抽出式低压开关柜的比较及选择问题分析

摘 要: 本文根据低压开关柜的性能和特点进行了细致的比较。就设备的选择阐明了观点，为其在今后应用选择做了借鉴。

关键词: 抽出式低压开关柜; 组装工艺; 插拔式底座;

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

低压开关柜是由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、保护、测量、信号、调节等设备, 由制造厂家负责完成所有内部电气和机械的连接, 用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。低压开关柜主要集中安装在变电所, 紧靠变压器, 作为动力配电中心( PC), 把电能分配给不同地点的下级配电设备。随着新建和改造配网电力工程的不断增多, 低压开关柜作为低压配电系统最主要的成套设备, 在电力系统中发挥着越来越重要的作用。低压开关柜从断路器的安装方式上分, 主要有固定式和抽出式两种结构。其中, 抽出式低压开关柜以其功能单元空间利用率高、柜内出线回路多、相同规格的抽屉可灵活互换的优点,在低压成套设备中得到了广泛的应用, 无论是产量、品种和电气性能都超过了固定柜。

一、抽出式低压开关柜的共性特点

抽出式低压开关柜是采用钢板制成封闭固定的外壳,作为完整功能的开关设备和相应的附件安装在柜体可水平抽出的底板上, 完成某一类供电任务的功能实体。抽出式低压开关柜的主要特点为:

1. 相互隔离的功能小室: 利用绝缘隔板或接地的金属隔板将柜体分成若干个功能隔室, 一般包括: 母线室(装设水平母线的空间)、电器室(装设功能单元的空间)、电缆室(电缆进出线空间)。在馈电柜中, 还要用隔板将抽屉之间隔开, 形成抽屉单元隔室。隔室能防止触及相邻功能单元的带电部件, 限制事故电弧的扩大, 防止外来物从一个单元进入另一个单元。

2. 模数化尺寸设计: 抽出式低压开关柜在高度方向上采用模数尺寸设计。模数化设计就是确定一个基本模数,柜体骨架及其安装孔尺寸、功能单元区空间和功能单元的外形尺寸均以基本模数的整数倍按需要进行增减变化。在有效安装空间内, 不同模数的电器元件可以任意组合。

3. 抽出部件的互换性: 馈电柜能够灵活地根据所需要的各种单元线路方案进行任意组合, 可以迅速更换故障单元而不需要将其余回路停电, 提高了供电的连续性, 并且相同单元可在任一柜上互换。

二、抽出式低压开关柜的特性比较

各厂家生产的抽出式低压开关柜型号很多, 每种柜型都各具特点。下面, 以常用柜型GCK、GCS和MNS 为例进行比较和说明。

1. 柜体组装工艺

开关柜柜体组装工艺主要分为焊接式、拼装式、焊接与拼装混合式三种。

( 1) 焊接式: 采用传统的焊接工艺, 把相互关联的零部件采用焊接的方式连接牢固, 它的优点是加工方便、坚固可靠; 缺点是误差大、易变形、难调整、欠美观。

( 2) 紧固件拼装连接: 以模数孔为单位, 通过螺栓或紧固件连接成柜架。它的优点是易变化调节, 零部件通用性强, 标准化程度高。缺点是不如焊接坚固, 要求零部件的精度高, 加工成本相对上升。

( 3) 焊接与紧固混合连接: 它可以集中上面两种方法的优点, 一般在柜体的连接处(侧框、横梁等) 采用电焊,可变或可调部分则以紧固件连接。按照标准, GCK、GCS 和MNS 柜体全部为拼装连接,GCK和MNS的基本摸数为25mm, GCS为20mm。GCS框架采用8MF型开口型钢, MNS框架采用C 型钢材。前者的硬度较大, 但组装速度较慢。现在, 每种柜型都有序列改装和升级产品, 不同柜型之间可以没有明显的区别, 焊接和紧固混合连接的方式已被普遍采用。

2. 柜体尺寸

GCK、GCS和MNS柜体尺寸均为标准化设计。应注意的是:

( 1) 进线柜和母联柜根据万能式断路器的尺寸, 即框架电流选择合适的柜宽。

( 2) 采用后出线方式时, 柜深优选1000mm, 800mm 柜深不便于连接出线电缆。

( 3) 后出线的馈电柜柜宽为400mm 或600mm, 侧出线的柜宽为800mm 或1000mm。

3. 进线和馈出电缆方式

抽出式低压开关柜有两种电缆进出线方式:( 1) 后出线方式: 水平母线室在柜体上部, 电缆室在柜体后部, GCK、GCS和MNS 都可以做到, 此时, 柜后应留有至少600mm 的操作通道。( 2) 侧出线方式: 水平母线室在柜体后部, 电缆室在柜体前右侧部, GCS 和MNS 可以做到。当受场地限制, 柜体靠墙布置及背靠背布置时只能选用侧出线方式。

4. 抽屉尺寸及安装数量

一般抽出式柜型功能单元的有效高度为1800mm, 由于基本模数尺寸( E) 不同, 不同柜型的抽屉尺寸和安装数量有所不同。以下是三种柜型的比较。

( 1) GCK: 1E = 25mm, 1 单元抽屉为8E ( 200mm ),抽屉分1单元、2单元、3单元三种, 有效高度区间最多可容纳9个1单元抽屉。

( 2) GCS: 1E = 20mm, 1 单元抽屉为8E ( 160mm ),抽屉尺寸有1 /2 单元、1 单元、2 单元、3 单元四种, 有效高度区间最多可容纳22个1 /2单元或11个1单元抽屉。

( 3) MNS: 1E = 25mm, 1 单元抽屉为8E ( 200mm ),抽屉尺寸有1 /4单元、1 /2单元、1单元、2单元、3单元五种, 有效高度区间最多可容纳36个1 /4单元、18个1 /2单元或9个1单元抽屉。

一般来说, 1 /4 单元抽屉所允许塑壳开关最大电流为32A, 1 /2单元为63A, 1 单元为250A, 2 单元为630A, 3单元为800A。

三、固定插拔式结构与抽出式结构的比较

说到抽出式结构, 就不得不提到馈电柜的另一种结构型式: 固定插拔式。固定插拔式结构同抽出式结构一样,由固定的柜体和装有开关等主要电器元件的可移装置部分组成, 所不同的是, 插拔式结构所选用的断路器本体带有插接式底座, 依靠插接式底座和元件室后端的垂直可插母排, 可以将断路器从间隔回路中拔出进行维修或更换, 完毕后再将断路器插入回路即可。功能单元和垂直母排之间的连接, 采用一次隔离触头, 即使与其连接的回路是带电的, 也不影响其互换性。柜体采用分隔式布置, 每个电气单元均占有一个独立的隔室, 隔室门上设有机械或电气联锁开关, 电路接通时隔离室不能打开, 只有开关分断时隔室门才能打开。固定插拔式结构保留了固定柜结构简单、操作方便的优点, 同时也具有抽屉柜功能单元分隔明确、隔离可靠的特点, 因此是一种可替代抽出式结构的经济实用的方案。很多馈电柜都同时具有这两种结构形式, 用户可以根据自己的习惯和工程特点进行选择。一般说来, 抽出式结构偏向于馈出少、回路电流大的动力回路或电动机控制回路; 插拔式结构在馈出多、回路电流小的配电回路中更具优势。

现在一些低压开关柜的高端产品, 能够做到将两种结构形式的功能单元组装在一面馈电柜中, 馈出单元既可抽出式连接, 亦可插拔式连接。小电流回路采用插拔式结构,简化了开关柜的制造工艺, 降低了造价; 大电流回路采用抽出式结构, 使较大体积的断路器移动更省力, 操作更安全。组合式结构是抽出式低压开关柜的发展趋势之一。

四、结束语

综上所述, 要选择出性价比高、实用性强的产品, 首先要全面掌握抽出式低压开关柜的性能和特点; 其次要针对工程的实际情况, 在满足各种技术性能的前提下, 选择标准化程度高、经济耐用的结构类型; 再次由于配电系统的不断发展和销售市场的激烈竞争, 使产品更新换代的速度与日俱增, 因此要善于选用融合了新技术和新工艺的产品。现在, 低压抽出式开关柜所面临的主要问题是: ( 1)高端进口产品技术的国产化和通用化, 在提高产品的使用寿命和可靠性、缩短生产周期的同时, 降低工艺成本; ( 2)随着传感技术和通信技术的发展, 状态监测和故障诊断技术将得到质的提高, 免维护、自动化程度高、无人值守必将是产品的发展方向。

参考文献:

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[ 2]刘骥. 低压开关柜的柜体结构和工艺特点[ J] . 电气开关,2003, ( 4 ).