有關低壓成套開關設備制造若干問題探究

周桂鋒

【摘 ?要】隨著我國電力電氣建設的快速發展，低壓成套開關設備已廣泛用于各行各業需要電能分配的場合。但是由于各成套開關設備制造企業的工裝設備、制造工藝和技術水平參差不齊，即使技術上很成熟的產品，由于制造原因也會對整個電網系統的運行造成影響。基于此，筆者對低壓成套開關設備制造的相關問題進行分析和探究。

【關鍵詞】低壓成套開關設備;技術;創新;發展

一、低壓成套開關設備制造的現狀問題及優化措施

1.1現狀問題分析

低壓成套開關設備雖然在我國僅有50多年的發展歷程，但卻在這短短的時間內建立了較為完善的技術體系。綜合比較在我國誕生的四代低壓成套開關設備，我們不難發現，我國低壓成套開關設備正朝著容量越來越大，性能越來越高，體積越來越小，功能越來越完備，電子化、信息化程度越來越高，功能單元模塊化、智能化的方向邁進。我國低壓成套開關設備在發展初期，受加工設備精度、加工工藝和手工作圖精度的制約，因此低壓配電柜的柜體設計不甚理想。如早期的GCK柜型設計比較混亂，功能單元互換性較差，操作機構的靈活性不強，只能實現基本的聯鎖，運行的安全性和可靠性也較差，且不便于日常的檢修維護。同時低壓成套開關柜受元器件功能和性能的制約，容量和分斷能力都有限。低壓成套開關柜在電氣技術上只局限于繼電控制和繼電保護，控制電路比較復雜，可靠性也較低，很難實現大系統的集中控制。

1.2優化措施

近年來，隨著我國經濟的快速發展，用電需求量的增大給低壓成套開關設備技術的發展帶來了機遇。設計人員將我國的低壓成套開關設備與發達國家的作了對比，找到了自身的不足，通過引進發達國家的先進技術，并結合我國科研人員的研究，將我國低壓成套開關設備進行了升級改造，在一定程度上取得了突破。可以通過以下幾點進行優化：

（1）引進計算機輔助作圖軟件代替手工作圖，提高了作圖精度和速度，減少了人為誤差。

（2）引進先進的數控鈑金加工設備，將柜體結構的所有連接方式改為無螺母連接，提高了柜體的加工精度。同種柜型采用標準的型材和連接件，模數化終端組合安裝，有很好的通用性和靈活性。抽屜柜的插接部件和執行機構的設計更加合理，連接更可靠，操作更順暢。

（3）引進先進的母線加工設備和技術，對母線系統進行優化處理，滿足大電流母線的制作要求，這對低壓柜的容量增大、體積減小有著重要的意義。

（4）低壓元器件的技術革命給低壓成套開關設備的發展注入了新的血液。斷路器、接觸器的額定電流和分斷關合能力在不斷提高，熱穩定性和動穩定性在不斷提高，智能化程度也在不斷提高且體積不斷減小。同時測量儀表和保護單元

的功能和精度都有了很大提高，具備遠程通訊功能，可以實現遠程數據讀取和控制。

（5）工業自動化控制技術的發展，實現了大系統的遠程數據采集和集中控制，人機接口更加友好、和諧，復雜的聯鎖啟停控制可以通過編程實現，從而減少了人為的誤操作，使低壓成套開關設備朝著智能化的方向邁進。

二、低壓成套開關設備溫升影響因素分析

低壓開關設備溫升超標后，將會出現接線融焊、絕緣性能下降等狀況，是導致開關設備本體或內部設備提前老化的關鍵要素，對開關設備安全性與穩定性有著直接的影響。

2.1 電流不穩定的影響

在 GB7251.1-2013 標準中，低壓開關設備實驗進線電流波動范圍應控制在 0%-+3% 之間，單相則為 ±5% 之間。但在低壓成套開關設備的實際工作過程中，難以 避免相應電壓的波動，同時設備導線發熱后電阻升高均 會形成一定的電流變化。相關研究表明，在單相電流 出現超過額定電流 5% 的偏差后，該相的溫升就將增大 10%。

2.2 連接母線的影響

低壓成套開關設備連接母線對于溫升同樣有著一定的影響。就母線材料而言，在母線導熱性能較好的情況下，能夠較快地將熱量導出至環境當中，維持一定的溫度水平，避免溫度的過快上升;就母線規格而言，截面積與長度均會對母線產熱形成影響，大截面、短長度的母線同等電流條件下產熱量更小，溫升也更小。因而合理選擇母線的規格是設計低壓成套設備尤為重要的一環，既要考慮經濟因素，也要考慮安全運行因素。

2.3 空氣流動的影響

低壓成套電器開關設備用于各種供配電系統，由各種通斷、監測、控制、調節、保護基本功能單元組合而成。空氣的流動對器件和連接導線的散熱都有一定的影響，從而影響低壓成套開關設備的溫升。上述低壓成套電器開關設備功能單元中，通斷、保護功能單元是溫升較為集中的部分，而監測、控制、調節功能單元溫升相對較低。在功能模塊布置的過程中，針對溫升集中部位應增大間隔保證空氣通暢，降低工作過程中形成的溫度積累。另外，在低壓成套開關設備運行過程中，符合溫濕條件的空氣流動能夠有效降低設備溫升，降低設備溫度過高帶來的系列問題。在低壓成套開關設備安設區域應保持空氣流通性，必要時應安裝風扇或空調進行降溫。

2.4合理設計及利用配電系統的無功補償

動態無功補償裝置技術的發展和應用，能更好地提高電網質量，降低系統的視在功率和線路電流，提高變壓器容量的利用率，從而達到節能、環保的目的。無功補償裝置的應用可以改善低壓配電系統的電能質量，其功能主要有無功補償、抑制諧波、降低電壓波動和閃變以及解決三相不平衡等。隨著微處理器和晶閘管技術取得突破性進展，采用微處理器無功功率實時監測、晶閘管零過渡過程快速投切、諧波電流抑制等先進技術對低壓電網進行補償，對于異步電動機大量使用和頻繁啟動的場合，可以實現準確、快速、無暫態擾動的動態無功補償，從而可有效提高電網的功率因數，改善電能質量，降低線損，實現節能降耗的目的。

2.5加強對配電系統的智能保護

斷路器的智能保護單元和各種電機保護器技術的發展，使采樣電路的精確性和速度大大提高，先進的微處理器和高效的算法可以更快地計算出線路電流的有效值，并根據一系列的邏輯判斷發出動作指令，從而縮小動作范圍，提高保護精度，這對精密設備的保護有著重要的意義。低壓成套開關設備故障自診斷技術是智能化研究的重要課題。在低壓成套設備自身加裝傳感器，可實現對溫升、機械性能和絕緣老化等的實時監控。在低壓成套設備之間實現互相通訊，并借助后臺系統，進行自身不同時段各類參數的比較，以及各設備之間在同一時段進行參數比較。對微小的變化和異常進行分析，及時發現低壓成套設備存在的安全隱患，發出報警信號，并提供解決方案以供參考。實現低壓配電設備的全狀態實時監控和故障自診斷功能，從而可真正實現低壓成套開關設備的智能化運行。

三、結語

科學技術的飛速發展和人們需求的快速增長，使原本設計的容量和功能很快就不能滿足要求。因此，低壓成套開關設備的標準化、統一化及其功能單元的可方便無障礙的移植、替換、擴展和升級是未來發展的一個趨勢。為滿足我國電力事業實際運營的工作需要，低壓成套配電設備必須通過技術創新來提高自身的應用價值。低壓成套開關設備技術的創新，有效應用了工業網絡平臺，并與雙向通訊技術有機結合，從而可真正實現低壓成套開關設備完全自動化、智能化運行。

參考文獻：

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（作者單位：順特電氣設備有限公司）