随着现场总线技术的快速发展,已经成功应用到低压配电柜中。在低压配电柜广泛应用的同时,也融合了更多的新技术。从国内外发展历程来看,显然国外低压配电柜技术更加成熟、专业,特别是内部元件保护方面。本文结合低压配电柜发展历程,对低压配电柜技术迎新以及发展进行了简要的探究和阐述。
自新中国成立以来,随着科学技术的快速发展,不仅为控制、分配低电压电柜提供了契机,而且我国也涌现了大量现代化企业,这些企业都引进了发达国家的设备。由于自动化水平相对较高,经常需要连续作业和持续性生产,所以对供电也提出了更高的要求。在现场总线快速发展的过程中,成套装置、控制系统与低压配电都逐渐向新的方向发展,并且逐渐体现出智能化、紧凑化、可通信、可靠性高、高防护、环保以及模块化等新的技术特征。
1 低压配电柜发展历程
从上个世纪六十年代开始,我国低压电器开始发展,到现在已经形成了较为完善的发展体系,到二十一世纪已经推出了第四代产品。目前我国低压配电柜已经从容量小、指标低、功能单一、体积大、品种规格少,发展成容量大、性能高、多功能、模块化、智能化、电子化的多功能产品。从上个世纪八十年代我国开始引进低压配电柜,到九十年代逐步形成成套的设施,通过将国外先进设备引进中国,在技术上实现了很大突破。从引进的国外设备来看,这些设备在设备故障防护水平、柜体设计、加工工艺程度以及智能化开关设备中都具有先进的水平。同时也推动了国内各大企业致力于集中监控,更加积极的进行智能化低压成套设施与智能化开关。在设计方面,很多厂家都使用CAD软件进行三维设计,在计算分析、加工、数据库与设计有效结合的同时,进一步减小技术人员劳动强度,提高产品可靠性与设计速度。在抵抗设备故障方面,制约成套设备的故障研发的仍是技术研发,在设备发展中,限制故障持续时间能有效降低电弧损害。通常,由于开关整定值大于故障电弧值,在这种情况下,常规保护根本不可能迅速断开电流,所以经常有一些大的企业着力于电流技术研发,如:ABB企业的MNS低压配电柜使用的是触头灭弧与绝缘材料进而最大限度防止电弧故障发生,不仅满足IEC标准,还通过了国际权威的电弧检验机构。一旦配电弧出现故障电弧,在短时间内就能实现切断电流,也不影响抽屉单元。这种标准的抽屉单元具有很强的互换性,只要故障抽屉被更换,就能保障整个系统正常运行。
另外,在加工工艺中,我国低压配电柜的装配工艺也取得了很大突破,同时在无螺母连接的柜体、异型化母线等方面都取得了很大成就。首先,在柜体连接上,采用自攻螺钉实现柜体组装的无螺母连接,其连接强度大,安装方便可靠。其次,异性母线的广泛使用,增加了配电柜的整体性能。母线系统直接决定了低压配电柜柜体升温、短路分断能力等电气参数及进线与出线方式、母线的连接形式,异性母线不仅提高了母线抗弯强度,也提高了抗短路的强度。异性母线可实现无孔母线连接,母线系统则主要包括:垂直母线、水平母线与分支母线,都能与开关实现连接。因为两者都是不断变化的,所以要实现连空位置的加工存在很大困难,为了让母线抗弯、抗短路能力不被影响,必须采用异型材料实现任意位置的连接,在简化异形母线表面积的同时,进一步增强载流与散热能力。
2 低压配电柜创新技术以及应用前景
2.1 低压配电柜创新技术
第一段做如下修改,供参考
当前社会,由于改革开放的进一步深入,我国国民经济进一步快速发展,社会基础设施和电力设施的投入加大。这些变化为低压开关柜行业的发展提供了契机,市场需求量逐年增加,极大地刺激了该行业的发展。低压开关柜产品的结构,功能,技术参数和性能都有了很大的提升,具体体现在以下几个方面:容量增大、分断提高、结构标准化和模块化、显示数字化、控制智能化。
(1)容量增大
近年来,由于高层楼宇和大规模项目的增多、国际大企业相继在中国大陆落户(比如亚洲最大的造纸企业APP公司等),其用电负荷都比较大。目前400V系统变压器的容量高达2500KVA甚至以上,690V系统变压器的容量高达4000KVA,这就要求低压配电柜的容量也要相应增大,逐步向大型化方向发展。
(2)高分断
由于变压器容量的增大,人们对低压元件及低压配电柜的分断也提出了更高的要求,其分断能力由原来的65~80KA逐步增大到了150KA。这使得低压配电柜的用电可靠性和安全性有了进一步的提升。
(3)结构标准化和模块化
当前,国内各生产配电柜的企业为了提升在同行业中竞争能力,逐步引进了国外先进的数控钣金加工设备,及柔性加工线,其钣金加工工艺不断提高,部分企业已达到国际水平。柜体结构逐步由原来焊接式向组装式、固定式向抽屉式过渡。骨架的各个部件向标准化、模块化发展,各部件均有模数化安装孔,组装灵活、方便,可以提前做部件库存,进一步缩短了单体项目的生产周期。
(4)显示数字化
随着电子技术的进步和应用的推广,传感器在配电柜上的应用更为广泛,配电柜上的一些参数(电流、电压、功率等)、开关的状态、使用环境(温度、湿度、火灾探测)等的显示逐步向数字化发展,现有的一些机械式表计逐步淡出了人们的视野。用电人员对配电柜的一些参数的观察更直观、同步。
(5)智能化、集中控制
随着数字仪表应用的推广、工业以太网与现场总线的快速发展,配电柜智能化、集中控制有了良好的发展前景。由于数字仪表、火灾探测器、变频、软启、框架断路器的控制器及部分塑壳断路器都可以有通讯、控制的功能,将这些功能接口与现场总线连接或通过适配器与DCS以太网相连,操作员在监控室就能对现场的配电设备进行控制,直观的了解状况和适时的参数;如果开关元件使用的是低端产品,不具备通讯的功能,我们还可以通过数字采集器、传感器比如PLC等对设备的参数和状态进行采集和上传,并且下达一些控制指令。这些技术的应用使得配电柜的智能化、集中控制得以实现,达到了“四遥”的功能。配电柜智能化、集中控制的发展解放了大量的劳动力,节约了大量的材料,更使得我们对一些具有危险性的特殊场合的配电设备的控制更可靠。
2.2 低压配电柜发展与应用前景
从目前的低压配电柜发展形式来看,第四代智能化配电柜是未来的主要趋势,它将通信化、智能化、网络化的新型低压配电器和现场总线技术有效结合,进而研制更加新型、智能的产品。同时,未来新型低压配电柜还会是一个双向通讯的形式,进而更加通信化、网络化、自动化。
从低压配电柜结构来看,未来技术更加侧重于模块化与系统化,它不仅重视元件研发,同时还使元件让更加小型化与高智能的方向发展,它会越来越模块化、标准化。通过自动化的发展趋势,让接口逐步实现计算机软件控制与相关配电系统组件通信,并且将整个系统都包含在智能化系统中。 从目前的低压配电柜应用范围来看,它将应用于各个企业、工程项目与技术领域中,为自动化带来前所未有的发展机遇,不仅能提高电网质量,同时还能有效的控制电量。
在经济全球化越来越烈的背景下,商业竞争逐渐由区域竞争转化成国际竞争,而低压配电柜技术的引进与发展逐渐成为世界方向。因此,在实际工作中,国内各个企业必须根据自身实力,认真考核市场需求,进行技术研发;通过引进国外先进的技术,及时抢占低压电器相关产品的市场空间,进而选择更加优秀的电器设备。