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低壓電氣設備主要是低壓開關設備和控制設備，在工業現場大量使用。低壓開關設備和控制設備可以理解為是安放低壓電器的容器，因此低壓開關設備和控制設備，在使用方面的要求有時比低壓開關電器自身的要求更高。

每當有一個新工程需要建設時，工程技術人員和采購人員都為待采購的低壓開關設備是否能滿足現場條件和要求而憂心忡忡，他們總覺得需要考慮的問題太多。


第一個相關問題：環境條件
環境條件指的是開關設備安裝地點的年平均溫度和平均濕度，還有海拔高度，污染程度等等。

年平均溫度會影響到開關電器的使用溫升，平均濕度和污染程度會影響到開關電器絕緣材料的絕緣能力。圖1所示為ABB的Emax框架斷路器按環境平均溫度值變化的降容值。


圖1 Emax斷路器在不同溫度下額定不間斷電流的變容情況

圖1中，左邊是環境溫度，中間是降容值。例如E6-6300斷路器，從55℃開始降容，降容值從96%一直到92%。

海拔則會影響到開關電器的滅弧能力，以及開關電器的溫升。因此，當海拔超過2000m后，開關電器和低壓開關設備需要降容，如圖2所示。


圖2 Emax開關在不同海拔條件下的降容情況

第二個相關問題：防護等級
防護等級的標準是IEC 60529《外殼的防護等級（IP代碼）》。圖3是簡單描述。

我們看到，IP00是無防護的，而IP20表示能防止手指插入殼體內，但不防水；當防護等級為IP54時，用電設備不但能防塵，還能防止噴濺的水侵入用電設備。我們看到，IP00是無防護的，而IP20表示能防止手指插入殼體內，但不防水；當防護等級為IP54時，用電設備不但能防塵，還能防止噴濺的水侵入用電設備。

防護等級要合適，不建議采用過高的防護等級。過高的防護等級會造成開關電器和開關設備的運行溫度不容易散發，因此當防護等級高到一定程度后，開關電器和開關設備需要降容。


圖3 防護等級

第三個相關問題：系統短路參數和低壓電器的動熱穩定性
短路電流對低壓電器的影響很大，具體可參照GB 14048.1-2012《低壓開關設備和控制設備 第1部分：總則》和GB 7251.1-2013《低壓成套開關設備和控制設備 第1部分：總則》。

第四個問題：共振和振動
工作環境中的振動會引起共振，這對于某些用電設備來說會有很大的影響。這種影響屬于用電設備的動穩定性之一。動穩定性包括四方面的內容，即共振影響、短路電流電動力的沖擊、地震影響，還有電器觸頭霍姆力等。

因此，對用電設備來說，現場振動條件是必須要仔細考慮的要素之一。

第五個問題：諧波影響
我們知道，可調光的照明燈具會引發三次諧波，用電設備會因此而嚴重發熱。影視中心的調光設備特別多，所以影視中心是三次諧波的重災區。

我們還知道，用晶閘管調壓會帶來大量的諧波，特別是調功器甚至會帶來分數次諧波。因此，凡是具有大量電熱設備的企業，例如硬質合金制造企業、玻璃纖維制造企業等等，都需要做好濾除諧波的工作。

還有，五次諧波會引起電機發熱。企業中電動機多，電動機也會因此而大面積損壞。可見，抑制諧波與用電設備穩定工作有很大的關系。

對于電網來說，諧波日益成為主要污染源之一。如何消除三次和五次諧波，是企事業單位共同面對的重大問題。一般采取諧波抑制器，還有用帶電抗器的無功功率補償器來消除諧波。

在諧波抑制方面，同樣也有大量的理論知識和國家國際標準，以及各種規范。事實上，在供配電的出版物和論文中，諧波的分析和討論向來都占有很大的比例。

第六個問題：EMC-用電設備的電磁騷擾
所謂EMC，就是用電設備的電磁騷擾。用電設備當然不希望受到強烈的電磁騷擾，同時，也不希望自己輸出電磁騷擾去干擾其他設備。這里又出現大量的相關知識點，以及相關的國際和國家標準。

第七個問題：電壓凹陷引起的用電設備工作失穩
大功率用電電器的起動會造成電壓跌落，專業術語叫做電壓凹陷。電壓凹陷后，會引起其他用電設備的轉速下降，而電壓恢復后又會造成負載轉矩沖擊，所以，電壓凹陷問題在電動機特別多的生產企業，顯得特別重要、需要在設計之初就仔細斟酌考慮。

第八個問題：智能化帶來的影響
智能化，當然就是利用各種智能裝置、PLC和計算機構建數據交換網絡，以實現智能化監視和控制。

對于智能化系統，數據傳輸的穩定性極為重要。如果傳輸不穩定，那么是否需要配套冗余通信和控制？是否全部采用光纖布線？這些都值得仔細考慮。

第九個問題：低壓開關設備和控制設備的安裝問題
低壓開關設備和控制設備的安裝問題，可以說是低壓開關設備和控制設備最讓人頭痛的問題了。

安裝問題包括幾類：
①配電室的選址
選址問題可參照本單位的實際使用情況和安裝環境條件，以及電業公司的建議方案，還必須滿足國家相關的標準和規范。因此，配電室的選址需要綜合的解決方案，必須全盤考慮。

②低壓開關設備和控制設備的就位，安裝
低壓開關設備的就位涉及配電室的位置，配電室的電梯空間，還有配電室大門的寬度等。
此外，需要考慮低壓開關設備的深度是否滿足電纜溝寬度要求，開關設備柜項母線槽是否滿足安裝要求等。
開關設備的底部出線和頂部出線是有要求的，這在設計之初就必須考慮好。

③不同電氣設備制造商之間的協調配合
由于不同的電氣設備制造商一般只負責自己產品的安裝，也不希望其他電氣設備制造商把電線、電纜或者母線連接到自家制造和安裝的電氣設備中來。因此，這里往往會出現扯皮的現象，或者出現三不管的真空地帶。此時往往需要甲方協調。
例如干式變壓器需要將母線槽安裝到低壓開關柜的進線回路中，于是這兩家制造商必然會出現安裝矛盾，此時就需要甲方協調。

④控制方式的整改和聯調
控制方式關系到日后開關設備的穩定運行，是非常重要的安裝步驟。由于控制方式的調試牽涉到生產商、甲方訂貨人員和甲方使用人員，同時還要滿足配電要求和生產工藝要求，所以這里也需要有大量的配合和協調工作。
若調試工作涉及儀表、PLC程序控制和信息交換技術時，更需要相關單位的工程人員們鼎力配合才行。

⑤技術資料的匯總整理和存檔
安裝調試完成后，技術資料的匯總、整理和歸檔極為重要。此事關系到日后的保養和維修，以及將來更新時的技術參考。因此，歸檔工作必須認真細致地完成。
作者：張白帆