1、前言
    隨著我國工業(yè)不斷的發(fā)達，工廠機械化、白動化程度不斷提高，工廠日用電量也在不斷加大，為了確保用電的安全性、可靠性，防止人身觸電事故的發(fā)生，低壓配電柜的安全防護尤為重要。所謂低壓配電柜，是指由一個或多個低壓開關(guān)設(shè)備和與之相關(guān)的控制、測量、信號、保護等輔助元器件，按技術(shù)要求完成電氣設(shè)備間的電氣與機械連接，并用結(jié)構(gòu)部件完整地組裝在一起的電氣裝置。
    在低壓配電工程中，低壓配電柜無疑是核心產(chǎn)品，隨著時間的推移及技術(shù)的進步，新型號不斷推出，老型號逐步被新型號所取代。柜型的先進性不代表柜內(nèi)元件的先進性，柜內(nèi)元件的先進性不代表設(shè)計選型的合理性，不要因選用固定式開關(guān)柜就認為是選用了落后產(chǎn)品，也不能認為選用斷路器斷流能力低的斷路器就是落后的設(shè)計。現(xiàn)就低壓配電柜設(shè)計常見問題加以分析。
2、低壓元器件選擇不夠合理
  1)母線聯(lián)絡(luò)斷路器選的容量過大，且保護段數(shù)1）成套廠根據(jù)設(shè)計單位的電氣系統(tǒng)圖或電氣原理圖進行細化，再加工，然后才組織生產(chǎn)加工。因此，設(shè)計圖紙的合理程度對產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。在圖紙上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題有：抽出式柜中，在抽屜單元內(nèi)所選塑殼斷路器殼架電流過大，如630A及以上的塑殼斷路器常用到，顯然，此種殼架電流的斷路器，在抽屜內(nèi)800A的也可以安裝，但非常不便。因此，當(dāng)電流達到630A時，不希望采用塑殼斷路器裝于抽屜內(nèi)，建議采用抽出式智能斷路器。為了垂直母線敷設(shè)方便，抽出式智能斷路器不宜與帶有抽屜單元的其他回路合用一臺配電柜。
    2)母線聯(lián)絡(luò)斷路器選的容量過大，且保護段數(shù)過多，這也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。常常遇到這樣的供電系統(tǒng)，兩臺變壓器各自裝有智能斷路器作低壓總開關(guān)，兩臺變壓器低壓母線裝母聯(lián)智能斷路器，這三臺斷路器互為聯(lián)鎖，即任一臺變壓器失電，低壓總斷路器失壓跳閘（非母線故障跳閘），只要另一臺變壓器帶電，母聯(lián)斷路器自動投入。有的設(shè)計把母聯(lián)斷路器的容量選擇的與低壓總開關(guān)容量一樣，且采用三段式保護，這實際沒有必要，因為通過聯(lián)絡(luò)斷路器，一般支援變壓器一半的容量己足夠了，最多也可稍大于變壓器容量一半，不可能正常供電變壓器對原有負荷一點不供，全部通過母聯(lián)斷路器向失電的另一變壓器的負荷供電。
    3)在低壓系統(tǒng)圖中有一個普遍問題，那就是熔斷器使用的太少，饋線回路基本上都采用斷路器，只要故障排除重新合上即可，非常方便。實際上熔斷器顯著的優(yōu)點是分斷能力高，一般小型熔斷器分斷能力也在50kA以上，有的高達200kA，而小型或微型斷路器很難或根本做不到這一點。它結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，價格便宜，體積小。至于更換熔斷體問題，可以從備用回路中取得，也可庫存小量備用熔體，畢竟故障發(fā)生的幾率不太，否則供電的可靠性無從談起。熔斷器更換熔體，一般采用專用操作手柄，這樣更換起來非常方便。對于斷路器來說，一般出現(xiàn)故障損壞后進行維修的幾率較少，經(jīng)常采用更換新的斷路器來解決，造成停電時間加長，影響正常供電。由于熔斷器價格低廉，更換方便且斷流能力大，據(jù)說在國外發(fā)達國家應(yīng)用較普遍，在配電回路中，作為保護元件占的比重較大，目前在國內(nèi)，熔斷器的采用還有較大的拓展空間。
    在采用熔斷器時，要分清其性能及使用范圍，按性能分：
    g型熔體一全范圍分斷，即從最小熔斷電流直至額定分斷電流；
    a型熔體一部分范圍分斷，即從規(guī)定的最小分斷電流至額定分斷電流。
    按使用類別分：
    G--般使用用途；
    F-線路保護用；
    M-電動機保護用。
    表示熔體全部功能時采用上述兩個字母的組合，如：
    gG-全范圍分斷，一般用途；
    aM-部分范圍分斷，電動機保護用（只保護短路）；
    gD-全范圍分斷，延時熔體；
    gN-全范圍分斷，非延時熔體。
    在有些系統(tǒng)圖中，若采用熔斷器時，往往只有熔斷器的型號，沒注明采用熔體的規(guī)格，如只注明所選熔斷器為RTO、NTO、RT14、RT16等，但采用的熔體是gG還是aM就無下文了。不過用的最多的還是gG型熔體，電容器柜每臺電容器保護元件，幾乎毫無例外采用gG型熔體。
    4)在設(shè)計選用電器元件時，要注意元件的接線端子型式，這里所說的元件指主回路所用元件。接線端子往往不引起人的注意，但元件故障往往就出現(xiàn)在接線端子。例如有種微型斷路器，額定電流63A，端子可接入25mm2導(dǎo)體，由于此開關(guān)是插接式端子，受熱脹冷縮影響，端子產(chǎn)生松動，從而增加了接觸電阻，接頭發(fā)熱嚴重，工作電流尚未達到50A，端子周圍殼體開始松軟并形成泡沫狀的突出物，無法繼續(xù)工作，只得更換斷路器。由于端子接頭問題始終解決不了，夏天更是難難以度過，若改用塑殼斷路器代之，原有的配電箱又難以容下。以此類推，凡遇到接頭故障，無不與自帶插接式端子有關(guān)，尤其是接觸器，在運行中受到通斷閉合時振動的影響，插接式端子更是問題嚴重。如果是元件自帶的螺栓型緊固接線端子，加之彈簧壓緊墊圈的采用，配合外引線的壓接端子頭，這樣不但接觸好，而且散熱效果也非常好，元件故障再不會在端子接頭出現(xiàn)。
  5)在選擇接觸器時，一定要考慮它的分斷與接通能力，但這又隨其用途及控制對象不同而有很大的差別。接觸器經(jīng)常的使用類別為AC-1、AC-2，AC-3、AC-4、AC-6a及AC-6b。AC-3是籠式異步機的通斷，AC-6b是電容式的通斷。若按電機及電容器來選擇接觸器，雖然工作類別是對應(yīng)的，接觸器的故障還是很高，很難達到產(chǎn)品說明書中給出的壽命期限。因此凡遇到上述情況，希望設(shè)計單位對接觸器的容量選擇最好增加一級至二級。
    6)斷路器斷流能力選擇過大，這也是設(shè)計中常見的問題，如lOOOkVA的配電變壓器，低壓母線短路電流約30kA左右，筆者常遇到系統(tǒng)圖上標的斷路器斷流能力達50kA、65kA或85kA。要知道，隨著斷流能力的增加，斷路器的價格也直線上升，造成投資的增加也非常可觀。造成上述情況的原因，一是設(shè)計人員按保守設(shè)計；另一種原因是為滿足將來變壓器增容的需要，選擇額定電流大的斷路器，而整定電流卻很小，將來更換大變壓器時，不但斷路器斷流能力得到滿足，而且采用電子脫扣器，在現(xiàn)場可整定到合適的電流。實際上，這種理由是不充分的，將來增容，可采用增加變壓器及低壓配電柜解決，而不是更換大容量變壓器，否則，即使斷路器不必更換，那配電柜中電流互感器、電流表及饋電線路又該如何解決？依筆者之見，斷路器斷流能力略高于低壓母線短路即可，不必過于富余。
3、在低壓系統(tǒng)圖中．還有問題如下：
    對于抽屜式開關(guān)柜，抽屜單元接線、電流互感器、接觸器、熱繼電器一定與斷路器一起，畫于兩插頭之間，但有的設(shè)計人員對此沒引起注意，隨意很大，只把塑殼斷路器置于兩插頭之間，其他元元件置于兩插頭之外如圖1所示：
    這樣電氣成套廠按圖加工，只得把塑殼開關(guān)采用插拔式或抽出式，固定安裝，接觸器、熱繼電器、電流互感器也是固定安裝，這與設(shè)計時采用抽屜柜的初衷是相悖的。如果是空氣斷路器，按上圖生產(chǎn)，斷路器采用帶抽出式框架的，其他元件為固定安裝，在變壓器低壓總柜經(jīng)常看到此種接線。總之，只要采用抽屜式安裝，其電流互感器、接觸器、熱繼電器一定要與開關(guān)一起置于抽屜內(nèi)。
    在變壓器低壓總柜接線圖中，設(shè)計單位系統(tǒng)圖的畫法也比較隨意，常見的有圖：
    從表面上看，圖2 (a)中，總開關(guān)保護母排長度比圖(b)范圍要廣，但更深的含義是，在(a)中，斷路器為正進線，而圖(b)是倒進線，有的斷路器不準倒進線，有的倒進線斷流能力要打折扣。不過目前所生產(chǎn)的較先進的斷路器，對進線方向已無要求了。比較上述(a)、(b)兩種接線，還發(fā)現(xiàn)兩種柜內(nèi)母線排列不同，這直接影響了柜體結(jié)構(gòu)。在圖(a)中，柜頂水平母線置于柜頂后部，饋線若為上出線，只能是柜體前右側(cè)出線。圖(b)表示柜頂水平母線置于柜頂前部，若有饋線上出線，只得柜后上出線。因此，不同畫法牽涉到柜子的不同結(jié)構(gòu)布置，當(dāng)然也可不按上述常理布置，但要加轉(zhuǎn)接柜。圖(c)的畫法是錯誤的。若要在抽出式空氣斷路器內(nèi)外加任何元件，那是無法實現(xiàn)的，抽出式框架有斷路器運動導(dǎo)軌及相應(yīng)的傳動機構(gòu)，熔斷器及浪涌保護器是無法塞入框架內(nèi)的，它不像抽屜單元或高壓柜中電壓互感器手車，可加入另外的元件。
    還有的把PEN或N線在圖上與相線分置兩處，如圖3所示：
    按圖3加工生產(chǎn)，成套廠往往把PEN線或N線置于柜子下端，三根相線銅排裝于柜子頂部，這樣三相電流不平衡嚴重時，三根相線電流矢量和等于N線或PEN線電流，相線及N線(PEN)線周圍柜體內(nèi)會產(chǎn)生強大的渦流損耗。因此正確的做法，三根相線及NPEN線要沿同一路徑排列在一起，柜頂母線框要采用四極的。若出現(xiàn)相線與N線未沿同一路徑排列在一起的情況有時也不完全是因圖紙問題，這與成套廠有關(guān)，當(dāng)柜子電源是下進線或?qū)τ贕GD固定柜來說，N線或PEN線裝于柜底，的確節(jié)約了銅排，擔(dān)這是以犧牲柜子性能為代價的。還有的設(shè)計人員把兩個小型或微型斷路器畫于一個抽屜內(nèi)，認為斷路器太小了，占用一個抽屜有點浪費柜子空間，這也是不正確的。我們知道，斷路器的操作手柄要與抽屜的傳動機構(gòu)聯(lián)鎖，一個抽屜內(nèi)裝兩只斷路器，選擇哪只斷路器參與聯(lián)鎖呢？因此，斷路器容量再小，也要與抽屜一對一的安裝。
另外，在低壓系統(tǒng)中，備用回路不足的問題經(jīng)常發(fā)生，雖留有備用回路，但只作為將來增加出線回路之用，而不作為在線工作的回路的后備之用。我們知道，抽屜柜的優(yōu)點是當(dāng)一個抽屜回路發(fā)生故障時，備用抽屜能很快投入，從而縮短了故障停電時間。如果不把每種抽屜及其相應(yīng)開關(guān)留有備用，那么抽屜柜的優(yōu)越性豈不大打折扣。按筆者經(jīng)驗，備用回路占總回路數(shù)的1/3為宜。
    三門峽富通新能源可以根據(jù)用戶的需求訂做各種類型的高低壓配電柜。

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