關(guān)于低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)若干問題探討

廖森忠

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓揭蕾囯娏Y源。為了滿足社會(huì)生產(chǎn)和生活的實(shí)際需要，越來越多的設(shè)備應(yīng)用于電力系統(tǒng)。低壓開關(guān)設(shè)備就是其中之一。它實(shí)現(xiàn)了電力與機(jī)械的統(tǒng)一，影響了電能的有效分配。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝特性將導(dǎo)致電氣性能水平的相對(duì)直接的營(yíng)銷。因此，應(yīng)強(qiáng)調(diào)有關(guān)低壓開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題。

關(guān)鍵詞：低壓開關(guān)柜；標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；電力工程；問題分析

一.低壓開關(guān)柜的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國(guó)的低壓成套技術(shù)得到了極大的改善，在容量，安全性和可靠性方面與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的差距大大縮小。近年來，中國(guó)的電網(wǎng)投資不斷增加，基礎(chǔ)配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得到了顯著發(fā)展。但是，整體用電水平與國(guó)際先進(jìn)水平之間仍存在差距。例如，城市和農(nóng)村地區(qū)不發(fā)達(dá)，電力供應(yīng)質(zhì)量需要提高。提高輸配電能力，建設(shè)技術(shù)先進(jìn)，環(huán)保的配電網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前中國(guó)電力工業(yè)的重中之重。低壓配電柜作為配電網(wǎng)的重要組成部分，直接影響著中國(guó)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和質(zhì)量。低壓成套設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸期，其低標(biāo)準(zhǔn)化和薄弱的行業(yè)多功能性已成為制約行業(yè)發(fā)展的主要因素。

目前，國(guó)內(nèi)常見的低壓開關(guān)設(shè)備主要有以下四種：1MNS型抽屜式開關(guān)設(shè)備、2GCK低壓抽出式開關(guān)柜、3GCS型低壓抽出式開關(guān)柜、4GGD型交流低壓開關(guān)柜。在低壓柜的本地化生產(chǎn)過程中，經(jīng)過不斷的探索和改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)越來越適合中國(guó)人的操作習(xí)慣，其實(shí)用性和可操作性也越來越高。低壓成套設(shè)備行業(yè)的進(jìn)入門檻較低。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)步，出現(xiàn)了越來越多的成套設(shè)備制造商。在開放式設(shè)計(jì)，個(gè)性化生產(chǎn)，以及行業(yè)繁榮中，隨之而來的問題也更加突出。通用性差，標(biāo)準(zhǔn)化程度低、各種制造商的生產(chǎn)質(zhì)量參差不齊、沒有完善的消除機(jī)制，這對(duì)整個(gè)行業(yè)來說是一個(gè)很大的隱患。

二.低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的必要性

中國(guó)地域遼闊，氣候和環(huán)境多種多樣，特別是一些高海拔地區(qū)。隨著中國(guó)西北地區(qū)的發(fā)展，在高海拔和惡劣的自然環(huán)境中，必然會(huì)增加對(duì)電力開關(guān)設(shè)備的控制，這是低壓開關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，低壓成套產(chǎn)品的正常環(huán)境為2000m及以下，而海拔超過2000m的產(chǎn)品必須充分考慮高空環(huán)境對(duì)低壓成套開關(guān)設(shè)備性能的影響，并進(jìn)行根據(jù)具體需要進(jìn)行相應(yīng)的研發(fā)。型式試驗(yàn)后，投入生產(chǎn)。低壓開關(guān)柜的機(jī)柜部件應(yīng)根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇，并選擇相應(yīng)的防護(hù)漆或鍍鋅表面，以減少腐蝕。機(jī)柜中緊固件的腐蝕也是一種常見的現(xiàn)象，如螺栓，螺母等，直接影響機(jī)柜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

三.低壓開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

低壓柜的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)按照安全，可靠，堅(jiān)固，標(biāo)準(zhǔn)化，通用互換，合理分級(jí)，廣泛應(yīng)用的原則進(jìn)行。應(yīng)考慮制造商的水平和用戶體驗(yàn)滿意度。應(yīng)通過改進(jìn)和調(diào)整來改進(jìn)低壓開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化程度。根據(jù)設(shè)備需求程度，主要進(jìn)行機(jī)柜，主界面和二級(jí)接口低壓抽屜柜的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

3.1柜體的標(biāo)準(zhǔn)化

機(jī)柜的材料需要統(tǒng)一。不同材料的組裝方法使得柜體的外觀和結(jié)構(gòu)不一致，因此材料的均勻性是設(shè)備互換性的基礎(chǔ)。目前，有兩種選擇：1MNS、GCK采用鋁合金板折疊的C型材，GCS采用冷軋鋼板焊接的8MF型材；2MNS、GCK和GCS機(jī)柜使用C型材，但MNS和GCK使用C型材的模量為25 mm，GCS使用的C型材的模量為20 mm。門板的材料應(yīng)考慮到柜體的外觀顏色和防腐性能。建議使用冷軋鋼板和噴涂防腐處理。機(jī)柜主框架結(jié)構(gòu)的厚度要求為2.0mm，隔板和擋板等非承重板材零件的厚度為1.5mm。標(biāo)準(zhǔn)化安裝孔位于機(jī)柜底部基座上的位置。設(shè)備的安裝必須固定在基礎(chǔ)上。由于各廠家基礎(chǔ)固定孔的不一致，有必要聯(lián)系設(shè)備制造商，在項(xiàng)目基礎(chǔ)施工前提供基礎(chǔ)圖，進(jìn)行電纜溝和固定槽鋼的施工，以便于后期設(shè)備的順利安裝。因此，在安裝孔標(biāo)準(zhǔn)化后，業(yè)主可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖紙直接施工，減少通信環(huán)節(jié)，節(jié)省施工時(shí)間，降低施工安裝風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 功能單元標(biāo)準(zhǔn)化

功能單元的標(biāo)準(zhǔn)化包括結(jié)構(gòu)和尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化，其又包括輸入框架斷路器的安裝結(jié)構(gòu)，饋線抽屜電路結(jié)構(gòu)和饋線分離結(jié)構(gòu)。尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化包括確定母線安裝的位置，輸入框架斷路器的安裝高度，雙框架饋線柜斷路器的安裝高度以及不同抽屜單元的高度。另外，柜門板的高度和厚度需要統(tǒng)一，以提高柜體的標(biāo)準(zhǔn)度。

3.3 一次接口標(biāo)準(zhǔn)化

主接口模式包括：1個(gè)進(jìn)線模式；2進(jìn)線柜與變壓器之間的接口方式；3主要總線系統(tǒng)。低壓柜的常見輸入線包括銅排柜頂部入口線，鍍銅柜側(cè)入口線，電纜柜頂部入口線和電纜底部入口線。進(jìn)線柜和變壓器的接口方式應(yīng)確定機(jī)柜頂部母線橋是否進(jìn)線或側(cè)面是否直接連接到機(jī)柜。如果采用機(jī)柜頂部框架進(jìn)入模式，機(jī)柜頂部的頂板需要確定入口孔的尺寸和保護(hù)方式。如果采用直接進(jìn)入機(jī)柜側(cè)面的方法，低壓機(jī)柜的側(cè)密封板需要配備銅排孔。常見的方法是低壓柜的銅排側(cè)從機(jī)柜突出200mm并且在變壓器中重疊。主母線系統(tǒng)建議基于三相五線制。電流規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)的額定電流確定。根據(jù)通用系統(tǒng)電流規(guī)范，可以確定常見的系統(tǒng)電流銅母線規(guī)格，如800A，1250A，1600A，2000A，2500A和3200A。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，大多數(shù)制造商使用鍍鋅圓銅排易于加工和連接?？紤]到系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，母線系統(tǒng)的短時(shí)耐受電流應(yīng)根據(jù)額定電流確定。

3.4 二次接口標(biāo)準(zhǔn)化

輔助接口應(yīng)確定斷路器和智能電表的通信接口模式。目前，通常使用RS 485通信，并且屏蔽線連接在通信端口和輔助終端之間。進(jìn)線柜的儀表必須滿足電流，電壓，頻率，功率，功率因數(shù)和無功功率的參數(shù)，并配置斷路器狀態(tài)輸入。母柜和饋線柜儀表必須滿足回路電流，電壓等參數(shù)的測(cè)量要求。儀器室應(yīng)設(shè)置在進(jìn)柜的前面，并應(yīng)保留電表，接線盒和收集器的安裝位置。當(dāng)計(jì)量要求很高時(shí)，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的計(jì)量室并用鉛密封。另外相關(guān)儀器，分/關(guān)鍵和指示燈應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)排列，儀表元件數(shù)量統(tǒng)一要求。二次回路導(dǎo)線直徑要求是控制回路采用1.5mm2導(dǎo)線；計(jì)量電路電流和電壓分別為4mm2和2.5mm2的硬線；通信電路采用1mm2屏蔽線。計(jì)量循環(huán)應(yīng)該由相序分開，其余的循環(huán)不需要按相序分開。

四.結(jié)束語

低壓開關(guān)設(shè)備廣泛用于社會(huì)生產(chǎn)，它影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行和分配。隨著經(jīng)濟(jì)的多樣化，人們對(duì)低壓開關(guān)設(shè)備提出了越來越多的要求。為了滿足實(shí)際需要，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意低壓開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握不同結(jié)構(gòu)形式的低壓開關(guān)設(shè)備的工藝特點(diǎn)，認(rèn)真開展設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作，努力提高開關(guān)設(shè)備的性能，確保其功能可以充分利用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝特點(diǎn)的相關(guān)探討 [J] 山東工業(yè)技術(shù)2018.01.01

[2] 低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)分析 [J] 電氣技術(shù) 2019.02.26

[3] 低壓開關(guān)柜的發(fā)展趨勢(shì)與改進(jìn)思路 [J] 科技展望 于競(jìng) 2018.08

（作者單位：盈峰環(huán)境科技集團(tuán)股份有限公司）