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，提出了對低壓配電柜元器件的要求及相應的對策。 

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  中圖分類號：tu7文獻標識碼：a文章編號：2095-2104（2012）  1 低壓配電柜的發(fā)展  1.1 大容量  近年來，我國相繼出現(xiàn)了一批大型現(xiàn)代化企業(yè)，這些企業(yè)的特點是引進國外先進設(shè)備多，自動化水平較高，大多數(shù)實施連續(xù)性生產(chǎn)，對供電質(zhì)量要求較高。與此同時，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，變壓器單機容量達到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 高分斷  低壓配電柜的分斷能力是以主母線的分斷能力作為衡盤裝置的分斷水平。近年來，隨著變壓器單機容量的不斷增大，裝置的分斷水平將達到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)控器或計算機對其實行集中監(jiān)控，采集數(shù)據(jù)(電流、電壓、功率因數(shù)等)、波型分析、通訊對話，保證系統(tǒng)始終處于最佳運行狀態(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 防護等級的提高  低壓配電柜的應用范圍在不斷擴大，防護等級也越來越高，例如防塵、防潮、防腐等。因此，要求裝置的防護等級不斷完善，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，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。防護等級將達到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，低壓配電柜仍能堅持供電2一40min.例如高層建筑的消防系統(tǒng)，在火災情倪下就要求具有這種耐熱特點。  1.7 安全性  為了維護人身與設(shè)備的安全，現(xiàn)代低壓配電柜要求:接線采用隱蔽式接線方式.柜內(nèi)開關(guān)與柜門之間設(shè)置機械聯(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  線柜的開關(guān)必須有機械聯(lián)鎖。  2 對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間。  2.2 對斷路器的要求  2.2.1 高分斷能力，分斷能力達到60一iooka。  2.2.2 能左右90º安裝，進出線方向互換。  2.2.3 具有三段保護和接地保護，不平衡負載顯示。  2.2.4 事故的分辨率細，要求有預等、報警功能。  2.2.5 要求有記憶功能，能自動記錄操作  2.3 對交流接觸器的要求  2.3.1 提高耐高溫的能力，在+55℃一+600℃的環(huán)境溫度下，接觸器應有可靠的動作特性。  2.3.2 研制接口接觸器，滿足帶微機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、延時模塊、機械聯(lián)鎖模塊、線圈抑制過電壓模塊、線圈交直流兩用模塊，帶電體的外露部分有絕緣護套。模塊能適應各種電流規(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耐受過載電流的能力和分斷能力要提高，例如井下、煉鋼與軋鋼等作業(yè)，因為熔斷器或斷路器的分斷總有一個過程，比如0.15，在此時間內(nèi)不僅要求接觸器有足夠的動熱穩(wěn)定性，而且還要求接觸器能分斷一定倍數(shù)的故障電流，例如達到30倍左右。  2.4 對熱繼電器的要求  2.4.1 具有三相平衡，不平衡過載及不斷相保護功能。  2.4.2 有手動、自動復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 擴大溫度補償范圍。溫度補償范圍至少要達到一20℃一+550℃，最好為+600℃；  2.4.5控制觸頭應為電氣上可分開的一常開一常閉。  2.5 對小型斷路器要求  2.5.1 額定電流達到iooa，單極分斷能力達到10ka(有效值)，以適應用戶用電量增加的需要。  2.5.2 具有多種功能模塊。如漏電模塊、分勵模塊、報警模塊、輔助開關(guān)模塊和欠壓模塊。系列化和通用化要強，能采取積木式方法安裝。  3 對策  隨著改革開放的深入，一批具有當代世界領(lǐng)先水平的電器元件已在中國銷售和制造。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)品來說，仍需相應措施才能滿足低壓配電柜發(fā)展的要求，以下討論的正是針對現(xiàn)有產(chǎn)品的改進和新產(chǎn)品開發(fā)提出的，以適應成套促元件、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)的瞬時過電壓決定。瞬時過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過電壓被限制在規(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)生的瞬時過電壓應低于或等于電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓。根據(jù)以上所述來確定電器的電氣間隙和配電距離，并留有適當?shù)陌踩?，例如限流式電器，其限流系?shù)越高，瞬時過電壓水平也越高。  3.1.1.3 安全距離  電器在分斷時的飛弧距離越小越有利于尺寸的小型化?？蚣軘嗦菲鞑坏庑统叽缧?，而且飛弧距離越小。大型斷路器還要在對地的金屬件上設(shè)置絕緣障(安全板)，減少宏觀尺寸。  對于交流接觸器理論和實踐都證明，柵片滅弧比縱縫滅弧小，因為在電弧回路中串入了柵片電阻，起到了限流作用，同時柵片磁場對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，低壓配電柜要進行發(fā)熱計算，因此要求電器零件提供自身熱耗的數(shù)據(jù)。對框架斷路器、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，并且要作為一個指標來考核。對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、負載級別、工作制等使用條件，提出相應的選用系數(shù)。  3.4 功能棋塊與安裝的設(shè)計  低壓電器功能的擴展主要在于功能模塊化，即設(shè)計各種功能模塊，模塊通用性強，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、標淮化、多樣化。  4 結(jié)束語  隨著經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)的進步，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，越來越不適應安全供電的需要，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)母線走向的要求等，都對組裝在柜內(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：  [1] 張可欣.淺談低壓配電柜的開發(fā)與研究[j].科技致富向?qū)?2011(18).  [2] 柳松林.車立恒.大亞灣核電基地數(shù)據(jù)中心機房低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計與實施[a].2010電力行業(yè)信息化年會論文集[c].2010(7).