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1、前言
    隨著我國(guó)工業(yè)不斷的發(fā)達(dá)，工廠(chǎng)機(jī)械化、白動(dòng)化程度不斷提高，工廠(chǎng)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(hù)尤為重要。所謂低壓配電柜，是指由一個(gè)或多個(gè)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和與之相關(guān)的控制、測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)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(jī)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(wú)疑是核心產(chǎn)品，隨著時(shí)間的推移及技術(shù)的進(jìn)步，新型號(hào)不斷推出，老型號(hào)逐步被新型號(hào)所取代。柜型的先進(jìn)性不代表柜內(nèi)元件的先進(jìn)性，柜內(nèi)元件的先進(jìn)性不代表設(shè)計(jì)選型的合理性，不要因選用固定式開(kāi)關(guān)柜就認(rèn)為是選用了落后產(chǎn)品，也不能認(rèn)為選用斷路器斷流能力低的斷路器就是落后的設(shè)計(jì)。現(xiàn)就低壓配電柜設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題加以分析。
2、低壓元器件選擇不夠合理
  1)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器選的容量過(guò)大，且保護(hù)段數(shù)1）成套廠(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位的電氣系統(tǒng)圖或電氣原理圖進(jìn)行細(xì)化，再加工，然后才組織生產(chǎn)加工。因此，設(shè)計(jì)圖紙的合理程度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。在圖紙上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(guò)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(dá)到630A時(shí)，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(xiàn)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(tái)配電柜。
    2)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器選的容量過(guò)大，且保護(hù)段數(shù)過(guò)多，這也是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。常常遇到這樣的供電系統(tǒng)，兩臺(tái)變壓器各自裝有智能斷路器作低壓總開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)變壓器低壓母線(xiàn)裝母聯(lián)智能斷路器，這三臺(tái)斷路器互為聯(lián)鎖，即任一臺(tái)變壓器失電，低壓總斷路器失壓跳閘（非母線(xiàn)故障跳閘），只要另一臺(tái)變壓器帶電，母聯(lián)斷路器自動(dòng)投入。有的設(shè)計(jì)把母聯(lián)斷路器的容量選擇的與低壓總開(kāi)關(guān)容量一樣，且采用三段式保護(hù)，這實(shí)際沒(méi)有必要，因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(duì)原有負(fù)荷一點(diǎn)不供，全部通過(guò)母聯(lián)斷路器向失電的另一變壓器的負(fù)荷供電。
    3)在低壓系統(tǒng)圖中有一個(gè)普遍問(wèn)題，那就是熔斷器使用的太少，饋線(xiàn)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(shí)際上熔斷器顯著的優(yōu)點(diǎn)是分?jǐn)嗄芰Ω撸�一般小型熔斷器分�(jǐn)嗄芰σ苍?0kA以上，有的高達(dá)200kA，而小型或微型斷路器很難或根本做不到這一點(diǎn)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，價(jià)格便宜，體積小。至于更換熔斷體問(wèn)題，可以從備用回路中取得，也可庫(kù)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(wú)從談起。熔斷器更換熔體，一般采用專(zhuān)用操作手柄，這樣更換起來(lái)非常方便。對(duì)于斷路器來(lái)說(shuō)，一般出現(xiàn)故障損壞后進(jìn)行維修的幾率較少，經(jīng)常采用更換新的斷路器來(lái)解決，造成停電時(shí)間加長(zhǎng)，影響正常供電。由于熔斷器價(jià)格低廉，更換方便且斷流能力大，據(jù)說(shuō)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較普遍，在配電回路中，作為保護(hù)元件占的比重較大，目前在國(guó)內(nèi)，熔斷器的采用還有較大的拓展空間。
    在采用熔斷器時(shí)，要分清其性能及使用范圍，按性能分：
    g型熔體一全范圍分?jǐn)啵�即從最小熔斷電流直至額定分?jǐn)嚯娏鳎?br />     a型熔體一部分范圍分?jǐn)啵�即從�?guī)定的最小分?jǐn)嚯娏髦令~定分?jǐn)嚯娏鳌?br />     按使用類(lèi)別分：
    G--般使用用途；
    F-線(xiàn)路保護(hù)用；
    M-電動(dòng)機(jī)保護(hù)用。
    表示熔體全部功能時(shí)采用上述兩個(gè)字母的組合，如：
    gG-全范圍分?jǐn)啵�一般用途�?br />     aM-部分范圍分?jǐn)啵�電�?dòng)機(jī)保護(hù)用（只保護(hù)短路）；
    gD-全范圍分?jǐn)啵�延時(shí)熔體；
    gN-全范圍分?jǐn)啵�非延時(shí)熔體。
    在有些系統(tǒng)圖中，若采用熔斷器時(shí)，往往只有熔斷器的型號(hào)，沒(méi)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(wú)下文了。不過(guò)用的最多的還是gG型熔體，電容器柜每臺(tái)電容器保護(hù)元件，幾乎毫無(wú)例外采用gG型熔體。
    4)在設(shè)計(jì)選用電器元件時(shí)，要注意元件的接線(xiàn)端子型式，這里所說(shuō)的元件指主回路所用元件。接線(xiàn)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(xiàn)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(kāi)關(guān)是插接式端子，受熱脹冷縮影響，端子產(chǎn)生松動(dòng)，從而增加了接觸電阻，接頭發(fā)熱嚴(yán)重，工作電流尚未達(dá)到50A，端子周?chē)鷼んw開(kāi)始松軟并形成泡沫狀的突出物，無(wú)法繼續(xù)工作，只得更換斷路器。由于端子接頭問(wèn)題始終解決不了，夏天更是難難以度過(guò)，若改用塑殼斷路器代之，原有的配電箱又難以容下。以此類(lèi)推，凡遇到接頭故障，無(wú)不與自帶插接式端子有關(guān)，尤其是接觸器，在運(yùn)行中受到通斷閉合時(shí)振動(dòng)的影響，插接式端子更是問(wèn)題嚴(yán)重。如果是元件自帶的螺栓型緊固接線(xiàn)端子，加之彈簧壓緊墊圈的采用，配合外引線(xiàn)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(huì)在端子接頭出現(xiàn)。
  5)在選擇接觸器時(shí)，一定要考慮它的分?jǐn)嗯c接通能力，但這又隨其用途及控制對(duì)象不同而有很大的差別。接觸器經(jīng)常的使用類(lèi)別為AC-1、AC-2，AC-3、AC-4、AC-6a及AC-6b。AC-3是籠式異步機(jī)的通斷，AC-6b是電容式的通斷。若按電機(jī)及電容器來(lái)選擇接觸器，雖然工作類(lèi)別是對(duì)應(yīng)的，接觸器的故障還是很高，很難達(dá)到產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中給出的壽命期限。因此凡遇到上述情況，希望設(shè)計(jì)單位對(duì)接觸器的容量選擇最好增加一級(jí)至二級(jí)。
    6)斷路器斷流能力選擇過(guò)大，這也是設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，如lOOOkVA的配電變壓器，低壓母線(xiàn)短路電流約30kA左右，筆者常遇到系統(tǒng)圖上標(biāo)的斷路器斷流能力達(dá)50kA、65kA或85kA。要知道，隨著斷流能力的增加，斷路器的價(jià)格也直線(xiàn)上升，造成投資的增加也非常可觀(guān)。造成上述情況的原因，一是設(shè)計(jì)人員按保守設(shè)計(jì)；另一種原因是為滿(mǎn)足將來(lái)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(lái)更換大變壓器時(shí)，不但斷路器斷流能力得到滿(mǎn)足，而且采用電子脫扣器，在現(xiàn)場(chǎng)可整定到合適的電流。實(shí)際上，這種理由是不充分的，將來(lái)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(xiàn)路又該如何解決？依筆者之見(jiàn)，斷路器斷流能力略高于低壓母線(xiàn)短路即可，不必過(guò)于富余。
3、在低壓系統(tǒng)圖中．還有問(wèn)題如下：
    對(duì)于抽屜式開(kāi)關(guān)柜，抽屜單元接線(xiàn)、電流互感器、接觸器、熱繼電器一定與斷路器一起，畫(huà)于兩插頭之間，但有的設(shè)計(jì)人員對(duì)此沒(méi)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(chǎng)按圖加工，只得把塑殼開(kāi)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(jì)時(shí)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(xiàn)。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(kāi)關(guān)一起置于抽屜內(nèi)。
    在變壓器低壓總柜接線(xiàn)圖中，設(shè)計(jì)單位系統(tǒng)圖的畫(huà)法也比較隨意，常見(jiàn)的有圖：
    從表面上看，圖2 (a)中，總開(kāi)關(guān)保護(hù)母排長(zhǎng)度比圖(b)范圍要廣，但更深的含義是，在(a)中，斷路器為正進(jìn)線(xiàn)，而圖(b)是倒進(jìn)線(xiàn)，有的斷路器不準(zhǔn)倒進(jìn)線(xiàn)，有的倒進(jìn)線(xiàn)斷流能力要打折扣。不過(guò)目前所生產(chǎn)的較先進(jìn)的斷路器，對(duì)進(jìn)線(xiàn)方向已無(wú)要求了。比較上述(a)、(b)兩種接線(xiàn)，還發(fā)現(xiàn)兩種柜內(nèi)母線(xiàn)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(xiàn)置于柜頂后部，饋線(xiàn)若為上出線(xiàn)，只能是柜體前右側(cè)出線(xiàn)。圖(b)表示柜頂水平母線(xiàn)置于柜頂前部，若有饋線(xiàn)上出線(xiàn)，只得柜后上出線(xiàn)。因此，不同畫(huà)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(huà)法是錯(cuò)誤的。若要在抽出式空氣斷路器內(nèi)外加任何元件，那是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，抽出式框架有斷路器運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，熔斷器及浪涌保護(hù)器是無(wú)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(chē)，可加入另外的元件。
    還有的把PEN或N線(xiàn)在圖上與相線(xiàn)分置兩處，如圖3所示：
    按圖3加工生產(chǎn)，成套廠(chǎng)往往把PEN線(xiàn)或N線(xiàn)置于柜子下端，三根相線(xiàn)銅排裝于柜子頂部，這樣三相電流不平衡嚴(yán)重時(shí)，三根相線(xiàn)電流矢量和等于N線(xiàn)或PEN線(xiàn)電流，相線(xiàn)及N線(xiàn)(PEN)線(xiàn)周?chē)�柜體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流損耗。因此正確的做法，三根相線(xiàn)及NPEN線(xiàn)要沿同一路徑排列在一起，柜頂母線(xiàn)框要采用四極的。若出現(xiàn)相線(xiàn)與N線(xiàn)未沿同一路徑排列在一起的情況有時(shí)也不完全是因圖紙問(wèn)題，這與成套廠(chǎng)有關(guān)，當(dāng)柜子電源是下進(jìn)線(xiàn)或?qū)τ贕GD固定柜來(lái)說(shuō)，N線(xiàn)或PEN線(xiàn)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(jià)的。還有的設(shè)計(jì)人員把兩個(gè)小型或微型斷路器畫(huà)于一個(gè)抽屜內(nèi)，認(rèn)為斷路器太小了，占用一個(gè)抽屜有點(diǎn)浪費(fèi)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(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖，一個(gè)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(duì)一的安裝。
另外，在低壓系統(tǒng)中，備用回路不足的問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，雖留有備用回路，但只作為將來(lái)增加出線(xiàn)回路之用，而不作為在線(xiàn)工作的回路的后備之用。我們知道，抽屜柜的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)抽屜回路發(fā)生故障時(shí)，備用抽屜能很快投入，從而縮短了故障停電時(shí)間。如果不把每種抽屜及其相應(yīng)開(kāi)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(yàn)，備用回路占總回路數(shù)的1/3為宜。
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