摘要：本文主要介绍了低压配电柜各元器件的合理选择，并对其低压系统图中常出现的一些问题进行了分析。
关键词：低压配电柜,元器件选择,常见问题分析
1 前言
随着我国工业不断的发达，工厂机械化、自动化程度不断提高，工厂日用电量也在不断加大，为了确保用电的安全性、可靠性，防止人身触电事故的发生.低压配电柜的安全防护尤为重要。所谓低压配电柜，是指由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护等辅助元器件，按技术要求完成电气设备间的电气与机械连接，并用结构部件完整地组装在一起的电气装置。
在低压配电工程中，低压配电柜无疑是核心产品，随着时间的推移及技术的进步，新型号不断推出，老型号逐步被新型号所取代。柜型的先进性不代表柜内元件的先进性，柜内元件的先进性不代表设计选型的合理性，不要因选用固定式开关柜就认为是选用了落后产品，也不能认为选用断路器断流能力低的断路器就是落后的设计。现就低压配电柜设计常见问题加以分析。
2 低压元器件选择不够合理
1)母线联络断路器选的容量过大，且保护段数 1)成套厂根据设计单位的电气系统图或电气原理图进行细化，再加工，然后才组织生产加工。因此，设计图纸的合理程度对产品的质量影响很大。在图纸上经常发现的问题有：抽出式柜中，在抽屉单元内所选塑壳断路器壳架电流过大，如630A及以上的塑壳断路器常用到，显然，此种壳架电流的断路器，在抽屉内800A的也可以安装，但非常不便。因此，当电流达到630A时，不希望采用塑壳断路器装于抽屉内，建议采用抽出式智能断路器。为了垂直母线敷设方便，抽出式智能断路器不宜与带有抽屉单元的其他回路合用一台配电柜。
2)母线联络断路器选的容量过大，且保护段数过多，这也是经常出现的问题。常常遇到这样的供电系统，两台变压器各自装有智能断路器作低压总开关，两台变压器低压母线装母联智能断路器，这三台断路器互为联锁，即任一台变压器失电，低压总断路器失压跳闸(非母线故障跳闸)，只要另一台变压器带电，母联断路器自动投入。有的设计把母联断路器的容量选择的与低压总开关容量一样，且采用三段式保护，这实际没有必要，因为通过联络断路器，一般支援变压器一半的容量已足够了，最多也可稍大于变压器容量一半，不可能正常供电变压器对原有负荷一点不供，全部通过母联断路器向失电的另一变压器的负荷供电。
3)在低压系统图中有一个普遍问题，那就是熔断器使用的太少，馈线回路基本上都采用断路器，只要故障排除重新合上即可，非常方便。实际上熔断器显著的优点是分断能力高，一般小型熔断器分断能力也在50kA以上，有的高达200kA，而小型或微型断路器很难或根本做不到这一点。它结构简单，安装容易，价格便宜，体积小。至于更换熔断体问题，可以从备用回路中取得，也可库存小量备用熔体，毕竟故障发生的几率不太，否则供电的可靠性无从谈起。熔断器更换熔体，一般采用专用操作手柄，这样更换起来非常方便。对于断路器来说，一般出现故障损坏后进行维修的几率较少，经常采用更换新的断路器来解决，造成停电时间加长，影响正常供电。由于熔断器价格低廉，更换方便且断流能力大，据说在国外发达国家应用较普遍，在配电回路中，作为保护元件占的比重较大，目前在国内，熔断器的采用还有较大的拓展空间。
在采用熔断器时，要分清其性能及使用范围，按性能分：
g型熔体—全范围分断，即从最小熔断电流直至额定分断电流;
a型熔体—部分范围分断，即从规定的最小分断电流至额定分断电流。
按使用类别分：
G—一般使用用途;
F—线路保护用;
M—电动机保护用。
表示熔体全部功能时采用上述两个字母的组合，如：
gG—全范围分断，一般用途;
aM—部分范围分断，电动机保护用(只保护短路);
gD—全范围分断，延时熔体;
gN—全范围分断，非延时熔体。
在有些系统图中，若采用熔断器时，往往只有熔断器的型号，没注明采用熔体的规格，如只注明所选熔断器为RTO、NTO、RT14、RT16等，但采用的熔体是gG还是aM就无下文了。不过用的最多的还是gG型熔体，电容器柜每台电容器保护元件，几乎毫无例外采用gG型熔体。
4)在设计选用电器元件时，要注意元件的接线端子型式，这里所说的元件指主回路所用元件。接线端子往往不引起人的注意，但元件故障往往就出现在接线端子。例如有种微型断路器，额定电流63A，端子可接入25mm2导体，由于此开关是插接式端子，受热胀冷缩影响，端子产生松动，从而增加了接触电阻，接头发热严重，工作电流尚未达到50A，端子周围壳体开始松软并形成泡沫状的突出物，无法继续工作，只得更换断路器。由于端子接头问题始终解决不了，夏天更是难难以度过，若改用塑壳断路器代之，原有的配电箱又难以容下。以此类推，凡遇到接头故障，无不与自带插接式端子有关，尤其是接触器，在运行中受到通断闭合时振动的影响，插接式端子更是问题严重。如果是元件自带的螺栓型紧固接线端子，加之弹簧压紧垫圈的采用，配合外引线的压接端子头，这样不但接触好，而且散热效果也非常好，元件故障再不会在端子接头出现。
5)在选择接触器时，一定要考虑它的分断与接通能力，但这又随其用途及控制对象不同而有很大的差别。接触器经常的使用类别为AC-1、AC-2、AC-3、AC-4、AC-6a及AC-6b。AC-3是笼式异步机的通断，AC-6b是电容式的通断。若按电机及电容器来选择接触器，虽然工作类别是对应的，接触器的故障还是很高，很难达到产品说明书中给出的寿命期限。因此凡遇到上述情况，希望设计单位对接触器的容量选择最好增加一级至二级。
6)断路器断流能力选择过大，这也是设计中常见的问题，如1000kVA的配电变压器，低压母线短路电流约30kA左右，笔者常遇到系统图上标的断路器断流能力达50kA、65kA或85kA。要知道，随着断流能力的增加，断路器的价格也直线上升，造成投资的增加也非常可观。造成上述情况的原因，一是设计人员按保守设计;另一种原因是为满足将来变压器增容的需要，选择额定电流大的断路器，而整定电流却很小，将来更换大变压器时，不但断路器断流能力得到满足，而且采用电子脱扣器，在现场可整定到合适的电流。实际上，这种理由是不充分的，将来增容，可采用增加变压器及低压配电柜解决，而不是更换大容量变压器，否则，即使断路器不必更换，那配电柜中电流互感器、电流表及馈电线路又该如何解决?依笔者之见，断路器断流能力略高于低压母线短路即可，不必过于富余。
3 在低压系统图中还有问题如下：
对于抽屉式开关柜，抽屉单元接线、电流互感器、接触器、热继电器一定与断路器一起，画于两插头之间，但有的设计人员对此没引起注意，随意很大，只把塑壳断路器置于两插头之间，其他元元件置于两插头之外如图1所示：
这样电气成套厂按图加工，只得把塑壳开关采用插拔式或抽出式，固定安装，接触器、热继电器、电流互感器也是固定安装，这与设计时采用抽屉柜的初衷是相悖的。如果是空气断路器，按上图生产，断路器采用带抽出式框架的，其他元件为固定安装，在变压器低压总柜经常看到此种接线。总之，只要采用抽屉式安装，其电流互感器、接触器、热继电器一定要与开关一起置于抽屉内。
在变压器低压总柜接线图中，设计单位系统图的画法也比较随意，常见的有图：
从表面上看，图2(a)中，总开关保护母排长度比图(b)范围要广，但更深的含义是，在(a)中，断路器为正进线，而图(b)是倒进线，有的断路器不准倒进线，有的倒进线断流能力要打折扣。不过目前所生产的较先进的断路器，对进线方向已无要求了。比较上述(a)、(b)两种接线，还发现两种柜内母线排列不同，这直接影响了柜体结构。在图(a)中，柜顶水平母线置于柜顶后部，馈线若为上出线，只能是柜体前右侧出线。图(b)表示柜顶水平母线置于柜顶前部，若有馈线上出线，只得柜后上出线。因此，不同画法牵涉到柜子的不同结构布置，当然也可不按上述常理布置，但要加转接柜。图(c)的画法是错误的。若要在抽出式空气断路器内外加任何元件，那是无法实现的，抽出式框架有断路器运动导轨及相应的传动机构，熔断器及浪涌保护器是无法塞入框架内的，它不像抽屉单元或高压柜中电压互感器手车，可加入另外的元件。
还有的把PEN或N线在图上与相线分置两处，如图3所示：
按图3加工生产，成套厂往往把PEN线或N线置于柜子下端，三根相线铜排装于柜子顶部，这样三相电流不平衡严重时，三根相线电流矢量和等于N线或PEN线电流，相线及N线(PEN)线周围柜体内会产生强大的涡流损耗。因此正确的做法，三根相线及NPEN线要沿同一路径排列在一起，柜顶母线框要采用四极的。若出现相线与N线未沿同一路径排列在一起的情况有时也不完全是因图纸问题，这与成套厂有关，当柜子电源是下进线或对于GGD固定柜来说，N线或PEN线装于柜底，的确节约了铜排，担这是以牺牲柜子性能为代价的。还有的设计人员把两个小型或微型断路器画于一个抽屉内，认为断路器太小了，占用一个抽屉有点浪费柜子空间，这也是不正确的。我们知道，断路器的操作手柄要与抽屉的传动机构联锁，一个抽屉内装两只断路器，选择哪只断路器参与联锁呢?因此，断路器容量再小，也要与抽屉一对一的安装。
另外，在低压系统中，备用回路不足的问题经常发生，虽留有备用回路，但只作为将来增加出线回路之用，而不作为在线工作的回路的后备之用。我们知道，抽屉柜的优点是当一个抽屉回路发生故障时，备用抽屉能很快投入，从而缩短了故障停电时间。如果不把每种抽屉及其相应开关留有备用，那么抽屉柜的优越性岂不大打折扣。按笔者经验，备用回路占总回路数的1/3为宜。
参考文献 (References)
[1] 低压配电设计规范中华人民共和国国家标准 GB 50054-95 1996-06-01
[2] 中国南方电网城市配电网技术导则 Q/CSG 10012-2005 2006-01-01
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