低壓配電箱電氣設(shè)計(jì)淺析

徐冉冉

摘要：電力系統(tǒng)安全運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)安全和企業(yè)用電的持續(xù)性、穩(wěn)定性，也直接影響著居民用電的質(zhì)量和社會(huì)穩(wěn)定。開關(guān)柜主要應(yīng)用于大型企業(yè)、機(jī)場、醫(yī)院、學(xué)校和高層小區(qū)等場合，在電力系統(tǒng)中具有線路關(guān)合、電能轉(zhuǎn)換、狀態(tài)監(jiān)測和故障保護(hù)功能，屬于電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備。同時(shí)對于智能變電站，站用變低壓開關(guān)柜作為變電站內(nèi)部的重要組成部分，是保障智能變電站安全、可靠運(yùn)行的重要保障;對其進(jìn)行智能化升級或改造，是建設(shè)智能變電站的重要措施，是為變電站提供各類穩(wěn)定、可靠的電源的基礎(chǔ)。本文基于低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)分析展開論述。

關(guān)鍵詞：低壓;開關(guān)柜;標(biāo)準(zhǔn)化;設(shè)計(jì)分析

引言

當(dāng)電力系統(tǒng)中某一段出現(xiàn)故障時(shí)，開關(guān)柜應(yīng)能夠快速切斷故障支路，并按照故障的類別報(bào)警，提示工作人員進(jìn)行線路維護(hù)和檢修。隨著市場需求和客戶個(gè)性化功能要求的不斷增加，開關(guān)柜的市場占有率不斷增加，同時(shí)對開關(guān)柜的安全性和智能化水平的要求也越來越高。實(shí)現(xiàn)低壓開關(guān)柜的智能化的方案有很多，通過對低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的提高，可有效提供低壓開關(guān)柜的智能化水平，為國內(nèi)電力大數(shù)據(jù)建設(shè)提供原始的一小步。

1.現(xiàn)代低壓配電箱的設(shè)計(jì)與功能簡述

現(xiàn)代低壓配電箱是連接電網(wǎng)和電能用戶的重要環(huán)節(jié)，其操作的靈活性、可靠性對系統(tǒng)供電質(zhì)量的提高至關(guān)重要。低壓配電箱能夠有效提高電網(wǎng)供電的靈活性和減少故障停電時(shí)間。不同于傳統(tǒng)的配電箱，現(xiàn)代配電箱的自動(dòng)和信息化的水平不斷提高，其特點(diǎn)一般包括能夠?qū)崿F(xiàn)臺區(qū)負(fù)荷的有效劃分、能夠?qū)崿F(xiàn)針對性的無功補(bǔ)償、能夠完成對電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測、各項(xiàng)保護(hù)功能完善等眾多方面。上述優(yōu)勢一方面能夠顯著的提高配網(wǎng)供電的可靠性和電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行過程中電壓和功率因數(shù)等參數(shù)的優(yōu)化，另一方面借助先進(jìn)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠有效對過壓、過流以及諧波等異常情況進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

2.具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1低壓配電箱的線路設(shè)計(jì)

現(xiàn)代低壓配電箱的線路設(shè)計(jì)包括配電箱的電氣接線圖設(shè)計(jì)以及線路導(dǎo)線的選型等內(nèi)容。對此，可以從以下方面進(jìn)行考慮：首先，關(guān)于電氣接線圖的設(shè)計(jì)。配電箱的電氣接線圖是低壓配電箱設(shè)計(jì)最基本內(nèi)容之一，在實(shí)際的電氣接線設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)綜合考慮配電箱的負(fù)荷特性、大小和供電回路的特點(diǎn)，如根據(jù)負(fù)荷額定和短路電流等確定各回路導(dǎo)線導(dǎo)體的截面積、型號、材質(zhì)以及保護(hù)器件的性能。同時(shí)，考慮到配電箱各負(fù)荷不可能總以額定功率和同一時(shí)間運(yùn)行，因此，在設(shè)計(jì)和選型時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際負(fù)荷的特性，借助同時(shí)系數(shù)等參數(shù)確定配電箱的最大功率;同時(shí)，關(guān)于導(dǎo)線的選型。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求和材料自身的特點(diǎn)，現(xiàn)代低壓配電箱母線一般以銅、鋁材料為主。在實(shí)際的配電箱導(dǎo)線選型時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)充分把握交流供電中特有的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等對導(dǎo)線截面、通流能力的影響，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視配電箱線路的散熱和布線設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)重視線路和保護(hù)裝置之間的配合，充分考慮各部分之間的相互干擾[1]。

2.2低壓配電箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低壓配電箱的電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮箱體的散熱問題。在實(shí)際運(yùn)行過程中，低壓配電箱會(huì)受到多個(gè)方面因素的影響而產(chǎn)生箱體溫度過高的問題，比如陽光照射、夏季暑熱以及用電高峰期產(chǎn)生的高負(fù)荷都有可能導(dǎo)致低壓配電箱箱內(nèi)溫度過高的現(xiàn)象出現(xiàn)，過高的溫度會(huì)對低壓配電箱箱內(nèi)的元器件運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響。因此，在進(jìn)行低壓配電箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要做好以下幾個(gè)方面的工作。一是要以提升散熱性能為原則進(jìn)行低壓配電箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。可以通過增強(qiáng)通風(fēng)效果和安裝遮擋裝置兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。其中增強(qiáng)通風(fēng)效果主要是在保證低壓配電箱防護(hù)等級的基礎(chǔ)上，通過增加箱體的散熱出口面積來實(shí)現(xiàn)。而安裝遮擋裝置主要是為了避免雨水、陽光以及雜物等對低壓配電箱產(chǎn)生不利影響所采取的加裝紗網(wǎng)和擋板的防護(hù)措施。二是根據(jù)實(shí)際情況盡可能的選擇容量較大的內(nèi)部器件。容量較大的內(nèi)部器件能夠有效負(fù)擔(dān)低壓配電箱的負(fù)荷，從而避免因負(fù)荷過高造成箱內(nèi)溫度升高的問題出現(xiàn)。三是合理布局內(nèi)部器件。為了減少箱體發(fā)熱的問題，在進(jìn)行箱內(nèi)元器件布局設(shè)計(jì)的時(shí)候，要優(yōu)先考慮容易發(fā)熱和散熱要求比較高的器件布局，以此來通過優(yōu)化箱內(nèi)器件布局來相應(yīng)的增加散熱效果。上文分析中提到低壓配電箱的安裝方式有明裝和暗裝兩種。根據(jù)實(shí)際需求的不同，在配電箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重以下幾個(gè)方面。一是配電箱箱體可以采用不銹鋼或者是冷軋鋼板制成，外部進(jìn)行噴塑處理。二是低壓配電箱向內(nèi)的開關(guān)必須要以凸出的方式進(jìn)行安裝，便于以后操作和管理。三是低壓配電箱的箱底要設(shè)置有進(jìn)出線裝置，同時(shí)根據(jù)低壓配電箱內(nèi)的電氣回路選擇單排結(jié)構(gòu)或者是雙排結(jié)構(gòu)。另外如果低壓配電箱選擇明裝的安裝方式，那么可以為低壓配電箱設(shè)計(jì)可拆裝式的掛耳，這樣既具有方便、實(shí)用的優(yōu)勢，同時(shí)還通過獨(dú)立包裝的方式來避免運(yùn)輸過程中的碰撞損壞問題。

2.3電器的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)參數(shù)以及招標(biāo)文件對主要元器件的技術(shù)參數(shù)、功能特點(diǎn)以及廠家的選擇范圍等方面的要求，選擇滿足所有要求的主要電器，并符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及下列要求：第一，電器的額定電壓應(yīng)與所在回路標(biāo)稱電壓相適應(yīng);第二，電器的額定電流不應(yīng)小于所在回路的計(jì)算電流，一般斷路器的額定電流應(yīng)不小于回路計(jì)算電流的1.3倍;第三，電器的額定頻率應(yīng)與所在回路的頻率相適應(yīng);第四，電器應(yīng)適應(yīng)所在場所的環(huán)境條件;第五，電器應(yīng)滿足短路條件下的動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求。用于斷開短路電流的電器，應(yīng)滿足短路條件下的通斷能力。簡單的電流計(jì)算可由以下公式得出：感應(yīng)電機(jī)的滿負(fù)荷電流Ia：三相電機(jī)：Ia=Pnx1，000/（√3xUxηxcosφ）單相電機(jī)：Ia=Pnx1，000/（Uxηxcosφ）式中：Ia-需用電流，A;Pn-額定功率，kW;U-對三相電機(jī)，為相間電壓;對單相電機(jī)，為接線端間電壓，V;η-效率，即：輸出kW/輸入kW;cosφ-功率因數(shù)，即：輸入kW/輸入kVA。電阻型加熱設(shè)備和白熾燈電流Ia（即cosφ=1）：三相：Ia=Pn/（√3xU）單相：Ia=Pn/U電器的選擇至關(guān)重要，如選擇不正確，輕者可引起操作故障、誤動(dòng)作，嚴(yán)重的可引起低壓成套開關(guān)設(shè)備的內(nèi)外溫度過高、發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)、爆炸，對某些控制回路的突然斷電會(huì)造成主回路中的電器設(shè)備突然斷電而停止工作，或過載拒動(dòng)使得回路中電器設(shè)備過載使用而損壞等。

2.4電器設(shè)計(jì)

低壓配電箱的電器設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在元件選擇、元件布局以及其他方面的安裝設(shè)計(jì)要求。首先，在元件選擇方面，要選擇質(zhì)量符合規(guī)范要求、型號參數(shù)與低壓配電箱實(shí)際效能相適應(yīng)的元件。同時(shí)要科學(xué)合理的確定低壓配電箱內(nèi)部保護(hù)裝置的動(dòng)作值，確保元件的運(yùn)行安全，避免保護(hù)裝置進(jìn)行重復(fù)設(shè)置。其次，在元件布局方面，元件的布局應(yīng)當(dāng)便于配電箱的一次走線要求，并且各個(gè)元件之間能夠保持相對獨(dú)立。另外，在進(jìn)行電器設(shè)計(jì)安裝的時(shí)候，還要確保低壓配電箱內(nèi)各個(gè)元件都能夠進(jìn)行可靠的接地，并且信號回路中的各個(gè)元件之間能夠互相獨(dú)立、正常工作。

結(jié)論：

簡而言之，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和電氣科學(xué)技術(shù)的不斷革新，電氣設(shè)備在人們生產(chǎn)生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用，電氣設(shè)備的技術(shù)更加復(fù)雜，相應(yīng)的電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性、功能性和經(jīng)濟(jì)性都提出了相應(yīng)的要求。低壓配電箱在很多領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)，動(dòng)熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，隨著相關(guān)應(yīng)用要求的不斷提高，低壓配電箱的電氣設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)更加的優(yōu)化。基于此，本文對低壓配電箱的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)的分析和探究。

參考文獻(xiàn)：

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