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核心提示：
前言
低壓成套開關(guān)設(shè)備在低壓配電系統(tǒng)中完成電能的再分配，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的控制、測(cè)量、保護(hù)、轉(zhuǎn)換等作用。凡是使用電能的場(chǎng)所都需要配備低壓成套設(shè)備，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是石油、化工、冶金、建筑、礦產(chǎn)等各行各業(yè)都起著舉足輕重的作用。所以低壓成套開關(guān)設(shè)備的質(zhì)量水平，尤其是電氣性能的穩(wěn)定、可靠和安全運(yùn)行與國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民生活水平息息相關(guān)。20世紀(jì)80年代后期，隨著城鄉(xiāng)改造、擴(kuò)建、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，電氣設(shè)備市場(chǎng)逐年擴(kuò)大，生產(chǎn)廠家聚增，國(guó)家電力能源的大投入也激發(fā)了行業(yè)的發(fā)展，在這種大趨勢(shì)的推動(dòng)下，低壓成套開關(guān)設(shè)備的品種不斷翻新，質(zhì)量不斷提高，電氣安全性也在不斷完善。
一、幾種主流抽屜開關(guān)柜功能單元結(jié)構(gòu)的比較
低壓抽出式開關(guān)柜由于沒有刀開關(guān)縮小了元件安裝空間，增加了柜內(nèi)回路數(shù)，同時(shí)相同規(guī)格的抽屜可實(shí)現(xiàn)互換，在線路出現(xiàn)故障時(shí)可把備用抽屜及時(shí)換上，從而減少停電時(shí)間，故在低壓成套設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。無論是產(chǎn)量、品種、電氣性能都超過了固定柜。目前，市場(chǎng)需求的幾種國(guó)內(nèi)主流抽屜柜有三種，即MNS、GCS、GCK（GCL）。這三種柜型從外形上看基本相似，但其內(nèi)部功能單元結(jié)構(gòu)都存在差異�？蛻粼谶x擇柜型時(shí)應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)和實(shí)際需求進(jìn)行選擇，下面就正泰成套公司已取得3C認(rèn)證的產(chǎn)品以簡(jiǎn)表的形式對(duì)3種柜型作一比較。
二、整體結(jié)構(gòu)對(duì)電氣性能的影響
低壓抽屜柜的整體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)美觀、大方、線條流暢，抽屜功能單元的劃分合理，符合電氣參數(shù)的要求。
"C"型材的框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便。目前低壓抽屜開關(guān)柜已普遍采用。
低壓開關(guān)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理涉及到四方面的電氣性能要求：
1、絕緣配合
2、抗動(dòng)熱穩(wěn)定性能
3、提高故障電弧的保護(hù)能力
4、溫升
①加強(qiáng)設(shè)備的絕緣性能，有助于提高整體抗過電壓的能力。
抽屜式開關(guān)設(shè)備的絕緣配合是按照設(shè)備的使用環(huán)境條件，安裝于供電系統(tǒng)位置（過電壓類別），絕緣材料性能等因素決定最小電氣間隙和爬電距離。絕緣材料的組別是根據(jù)材料的漏電起痕指數(shù)(CTI)的數(shù)值范圍劃分為4類，材料組合別Ⅰ600≤CTI；Ⅱ400≤CTI<600；Ⅲ175≤CTI<400E；Ⅳ100≤CTI<175E,低壓抽屜柜的絕緣件有很多，例如：絕緣子、母線夾以及采用聚碳酸脂工程塑料制成的功能板、二次接插件等,這些都影響柜體的整體絕緣性能。有統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，我國(guó)的電器產(chǎn)品中有50%左右的事故是由于絕緣系統(tǒng)而引起的。當(dāng)然，如果在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,絕緣件只要選擇適當(dāng)，質(zhì)量符合要求,其電氣性能仍是完全能滿足要求的,畢竟電壓等級(jí)并不高。如果在4級(jí)污穢等級(jí)的條件下，絕緣件的選材應(yīng)作為一個(gè)重點(diǎn)考慮，例如柜內(nèi)主母線絕緣采用比標(biāo)準(zhǔn)性能高的爬電距離和電氣間隙，用CTI值高的絕緣件等措施。
②柜體動(dòng)熱穩(wěn)定性能一直是客戶放在首位考慮的。尤其是在大電流情況下，對(duì)柜體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求很高，一旦出現(xiàn)短路，柜體應(yīng)具備承受短路電流的能力，作為低壓柜的設(shè)計(jì)人員，首先應(yīng)考慮水平主母排的固定方式及位置放置。舉個(gè)例子：300MW機(jī)組的大電廠低壓進(jìn)線電流普遍大于4000A按工藝要求主母排為3X3（100X10），但在實(shí)際中是不會(huì)這樣選取的，一般考慮單相按上下兩層布置，每層2根80X10排,并且采用特制的絕緣母線夾進(jìn)行固定，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分散了短路電流對(duì)柜體的沖擊，大大提高了柜體整體抗短路電流能力。加強(qiáng)螺栓連接部位的接觸壓力，保證螺栓連接的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角，也可抵抗短路電流的沖擊。
③為了提高設(shè)備的故障電弧保護(hù)能力，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部普遍采用金屬隔板隔離防范措施，對(duì)帶電導(dǎo)體的絕緣隔離，增設(shè)泄壓通道，電弧檢測(cè)裝置等。
故障電弧的產(chǎn)生因素有多種，在這里不作討論。IEC4397-1中對(duì)電弧保護(hù)的目的作了具體規(guī)定，最終要求就是：①防止觸及相鄰功能單元的危險(xiǎn)部件；②防止固體外來物從成套設(shè)備的一個(gè)單元進(jìn)入相鄰的單元；③提供盡可能高的人身防護(hù)等級(jí)。為此將柜體各功能室嚴(yán)格分開，主要分為功能單元室、母線室（水平母線室和垂直母線室）、電纜室等三部分，既防止了事故的擴(kuò)散，又便于帶電檢修，這是低壓抽屜柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處，目的是限制電弧的產(chǎn)生，限制電弧的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。
為了防止開關(guān)設(shè)備中產(chǎn)生的故障電弧對(duì)附近人員造成傷害，柜頂增設(shè)泄壓裝置。當(dāng)故障電弧點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的壓力迫使泄壓裝置打開，灼熱的氣體排向柜頂，從而保證了人員安全。此種被動(dòng)電弧保護(hù)功能是在已經(jīng)發(fā)生電弧不得已采取的措施，主要是保護(hù)人身安全，但卻是柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。順便提一下,開發(fā)故障電弧防護(hù)的低壓成套開關(guān)設(shè)備,并經(jīng)過IEC-1641<<封閉式低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備故障電弧試驗(yàn)導(dǎo)則>>的驗(yàn)證，顯得尤為重要。
④抽屜開關(guān)設(shè)備的溫升也是考查柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。柜內(nèi)的溫升與外殼的尺寸、外殼的安裝形式、是否帶通風(fēng)槽以及通風(fēng)槽的大小，內(nèi)部水平隔板數(shù)，元器件的有效損耗及抽屜單元個(gè)數(shù)等參數(shù)有關(guān)。作為制造廠，設(shè)計(jì)院在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型的情況下，無法改變圖紙的各種參數(shù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中有些甲方或設(shè)計(jì)院為了節(jié)省空間和設(shè)備的數(shù)量，過多地配備了抽屜的個(gè)數(shù),雖然可以完成安裝，但卻忽略了柜體的溫升,尤其是在夏天，如果配電室通風(fēng)不好,常常在使用過程中柜內(nèi)溫升過高而導(dǎo)致設(shè)備損壞引起絕緣破環(huán)，導(dǎo)致短路事故。這一點(diǎn)應(yīng)引起我們廣大設(shè)計(jì)人員的注意，有必要向?qū)Ψ教岢觥?BR> 上下通風(fēng)槽的設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足溫升的要求，還應(yīng)考慮防護(hù)等級(jí)是否滿足，IP54柜體應(yīng)充分考慮降容系數(shù)，否則極易引起溫升過高，另外對(duì)于企業(yè)而言也應(yīng)定期做溫升試驗(yàn)。以獲得充足的數(shù)據(jù)，并對(duì)柜內(nèi)結(jié)構(gòu)做些必要的改
低壓成套開關(guān)設(shè)備在低壓配電系統(tǒng)中完成電能的再分配，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的控制、測(cè)量、保護(hù)、轉(zhuǎn)換等作用。凡是使用電能的場(chǎng)所都需要配備低壓成套設(shè)備，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是石油、化工、冶金、建筑、礦產(chǎn)等各行各業(yè)都起著舉足輕重的作用。所以低壓成套開關(guān)設(shè)備的質(zhì)量水平，尤其是電氣性能的穩(wěn)定、可靠和安全運(yùn)行與國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民生活水平息息相關(guān)。20世紀(jì)80年代后期，隨著城鄉(xiāng)改造、擴(kuò)建、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，電氣設(shè)備市場(chǎng)逐年擴(kuò)大，生產(chǎn)廠家聚增，國(guó)家電力能源的大投入也激發(fā)了行業(yè)的發(fā)展，在這種大趨勢(shì)的推動(dòng)下，低壓成套開關(guān)設(shè)備的品種不斷翻新，質(zhì)量不斷提高，電氣安全性也在不斷完善。
一、幾種主流抽屜開關(guān)柜功能單元結(jié)構(gòu)的比較
低壓抽出式開關(guān)柜由于沒有刀開關(guān)縮小了元件安裝空間，增加了柜內(nèi)回路數(shù)，同時(shí)相同規(guī)格的抽屜可實(shí)現(xiàn)互換，在線路出現(xiàn)故障時(shí)可把備用抽屜及時(shí)換上，從而減少停電時(shí)間，故在低壓成套設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。無論是產(chǎn)量、品種、電氣性能都超過了固定柜。目前，市場(chǎng)需求的幾種國(guó)內(nèi)主流抽屜柜有三種，即MNS、GCS、GCK（GCL）。這三種柜型從外形上看基本相似，但其內(nèi)部功能單元結(jié)構(gòu)都存在差異�？蛻粼谶x擇柜型時(shí)應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)和實(shí)際需求進(jìn)行選擇，下面就正泰成套公司已取得3C認(rèn)證的產(chǎn)品以簡(jiǎn)表的形式對(duì)3種柜型作一比較。
二、整體結(jié)構(gòu)對(duì)電氣性能的影響
低壓抽屜柜的整體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)美觀、大方、線條流暢，抽屜功能單元的劃分合理，符合電氣參數(shù)的要求。
"C"型材的框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便。目前低壓抽屜開關(guān)柜已普遍采用。
低壓開關(guān)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理涉及到四方面的電氣性能要求：
1、絕緣配合
2、抗動(dòng)熱穩(wěn)定性能
3、提高故障電弧的保護(hù)能力
4、溫升
①加強(qiáng)設(shè)備的絕緣性能，有助于提高整體抗過電壓的能力。
抽屜式開關(guān)設(shè)備的絕緣配合是按照設(shè)備的使用環(huán)境條件，安裝于供電系統(tǒng)位置（過電壓類別），絕緣材料性能等因素決定最小電氣間隙和爬電距離。絕緣材料的組別是根據(jù)材料的漏電起痕指數(shù)(CTI)的數(shù)值范圍劃分為4類，材料組合別Ⅰ600≤CTI；Ⅱ400≤CTI<600；Ⅲ175≤CTI<400E；Ⅳ100≤CTI<175E,低壓抽屜柜的絕緣件有很多，例如：絕緣子、母線夾以及采用聚碳酸脂工程塑料制成的功能板、二次接插件等,這些都影響柜體的整體絕緣性能。有統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，我國(guó)的電器產(chǎn)品中有50%左右的事故是由于絕緣系統(tǒng)而引起的。當(dāng)然，如果在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,絕緣件只要選擇適當(dāng)，質(zhì)量符合要求,其電氣性能仍是完全能滿足要求的,畢竟電壓等級(jí)并不高。如果在4級(jí)污穢等級(jí)的條件下，絕緣件的選材應(yīng)作為一個(gè)重點(diǎn)考慮，例如柜內(nèi)主母線絕緣采用比標(biāo)準(zhǔn)性能高的爬電距離和電氣間隙，用CTI值高的絕緣件等措施。
②柜體動(dòng)熱穩(wěn)定性能一直是客戶放在首位考慮的。尤其是在大電流情況下，對(duì)柜體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求很高，一旦出現(xiàn)短路，柜體應(yīng)具備承受短路電流的能力，作為低壓柜的設(shè)計(jì)人員，首先應(yīng)考慮水平主母排的固定方式及位置放置。舉個(gè)例子：300MW機(jī)組的大電廠低壓進(jìn)線電流普遍大于4000A按工藝要求主母排為3X3（100X10），但在實(shí)際中是不會(huì)這樣選取的，一般考慮單相按上下兩層布置，每層2根80X10排,并且采用特制的絕緣母線夾進(jìn)行固定，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分散了短路電流對(duì)柜體的沖擊，大大提高了柜體整體抗短路電流能力。加強(qiáng)螺栓連接部位的接觸壓力，保證螺栓連接的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角，也可抵抗短路電流的沖擊。
③為了提高設(shè)備的故障電弧保護(hù)能力，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部普遍采用金屬隔板隔離防范措施，對(duì)帶電導(dǎo)體的絕緣隔離，增設(shè)泄壓通道，電弧檢測(cè)裝置等。
故障電弧的產(chǎn)生因素有多種，在這里不作討論。IEC4397-1中對(duì)電弧保護(hù)的目的作了具體規(guī)定，最終要求就是：①防止觸及相鄰功能單元的危險(xiǎn)部件；②防止固體外來物從成套設(shè)備的一個(gè)單元進(jìn)入相鄰的單元；③提供盡可能高的人身防護(hù)等級(jí)。為此將柜體各功能室嚴(yán)格分開，主要分為功能單元室、母線室（水平母線室和垂直母線室）、電纜室等三部分，既防止了事故的擴(kuò)散，又便于帶電檢修，這是低壓抽屜柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處，目的是限制電弧的產(chǎn)生，限制電弧的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。
為了防止開關(guān)設(shè)備中產(chǎn)生的故障電弧對(duì)附近人員造成傷害，柜頂增設(shè)泄壓裝置。當(dāng)故障電弧點(diǎn)燃時(shí)所產(chǎn)生的壓力迫使泄壓裝置打開，灼熱的氣體排向柜頂，從而保證了人員安全。此種被動(dòng)電弧保護(hù)功能是在已經(jīng)發(fā)生電弧不得已采取的措施，主要是保護(hù)人身安全，但卻是柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。順便提一下,開發(fā)故障電弧防護(hù)的低壓成套開關(guān)設(shè)備,并經(jīng)過IEC-1641<<封閉式低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備故障電弧試驗(yàn)導(dǎo)則>>的驗(yàn)證，顯得尤為重要。
④抽屜開關(guān)設(shè)備的溫升也是考查柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。柜內(nèi)的溫升與外殼的尺寸、外殼的安裝形式、是否帶通風(fēng)槽以及通風(fēng)槽的大小，內(nèi)部水平隔板數(shù)，元器件的有效損耗及抽屜單元個(gè)數(shù)等參數(shù)有關(guān)。作為制造廠，設(shè)計(jì)院在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型的情況下，無法改變圖紙的各種參數(shù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中有些甲方或設(shè)計(jì)院為了節(jié)省空間和設(shè)備的數(shù)量，過多地配備了抽屜的個(gè)數(shù),雖然可以完成安裝，但卻忽略了柜體的溫升,尤其是在夏天，如果配電室通風(fēng)不好,常常在使用過程中柜內(nèi)溫升過高而導(dǎo)致設(shè)備損壞引起絕緣破環(huán)，導(dǎo)致短路事故。這一點(diǎn)應(yīng)引起我們廣大設(shè)計(jì)人員的注意，有必要向?qū)Ψ教岢觥?BR> 上下通風(fēng)槽的設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足溫升的要求，還應(yīng)考慮防護(hù)等級(jí)是否滿足，IP54柜體應(yīng)充分考慮降容系數(shù)，否則極易引起溫升過高，另外對(duì)于企業(yè)而言也應(yīng)定期做溫升試驗(yàn)。以獲得充足的數(shù)據(jù)，并對(duì)柜內(nèi)結(jié)構(gòu)做些必要的改
