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低壓抽出式開關柜結構設計對電氣性能的影響

目錄:行業新聞發布時間:2019-12-16 17:29:00點擊率:

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[低壓抽出式開關柜結構設計對電氣性能的影響]:前言    低壓成套開關設備在低壓配電系統中完成電能的再分配,實現電網的控制、測量、保護、轉換等作用。凡是使用電能的場所都需要配備低壓成套設備,它在國民經濟建設尤其是石油、化工、冶金、建筑、礦產等各行...


  前言

   低壓成套開關設備在低壓配電系統中完成電能的再分配,實現電網的控制、測量、保護、轉換等作用。凡是使用電能的場所都需要配備低壓成套設備,它在國民經濟建設尤其是石油、化工、冶金、建筑、礦產等各行各業都起著舉足輕重的作用。所以低壓成套開關設備的質量水平,尤其是電氣性能的穩定、可靠和安全運行與國家經濟實力、科學技術發展和人民生活水平息息相關。20世紀80年代后期,隨著城鄉改造、擴建、基礎設施的建設,電氣設備市場逐年擴大,生產廠家聚增,國家電力能源的大投入也激發了行業的發展,在這種大趨勢的推動下,低壓成套開關設備的品種不斷翻新,質量不斷提高,電氣安全性也在不斷完善。

   一、幾種主流抽屜開關柜功能單元結構的比較

   低壓抽出式開關柜由于沒有刀開關縮小了元件安裝空間,增加了柜內回路數,同時相同規格的抽屜可實現互換,在線路出現故障時可把備用抽屜及時換上,從而減少停電時間,故在低壓成套設備中得到廣泛應用。無論是產量、品種、電氣性能都超過了固定柜。目前,市場需求的幾種國內主流抽屜柜有三種,即MNS、GCS、GCK(GCL)。這三種柜型從外形上看基本相似,但其內部功能單元結構都存在差異。客戶在選擇柜型時應根據其特點和實際需求進行選擇,下面就正泰成套公司已取得3C認證的產品以簡表的形式對3種柜型作一比較。

   二、整體結構對電氣性能的影響

低壓抽屜柜的整體結構布局應美觀、大方、線條流暢,抽屜功能單元的劃分合理,符合電氣參數的要求。

   "C"型材的框架結構簡單、安裝方便。目前低壓抽屜開關柜已普遍采用。

   低壓開關設備的整體結構設計是否合理涉及到四方面的電氣性能要求:

   1、絕緣配合  

   2、抗動熱穩定性能  

   3、提高故障電弧的保護能力  

   4、溫升

   ①加強設備的絕緣性能,有助于提高整體抗過電壓的能力。

   抽屜式開關設備的絕緣配合是按照設備的使用環境條件,安裝于供電系統位置(過電壓類別),絕緣材料性能等因素決定小電氣間隙和爬電距離。絕緣材料的組別是根據材料的漏電起痕指數(CTI)的數值范圍劃分為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。有統計數字顯示,我國的電器產品中有50%左右的事故是由于絕緣系統而引起的。當然,如果在系統正常運行的情況下,絕緣件只要選擇適當,質量符合要求,其電氣性能仍是完全能滿足要求的,畢竟電壓等級并不高。如果在4級污穢等級的條件下,絕緣件的選材應作為一個重點考慮,例如柜內主母線絕緣采用比標準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柜體動熱穩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,對柜體的結構強度要求很高,一旦出現短路,柜體應具備承受短路電流的能力,作為低壓柜的設計人員,首先應考慮水平主母排的固定方式及位置放置。舉個例子:300MW機組的大電廠低壓進線電流普遍大于4000A按工藝要求主母排為3X3(100X10),但在實際中是不會這樣選取的,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行固定,這樣的結構設計,分散了短路電流對柜體的沖擊,大大提高了柜體整體抗短路電流能力。加強螺栓連接部位的接觸壓力,保證螺栓連接的轉矩和轉角,也可抵抗短路電流的沖擊。

   ③為了提高設備的故障電弧保護能力,在結構內部普遍采用金屬隔板隔離防范措施,對帶電導體的絕緣隔離,增設泄壓通道,電弧檢測裝置等。

   故障電弧的產生因素有多種,在這里不作討論。IEC4397-1中對電弧保護的目的作了具體規定,終要求就是:①防止觸及相鄰功能單元的危險部件;②防止固體外來物從成套設備的一個單元進入相鄰的單元;③提供盡可能高的人身防護等級。為此將柜體各功能室嚴格分開,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,既防止了事故的擴散,又便于帶電檢修,這是低壓抽屜柜結構設計的獨到之處,目的是限制電弧的產生,限制電弧的強度和持續時間。

   為了防止開關設備中產生的故障電弧對附近人員造成傷害,柜頂增設泄壓裝置。當故障電弧點燃時所產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。此種被動電弧保護功能是在已經發生電弧不得已采取的措施,主要是保護人身安全,但卻是柜體結構設計中不可缺少的重要環節。順便提一下,開發故障電弧防護的低壓成套開關設備,并經過IEC-1641<<封閉式低壓成套開關設備和控制設備故障電弧試驗導則>>的驗證,顯得尤為重要。

   ④抽屜開關設備的溫升也是考查柜體結構設計的一個重要指標。柜內的溫升與外殼的尺寸、外殼的安裝形式、是否帶通風槽以及通風槽的大小,內部水平隔板數,元器件的有效損耗及抽屜單元個數等參數有關。作為制造廠,設計院在完成產品設計定型的情況下,無法改變圖紙的各種參數,在實際設計過程中有些甲方或設計院為了節省空間和設備的數量,過多地配備了抽屜的個數,雖然可以完成安裝,但卻忽略了柜體的溫升,尤其是在夏天,如果配電室通風不好,常常在使用過程中柜內溫升過高而導致設備損壞引起絕緣破環,導致短路事故。這一點應引起我們廣大設計人員的注意,有必要向對方提出。

   上下通風槽的設計除了應滿足溫升的要求,還應考慮防護等級是否滿足,IP54柜體應充分考慮降容系數,否則極易引起溫升過高,另外對于企業而言也應定期做溫升試驗。以獲得充足的數據,并對柜內結構做些必要的改

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