低压成套开关设备可靠性问题研究

董伟民

摘 要：在对常见低压成套开关设备主要优缺点进行简单阐述后，对于影响低压成套开关设备可靠性的主要因素进行了详细探讨研究，以期在各环节中加强监督管理确保开关设备具有较高的安全可靠性。

关键词：低压成套开关设备 固定式 抽屉式 可靠性

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0109-01

低压成套开关设备是影响低压配电网运行安全和终端用户用电安全可靠、节能经济的重要设备，是低压配电网系统中的核心设备应用非常广泛且价值巨大。在设计、生产制造、选型使用等过程中，作为低压配电系统中不可或缺的核心电气设备，对影响低压成套开关设备运行安全可靠性的因素进行归纳总结，尽量避免或降低可能给成套开关设备带来安全隐患的问题，提高开关设备运行的可靠性，对后续低压成套开关设备的优化设计、生产制造、技术升级改造、选型应用等非常有参考应用价值。

1 常见低压成套开关设备主要优缺点简述

1.1 固定式成套开关设备（GGD、DXG等）的优缺点

（1）固定式成套开关设备优点：结构较简单，综合造价较低，性价比高，通风散热性能好，连线清晰，电缆接头较少。

（2）固定式成套开关设备缺点：内部开关设备在柜内是用紧固件固定的，柜门与断路器间没有闭锁机构，操作安全性要靠操作规程来保证；结构间相互影响较大，一个回路或某个设备出现故障，往往会影响其他正常回路的正常运行，同时某个回路需要试验或维修时，往往会需要整个柜子停电试验检修，影响到柜子内部其它回路或设备的正常运行。

1.2 抽屉式成套开关设备（MNS、GCS、GCK等）的优缺点

（1）抽屉式成套开关设备优点：成套开关柜柜门与断路器间存在联锁结构，一旦断路器处于合闸运行工况则柜门无法打开，操作安全性在电气上有闭锁保证性能；柜内各回路间不存在直接关系，一旦某回路出现故障或进行试验检修，则只需抽出该回路间隔，不影响其他正常回路或设备的正常运行；相同规格的抽屉柜均具有兼容性和互换性，便于检修，一旦某个抽屉回路出现故障则可以采用备用抽屉间隔进行临时替换，可以方便、迅速地采用备用抽屉柜将故障抽屉柜替换，更换较方便，停电时间较短，连续可靠供电效果较好。

（2）抽屉式成套开关设备缺点：通风散热条件不太优越，柜内温度通常较高，在很大程度上影响导电体及开关元件通流能力的高效发挥；制造成本偏高；内部接线结构较复杂，在安装过程中易出现接装位置错位、插不到位等问题；操作簧片性能要求较高，易出现断裂、接触不良等问题；由于是密封结构，母排、断路器等导体和设备的运行温度监测较困难。

2 影响低压成套开关设备可靠性的主要因素研究

低压成套开关设备运行的安全可靠性与它的方案设计、材料选择、生产加工、装配调试等均有密切的联系。避免或降低上述各环节中可能给开关柜带来的安全隐患，将对低压配电系统实现降低电能输送成本、提高供电可靠性、提高优质服务水平、降低终端用户用电经济效益等目标均具有较高的工程实践应用研究意义。

2.1 原材料选用不当引起导电回路过热，降低开关设备可靠性

在低压配电系统中，一些大电流、关键的成套开关设备的连接回路主要采用铜导体（如：开关柜），但在实际开关设备生产过程中发现，一些冶铜企业所提供的铜排和制品纯度不高，质量偏差，严重影响到导电体的电导性能。一般开关设备厂商缺少专门的电导率检测设备，从而造成一些质量不合格的铜产品进入到生产工序中，利用此类铜材制成的母线或触头由于自身电阻较大而无法承受额定的载流量，导致开关设备在实际投运后发热温升效应严重，轻则发热量增加，造成电能资源浪费；重则会出现发热过高引起开关触头、母排出现烧损，引起火灾，造成巨大的社会经济损失[1]。

2.2 装配不当引起导电回路过热，降低开关设备可靠性

GCK、GCS等移开式开关柜一次断路器手车的动、静触头插入深度不够，触头接触压力不足，就容易引起动、静触头接触不良，出现发热、烧损、拉弧等问题。但一些生产厂家在产品出厂时，只是简单凭借动、静触头中心线一致等经验进行判断，没有认真测量触头插入深度和接触压力，在产品图纸、检验文件中不标注插入深度。仅仅以测量开关回路的直流电阻代替上述检查，进而造成给成套开关设备埋下较大的质量隐患。断路器回路中动、静触头间接触性能不好，接触电阻值就会越大，相应在运行过程中发热性能就越强，就可能引起其运行发热温度超过标准（主触头温升75℃），的最高运行发热温度规定指标。工程中引起触头温升的主要表现为以下多个方面。

（1）断路器触头片压紧弹簧压力不够、运行过程中出现氧化老化损坏、磨损等，造成动、静触头接触面接触性能降低，有效接触面减少。

（2）低压成套开关设备其设备支撑架构的综合强度不够大，造成抽屉柜内断路器在运行过程中，在热、磁、重力等作用下出现座架变形，使得一次插入触头深度不够，与导电板间不能有效接触。

（3）运行维护措施不到位，外部污秽尘埃等进入开关柜内部，触头接触面不清洁，油腻灰尘多，断路器触头有效接触面降低，导电灰尘引起闪络，烧损触头表面甚至整个触头。

如某额定电流为1250A的断路器开关柜而言，在进行不同插入深度的电阻试验时，各项指标均满足要求，但进行各插入深度点的对地试验时，发现触头盒内存在闪络问题，结合温升试验发现触头接触点温升存在异常问题。因此，在低压成套开关设备出厂试验和交接试验时，除了要检测断路器设备插入深度的电阻值外，还需配合对地试验等测试指标，准确判断断路器触头插入深度是否满足相关指标要求，以提高开关设备的整体安全可靠性。

2.3 绝缘材料不合格引起开关事故，降低开关设备可靠性

从实践工作经验可知，由于绝缘材料阻燃性能不合格等引起低压成套开关设备出现事故的案例不少，如：在实际生产制造过程中，没有严格按照工艺要求进行绝缘处理，进而影响开关柜的整体绝缘性能，并在外界潮湿空气作用和内部强烈的电、磁、热作用下，开关柜整体绝缘性能不断降低，直接影响到开关设备的供电安全可靠性。另外，要加强绝缘材料的养护工作，用于防水、防尘，以及提高开关设备防护等级的密封条等，其在实际应用过程中容易发生老化，应在一年左右进行更好处理，以提高开关柜整体防水、防尘能力，确保开关设备具有较高的供电安全可靠性。

3 结语

低压成套开关设备其设计、生产制造、选型使用、检修养护等技术水平的高低，直接影响到开关设备功能的正常发挥和供电的安全可靠性。因此，在上述各环节中，必须针对可能出现的安全隐患加强监督管理，有效提高开关设备的供电安全可靠性，确保供电具有较高的优质服务水平。

参考文献

[1] 沈凯.低压成套开关设备的设计要点及其可靠性指标的确立[J].机电信息，2013（15）：140-141.endprint