低压抽出式开关柜主开关电路在配电系统中的应用

1 引言

低压抽出式开关柜，由于具有操作安全、运行可靠、结构紧凑、检修方便、外形美观和标准化程度高等特点，在低压配电系统中得到了广泛的应用。通过十几年的发展，低压抽出式开关柜在柜体结构、抽屉结构及母线安装方式上都有了较大的改进。在低压配电系统中，保护电器和控制电器的选用关系到电器设备的电气安全和使用。正确地选用保护电器，不仅保护线路不致遭受损害，更重要的是防止因绝缘损坏而导致触电，导线过热而引起火灾。

　　文章针对目前国内元件的供应情况，结合低压抽出式开关柜性能结构的特点，针对我厂产量较大的GCK、GCS、MSK 等3 种产品电器元件的选用进行比较分析。

2 从过载、短路保护观点(非正常工作情况下)选用开关电器

　　低压抽出式开关柜按照使用要求，经过组合，通常主电路回路可满足受电、母联、馈电、电动机集中控制、照明和电容器补偿等多种用途。现从不同用途的保护性能要求分别提出电器元件选用原则。

2.1 受电柜主断路器的选用

　　受电柜主断路器的选用，首先应考虑其断流容量能否满足相应变压器的低压侧短路电流的要求，严格地说应大于进线端的最大预期短路电流。受电柜一般分3 档容量，即30kA、50kA、80 kA。GCK型开关柜的水平母线额定短时耐电流有效值和峰值电流分别为50 kA 和105 kA。GCS、MNS 型开关柜的水平母线额定短时耐电流有效值和峰值电流分别为80 kA 和178kA。当系统回路短路易发生在小于50kA 时，可选用GCK 型开关柜，断路器可选用DW15 系列和ME 系列开关。当系统回路短路易生发生在大于50 kA时，可选用GCS 或MNS 型开柜，断路器可选用AH 系列、F 系列(ABB 公司产品)或M系列开关(施耐德公司产品)，以上断路器都具有三段保护特性。但DW 15 系列开关不能下进线受电，ME—2000以上开关外形尺寸较大，飞弧距离也较大，母排连接较为不便。

2.2 母联柜断路器的选用

　　母联柜主要是用于双电源供电的系统中，断路器上下进线必须有相同分断能力的特性，断路器与母线的连接要求较高，故一般选用AH系列开关或F、M 系列开关较为方便。

2.3 动力控制中心(PC)柜开关电器的选用

　　对于动力中心柜的开关电器的选用，首先应考虑其通断能力应大于系统安装处的短路电流的要求，选择过电流脱扣器的整定电流，在短路情况下能快速分断，降低母线和分支母线的要求。其次，还要考虑馈电器与受电主断路器之间保护性能的衔接和动作特性的协调。另外，还应根据负荷的重要程度和开关的柜的类型进行配置。对于额定电流1 600A及以下的回路，由于GCK型开关柜的水平母线为柜顶上置，一般多用式断路器可上下配置2台;GCS、MNS 型开关柜的水平母线为板后平置式，AH、F、M 等系列开关上下可配置3台，但ME等飞弧距离较大的开关，上下只能配置2台。

2.4 电动机控制中心(MCC)柜开关电器的选用

　　对于电动机控制中心柜来说，75kW 以上的回路由于断路器的体积较大，抽屉较重，抽屉的互换、检修方便等特性很难体现，建议采用插入式塑壳断路器，固定式安装;75 kW 以下的回路采用抽屉式结构，并根据回路电流大小及柜体形式选配电器元件。GCK 型开关柜每柜最多可安装9个回路，DZ20、TG、CM1、NS、S 等系列塑壳断路器，CJ20、LC、B、3TB等系列接触器;JR16、LR、T、3UA等系列热继电器都可选用。G C S 、MNS型开关柜由于有1/2或1/4抽屉，应选用无飞弧、体积较小的元件，DZ20、CJ20、JR16 一般不安装于这两种柜型中。

2.5 电容器补偿柜电器元件的选用

　　电容器补偿柜对接触器的要求是比较高的，当交流接触器将电容器组中的一个电容器接入电网时，由于原先已接在电网中的电容器起到附加电源的作用，接触器的工作条件较为严酷，因为此时流过接触器的涌流较大。切换电容器专用接触器串接了限流电阻，有效的将电流峰值限制在额定电流的20倍以下，现在选用的切换电容器专用接触器有CJ16、CJ19、B30C、B63C。选用时，接触器的额定控制千乏值应不低于被控制电容器的相应值。

3 从发热观点(正常工作情况下)选用电器

　　[$page]　　低压抽出式开关柜中某一回路的额定电流，是由该电路电器元件的额定发热电流及其布置和应用情况来确定的，一般采用元件制造厂规定的额定封闭发热电流与额定分散系数的乘积作为该电路进行温升试验时的考核依据。抽出式开关柜的抽屉都是上下层重叠布置，其中GCK 型可安装9 层9 个抽屉，GCS型可安装11 层22 个抽屉，MNS型可安装11 层44个抽屉。根据我厂的试验结果，最上层抽屉内的气温比最下层相应部位的气温要高出15～19K。如果按照环境每升高1K，长期工作电流降低1% 的降容原则来选用电器元件，则上下层同一种型式的功能单元抽屉容量相差1 5 % ～19%。这不仅给成套设计带来困难，而且在使用中预期地抽屉互换性能也会受到限制。因此，在采用额定分散系数时，应将电器元件布置的抽屉层次同时考虑在内。

　　目前我们采用以下几项措施：

　　(1) 额定电流小于30 A的单元回路，选择1/2或1/4抽屉，安装于柜体上层。

　　(2) 带有整流装置和变压器等发热元件的功能单元，尽可能安装于柜体上层抽屉中。

　　(3) 选用断路器、熔断器和热继电器的额定工作电流时，按该电器布置的抽屉层次结合降容原则设计。

　　(4) 接触器主电路容量仍按降容原则处理，但线圈的温升取决于电压值，无法采用降容措施，应根据实际温升数据，结合线圈绝缘材料等级和柜内最高气温一起考虑，尽可能布置在中、下层抽屉。

　　(5) 尽可能放宽柜内连接导线的截面与降低接触连接的能耗，减少热源的产生。
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