低壓配電箱電氣設計淺析

徐冉冉

摘要：電力系統安全運行直接關系到電網安全和企業用電的持續性、穩定性，也直接影響著居民用電的質量和社會穩定。開關柜主要應用于大型企業、機場、醫院、學校和高層小區等場合，在電力系統中具有線路關合、電能轉換、狀態監測和故障保護功能，屬于電力系統中重要的開關設備。同時對于智能變電站，站用變低壓開關柜作為變電站內部的重要組成部分，是保障智能變電站安全、可靠運行的重要保障;對其進行智能化升級或改造，是建設智能變電站的重要措施，是為變電站提供各類穩定、可靠的電源的基礎。本文基于低壓開關柜標準化設計分析展開論述。

關鍵詞：低壓;開關柜;標準化;設計分析

引言

當電力系統中某一段出現故障時，開關柜應能夠快速切斷故障支路，并按照故障的類別報警，提示工作人員進行線路維護和檢修。隨著市場需求和客戶個性化功能要求的不斷增加，開關柜的市場占有率不斷增加，同時對開關柜的安全性和智能化水平的要求也越來越高。實現低壓開關柜的智能化的方案有很多，通過對低壓開關柜標準化設計的提高，可有效提供低壓開關柜的智能化水平，為國內電力大數據建設提供原始的一小步。

1.現代低壓配電箱的設計與功能簡述

現代低壓配電箱是連接電網和電能用戶的重要環節，其操作的靈活性、可靠性對系統供電質量的提高至關重要。低壓配電箱能夠有效提高電網供電的靈活性和減少故障停電時間。不同于傳統的配電箱，現代配電箱的自動和信息化的水平不斷提高，其特點一般包括能夠實現臺區負荷的有效劃分、能夠實現針對性的無功補償、能夠完成對電力系統運行參數的實時檢測、各項保護功能完善等眾多方面。上述優勢一方面能夠顯著的提高配網供電的可靠性和電能質量，實現電網運行過程中電壓和功率因數等參數的優化，另一方面借助先進的控制系統設計，能夠有效對過壓、過流以及諧波等異常情況進行保護，同時，具有優良的動態響應能力。

2.具體的設計要點分析

2.1低壓配電箱的線路設計

現代低壓配電箱的線路設計包括配電箱的電氣接線圖設計以及線路導線的選型等內容。對此，可以從以下方面進行考慮：首先，關于電氣接線圖的設計。配電箱的電氣接線圖是低壓配電箱設計最基本內容之一，在實際的電氣接線設計過程中，設計者應當綜合考慮配電箱的負荷特性、大小和供電回路的特點，如根據負荷額定和短路電流等確定各回路導線導體的截面積、型號、材質以及保護器件的性能。同時，考慮到配電箱各負荷不可能總以額定功率和同一時間運行，因此，在設計和選型時，應當結合實際負荷的特性，借助同時系數等參數確定配電箱的最大功率;同時，關于導線的選型。根據實際應用要求和材料自身的特點，現代低壓配電箱母線一般以銅、鋁材料為主。在實際的配電箱導線選型時，設計者應當充分把握交流供電中特有的集膚效應和鄰近效應等對導線截面、通流能力的影響，同時，應當重視配電箱線路的散熱和布線設計。此外，設計時還應當重視線路和保護裝置之間的配合，充分考慮各部分之間的相互干擾[1]。

2.2低壓配電箱的結構設計

低壓配電箱的電氣結構設計主要考慮箱體的散熱問題。在實際運行過程中，低壓配電箱會受到多個方面因素的影響而產生箱體溫度過高的問題，比如陽光照射、夏季暑熱以及用電高峰期產生的高負荷都有可能導致低壓配電箱箱內溫度過高的現象出現，過高的溫度會對低壓配電箱箱內的元器件運行狀態產生影響。因此，在進行低壓配電箱結構設計的時候，要做好以下幾個方面的工作。一是要以提升散熱性能為原則進行低壓配電箱箱體結構設計。可以通過增強通風效果和安裝遮擋裝置兩種途徑來實現。其中增強通風效果主要是在保證低壓配電箱防護等級的基礎上，通過增加箱體的散熱出口面積來實現。而安裝遮擋裝置主要是為了避免雨水、陽光以及雜物等對低壓配電箱產生不利影響所采取的加裝紗網和擋板的防護措施。二是根據實際情況盡可能的選擇容量較大的內部器件。容量較大的內部器件能夠有效負擔低壓配電箱的負荷，從而避免因負荷過高造成箱內溫度升高的問題出現。三是合理布局內部器件。為了減少箱體發熱的問題，在進行箱內元器件布局設計的時候，要優先考慮容易發熱和散熱要求比較高的器件布局，以此來通過優化箱內器件布局來相應的增加散熱效果。上文分析中提到低壓配電箱的安裝方式有明裝和暗裝兩種。根據實際需求的不同，在配電箱結構設計要注重以下幾個方面。一是配電箱箱體可以采用不銹鋼或者是冷軋鋼板制成，外部進行噴塑處理。二是低壓配電箱向內的開關必須要以凸出的方式進行安裝，便于以后操作和管理。三是低壓配電箱的箱底要設置有進出線裝置，同時根據低壓配電箱內的電氣回路選擇單排結構或者是雙排結構。另外如果低壓配電箱選擇明裝的安裝方式，那么可以為低壓配電箱設計可拆裝式的掛耳，這樣既具有方便、實用的優勢，同時還通過獨立包裝的方式來避免運輸過程中的碰撞損壞問題。

2.3電器的選擇

根據設計圖紙技術參數以及招標文件對主要元器件的技術參數、功能特點以及廠家的選擇范圍等方面的要求，選擇滿足所有要求的主要電器，并符合國家現行的有關標準以及下列要求：第一，電器的額定電壓應與所在回路標稱電壓相適應;第二，電器的額定電流不應小于所在回路的計算電流，一般斷路器的額定電流應不小于回路計算電流的1.3倍;第三，電器的額定頻率應與所在回路的頻率相適應;第四，電器應適應所在場所的環境條件;第五，電器應滿足短路條件下的動穩定與熱穩定的要求。用于斷開短路電流的電器，應滿足短路條件下的通斷能力。簡單的電流計算可由以下公式得出：感應電機的滿負荷電流Ia：三相電機：Ia=Pnx1，000/（√3xUxηxcosφ）單相電機：Ia=Pnx1，000/（Uxηxcosφ）式中：Ia-需用電流，A;Pn-額定功率，kW;U-對三相電機，為相間電壓;對單相電機，為接線端間電壓，V;η-效率，即：輸出kW/輸入kW;cosφ-功率因數，即：輸入kW/輸入kVA。電阻型加熱設備和白熾燈電流Ia（即cosφ=1）：三相：Ia=Pn/（√3xU）單相：Ia=Pn/U電器的選擇至關重要，如選擇不正確，輕者可引起操作故障、誤動作，嚴重的可引起低壓成套開關設備的內外溫度過高、發熱，甚至引起火災、爆炸，對某些控制回路的突然斷電會造成主回路中的電器設備突然斷電而停止工作，或過載拒動使得回路中電器設備過載使用而損壞等。

2.4電器設計

低壓配電箱的電器設計主要體現在元件選擇、元件布局以及其他方面的安裝設計要求。首先，在元件選擇方面，要選擇質量符合規范要求、型號參數與低壓配電箱實際效能相適應的元件。同時要科學合理的確定低壓配電箱內部保護裝置的動作值，確保元件的運行安全，避免保護裝置進行重復設置。其次，在元件布局方面，元件的布局應當便于配電箱的一次走線要求，并且各個元件之間能夠保持相對獨立。另外，在進行電器設計安裝的時候，還要確保低壓配電箱內各個元件都能夠進行可靠的接地，并且信號回路中的各個元件之間能夠互相獨立、正常工作。

結論：

簡而言之，經濟社會的快速發展和電氣科學技術的不斷革新，電氣設備在人們生產生活中得到越來越廣泛的應用，電氣設備的技術更加復雜，相應的電氣設備的運行可靠性、功能性和經濟性都提出了相應的要求。低壓配電箱在很多領域中都有著廣泛的應用，具有分斷能力強，動熱穩定性好的特點，隨著相關應用要求的不斷提高，低壓配電箱的電氣設計也應當更加的優化。基于此，本文對低壓配電箱的電氣設計進行了相關的分析和探究。

參考文獻：

[1]韓瑾.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性探討[J].工程建設與設計，2018，（08）：80-81.

[2]董斌.建筑電氣設計中低壓配電系統安全性分析與闡述[J].智能城市，2017，3（1）：245.

[3]劉振宇.低壓配電箱的電氣設計探討[J].硅谷，2014，7（10）：163，154.