有关低压成套开关设备制造若干问题探究

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　　【摘  要】随着我国电力电气建设的快速发展，低压成套开关设备已广泛用于各行各业需要电能分配的场合。但是由于各成套开关设备制造企业的工装设备、制造工艺和技术水平参差不齐，即使技术上很成熟的产品，由于制造原因也会对整个电网系统的运行造成影响。基于此，笔者对低压成套开关设备制造的相关问题进行分析和探究。
　　【关键词】低压成套开关设备;技术;创新;发展
　　一、低压成套开关设备制造的现状问题及优化措施
　　1.1现状问题分析
　　低压成套开关设备虽然在我国仅有50多年的发展历程，但却在这短短的时间内建立了较为完善的技术体系。综合比较在我国诞生的四代低压成套开关设备，我们不难发现，我国低压成套开关设备正朝着容量越来越大，性能越来越高，体积越来越小，功能越来越完备，电子化、信息化程度越来越高，功能单元模块化、智能化的方向迈进。我国低压成套开关设备在发展初期，受加工设备精度、加工工艺和手工作图精度的制约，因此低压配电柜的柜体设计不甚理想。如早期的GCK柜型设计比较混乱，功能单元互换性较差，操作机构的灵活性不强，只能实现基本的联锁，运行的安全性和可靠性也较差，且不便于日常的检修维护。同时低压成套开关柜受元器件功能和性能的制约，容量和分断能力都有限。低压成套开关柜在电气技术上只局限于继电控制和继电保护，控制电路比较复杂，可靠性也较低，很难实现大系统的集中控制。
　　1.2优化措施
　　近年来，随着我国经济的快速发展，用电需求量的增大给低压成套开关设备技术的发展带来了机遇。设计人员将我国的低压成套开关设备与发达国家的作了对比，找到了自身的不足，通过引进发达国家的先进技术，并结合我国科研人员的研究，将我国低压成套开关设备进行了升级改造，在一定程度上取得了突破。可以通过以下几点进行优化：
　　（1）引进计算机辅助作图软件代替手工作图，提高了作图精度和速度，减少了人为误差。
　　（2）引进先进的数控钣金加工设备，将柜体结构的所有连接方式改为无螺母连接，提高了柜体的加工精度。同种柜型采用标准的型材和连接件，模数化终端组合安装，有很好的通用性和灵活性。抽屉柜的插接部件和执行机构的设计更加合理，连接更可靠，操作更顺畅。
　　（3）引进先进的母线加工设备和技术，对母线系统进行优化处理，满足大电流母线的制作要求，这对低压柜的容量增大、体积减小有着重要的意义。
　　（4）低压元器件的技术革命给低压成套开关设备的发展注入了新的血液。断路器、接触器的额定电流和分断关合能力在不断提高，热稳定性和动稳定性在不断提高，智能化程度也在不断提高且体积不断减小。同时测量仪表和保护单元
　　的功能和精度都有了很大提高，具备远程通讯功能，可以实现远程数据读取和控制。
　　（5）工业自动化控制技术的发展，实现了大系统的远程数据采集和集中控制，人机接口更加友好、和谐，复杂的联锁启停控制可以通过编程实现，从而减少了人为的误操作，使低压成套开关设备朝着智能化的方向迈进。
　　二、低压成套开关设备温升影响因素分析
　　低压开关设备温升超标后，将会出现接线融焊、绝缘性能下降等状况，是导致开关设备本体或内部设备提前老化的关键要素，对开关设备安全性与稳定性有着直接的影响。
　　2.1 电流不稳定的影响
　　在 GB7251.1-2013 标准中，低压开关设备实验进线电流波动范围应控制在 0%-+3% 之间，单相则为 ±5% 之间。但在低压成套开关设备的实际工作过程中，难以 避免相应电压的波动，同时设备导线发热后电阻升高均 会形成一定的电流变化。相关研究表明，在单相电流 出现超过额定电流 5% 的偏差后，该相的温升就将增大 10%。
　　2.2 连接母线的影响
　　低压成套开关设备连接母线对于温升同样有着一定的影响。就母线材料而言，在母线导热性能较好的情况下，能够较快地将热量导出至环境当中，维持一定的温度水平，避免温度的过快上升;就母线规格而言，截面积与长度均会对母线产热形成影响，大截面、短长度的母线同等电流条件下产热量更小，温升也更小。因而合理选择母线的规格是设计低压成套设备尤为重要的一环，既要考虑经济因素，也要考虑安全运行因素。
　　2.3 空气流动的影响
　　低压成套电器开关设备用于各种供配电系统，由各种通断、监测、控制、调节、保护基本功能单元组合而成。空气的流动对器件和连接导线的散热都有一定的影响，从而影响低压成套开关设备的温升。上述低压成套电器开关设备功能单元中，通断、保护功能单元是温升较为集中的部分，而监测、控制、调节功能单元温升相对较低。在功能模块布置的过程中，针对温升集中部位应增大间隔保证空气通畅，降低工作过程中形成的温度积累。另外，在低压成套开关设备运行过程中，符合温湿条件的空气流动能够有效降低设备温升，降低设备温度过高带来的系列问题。在低压成套开关设备安设区域应保持空气流通性，必要时应安装风扇或空调进行降温。
　　2.4合理设计及利用配电系统的无功补偿
　　动态无功补偿装置技术的发展和应用，能更好地提高电网质量，降低系统的视在功率和线路电流，提高变压器容量的利用率，從而达到节能、环保的目的。无功补偿装置的应用可以改善低压配电系统的电能质量，其功能主要有无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等。随着微处理器和晶闸管技术取得突破性进展，采用微处理器无功功率实时监测、晶闸管零过渡过程快速投切、谐波电流抑制等先进技术对低压电网进行补偿，对于异步电动机大量使用和频繁启动的场合，可以实现准确、快速、无暂态扰动的动态无功补偿，从而可有效提高电网的功率因数，改善电能质量，降低线损，实现节能降耗的目的。
　　2.5加强对配电系统的智能保护
　　断路器的智能保护单元和各种电机保护器技术的发展，使采样电路的精确性和速度大大提高，先进的微处理器和高效的算法可以更快地计算出线路电流的有效值，并根据一系列的逻辑判断发出动作指令，从而缩小动作范围，提高保护精度，这对精密设备的保护有着重要的意义。低压成套开关设备故障自诊断技术是智能化研究的重要课题。在低压成套设备自身加装传感器，可实现对温升、机械性能和绝缘老化等的实时监控。在低压成套设备之间实现互相通讯，并借助后台系统，进行自身不同时段各类参数的比较，以及各设备之间在同一时段进行参数比较。对微小的变化和异常进行分析，及时发现低压成套设备存在的安全隐患，发出报警信号，并提供解决方案以供参考。实现低压配电设备的全状态实时监控和故障自诊断功能，从而可真正实现低压成套开关设备的智能化运行。
　　三、结语
　　科学技术的飞速发展和人们需求的快速增长，使原本设计的容量和功能很快就不能满足要求。因此，低压成套开关设备的标准化、统一化及其功能单元的可方便无障碍的移植、替换、扩展和升级是未来发展的一个趋势。为满足我国电力事业实际运营的工作需要，低压成套配电设备必须通过技术创新来提高自身的应用价值。低压成套开关设备技术的创新，有效应用了工业网络平台，并与双向通讯技术有机结合，从而可真正实现低压成套开关设备完全自动化、智能化运行。
　　参考文献：
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　　[4]低压成套开关设备型式试验的问题与完善[J].王超，刘志党.电气开关.2018（03）
　　（作者单位：顺特电气设备有限公司）
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