西安秦骊成套电器有限公司陕西西安710068
摘要：在科学技术与社会经济结合发展模式的今天，以电网建设事业的标准，对电网运行的安全性和稳妥性进行了探讨。以此为基准，低压成套开关设备已经成为低压电网系统的根本焦点。文章对低压成套开关设备的设计进行了相关探讨。
关键词：低压成套开关设备；设备设计；优化设计
引言
随着科学技术的进步，低压成套开关设备中的主回路系统设计向着智能化、交叉化和整体化方面发展，通讯系统和能源电源系统的自动化程度越来越高，这在很大程度上促进了能源电源系统的发展。
1.低压成套开关设备现状概述
我国低压成套开关设备起步较晚，在发展初期由于受到加工工艺以及作图设计精度限制，使得低压配电柜柜体设计存在缺陷，整体设计较为紊乱，这给实际操作带来了不利的影响。功能上智能完成基本性联锁。由于设备设计的不成熟导致了设备运行风险性提升且不利于设备维护。而在我国工业发展及市场开放程度扩增的带动下使得企业对低压成套开关设备需求量增多，这也推动了整个产业链及行业的发展。在这个阶段中工业设计开始引进CAD用于设计实践从而让作图精密性与精确度得到了提升。通过数控钣金来对设备进行加工从而让柜体加工精度大幅度提升，对插接和执行机构设计进行了完善使得设备安全性以及操作流畅性进一步完善。另外工业自动化技术的革新使得系统可结合远程操控对相关数据进行采集并可实施整合化集中控制，提高了人机交互及人机合作的亲和度，利用计算机编程能够对联锁启停进行控制使得工作效率提升并降低了人为操作失误概率，在国外母线加工技术的支持下进一步对母线系统进行优化从而具备了制造大电流母线的能力，这也促使低压柜体积与容量有所改进。
2.低压成套开关设备设计内容和步骤
（1）彻底弄清用户（或代理设计单位）提供的订货图纸或清单。
（2）按订货情况，广泛收集市场信息，必要时需收集当地有关的电网系统参数（包括短路电流、防雷、接地类型以及供用电部门对无功补偿、谐波控制的要求等）。调查相关的关键元器件和材料在市场上的供货情况，若是强制性产品还必须进行相关问题的查询并选择当前有效的产品。
（3）进行设计。设计时除合理满足用户要求外，必须严格遵照国家标准，正确选择成套产品的系统主电路和控制电路图，合理选取关键元器件和材料。根据工厂自身的特点和能力，设计确认成套产品的主要技术参数。成套开关设备主要技术参数有：额定电压（包括额定工作电压、额定绝缘电压和额定冲击耐受电压）、额定电流范围、额定短时耐受电流等级、额定峰值耐受电流、设备的过电压类别及额定冲击耐受电压值、污染等级和绝缘材料组别、防触电保护类别、电气间隙和爬电距离、额定分散系数、外壳防护等级以及电击防护措施等。
（4）实际生产中，应对初步设计产品进行审核。必须核对和确认所设计的成套产品型号、规格及其关键元器件和材料都在本企业3C证书和型式试验报告的覆盖范围内，才可直接绘制本成套产品的总装配图、开孔图、系统图、电气原理图和接线图（表），最后汇总所有相关设备（包括元器件）和材料的型号、规格提交本企业供应部门订货和或本企业安排生产。否则还应按下列情况进行相关运作。
1）如果产品型号、产品所用的关键元器件和材料（包括主进线开关、母排、绝缘支撑件）、涉及产品安全设计、电气结构、证书内容等发生变更或认证机构规定的其他事项发生变更时，应向认证机构提出变更申请，获得批准后方可进行变更，将批准后的变更内容提交供应部门，并绘制生产所需的图样供车间使用。
2）除主进线开关、母排、绝缘支撑件外，其他关键元器件和材料的变更可以向工厂的技术负责人申请，技术负责人按程序对认证产品中使用的关键元器件和材料的变更进行审查和认定，获得批准后可以进行变更和生产，同时必须保存变更记录以备认证机构的监督抽查。
（5）根据已通过本公司的技术负责人和质量负责人审核批准的供电系统和电气原理图，绘制产品的元器件装配图、接线图（表）等供车间使用；完成必须外协的配件如金属构架制作加工的资料；完成必须与产品一起交付使用的全套产品图样（纸）及安装和使用说明书等技术文件资料。
3母联主回路的设计要点
3.1母联断路器
母联断路器一般采用瞬时速断短路工保护和长延时过载L保护。TN-S接地方式下，若低压进线采用带接地故障的4段保护，则母联应采用4P断路器；TN-C接地方式下，低压进线采用了3段保护，则母联可以采用3P断路器。母联断路器的额定工作电流可以比进线断路器减小一个等级来选取，但必须大于进线断路器额定工作电流的1/2，这是由于母联断路器只为主母线的一半负载供电。
3.2母联回路的电气测量
母联回路所要测量的电气量包括母线三相电压以及三相电流。在母联回路中有3个电流互感器用于测量电流值，除了利用测量仪表，也可以依靠断路器自身的保护装置来进行测量。
3.3母联断路器的投切
母联断路器的投切是指在某路进线失压时，先断开此进线的断路器，然后合上母联断路器；在进线电压恢复时，先断开母联断路器，然后合上该进线的断路器。这种母联与进线之间的投切关系又被称为备自投操作。备自投操作既可以利用时间继电器和中间继电器来完成，也可以由PLC完成。由于PLC功能比较强大，可以实现比较复杂的逻辑关系，因此在投切准确性以及可靠性要求比较高的场合，建议采用PLC来进行断路器的备自投操作。
4.低压成套开关设备设计优化措施
4.1元件结构形式的优化
在设备元件结构形式的优化中，需要保证安装高度与柜底之间的间距在20cm以上，以便可以保证设备的维修效率；对于操作手柄的设计，需要距离柜底1.5m左右；在仪表的设计中，需要控制在视线可及的范围内；对于具有热量散发的元件，需要添加散热装置；例如在大电流及负荷的元件设计优化中，其线路相对较多，在设计过程中，需要将柜体设计在位置较低处，以便可以提升布线的效率。另外，在设计的过程中，要考虑建筑的整体结构形式，从而对线路的排布以及柜體的安装进行合理的结构优化，保障最佳的性能。
4.2符合柜体的排布设计
在元件的布置优化中，需要根据柜体的形式来进行优化设计，如在抽屉类的柜体设计中，可以选择插拔式开关，其可以提升设备的操作性。同时，在元件的排布过程中，要考虑整体的空间结构，对于结构较为紧密的排布，需要选择结构较小以及防护性能高的元件，其可以提升系统的整体使用性能。另外，在元件的设计中，对于操作性较高的元件，需要保障拆卸位置的合理性。总之，在设计的过程中，只有保证符合柜体的排布方式，才可以最大程度的保障其性能。
4.3低压成套开关设备优化方案
在系统的优化方案中，应该对低压成套开关设备进行优化，需要根据用户的使用量，设置合理的载流容量，以便最大程度的保证设备的使用性能。另外，在空气污染较为严重或者湿度相对较大的地区，需要设置抵抗电离以及密封措施，降低元件的损坏。
结语
低压成套开关设备其设计、生产制造、选型使用、检修养护等技术水平的高低，直接影响到开关设备功能的正常发挥和供电的安全可靠性。因此，在上述各环节中，必须针对可能出现的安全隐患加强监督管理，有效提高开关设备的供电安全可靠性，确保供电具有较高的优质服务水平。
参考文献
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