對(duì)低壓配電柜設(shè)計(jì)的研究

李亮

摘要：電力的智能化技術(shù)應(yīng)用，大大方便了人們的生產(chǎn)和生活。本文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)鍵詞：低壓配電柜；設(shè)計(jì)；研究

1 低壓配電柜的發(fā)展歷程

1.1 容量大

低壓配電柜的容量在不斷地向大型化的方向發(fā)展。近幾年，我國(guó)的現(xiàn)代化企業(yè)都在引進(jìn)國(guó)外的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)若想進(jìn)行連續(xù)性生產(chǎn)，就需要大量高質(zhì)量的電壓。

1.2 分?jǐn)喔?/p>

主母線的分?jǐn)嗄芰ψ鳛楹獗P(pán)裝置的分?jǐn)嗨绞堑蛪号潆姽竦姆侄文芰?。近幾年，裝置的分?jǐn)嗨綄⑦_(dá)到iooka甚至更大，是因?yàn)樽儔浩鲉螜C(jī)容量在不斷增大。

1.3 智能化

低壓配電柜采用電源管理系統(tǒng)軟件，并且由監(jiān)控器或計(jì)算機(jī)對(duì)其實(shí)行集中監(jiān)控，是為了更合理地利用和節(jié)約電能、減少人工檢測(cè)的誤差，所以要采集（電流、電壓、功率因數(shù)等）數(shù)據(jù)，來(lái)保證系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

1.4 小型化

變電壓的面積不斷減少而供電量不斷變大是由于高層建筑中公用面積極其有限。為此，要想減少外形尺寸，可以對(duì)現(xiàn)代低壓配電柜采用絕緣母線和塑料夾緊件，以減少絕緣距離來(lái)達(dá)到目的。

1.5 高等級(jí)防護(hù)

防塵、防潮等的防護(hù)等級(jí)不斷提高與完善，是因?yàn)榈蛪号潆姽竦膽?yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，所以抽屜柜、密封柜的出現(xiàn)日趨增多。為了利用固定柜和抽屜柜的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，組合分隔單元柜不斷發(fā)展，是因?yàn)橐乐寡b置內(nèi)元件等故障的蔓延不至于殃及其他元件的正常工作，而防護(hù)等級(jí)將達(dá)到ip54或更高。

1.6 耐熱性的提高

例如，高層建筑的消防系統(tǒng)在火災(zāi)情況嚴(yán)重以及其他一些特殊情況下，低壓配電柜具有在大于250℃的環(huán)境溫度條件下，仍能堅(jiān)持供電2～40min這種耐熱的特點(diǎn)。

1.7 可靠性

機(jī)械聯(lián)鎖是市電與自備電必需品，所以一些高層建筑企業(yè)為了保證供電的連續(xù)性，都會(huì)在設(shè)置市電與自備電時(shí)采用機(jī)械聯(lián)鎖。

2 低壓電器主要元件要求的變化

低壓電器主要元件有了新的要求，是為了適應(yīng)現(xiàn)代低壓配電柜的不斷發(fā)展。

2.1 低壓電柜的基本要求

（1）需要提供使用地方的環(huán)境溫度上限；（2）外形尺寸變??；（3）安裝的方式多種多樣，安裝的尺寸更加具體；（4）為了功能增減和縮短維修時(shí)間，功能將會(huì)模塊化、組裝積木化。

2.2 斷路器的要求特點(diǎn)

（1）具有達(dá)到60-iooka的高分?jǐn)嗄芰?；?）能左右90°安裝，并且進(jìn)出線方向可以互換；（3）具有三段保護(hù)和接地保護(hù)，不平衡負(fù)載顯示；（4）針對(duì)細(xì)分辨率事故，要求具有預(yù)等、報(bào)警功能；（5）要能自動(dòng)記錄并操作，所以要求有記憶功能。

2.3 對(duì)交流接觸器的要求

（1）在+55℃～+600℃的環(huán)境溫度下，接觸器應(yīng)有可靠的動(dòng)作特性，所以要有耐高溫的能力；（2）為了滿足帶微機(jī)的低壓配電柜的需要，需要研制接口接觸器；（3）模塊能在不改變接觸體本體的結(jié)構(gòu)與安裝尺寸的情況下，采用積木式安裝，并能適應(yīng)各種電流規(guī)格的需要。

2.4 對(duì)熱繼電器的要求

（1）要具備不平衡過(guò)載、三相平衡和不斷相保護(hù)的功能；（2）要有手動(dòng)、自動(dòng)復(fù)位以及脫扣顯示的功能；（3）要能降低低壓配電柜的溫升和限制自身的熱耗；（4）要擴(kuò)大溫度補(bǔ)償范圍至少達(dá)到-20℃～+550℃，最好為+600℃；（5）控制觸頭應(yīng)是電氣上可分開(kāi)的一常開(kāi)一常閉模式。

3 低壓配電柜設(shè)計(jì)的對(duì)策

3.1 具有小型化的尺寸

（1）額定的工作電壓。為了不限制元件的適用范圍，根據(jù)iec947-1“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。

（2）額定的絕緣電壓。例如限流式電器，它的限流系數(shù)越高，瞬時(shí)過(guò)電壓水平就越高，安全性也有一定的保證。瞬時(shí)過(guò)電壓有基波分量和高次諧波分量，是頻譜豐富的非正弦波，所以相應(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。所以應(yīng)該確定電器的電氣間隙和配電距離，并留有適當(dāng)?shù)陌踩浴?/p>

（3）安全距離。電器在分?jǐn)鄷r(shí)的飛弧距離和尺寸大小是成正比的。交流接觸器的理論和實(shí)踐證明，電弧回路中的柵片電阻對(duì)電流起到了限制作用，同時(shí)柵片磁場(chǎng)對(duì)外逸電弧也起到了約束作用，這也在一定程度上減小了飛弧距離，所以柵片滅弧比縱縫滅弧小。

3.2 要降低電器元件的熱耗

低壓配電柜要按iec439的規(guī)定做相關(guān)的發(fā)熱計(jì)算，因此框架斷路器、塑殼斷路器和交流接觸器要限制自身熱耗并提供自身的熱耗數(shù)據(jù)并按照一個(gè)指標(biāo)來(lái)考核，這就需要控制每極回路的電阻值，針對(duì)這種情況對(duì)大容量交流接觸器來(lái)說(shuō)為了減少鐵耗、降低熱耗，最好采用直流控制。

3.3 功能棋塊與安裝的設(shè)計(jì)

現(xiàn)在的低壓電器主要采用積木式安裝到本體上去，多采用機(jī)械接口，這樣拆裝不僅方便，還能不改變本體的安裝尺寸。模塊功能，主要設(shè)計(jì)各種功能的模塊，來(lái)滿足安裝尺寸要模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化的需求。

4 總結(jié)

能夠分配與控制電能使用的低壓配電柜，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)安全需求的不斷增加，電柜在功能和結(jié)構(gòu)上都在不斷地與時(shí)俱進(jìn)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐酝臈l架式、面板式不能限制故障的蔓延，不能適應(yīng)安全供電的需要，所以正被抽屜柜、密封柜等取代。由于柜體的結(jié)構(gòu)不斷變化，柜內(nèi)的溫度不斷增高，柜內(nèi)母線走向的要求不斷增多等，這些都對(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、熱繼電器提出了若干新的要求。