低壓配電柜的開發(fā)與應(yīng)用探討

葉麗萍

摘要：隨著新一輪經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，電力負(fù)荷的需求也迅猛增長(zhǎng)，為了提高電力終端電能使用的方便性、靈活性和可靠性，低壓配電柜開發(fā)以及應(yīng)用日顯重要。文章闡述了低壓電柜發(fā)展?fàn)顩r，分析了當(dāng)前低壓配電柜選用技術(shù)，并基于實(shí)際應(yīng)用，提出了低壓配電柜的開發(fā)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：低壓配電柜開發(fā)應(yīng)用電力

0引言

低壓配電柜按功能來分有：進(jìn)線開關(guān)柜、聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜、發(fā)電機(jī)進(jìn)線柜、饋線開關(guān)柜、計(jì)量柜、無功功率補(bǔ)償控制柜等。低壓電器涉及的技術(shù)領(lǐng)域比較廣，對(duì)新技術(shù)發(fā)展也較為敏感。許多新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都將帶動(dòng)低壓電器的發(fā)展。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，低壓配電、控制系統(tǒng)與成套裝置也有了新的發(fā)展動(dòng)向，包括緊湊化、智能化、可通信、高防護(hù)、高可靠性、模塊化、環(huán)保等新技術(shù)特征。

1低壓配電柜發(fā)展概述

從20世紀(jì)80年代開始，我國隨工程項(xiàng)目引進(jìn)了國外不同類型的低壓開關(guān)柜，至90年代國外公司將他們的低壓成套設(shè)備在我國進(jìn)行獨(dú)資或合資生產(chǎn)，以MNS為典型代表的國外先進(jìn)技術(shù)和裝備不斷進(jìn)入我國?？v觀國外低壓成套開關(guān)設(shè)備，我們不難發(fā)現(xiàn)，它們?cè)诠耋w的設(shè)計(jì)、設(shè)備的故障電弧防護(hù)能力、加工工藝、開關(guān)設(shè)備的智能化等方面都有了較大的突破，進(jìn)入90年代后，我國各大公司在低壓供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的基礎(chǔ)上，積極開展智能化的低壓開關(guān)和智能化的低壓成套開關(guān)設(shè)備的研究。

在加工工藝方面來說，低壓成套開關(guān)設(shè)備在加TI藝方面也有較大的突破，我國現(xiàn)階段在母線的異型化、柜體無螺母連接上均有所成。具體表現(xiàn)為：①功能的母線系統(tǒng)：母線系統(tǒng)是成套設(shè)備的重要組成部分，它決定了低壓開關(guān)成套設(shè)備的電氣參數(shù)、進(jìn)出線的方式、連接方式和柜體溫升。我國在九十年代已經(jīng)著手應(yīng)用了異型截面的型材。ABB公司的ArTu K開關(guān)柜便是采用了異型母線，我國現(xiàn)階段普遍采用此方式，采用異型母線的優(yōu)點(diǎn)有：提高了母線的抗彎強(qiáng)度，抗短路強(qiáng)度的能力也隨之提高。實(shí)現(xiàn)了母線的無孔連接。在成套設(shè)備中母線系統(tǒng)(水平母線、垂直母線、支母線)都要與功能單元的主開關(guān)連接，而功能單元和主開關(guān)都是有變化的，因此母線上的連接孔位置加工很困難，如果按模塊開成排孔，則降低了母線的抗彎強(qiáng)度和載流能力。采用異型材之后任意位置都可以隨意連接，而且也減少了母線的加工，簡(jiǎn)化了成套設(shè)備的裝配。在同等的截面積或抗彎強(qiáng)度的條件下，異型母線的表面積可以增加，使得散熱情況更好，降低了母線的溫升或增加了母線的載流量。②無螺母連接，即所有連接都采用自攻螺絲在柜體方面，普遍采用無螺母連接，即所有連接都采用自攻螺釘或者普通螺釘，在承重部位采用鉚螺母。采用自攻螺絲除了加工方便，提高了裝配速度之外，還可在靠墻安裝柜體中實(shí)現(xiàn)正面安裝和檢修。在板材加工方面除使用異材骨架之外，許多大型公司利用三大件加工整體板材成型，在受力部位采用雙疊成型，側(cè)壁上可以安裝橫梁，這樣減少了許多過渡零件，還提高了柜體強(qiáng)度。2低壓配電柜選用技術(shù)對(duì)于用戶，應(yīng)如何選用規(guī)格、型號(hào)繁多的各種產(chǎn)品呢7如對(duì)于商住樓宇和工廠配電系統(tǒng)宜選用GCK、YDS柜。其互換簡(jiǎn)便，占地面積小，供電連續(xù)性和可靠性高，維修安裝方便、安全，并可與程序控制器和微處理器組成供電自動(dòng)控制系統(tǒng)，可作為受電、饋電與動(dòng)力控制設(shè)備。此類產(chǎn)品在很多工程中越來越被廣泛地采用。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較多的系統(tǒng)如電廠、石化、鋼廠，或?qū)τ谧冸娬?、高層樓宇、醫(yī)院、體育場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、港口、礦業(yè)等，選用MNSK，GCS柜較為理想。其抽屜單元安裝空間大，抽屜及功能隔離板均采用阻燃性材料制作，安全防護(hù)等級(jí)高：GGD柜適用于工廠車間配電，比較經(jīng)濟(jì)、方便，易于被基層電工接受，缺點(diǎn)是防護(hù)等級(jí)低；對(duì)于水廠、電廠或工廠中控制大電動(dòng)機(jī)的變頻器柜、軟啟動(dòng)器柜、控制柜等采用哪種柜型均可，因?yàn)樗鼈兂耋w骨架外，基本是非標(biāo)安裝方式?？偠灾x用配電柜要根據(jù)負(fù)載用途選擇性價(jià)比好的產(chǎn)品。無功功率補(bǔ)償柜的低壓電容器一律為三角形接線，分組方式從減少電容器組投切次數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，一般采用等容量分組的方案，為了自動(dòng)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償功率以提高節(jié)能效果，并防止低負(fù)荷時(shí)向電網(wǎng)倒送無功電力，應(yīng)設(shè)置并聯(lián)電容器的自動(dòng)投切裝置(又稱自動(dòng)補(bǔ)償器)，具備良好的質(zhì)量和功能的產(chǎn)品是保證無功功率補(bǔ)償柜可靠工作的關(guān)鍵。

3低壓配電柜的開發(fā)趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)的今天，根據(jù)國外新技術(shù)的發(fā)展，我國的低壓電器已經(jīng)進(jìn)入了智能化、可通信的第四代產(chǎn)品階段。據(jù)“十一五”規(guī)劃專家組相關(guān)成員介紹，以智能化、可通信為主要特征的新型低壓電器產(chǎn)品將成為我國“十一五”發(fā)展的主要方面。在“十一五”期間，第一代產(chǎn)品將被完全淘汰，20世紀(jì)70年代研發(fā)的第二代產(chǎn)品將成為低檔產(chǎn)品，第二代和第三代的改進(jìn)型產(chǎn)品將成為中檔產(chǎn)品，第四代產(chǎn)品將不斷地研發(fā)并大批量地投入市場(chǎng)。隨著第四代低壓電器產(chǎn)品的開發(fā)，低壓成套設(shè)備、低壓配電箱柜，也有了一些新的技術(shù)特征。

3.1開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)配合專業(yè)化生產(chǎn)模式是開關(guān)柜行業(yè)的發(fā)展方向。例如ABB公司的ArTu K開關(guān)柜。結(jié)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、普通化和系列化程度高，基本零部件僅20余種，可分別組成保護(hù)、操作、轉(zhuǎn)換和控制等標(biāo)準(zhǔn)單元模塊結(jié)構(gòu)，組裝靈活、快捷，裝配A，ru柜僅需10分鐘。同時(shí)以組件供貨方式滿足各種結(jié)構(gòu)形式、防護(hù)等級(jí)和使用環(huán)境的要求，令運(yùn)行可靠性大大提高。

3.2采用安全環(huán)保材料產(chǎn)品材料的選用，制造過程和使用過程不污染環(huán)境，符合歐盟環(huán)保指令。如：MNS系統(tǒng)所采用的材料能夠滿足用戶對(duì)安全性、可靠性的嚴(yán)格要求。除了進(jìn)口覆鋁鋅柜架外，該公司還采用導(dǎo)電率高于98％的優(yōu)質(zhì)銅母排，并用熱縮套管來提高安全性能。MNS系統(tǒng)中所選用的塑膠材料不舍氟里昂(CFC)和鹵素，具有阻燃和自熄滅的作用。由于CFC燃燒會(huì)產(chǎn)生氟里昂，破壞臭氧層；鹵素燃燒則產(chǎn)生毒煙，造成人身傷害。而MNS系統(tǒng)則完全杜絕了這方面的隱患，既保障了安全，又實(shí)現(xiàn)了環(huán)保。

4低壓配電柜應(yīng)用情況以及將來前景

總的來講，低壓電器已經(jīng)發(fā)展到了第四代。雙向通訊的廣泛應(yīng)用，是目前以及未來低壓電器的主要應(yīng)用趨勢(shì)。因此，談到第四代低壓電器設(shè)備的發(fā)展，就不能不涉及到現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)總線(Profibus—DP和AS—Interface)技術(shù)的崛起和可通信電器的上市，給低壓開關(guān)設(shè)備帶來了革命性的變化。從低壓電器元件到成套設(shè)備，都實(shí)現(xiàn)了智能化、可通訊及網(wǎng)絡(luò)化。智能型配電柜采用了智能型元器件，其主要特點(diǎn)是在傳統(tǒng)開關(guān)柜的基礎(chǔ)上充分利用了微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊等新技術(shù)，具有較高的可靠性。若干個(gè)智能型開關(guān)柜通過通訊網(wǎng)絡(luò)可組成智能低壓配電系統(tǒng)。具有遙控、遙測(cè)、遙訊和遙調(diào)功能。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，不僅能對(duì)配電質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，減少損耗，而且現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能對(duì)同一區(qū)域電網(wǎng)中多臺(tái)斷路器實(shí)現(xiàn)區(qū)域連鎖，實(shí)現(xiàn)配電保護(hù)的自動(dòng)化，進(jìn)一步提高配電系統(tǒng)的可靠性。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域使用的總線有Profibus、Modbus、DeviceNet等，其中Modbus與Profibus的影響較大。在發(fā)展智能型開關(guān)柜的同時(shí)，功能越來越強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)也得到了快速發(fā)展。如ABB公司的lNSUM系統(tǒng)。ABB公司在原有的INSUM系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī)管理智能系統(tǒng))基礎(chǔ)上，結(jié)合新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信手段，研發(fā)了第二代的INSUM系統(tǒng)，即INSUM2.0。該系統(tǒng)采用Lonworks，使得INSUM系統(tǒng)有了真正意義上的現(xiàn)場(chǎng)總線特征，它與最新改進(jìn)設(shè)計(jì)的MNS3.045壓開關(guān)柜構(gòu)成了完美的結(jié)合，為用戶提供了一個(gè)安全、可靠、快捷、智能的人機(jī)界面系統(tǒng)。抽出式組件加上lNsuM系統(tǒng)后構(gòu)成智能化的MNs系統(tǒng)，可用于交流電動(dòng)機(jī)的控制、監(jiān)視和計(jì)量，通過接口可與計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化配電系統(tǒng)組件通信。實(shí)現(xiàn)智能化控制。

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