【摘 要】目前我国电力行业技术水平有了很提升，低压成套开关设备被广泛应用在电力企业中。该文介绍了低压成套设备的结构组成。阐述了各个结构部分对整个低压成套设备性能，包括结构性能和电气性能的影响，并给出了一些结构优化建议。
【关键词】低压；成套开关设备；结构设计；探讨
低压成套设备是整个低压供电系统的重要组成部分，应用于现代生活的每个场合。例如发电厂、变电所、居民区等。由于低压成套设备承担着电能分配地特殊功能，如何保证运行的安全性显得至关重要。然而，低压成套设备柜体结构设计是否合理，直接关系到低压成套设备的各项安全性能。本文将从低压成套设备的结构入手，具体分析各个部分对其性能的影响。
一、低压成套开关设备对电力系统运行的重要性
在电力输配电系统运行过程中，低压成套开关设备及相关联的控制设备扮演着十分重要的角色，既能够实现对输配电系统的有效控制，又能够实现对输配电系统的很好保护，还能够实现对输配电系统的信号传输以及数据转换等，具有非常强大的功能。另外，低压成套开关设备的质量好坏，会直接对电力系统的正常运行造成很大的影响，如果低压成套开关设备性能指标存在问题，将使得输配电系统操作的工作人员和电力设备面临严重的安全威胁。
二、设备结构设计
低压成套设备结构性能包括：1）机械强度；2）成套设备的防护等级；3）电击防护和保护电路完整性；4）开关器件和元件的组合、内部电路和连接、外接导体端子。
众所周知，成套设备正常运行过程中会出现多个应力现象，有机械应力、电应力、热应力等。而柜体支撑结构则是承受这些应力的关键结构部件。因此，低压成套开关柜必须选择适当的型材来满足其性能。目前，主流低压成套设备都采用相应的专用型材作为自身的柜体支撑结构，极大地提高了低压成套开关柜的应力承受能力。例如：GCS低压抽出式开关柜均采用KS型材作为柜体支撑结构，GCK低压抽出式开关柜采用异形钢材FA型材，并利用三维角板定位，螺旋连接无焊接结构，MNS低压抽出式开关柜则采用内外经镀锌钝化处理的C型材作为其支撑结构。
低压成套设备内使用的元器件的使用要严格按照设计方的设计方案选择，并符合相关的国家标准。在低压成套设备安装和布线过程中，安装工艺也必须保证其在正常运行中不会由于外力相互作用而出现故障。例如开关操作引起的振动、地震和周围电磁场等。低压成套设备还应考虑操作人员的易操作性以及维修时的可接近性。例如成套设备的指示仪表高度是否便于查看、按钮及操作手柄及接线端子的高度是否便于操作等。
三、电气性能的影响
低压成套设备电气性能主要涵盖绝缘性能、温升、短路耐受强度、电磁兼容性、内部耐电弧。低压成套设备的母线系统和功能单元的合理布置和选择对整个开关柜的电气性能的影响最大。
绝缘性能好坏，决定了低压成套设备的运行是否正常，操作人员操作是否安全。绝缘性能是通过绝缘材料的性能来保证的。而绝缘材料被击穿有多种原因，比如在出现较高值的过电压时造成击穿，由于环境影响造成凝露造成绝缘材料表面击穿，温度过高使绝缘材料绝缘性能下降造成击穿，电气间隙爬电距离过小造成击穿等。低压成套开关设备中绝缘材料采用种类又比较多，有母线框、母线夹、绝缘子以及二次接插件等。因此，在选择这些絕缘材料时，应根据使用环境考虑绝缘性能较高的绝缘件和高阻燃性，例如参考CTI值和耐火性能等。在整个母线中出现电气间隙爬电距离数值较小时，可采用增加绝缘板、绝缘筋等方式来增加距离，从而保证其绝缘性能良好。
温升性能直接反映出低压成套开关设备的结构是否合理，是低压成套开关设备中极为重要的性能指标。低压成套开关设备温升过高，将造成金属材料机械强度会显著降低，绝缘材料快速老化，使其绝缘强度大大降低，可引发低压成套设备短路事故，造成巨大的危害和严重后果。因此，在低压成套开关柜前期设计时，应充分了解其散热条件，选择壳体时应考虑其散热功耗值。对于散热条件比较差的场合，在保证其防护等级的前提下，应增加上下通风槽。在选择柜内开关元器件时，要充分考虑是否需要降容，以降低元器件的发热量。在选择主母线和分支母线选择时，要充分考虑其截面积和载流量，尽量采用铜制母线（电解铜含量大于99.9%），铜排与铜排连接处表面采取搪锡、镀银，螺钉拧紧等处理方式，保持良好的导电性，从而降低发热达到降低温升的效果。另外在结构允许改变的情况下，适当改变母线的布置方式，也是降低温升的一项有效措施。
当低压成套设备出现短路后，短路电流往往比较大，几万安培，甚至几十万安培。低压成套开关设备将承受巨大的电动力和热应力。而这些力将全部施加至低压成套设备的支撑结构上，这就要求其柜体的机械强度性能要得到充分保证。否则将导致低压成套设备母线变形受损，元器件损坏，甚至造成整个低压成套设备发生爆炸。因此，在选择母线的同时，不仅要考虑温升要求，还要考虑短路性能要求，选择最优的母线排列方式，用于固定主母线的母线夹和母线框的材料要选择高强度的。但数量也要考虑，因为过少起不到作用，过多却容易引起共振现象。除此之外，元器件的短路性能参数是一个及其重要的选择依据及对参数合理地整定达到短路保护的目的。
四、结语
随着低压成套开关设备和控制设备的不断发展，对其结构强度的要求越来越高，对其短路耐受能力的要求也越来越高。这就要求相关技术人员研发低压成套开关设备和控制设备时，必须要充分考虑各个因素的影响，从上文的分析可知，增大两平行导体中心线距离以及选择合适的导体截面形状可以降低短路电流产生的冲击力。
参考文献：
[1]陆俭国，张乃宽，李奎.低压电器的试验与检测[M].北京：中国电力出版社，2007.
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