低压成套开关设备的可靠性分析_吕培禾.pdf

Application 创新应用386 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月2 低压成套开关设备低压成套开关设备的定义。将一个或多个低压开关元件，和配套的控制、检测、通信、保险、温度调节等的电器元件及装置，连同所有内部的电器、机械设备等的相互连接和构成部分拼装而组成的一个组合体，称为低压成套开关元件，也称为低压开关柜或低压配电箱。低压成套开关设备的种类。按供电系统要求分类；（1）一级供电装置，一般统称为动力供电中心。它们通常集中布置在大企业的变电所，将电力分派给各个地方的下级配电装置。这一类装置由于接近降压变压器，故电力参数要求较高，输出电路容积也很大。（2）二级配电装置，是动力配电箱与电机控制系统核心的合称。一般动力配电箱应用于负荷相对分散、电路数量较少的场所；发电机控制中心用作荷载聚集、电路工作较多的场合。它将上一层配电价格装置某一层电路工作的能量分派给就近的荷载。这级设备对荷载实行维护、监控和管理。（3）末级配电装置，照明动力的配电柜。它远离了配电中心，是分散的小容量配电装置。按结构特征和用途分类。（1）保护性开关柜，除了内部安装之外，其他任何一侧均被密封着的一类低压开关柜。这个柜子的各种控制开关、防护和监视控制系统的主要电器单元，都设置在一个由钢或金属电气片构成的密封壳体中，并可靠壁或0 引言作为可以对低压配电网络的工作稳定性，以及对终端用户的供电安全性、节电性、经济性等产生非常重大影响的关键装置，低压成套开关是整个低压配电网内的核心装置，并且使用相当普遍，所以必须高度重视低压成套开关电器系统在设计、生产、建造、选型、应用等整个流程中的影响因素，以避免安全隐患，提高运行安全性。1 研究背景可靠性工程是指产品在技术规定的条件下或者规定的时限内，实现规定功能的能力。生产可靠性工程技术则是指与生产可靠性相关的工程技术方法。在中国近代科技大飞跃的发展过程中，生产可靠性工程技术也伴随着生产和科技的发展而诞生，并且在不断地运用生产可靠性工程技术处理现实问题的过程中，又进一步推动着生产和科技的发展。可靠性程度逻辑图分析：生产可靠性程度的逻辑图表征控制系统中各个单位的功能关系，与生产可靠性程度有关。也说明要实现期望任务，控制系统中的那些单位需要完成实际工作，而那些单位则可省略或不计。常常把某个单位用一个个方块描述，当整个系统比较简单时，其可靠性程度逻辑框景很容易构建，可以使用可靠度逻辑框景分析，当整个系统比较复杂时，其可靠性程度逻辑框景无法或不能构建，这时使用其他可靠性度分析1。作者简介：吕培禾，天津天传电控设备检测有限公司；研究方向：电气工程。收稿日期：2022-06-21；修回日期：2023-05-12。摘要：阐述低压成套开关设备的定义和分类，低压成套开关控制柜可靠性的影响因素，包括安全性、可维修性和有效性，回路过热的原因、绝缘材料的原因分析。关键词：低压成套开关，控制柜可靠性，回路过热，绝缘材料。中图分类号：TM643文章编号：1000-0755(2023)05-0386-02文献引用格式：吕培禾，赵春嫒，谢金娥，历博，李连航.低压成套开关设备的可靠性分析J.电子技术,2023,52(05):386-387.低压成套开关设备的可靠性分析吕培禾1,2，赵春嫒1,2，谢金娥1,2，历博1,2，李连航1,2（1.天津天传电控设备检测有限公司，天津 300300；2.天津电气科学研究院有限公司，天津 300180）Abstract This paper describes the definition and classification of low-voltage switchgear,the factors affecting the reliability of low-voltage switchgear control cabinet,including safety,maintainability and effectiveness,the cause of circuit overheating,and the cause analysis of insulation materials.Index Terms low-voltage complete switch,control cabinet reliability,circuit overheating,insulation material.Analysis of Low-voltage Switchgear ReliabilityLYU Peihe1,2,ZHAO Chunai1,2,XIE Jine1,2,LI Bo1,2,LI Lianhang1,2(1.Tianjin Tianchuan Electronic Control Equipment Testing Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China.2.Tianjin Electric Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300180,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 387离壁固定。柜内的各条控制电路间可以不加隔绝或保护措施，但也可通过相互连接的金属片或绝缘钢板加以隔绝。一般门与总开关的操作均采用机械连锁。此外尚有防护式台型开关柜，其上装设监控、仪表、通信等设备监控。而防护型电门柜则主要用于工艺场所的配电系统2。（2）抽屉式开关柜。这类一般用钢材做成密封壳体，进线电路的所有用电部件均放置于可拔出的抽屉中，构造可实现某一个基本用电任务的功用单位。在各种功能单位和线路以及光缆中间，用相互连接的金属板或由塑料制作的功能挡板分隔，形成了线路、操作单位和光缆三个功能区。各种功能单元间也有分离措施。由于抽屉式开关柜具备很大的可靠度、安全和互换性，是相当高级的电门柜，所以目前中国制造的电门柜，大部分为抽屉式开关柜。它主要应用在需要配电可靠更多的工矿企业、建筑，并作为集中监控的配电中枢。常见低压成套开关的优缺点。固定式成套开关设备的优势是构造简易、整体费用较少、性价比也较好、接线清晰、散热透气能力好，但电缆接头较小。其不足之处就是固定的开关元件通常采用紧固件加以固定，这也就造成了塑料壳的断路器和箱门之间并不具有闭合机制，所以使用的安全需要通过一定的规程加以保证；装置间的差异很大，某回路的装置出现问题后，通常会对其他电路的正常工作产生影响；当某些特殊电路需要修理或实验后，需要停掉整个柜子的电源，也势必对其他装置和电路的正常工作产生影响。3 低压成套开关控制柜可靠性 对低压开关控制箱的安全性，主要从下列三个方面考虑：安全性、可维修性和有效性。其中安全性分为产品可靠程度、失效率、平均故障时间间隔；可维修性是指在约定的情况下使用可维护产品，在约定的期限内，按规定的流程和方式实施维护后，可以维持或者修复至能够实现一定效果的水平；可靠性方面，它是综合衡量安全性与维修性的一个关键概念，是一种衡量可维护产品使用效果的广义可靠性标准，对于许多电子产品来说，安全性是不可或缺的，而其中最体现可靠性的标准就是可靠性。低压开关控制箱可靠性的定量标准如下：（1）一般故障率。考核机械设备的无故障性以及故障问题出现的频率程度。是指在规定的技术条件下或者规定的时期内，产品的故障问题数量与生产单位总数之比。（2）均无故障工作时间。其重点考察装置的持久性，即在规范规定的条件下能保持规定功能的时间3。（3）效率。它是对高低压成套设备质量的总体评估，也是指在一定的历史时期内维持规定功能的概率。4 低压成套开关设备性能的影响因素 选材不当造成的回路过热。在高低压配电的网络系统中，有相当比例大电流成套的开关元件均采用铜导体制作串联电路，不过笔者可以从真实生产中看到，有些冶银公司的铜排与成品并不具有一定高的对比度，产品质量也不好，对导线体的导电性能危害也很大。通常情况下，由于开关电器的制造工厂一般都不具备测量电导率的专业设施，常常使得大量劣质铜产品流入制造环节，制得的触头或是变压器通常由于电流过大而难以承受额定载流量，从而使得在真正投入工作之后开关电器产生了强烈的过热升温效应，轻则会造成发热量的增加，大量耗费电力资源，重则可能造成母排或是开关触头的烧毁，又或是引发了火灾事故。装配不当造成的回路过热.通常，若移开式开关箱中的一个剩余电力线路的手车动、静态插头的接入深浅不足或者触头的交流压力不足时，就比较容易产生手动、静态触头的交流错误，从而产生烧损、过热、拉弧等一系列现象。不过，有些厂商在生产设备出厂编号的环节中，仅凭动、静态触头的位置有无吻合等指标来粗略测量和确定，却并不能对触头的交流电压和接入深浅做出精确测定，而很少在生产的检测文件或图表之中明确说明接入深浅。仅检测开关回路直流电阻，就必然会留下成套开关元件的产品质量隐患。绝缘材料不合格引发事故。在现实制造过程中，由于绝缘件材质的特性不符合要求而导致的开关器件事件也不在极少数，如在现实制造过程中的绝缘件加工不能满足工艺需要，从而导致了开关箱的绝缘性能不足；由于潮湿空气和柜内环境较强的温、磁、电影响，导致绝缘性能进一步下降。这就对开关元件的电源安全性产生了严重威胁。5 结语由于低压成套开关电源所未备的设计、制造、选型、检测、维护等各流程的技术水平，会对开关电器的正常功能和安全性产生很大的影响，所以有关工厂或者公司都应该从以上物流管理中加强并监督检查潜在的隐患，从而有效提高低压成套开关设备供电系统的可靠性和安全。参考文献1 徐晖.以“轻量”方式享受数字化价值 施耐德电气发布新一代预智低压成套设备J.电器工业,2020(10):51-53.2 刘亚男,韩雪,沈志达,梁越,马立男.低压成套开关设备的设计与可靠性分析J.集成电路应用,2023,40(02):186-187.3 马志强.浅析低压成套设备的发展趋势与改进方向J.上海节能,2019(09):753-755.