低压成套开关设备的可靠性分析

低压成套开关设备的可靠性分析

吴静静

淮安市顺达电气工程有限公司江苏淮安223001

摘要：随着人们对电力系统的需求和依赖性的增强，电力系统整体性能的要求再不断提高，其中低压成套开关设备是供电系统中十分重要的组成部分，可以说只要使用电气设备的地方都缺少不了低压设备，低压开关设备已经广泛应用在电力系统中，并逐步走向智能化发展。本文首先对常见低压成套开关的优缺点和低压成套开关设备可靠性进行了分析，又对我国低压成套开关设备已走向智能化的发展趋势进行了探讨。

关键词：低压成套开关；可靠性；趋势

前言

低压成套开关设备（包括控制设备）是由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护及调节等设备，是组装式产品，国家要有组织的进行统筹开发和新技术应用推广，以利企业选择品种进行产品设计，使产品具有先进性，赶上时代前进的步伐。

1常见低压成套开关的优缺点

我国的低压开关成套设备虽然在其产值和产量上都有了非常大的提高，但是其产品的性能和品种都远远不能够达到市场的实际需求，根据业内的相关专家分析，国内的低压开关成套设备在其自身性能上，都存在着优缺点。

1.1固定式成套开关设备

优点：结构简单、综合造价较低、性价比相对更高、连线清晰、散热通风性能强，且电缆接头较少。

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

优点：抽屉柜的优点:柜门与断路器联锁，在断路器合闸情况下柜门无法打开，操作安全性有保证;一个用电回路的故障不会波及另一回路;一个抽屉柜故障可用备用抽屉柜随时替换，停电时间短，连续供电效果好。常用低压组分开关柜由MNS、GCK、DOMINO等。DOMINO开关柜一般采用间隔式布置，每一电气单元均占用一个单独隔室，门上设置机械或电气联锁，开关接通时，隔室门不能打开。该开关柜的抽屉具有工作位置(主电路、辅助电路均接通)、试验位置(主电路断开，辅助电路接通)、分离位置(主电路、辅助电路均断开)、移出位置(抽屉移出柜外)共4个位置，既能保证正常的工作和试验，又可方便、安全地检修柜内外设备。相同规格的抽屉柜均具有互换性，出现故障时，可以方便、迅速地使用备用抽屉柜替换。

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低压成套开关设备可靠性指标的确立

可靠性是指产品能够在规定的时间和条件内完成规定的功能。这个与国外相比，显得我国电气设备行业的可靠性研究起步较晚，对可靠性指标的研究不够重视，从而导致了电气设备可靠性分析缺乏相关的指标依据。低压成套开关设备的可靠性分析也存在着这些问题。因此，有必要对低压开关柜部件的可靠性指标进行研究，建立科学合理的指标体系。

2.1可靠性参数分析

对低压成套开关设备的可靠性，是可以从可靠性、可维修性和有效性3个方面来进行分析。其中可靠性包括可靠度（指在规定的条件下，在某一时间段内无故障的概率）、故障率（指已工作到时刻的产品，在该时刻后的单位时间内发生故障的概率）、平均故障间隔时间（指2个故障间的平均工作时间）。可以用维修度、修复率以及平均修复时间来衡量可维修性，指在规定的条件下按照规定的程序和方法修理可修复产品的能力，并在规定的时间内恢复到规定的功能。通过对维修数据的分析，可以得到产品维修时间的分布情况。有效性作为可靠性和维修性的综合反映，代表了可维护产品在特定条件下执行或维护特定功能的能力，其数据度量值为有效度明。

2.2可靠性指标体系

1）平均故障率。该指标主要考核低压成套开关设备的故障性或故障发生的频率。

2）平均无故障工作时间。其主要考核低压成套开关设备的耐久度，即在规定的条件下设备维持规定功能的持续时间。

3）有效度。该指标是指在规定时间内维持规定功能的概率，它是对低压成套开关设备整体性能的评价。

4）平均修复时间。它主要用于评价、考核低压成套开关设备维修性水平。

5）维修费用率。其主要考核低压成套开关设备的可维修性、经济性。

6）可靠度。该指标是指低压成套开关设备在正常的工作条件下，在时间段内无故障的概率。

7）故障密度。其是指低压成套开关设备在时间段内发生首次故障的概率。

2.3可靠性指标体系的指导作用

建立可靠性指标体系后,在这一过程中低压开关设备的设计和生产,应从无故障率,耐用性、可维护性、有效性和经济性等多方面来进行分析和测试,考虑到综合措施采取各种形式的量化指数,使低压成套开关设备的设计和生产，满足可靠性指标体系的要求,使低压成套开关设备体现了科学性、先进性与实用性、可操作性等多重属性，充分体现了用户对产品的需求，更具有市场竞争力。

3我国低压成套开关设备已趋向智能化发展

在低压供电相关系统中实现了集中控制的相关基础上，国外的各大企业已经在进行对智能化的低压开关成套设备的开发和研究。现今已经发展成为商品，并步入市场开始进行推广和使用。智能化的低压开关成套设备自身具有网络化、标准化、系统分散化、可靠性增加、维护方便、体积小型化、设计简单、产品结构和形势模块化、保护和控制智能化、功能数字化、集成化等相关特点。

智能低压开关装置不仅具有电压、电流等运行参数的相关监测功能，而且具有对设备和线路的控制、保护功能。除了通常的下电压保护、过电压保护、接地保护和三级保护外，还有电机转子电流、反向电流、欠电流和保护的三相平衡保护，因为它具有计算功能。因此，它可以通过数学模型来保护无法实现的目标。

低压开关成套设备进行智能化发展应该考虑以下几个方面：首先是开关作为馈电线、电动机以及变压器的基本保护和控制电器，应该能够确保其保护和控制对象能够在任何状态下都能够可靠工作。再者就是要加强对于开关柜这种的磁、电、机的有效结合装置工作状态的控制和检测，尤其是对于非电量的相关参数的实际监控，从而提高其工作的实际可靠性。最后是开关设备基本组件,如网格控制过程自动化、工厂自动化和相关系统的实际运行自动化的基础上,以确保相关的经济、可靠和安全运行的系统,从几个相关方面能够实现智能设备的理想指标体系。

4结语

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。而对它的探索和研究也是在飞速前进的，现在已经逐步向智能化发展。

参考文献：

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[3]杨翔锋.论述低压成套开关设备计量检测可靠性的研究[J].黑龙江科技信息，2014（20）：15.