shù)的問(wèn)題:  3.1.1.1 額定工作電壓  按iec947一1“低壓可關(guān)設(shè)備及控制設(shè)備第一部分總則”的規(guī)定，元件的額定工作電壓要滿(mǎn)足要求，否則就限制了元件的使用范圍。  3.1.1.2 額定絕緣電壓  低壓配電柜系統(tǒng)的絕緣水平由系統(tǒng)的瞬時(shí)過(guò)電壓決定。瞬時(shí)過(guò)電壓是頻譜豐富的非正弦波，有基波分量及高次諧波分量，因此相應(yīng)有表征這兩種分量的絕緣電壓:工頻耐壓及額定沖擊耐壓。低壓配電柜的絕緣配合是建立在瞬時(shí)過(guò)電壓被限制在規(guī)定的沖擊耐受電壓優(yōu)先系數(shù)的基礎(chǔ)上的，因此，元件用干低壓配電柜系統(tǒng)的條件為:a.電器的額定絕緣電壓應(yīng)高干或等于電源系統(tǒng)的額定電壓;b.電器的額定沖擊耐受電壓應(yīng)等于或高于電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓.c.電器產(chǎn)生的瞬時(shí)過(guò)電壓應(yīng)低于或等于電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓。根據(jù)以上所述來(lái)確定電器的電氣間隙和配電距離，并留有適當(dāng)?shù)陌踩?，例如限流式電器，其限流系?shù)越高，瞬時(shí)過(guò)電壓水平也越高。  3.1.1.3 安全距離  電器在分?jǐn)鄷r(shí)的飛弧距離越小越有利于尺寸的小型化。框架斷路器不但外型尺寸小，而且飛弧距離越小。大型斷路器還要在對(duì)地的金屬件上設(shè)置絕緣障(安全板)，減少宏觀(guān)尺寸。  對(duì)于交流接觸器理論和實(shí)踐都證明，柵片滅弧比縱縫滅弧小，因?yàn)樵陔娀』芈分写肓藮牌娮瑁鸬搅讼蘖髯饔?，同時(shí)柵片磁場(chǎng)對(duì)外逸電弧有約束作用，減小了飛弧距離。  3.2降低電器元件的熱耗  按iec439的規(guī)定，低壓配電柜要進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算，因此要求電器零件提供自身熱耗的數(shù)據(jù)。對(duì)框架斷路器、塑殼斷路器和交流接觸器要限制自身熱耗，必須控制每極回路的電阻值，并且要作為一個(gè)指標(biāo)來(lái)考核。對(duì)交流接觸器尤其是大容量交流接觸器最好采用直流控制，以減少鐵耗，降低熱耗。  3.3 選用系數(shù)  電器元件要根據(jù)環(huán)境溫度、負(fù)載級(jí)別、工作制等使用條件，提出相應(yīng)的選用系數(shù)。  3.4 功能棋塊與安裝的設(shè)計(jì)  低壓電器功能的擴(kuò)展主要在于功能模塊化，即設(shè)計(jì)各種功能模塊，模塊通用性強(qiáng)，并且采用積木式安裝到本體上去，盡量不用或少用緊固件，主張采用機(jī)械接口、裝拆方便，又不改變本體的安裝尺寸。安裝尺寸要模數(shù)化、標(biāo)淮化、多樣化。  4 結(jié)束語(yǔ)  隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，安全可靠的需要，作為分配與控制電能使用的低壓配電柜，無(wú)論從功能到結(jié)構(gòu)上都在不斷發(fā)展。結(jié)構(gòu)上，由于以往的條架式、面板式不能限制故障的蔓延，越來(lái)越不適應(yīng)安全供電的需要，所以正被抽屜柜、密封柜和組合分隔單元柜取代。由于柜體結(jié)構(gòu)的變化，柜內(nèi)溫度的增高，柜內(nèi)母線(xiàn)走向的要求等，都對(duì)組裝在柜內(nèi)的低壓電器主要元件，例如斷路器、交流接觸器、熱繼電器都提出了若干新的要求。  參考文獻(xiàn)：  [1] 張可欣.淺談低壓配電柜的開(kāi)發(fā)與研究[j].科技致富向?qū)?2011(18).  [2] 柳松林.車(chē)立恒.大亞灣核電基地?cái)?shù)據(jù)中心機(jī)房低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施[a].2010電力行業(yè)信息化年會(huì)論文集[c].2010(7).