对低压配电柜设计的研究

高慧琳

摘要：电力的智能化技术应用，大大方便了人们的生产和生活。本文介绍了低压配电柜的发展，提出了对低压配电柜元器件的要求及相应的对策。

关键词：低压配电柜；设计；基本要求

1低压配电柜的发展历程

1.1容量大

低压配电柜的容量在不断地向大型化的方向发展。近几年，我国的现代化企业都在引进国外的自动化生产设备，企业若想进行连续性生产，就需要大量高质量的电压。

1.2分断高

主母线的分断能力作为衡盘装置的分断水平是低压配电柜的分段能力。近几年，装置的分断水平将达到iooka甚至更大，是因为变压器单机容量在不断增大。

1.3智能化

低压配电柜采用电源管理系统软件，并且由监控器或计算机对其实行集中监控，是为了更合理地利用和节约电能、减少人工检测的误差，所以要采集（电流、电压、功率因数等）数据，来保证系统始终处于最佳运行状态。

1.4小型化

变电压的面积不断减少而供电量不断变大是由于高层建筑中公用面积极其有限。为此，要想减少外形尺寸，可以对現代低压配电柜采用绝缘母线和塑料夹紧件，以减少绝缘距离来达到目的。

1.5高等级防护

防尘、防潮等的防护等级不断提高与完善，是因为低压配电柜的应用范围在不断扩大，所以抽屉柜、密封柜的出现日趋增多。为了利用固定柜和抽屉柜的独特优点，组合分隔单元柜不断发展，是因为要防止装置内元件等故障的蔓延不至于殃及其他元件的正常工作，而防护等级将达到ip54或更高。

1.6耐热性的提高

例如，高层建筑的消防系统在火灾情况严重以及其他一些特殊情况下，低压配电柜具有在大于250℃的环境温度条件下，仍能坚持供电2～40min这种耐热的特点。

1.7可靠性

机械联锁是市电与自备电必需品，所以一些高层建筑企业为了保证供电的连续性，都会在设置市电与自备电时采用机械联锁。

2低压电器主要元件要求的变化

低压电器主要元件有了新的要求，是为了适应现代低压配电柜的不断发展。

2.1低压电柜的基本要求

（1）需要提供使用地方的环境温度上限；（2）外形尺寸变小；（3）安装的方式多种多样，安装的尺寸更加具体；（4）为了功能增减和缩短维修时间，功能将会模块化、组装积木化。

2.2断路器的要求特点

（1）具有达到60-iooka的高分断能力；（2）能左右90°安装，并且进出线方向可以互换；（3）具有三段保护和接地保护，不平衡负载显示；（4）针对细分辨率事故，要求具有预等、报警功能；（5）要能自动记录并操作，所以要求有记忆功能。

2.3对交流接触器的要求

（1）在+55℃～+600℃的环境温度下，接触器应有可靠的动作特性，所以要有耐高温的能力；

（2）为了满足带微机的低压配电柜的需要，需要研制接口接触器；

（3）模块能在不改变接触体本体的结构与安装尺寸的情况下，采用积木式安装，并能适应各种电流规格的需要。

2.4对热继电器的要求

（1）要具备不平衡过载、三相平衡和不断相保护的功能；

（2）要有手动、自动复位以及脱扣显示的功能；

（3）要能降低低压配电柜的温升和限制自身的热耗；

（4）要扩大温度补偿范围至少达到-20℃～+550℃，最好为+600℃；

（5）控制触头应是电气上可分开的一常开一常闭模式。

3低压配电柜设计的对策

3.1具有小型化的尺寸

（1）额定的工作电压。为了不限制元件的适用范围，根据iec947-1“低压可关设备及控制设备第一部分总则”的规定，元件的额定工作电压要满足要求。

（2）额定的绝缘电压。例如限流式电器，它的限流系数越高，瞬时过电压水平就越高，安全性也有一定的保证。瞬时过电压有基波分量和高次谐波分量，是频谱丰富的非正弦波，所以相应有表征这两种分量的绝缘电压：工频耐压及额定冲击耐压。所以应该确定电器的电气间隙和配电距离，并留有适当的安全性。

（3）安全距离。电器在分断时的飞弧距离和尺寸大小是成正比的。交流接触器的理论和实践证明，电弧回路中的栅片电阻对电流起到了限制作用，同时栅片磁场对外逸电弧也起到了约束作用，这也在一定程度上减小了飞弧距离，所以栅片灭弧比纵缝灭弧小。

3.2要降低电器元件的热耗

低压配电柜要按iec439的规定做相关的发热计算，因此框架断路器、塑壳断路器和交流接触器要限制自身热耗并提供自身的热耗数据并按照一个指标来考核，这就需要控制每极回路的电阻值，针对这种情况对大容量交流接触器来说为了减少铁耗、降低热耗，最好采用直流控制。

3.3功能棋块与安装的设计

现在的低压电器主要采用积木式安装到本体上去，多采用机械接口，这样拆装不仅方便，还能不改变本体的安装尺寸。模块功能，主要设计各种功能的模块，来满足安装尺寸要模数化、标准化、多样化的需求。

4 总结

能够分配与控制电能使用的低压配电柜，随着经济技术的发展和人们对安全需求的不断增加，电柜在功能和结构上都在不断地与时俱进。从结构上来说，因为以往的条架式、面板式不能限制故障的蔓延，不能适应安全供电的需要，所以正被抽屉柜、密封柜等取代。由于柜体的结构不断变化，柜内的温度不断增高，柜内母线走向的要求不断增多等，这些都对组装在柜内的低压电器主要元件，例如断路器、交流接触器、热继电器提出了若干新的要求。

参考文献：

[1]张可欣.浅谈低压配电柜的开发与研究[J].科技致富向导，2011（18）：360.

[2]何柏群，田志新.浅谈低压配电柜的技术迎新及发展[J].华东科技（学术版），2013（12）：213.