低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計對電氣性能的影響

楊浩庭

摘要：現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各類電氣系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)水平都得到了提升。低壓開關(guān)柜是輸電、配電并進行電能交換的主要裝配，對電氣輸送工作的開展具有很大作用，同時影響了國民經(jīng)濟的發(fā)展。本文主要結(jié)合工程實踐經(jīng)歷，系統(tǒng)全面的分析了低壓開關(guān)柜的特點與結(jié)構(gòu)，并介紹了電氣安裝所進行的元件布置與配線工藝注意事項，希望可以給同行研究學者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計對電氣性能的影響

引言

隨著我國大型發(fā)電廠的建設(shè)，在輸送電力、配電網(wǎng)絡中以及電能的轉(zhuǎn)換過程中，低壓開關(guān)柜得到了廣泛的應用。為了配合實際供電需求，低壓開關(guān)柜也相應的改變著結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)方式主要包括固定式和抽出式兩類。本文從其結(jié)構(gòu)設(shè)計的體現(xiàn)出的優(yōu)點出發(fā)，闡述對電氣性能的影響。

1低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)點

1.1節(jié)省空間

低壓開關(guān)柜是低壓配電系統(tǒng)中的重要裝置，其設(shè)計規(guī)格和安裝規(guī)范都有嚴格的標準和規(guī)定，占地空間的位置和尺寸大小都需要經(jīng)過嚴格的規(guī)劃設(shè)計。因此，對于低壓開關(guān)柜自身的結(jié)構(gòu)要根據(jù)配電網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行要求進行精心的設(shè)計，一是保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，另一方面在設(shè)計之初就要考慮到不足和漏洞的補救，減少由低壓開關(guān)柜的設(shè)計問題而引發(fā)的安全故障。此外，要合理設(shè)計低壓開關(guān)柜在系統(tǒng)設(shè)施間的安放位置，節(jié)省并合理利用空間。低壓開關(guān)柜對于輸電和電能的轉(zhuǎn)換發(fā)揮重要作用，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上就可以采用抽出式的結(jié)構(gòu)形式，方便進行及時的抽取檢查，合理的規(guī)劃好各個開關(guān)電源的位置，而相對隔離的抽出式分層設(shè)計，在低壓開關(guān)柜運行的過程中減少了相互間的干擾。

1.2單元劃分更合理

低壓開關(guān)柜無論采取哪種結(jié)構(gòu)方式，其內(nèi)部的設(shè)計都存在一定的分區(qū)分層設(shè)計，這種設(shè)計是為了避免不同作用下和不同輸電線路的開關(guān)之間產(chǎn)生干擾，釀成安全事故。在設(shè)計其結(jié)構(gòu)安置時，就要做好功能分區(qū)，每一個單元劃分出一個單獨的作用模塊，這樣就保證了每一個開關(guān)電源以及裝置組成一個功能分區(qū)，每個分區(qū)標志著一個功能單元，在單元的內(nèi)部就可以對各種裝置展開最合理的配置，讓所有的裝置都安設(shè)在最需要和最適合的位置上，而不用擔心各種開關(guān)和設(shè)備混雜在一起難以辨認，一旦操作失誤導致事故的發(fā)生。

1.3安全性高

設(shè)計期間技術(shù)人員會考慮低壓開關(guān)柜運行使用可能會遇到的風險隱患問題，并采取有效的解決措施，依照結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行的安裝施工也更科學合理。低壓開關(guān)柜在使用期間即使需要人工操作也能保障其安全性，并不會出現(xiàn)打火等安全隱患問題。這樣一來工作人員操作時接觸到的僅僅是開關(guān)的絕緣部分，并且與線路之間保持一定距離，從而確保的工作人員在操作時的人身安全。鎖定了抽屜以后，閉合開關(guān)將不會再被拉出。這些流程終結(jié)后，依循逆時針顯示了蓋板，操作孔被閉合。若抽屜開關(guān)布設(shè)了相同構(gòu)架，即可靈活替換彼此。開關(guān)柜構(gòu)架密切關(guān)聯(lián)著聯(lián)鎖的電氣特性，合閘以后的抽屜將不會被拉出，也不能夠合閘。拉出抽屜的狀態(tài)下，絕緣構(gòu)件擋住了一次部分，人員不可再去觸摸。由此可得，設(shè)計開關(guān)柜先要辨析電氣聯(lián)鎖顯現(xiàn)的安全狀態(tài)，確認人員是安全的。

2柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計對電氣性能的影響

2.1電氣設(shè)備的穩(wěn)定性

低壓開關(guān)柜工作時，技術(shù)人員可以通過觸動開關(guān)對閉合電路進行調(diào)控。電氣配網(wǎng)運行階段，因開關(guān)柜的部分故障常常會導致電路短路，開關(guān)處的溫度也會逐漸升高，造成電阻阻值變化，相應地對電氣設(shè)備的使用性能造成影響。傳統(tǒng)的低壓開關(guān)柜運行時常常出現(xiàn)該現(xiàn)象。通過加強低壓開關(guān)柜部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在母線的排布形式上采取防干擾技術(shù)，降低短路問題發(fā)生的幾率。操作開關(guān)時，如果預留空間較小，開關(guān)動觸頭分斷時因電氣間隙或者接觸問題也很容易導致電路短路，結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用轉(zhuǎn)角技術(shù)，這樣無論是開關(guān)的分斷還是導通都不會影響到電氣設(shè)備的電氣性能及安全性。

2.2柜體的溫升特性

結(jié)構(gòu)設(shè)計對散熱影響比較明顯。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，低壓開關(guān)柜運行時產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)，聚集在開關(guān)柜內(nèi)部，隨著運行時間增長，對電氣線路及元器件的壽命和安全性產(chǎn)生影響。溫度影響電阻阻值，阻值損耗后線路中流經(jīng)的電流便會增大;適當增大功率能夠提升電氣設(shè)備運行效率，但如果超出了額定的荷載參數(shù)，便可能引發(fā)電氣故障。結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保障通風口所在位置不影響散熱性能，能夠?qū)⒌蛪洪_關(guān)柜內(nèi)運行時產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)出去。性能試驗時通過測驗溫升，獲取可查驗的溫升數(shù)據(jù);條件允許時，可根據(jù)溫升數(shù)據(jù)修正初始的開關(guān)柜框架及柜內(nèi)電氣元器件布局。

2.3電器元件安裝板

（1）低壓固定式開關(guān)柜元器件件安裝在開關(guān)板上，開關(guān)板沒有開設(shè)安裝孔一直沿用了二十多年，就我廠通過3C認證的西門子8PT固定柜（2200*800*600）的開關(guān)板進行分析。這只是其中的一種尺寸空氣開關(guān)開關(guān)板，電器元件的種類繁多，進口的有ABB，西門子，施耐德;國產(chǎn)的有正泰，德力西，森泰等等，而且每種品牌同種產(chǎn)品，還有很多型號，尺寸各不相同，造成每一個項目都需要用幾種不同的開關(guān)板，在安裝的過程中用一定時間去尋找符合的開關(guān)板，安裝板上還沒有安裝孔，造成許多人同時去鉆孔，浪費了大量時間，直接影響安裝速度。（2）面對種類，品牌繁多的電器元件，尺寸不一，最好是設(shè)計一種能夠滿足要求的通用型開關(guān)板，克服以前開關(guān)板的弊端，究竟什么樣的安裝板能滿足這樣的要求呢？根據(jù)多年的電器元件安裝經(jīng)驗，首先想到把寬度降低，并在上面沖上一些孔，這樣就可以通過2根或者3跟開關(guān)板的組合方式克服元件大小的區(qū)別。采用的160mm寬的開關(guān)板完全可以用2個60mm寬的開關(guān)板進行組合安裝，即可以節(jié)約一部分鋼板，還可以達到裝配要求。在試制過程中出現(xiàn)了兩個問題需要解決。①開關(guān)板的孔的范圍為10-38mm或24-52mm依次類推，綜合幾種常用250A以內(nèi)空氣開關(guān)的安裝螺絲間距，一般都為50mm，這樣安裝在24-52mm的范圍的安裝孔內(nèi)，螺栓就會放不進去，對孔的長度進行調(diào)整，容量、體積大一些的電器元件也可以安裝上，經(jīng)過綜合大量的數(shù)據(jù)查詢，和實際試驗結(jié)果，安裝孔的長度調(diào)整到25mm就可以解決這個問題。②兩個開關(guān)板組合安裝電器元件時，開關(guān)板兩側(cè)的安裝孔不能都對上內(nèi)立柱的安裝孔。經(jīng)過研究，決定采用“丁”字形安裝孔，解決了問題。經(jīng)過以上兩點的改進，最終確定的通用開關(guān)板，在生產(chǎn)實踐中證實，這種通用安裝是可以達到預先設(shè)計的要求的，對我廠的低壓固定式開關(guān)柜生產(chǎn)能力有了很大的提高。

結(jié)語

綜上所述，低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計所體現(xiàn)出的優(yōu)越性能，與電氣性能密切相關(guān)，更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠發(fā)揮低壓開關(guān)柜自身更好的性能，在配電系統(tǒng)中發(fā)揮其調(diào)節(jié)、運輸和轉(zhuǎn)換等重要作用，相應的提升了電力系統(tǒng)的電氣性能。我們還要不斷完善低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進一步促進電氣性能的提高。

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（作者單位：沈陽華德海泰電器有限公司）