高低壓配電柜的選擇原則與策略探討

姜洪

摘 要：闡述了我國(guó)配電房高低壓配電柜的主要類型及其特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，說明了高低壓配電柜選擇的基本原則，結(jié)合技術(shù)可靠性、安裝便捷性和經(jīng)濟(jì)性等因素，探討了配電房高低壓配電柜的優(yōu)化選擇措施，以期為相關(guān)單位提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：配電房；高低壓配電柜；優(yōu)化配置；高壓開關(guān)

中圖分類號(hào)：TM642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.106

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，人們?cè)谏a(chǎn)和生活中對(duì)電力能源的需求不斷上升，電能成為重要的能源之一。但是在一些配電房的運(yùn)行中，由于沒有選擇合理的高低壓配電柜，配電房的性能得不到提高，影響了電能輸送的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓配電柜的優(yōu)化選擇成為了人們關(guān)心的問題。下面就此問題進(jìn)行討論和分析。

1 主要類型和特點(diǎn)

1.1 高壓配電柜

高壓配電柜在電力系統(tǒng)中并不是以單獨(dú)的配電個(gè)體而存在的，主要包括控制設(shè)備、高壓開關(guān)、監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)傳輸裝置和保護(hù)設(shè)備等部分，且在構(gòu)件內(nèi)部之間存在相互聯(lián)系，是一個(gè)由多種構(gòu)件形成的多功能復(fù)雜系統(tǒng)。

從20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)的高壓配電柜進(jìn)行了技術(shù)改革。隨著研發(fā)技術(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)的累積，大量新技術(shù)應(yīng)用到高壓配電柜的研發(fā)過程中，出現(xiàn)了多種技術(shù)含量較高的技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品。

1.1.1 KYN28柜的工作特點(diǎn)

該高壓柜在結(jié)構(gòu)方面包括手車和柜體兩個(gè)主要部分。手車又分為斷路器手車、計(jì)量手車和PT手車等類型；柜體主要由沖壓的金屬隔板拼接而成，被隔板分割為4個(gè)相互獨(dú)立的空間，包括電纜室、手車室、母線室和儀表室。

該高壓柜的一次電氣元件主要包括真空斷路器、高壓熔斷器、銅排、絕緣組件和高壓電抗器等；二次電氣元件主要包括空氣開關(guān)、按鈕、儀表、綜合保護(hù)裝置和信號(hào)燈等。由于采用了中置式的手車，可推入、抽出，使一次系統(tǒng)與高壓柜其他系統(tǒng)形成安全的斷開接口。

1.1.2 XGN15-12柜的工作特點(diǎn)

XGN152-12是一種新型的高壓電器成套產(chǎn)品，是基于國(guó)家關(guān)于35 kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，不但體積?。▋H為普通開關(guān)柜的60%），且斷路器的可靠性較高、性能優(yōu)良，還具有強(qiáng)制閉鎖功能，能滿足額定電壓在3.5～12 kV、額定電流為630～3 150 A的場(chǎng)所使用，其防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IP2X。用戶在操作方式的選擇過程中，可選擇彈簧儲(chǔ)能方式或電磁式。

1.2 低壓配電柜

我國(guó)的低壓配電柜產(chǎn)品主要包括基于國(guó)外產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)開發(fā)且通過國(guó)際質(zhì)量認(rèn)證的產(chǎn)品以及國(guó)外產(chǎn)品。其中，基于國(guó)外產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)開發(fā)的系列產(chǎn)品主要以GCK低壓開關(guān)柜、GCS低壓開關(guān)柜和GGD低壓交流電柜等為主；國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品主要以瑞士ABB公司生產(chǎn)的MNS系列配電柜為主。

1.2.1 GCS柜的工作特點(diǎn)

GCS柜是抽屜式開關(guān)柜中最為常見的產(chǎn)品，其選用了8MF型開口型鋼作為柜體主架構(gòu)，并在側(cè)面設(shè)置了模數(shù)為20 mm、100 mm、內(nèi)徑為9.2 mm的螺紋孔，且各個(gè)功能室之間相互獨(dú)立分隔，主要包括抽屜單元室、電纜室和母線室等。電纜隔室通過獨(dú)立分隔的方式布置，可使電纜從上、下方便進(jìn)出，且每臺(tái)GCS配出柜可安裝11個(gè)完整單元抽屜或22個(gè)半單元抽屜，增強(qiáng)了抽屜組合的靈活度。同時(shí)，機(jī)械聯(lián)鎖裝置置于抽屜單元中，實(shí)現(xiàn)了輸出抽屜的斷開、合上。

1.2.2 MNS柜的工作特點(diǎn)

MNS柜屬于低壓抽出式成套開關(guān)柜形式，其采用由鋼板彎折而成的殼體，并將柜內(nèi)空間分為3個(gè)基本隔室，每個(gè)隔室分別作為母線室、電纜室和單元室。由于母線隔室處于后部，所以，又可以將之分隔成為雙面柜。其采用的母線樣式與GCS式類似，單元抽屜高度為200 mm，且設(shè)置有機(jī)械式連鎖裝置。

2 高低壓配電柜選擇的基本原則

在配電房高低壓配電柜選擇的過程中，首先要保證所選擇的高電壓配電柜滿足項(xiàng)目使用的需要，并保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，必須保證產(chǎn)品的其他相關(guān)性能；必須通過對(duì)項(xiàng)目成本需求進(jìn)行分析，確定準(zhǔn)確的項(xiàng)目成本，并在施工過程中對(duì)施工成本進(jìn)行合理控制；充分應(yīng)用原材料和資源，實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。

2.1 可靠性原則

在選擇高壓配電柜類型的過程中，基于配電房的實(shí)際運(yùn)作情況，要保證產(chǎn)品的安全性、可靠性，根據(jù)高壓柜運(yùn)行的實(shí)際情況綜合考慮，選擇可靠性更高的產(chǎn)品。

2.2 簡(jiǎn)便性原則

目前，我國(guó)的大部分高壓配電柜均采用傳統(tǒng)保護(hù)器，這種設(shè)備的復(fù)雜程度、故障發(fā)生概率較高，會(huì)對(duì)后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作造成較大的麻煩。因此，在選擇高壓配電柜的過程中，必須在確定工程投資情況和設(shè)備的具體配置要求的基礎(chǔ)上，保證手車柜中的抽出部件能直接安裝于小車中，并滿足“維護(hù)和使用方便、更換簡(jiǎn)單”的原則。

3 配電房高低壓配電柜的優(yōu)化選擇

3.1 高壓配電柜的優(yōu)化選擇

3.1.1 確保高壓配電柜的運(yùn)行可靠性

在選擇高壓配電柜的過程中，必須對(duì)供電設(shè)備的具體情況和建設(shè)項(xiàng)目投資的情況進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)供電可靠性要求進(jìn)行分析，最終進(jìn)行全面性選擇。

3.1.2 確保設(shè)備運(yùn)行的實(shí)用性

在我國(guó)高壓配電柜市場(chǎng)中，進(jìn)口高壓配電柜占我國(guó)市場(chǎng)份額的50%左右，與國(guó)產(chǎn)高壓配電柜相當(dāng)。從產(chǎn)品的運(yùn)行穩(wěn)定性及其他相關(guān)條件看，這兩種高壓配電柜具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中必須根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。雖然國(guó)產(chǎn)高壓配電柜具有價(jià)格適中、可靠性較高和售后服務(wù)周全等優(yōu)點(diǎn)，但其體積大多較大，需要的安裝空間大，當(dāng)配電房安裝空間受限時(shí)，必須選擇進(jìn)口高壓配電柜；相對(duì)而言，進(jìn)口高壓配電柜元器件布置合理、體積小、可靠性高、適用范圍相對(duì)較廣，但是其價(jià)格明顯高于國(guó)產(chǎn)設(shè)備，且在售后方面不快捷。因此，在優(yōu)化選擇的過程中要基于這些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)綜合權(quán)衡。

3.1.3 確保操作、運(yùn)行簡(jiǎn)便

必須選擇具有先進(jìn)智能保護(hù)器的配電柜，從而減少維護(hù)工作量、節(jié)省人力開支。從經(jīng)濟(jì)性的角度看，在選擇高壓配電柜的過程中，智能高壓配電柜是很好的選擇。

3.2 低壓配電柜的優(yōu)化選擇

3.2.1 合理確定低壓配電柜的技術(shù)參數(shù)

在選擇配電柜型號(hào)前，必須對(duì)其技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確定，按照預(yù)定的技術(shù)參數(shù)選擇。在此基礎(chǔ)上，必須對(duì)低壓配電柜的額定電壓、額定電流、額定頻率和安裝空間予以明確，并對(duì)供電峰值時(shí)配電柜必須承受的耐受電流、主母線電流峰值等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。此外，還要對(duì)配電柜的功能單元形式、最大額定電流和殼體防護(hù)等級(jí)等進(jìn)行確認(rèn)。

3.2.2 優(yōu)化低壓配電柜元器件的功能需求

在低壓配電柜的優(yōu)化選擇過程中，應(yīng)對(duì)配電柜的元器件需求進(jìn)行分析，主要包括安裝方式、配電柜功能模塊、安裝簡(jiǎn)潔程度、運(yùn)行環(huán)境溫度和柜體尺寸等。同時(shí)，還必須注意斷路器的選擇問題，確保主母線具有記憶、接地保護(hù)、預(yù)警、事故告警和三段保護(hù)等功能，且能進(jìn)行部分區(qū)域選擇性聯(lián)鎖等不同級(jí)別的連鎖操作方式，盡量實(shí)現(xiàn)不同功能附件的模塊化操作。

3.3 配電柜中保護(hù)元件的優(yōu)化選擇

合適的配電柜必須能適應(yīng)不同的使用環(huán)境，且具有對(duì)應(yīng)的功能保護(hù)能力。通常情況下，高低壓配電柜使用熔斷器作為保護(hù)元器件，當(dāng)電流超出對(duì)應(yīng)的設(shè)定值后，因發(fā)熱而使保護(hù)熔體熔化，進(jìn)而使電路斷開，從而達(dá)到保護(hù)配電系統(tǒng)的目的。在選擇配電柜保護(hù)元器件的過程中，可基于不同的角度對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化選擇。

3.3.1 成本角度

從元器件的成本角度看，熔斷器的市場(chǎng)價(jià)格較低，而微型斷路器的市場(chǎng)價(jià)格則是熔斷器價(jià)格的幾倍至幾十倍。如果項(xiàng)目的整體預(yù)算較低，則可以選擇熔斷器作為保護(hù)元件。

3.3.2 維護(hù)便捷性角度

當(dāng)配電柜出現(xiàn)短路故障動(dòng)作時(shí)，微型斷路器的觸頭將出現(xiàn)損傷，長(zhǎng)此以往將導(dǎo)致斷路器動(dòng)作失效。因此，當(dāng)發(fā)生短路事故動(dòng)作后，應(yīng)該及時(shí)更換熔芯，確保微型斷路器的功能達(dá)到最初狀態(tài)。

3.3.3 線路保護(hù)需求角度

因熔斷器對(duì)線路過載的靈敏度較低，所以，除了常見的照明線路外，熔斷器通常只作為短路保護(hù)元件使用。而微型斷路器具有較高的過載、過流靈敏度。當(dāng)對(duì)加熱回路、插座配電回路、控制回路等進(jìn)行保護(hù)時(shí)，必須使用微型斷路器作為保護(hù)元件。

4 結(jié)束語

綜上所述，電能在社會(huì)中的重要性不斷上升，電力供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性是供電系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。配電房配電柜是將電力輸送到用戶的最后步驟，由于用戶數(shù)量巨大，要想同時(shí)保證用電正常和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，就要在選擇高低壓配電柜時(shí)考慮技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度，保證同時(shí)滿足技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，從而使配電房正常運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)

[1]周凌云.關(guān)于配電房高低壓配電柜的優(yōu)化選擇[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2013（4）.

[2]李海鎮(zhèn).關(guān)于配電房高低壓配電柜的優(yōu)化選擇探討[J].科技研究，2014（14）.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： This paper describes the main types and characteristics of Chinas power distribution room of high and low voltage power distribution cabinet， on this basis， indicating that the basic principle of the choice of the high and low voltage power distribution cabinet， combined with the technical reliability， convenient installation and economic factors， discusses the distribution room， high and low voltage power distribution cabinet and the choice of measures， in order to provide useful reference to the relevant units.

Key words： distribution room； high and low voltage distribution cabinet； optimal allocation； high voltage switch