低壓成套開關設備可靠性問題研究

董偉民

摘 要：在對常見低壓成套開關設備主要優缺點進行簡單闡述后，對于影響低壓成套開關設備可靠性的主要因素進行了詳細探討研究，以期在各環節中加強監督管理確保開關設備具有較高的安全可靠性。

關鍵詞：低壓成套開關設備 固定式 抽屜式 可靠性

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0109-01

低壓成套開關設備是影響低壓配電網運行安全和終端用戶用電安全可靠、節能經濟的重要設備，是低壓配電網系統中的核心設備應用非常廣泛且價值巨大。在設計、生產制造、選型使用等過程中，作為低壓配電系統中不可或缺的核心電氣設備，對影響低壓成套開關設備運行安全可靠性的因素進行歸納總結，盡量避免或降低可能給成套開關設備帶來安全隱患的問題，提高開關設備運行的可靠性，對后續低壓成套開關設備的優化設計、生產制造、技術升級改造、選型應用等非常有參考應用價值。

1 常見低壓成套開關設備主要優缺點簡述

1.1 固定式成套開關設備（GGD、DXG等）的優缺點

（1）固定式成套開關設備優點：結構較簡單，綜合造價較低，性價比高，通風散熱性能好，連線清晰，電纜接頭較少。

（2）固定式成套開關設備缺點：內部開關設備在柜內是用緊固件固定的，柜門與斷路器間沒有閉鎖機構，操作安全性要靠操作規程來保證；結構間相互影響較大，一個回路或某個設備出現故障，往往會影響其他正常回路的正常運行，同時某個回路需要試驗或維修時，往往會需要整個柜子停電試驗檢修，影響到柜子內部其它回路或設備的正常運行。

1.2 抽屜式成套開關設備（MNS、GCS、GCK等）的優缺點

（1）抽屜式成套開關設備優點：成套開關柜柜門與斷路器間存在聯鎖結構，一旦斷路器處于合閘運行工況則柜門無法打開，操作安全性在電氣上有閉鎖保證性能；柜內各回路間不存在直接關系，一旦某回路出現故障或進行試驗檢修，則只需抽出該回路間隔，不影響其他正常回路或設備的正常運行；相同規格的抽屜柜均具有兼容性和互換性，便于檢修，一旦某個抽屜回路出現故障則可以采用備用抽屜間隔進行臨時替換，可以方便、迅速地采用備用抽屜柜將故障抽屜柜替換，更換較方便，停電時間較短，連續可靠供電效果較好。

（2）抽屜式成套開關設備缺點：通風散熱條件不太優越，柜內溫度通常較高，在很大程度上影響導電體及開關元件通流能力的高效發揮；制造成本偏高；內部接線結構較復雜，在安裝過程中易出現接裝位置錯位、插不到位等問題；操作簧片性能要求較高，易出現斷裂、接觸不良等問題；由于是密封結構，母排、斷路器等導體和設備的運行溫度監測較困難。

2 影響低壓成套開關設備可靠性的主要因素研究

低壓成套開關設備運行的安全可靠性與它的方案設計、材料選擇、生產加工、裝配調試等均有密切的聯系。避免或降低上述各環節中可能給開關柜帶來的安全隱患，將對低壓配電系統實現降低電能輸送成本、提高供電可靠性、提高優質服務水平、降低終端用戶用電經濟效益等目標均具有較高的工程實踐應用研究意義。

2.1 原材料選用不當引起導電回路過熱，降低開關設備可靠性

在低壓配電系統中，一些大電流、關鍵的成套開關設備的連接回路主要采用銅導體（如：開關柜），但在實際開關設備生產過程中發現，一些冶銅企業所提供的銅排和制品純度不高，質量偏差，嚴重影響到導電體的電導性能。一般開關設備廠商缺少專門的電導率檢測設備，從而造成一些質量不合格的銅產品進入到生產工序中，利用此類銅材制成的母線或觸頭由于自身電阻較大而無法承受額定的載流量，導致開關設備在實際投運后發熱溫升效應嚴重，輕則發熱量增加，造成電能資源浪費；重則會出現發熱過高引起開關觸頭、母排出現燒損，引起火災，造成巨大的社會經濟損失[1]。

2.2 裝配不當引起導電回路過熱，降低開關設備可靠性

GCK、GCS等移開式開關柜一次斷路器手車的動、靜觸頭插入深度不夠，觸頭接觸壓力不足，就容易引起動、靜觸頭接觸不良，出現發熱、燒損、拉弧等問題。但一些生產廠家在產品出廠時，只是簡單憑借動、靜觸頭中心線一致等經驗進行判斷，沒有認真測量觸頭插入深度和接觸壓力，在產品圖紙、檢驗文件中不標注插入深度。僅僅以測量開關回路的直流電阻代替上述檢查，進而造成給成套開關設備埋下較大的質量隱患。斷路器回路中動、靜觸頭間接觸性能不好，接觸電阻值就會越大，相應在運行過程中發熱性能就越強，就可能引起其運行發熱溫度超過標準（主觸頭溫升75℃），的最高運行發熱溫度規定指標。工程中引起觸頭溫升的主要表現為以下多個方面。

（1）斷路器觸頭片壓緊彈簧壓力不夠、運行過程中出現氧化老化損壞、磨損等，造成動、靜觸頭接觸面接觸性能降低，有效接觸面減少。

（2）低壓成套開關設備其設備支撐架構的綜合強度不夠大，造成抽屜柜內斷路器在運行過程中，在熱、磁、重力等作用下出現座架變形，使得一次插入觸頭深度不夠，與導電板間不能有效接觸。

（3）運行維護措施不到位，外部污穢塵埃等進入開關柜內部，觸頭接觸面不清潔，油膩灰塵多，斷路器觸頭有效接觸面降低，導電灰塵引起閃絡，燒損觸頭表面甚至整個觸頭。

如某額定電流為1250A的斷路器開關柜而言，在進行不同插入深度的電阻試驗時，各項指標均滿足要求，但進行各插入深度點的對地試驗時，發現觸頭盒內存在閃絡問題，結合溫升試驗發現觸頭接觸點溫升存在異常問題。因此，在低壓成套開關設備出廠試驗和交接試驗時，除了要檢測斷路器設備插入深度的電阻值外，還需配合對地試驗等測試指標，準確判斷斷路器觸頭插入深度是否滿足相關指標要求，以提高開關設備的整體安全可靠性。

2.3 絕緣材料不合格引起開關事故，降低開關設備可靠性

從實踐工作經驗可知，由于絕緣材料阻燃性能不合格等引起低壓成套開關設備出現事故的案例不少，如：在實際生產制造過程中，沒有嚴格按照工藝要求進行絕緣處理，進而影響開關柜的整體絕緣性能，并在外界潮濕空氣作用和內部強烈的電、磁、熱作用下，開關柜整體絕緣性能不斷降低，直接影響到開關設備的供電安全可靠性。另外，要加強絕緣材料的養護工作，用于防水、防塵，以及提高開關設備防護等級的密封條等，其在實際應用過程中容易發生老化，應在一年左右進行更好處理，以提高開關柜整體防水、防塵能力，確保開關設備具有較高的供電安全可靠性。

3 結語

低壓成套開關設備其設計、生產制造、選型使用、檢修養護等技術水平的高低，直接影響到開關設備功能的正常發揮和供電的安全可靠性。因此，在上述各環節中，必須針對可能出現的安全隱患加強監督管理，有效提高開關設備的供電安全可靠性，確保供電具有較高的優質服務水平。

參考文獻

[1] 沈凱.低壓成套開關設備的設計要點及其可靠性指標的確立[J].機電信息，2013（15）：140-141.endprint